Die Lagerungsdichte, auch scheinbare Dichte oder Schüttgewicht genannt, ist das Verhältnis der Masse fester Bodenbestandteile am gesamten Bodenvolumen einschließlich des Porenvolumens. Sie gibt an, wie stark verdichtet ein Boden ist. Als Maß für die flächenhafte und tiefenbezogene Verteilung von Verdichtungen wird der Eindringwiderstand benutzt: dieser wird gemessen als Druck, der angewendet werden muss, um in den Boden einzudringen. Der Eindringwiderstand ist abhängig von der Lagerungsdichte, aber auch von der Bodenfeuchte, und hilft bei der Beurteilung der Auswirkungen unterschiedlicher Bodenbearbeitungsverfahren.

Tendenz: bei Pflugverzicht Erhöhung der Lagerungsdichte im oberflächennahen Horizont

Die Umstellung der Bodenbearbeitung von Pflugbearbeitung auf Direktsaat hat im Allgemeinen eine Erhöhung der Lagerungsdichte des oberflächennahen Bodenhorizonts (5-25 cm) zur Folge (BEISECKER 1994; RICHTER 1995).

Einige Autoren beschreiben eine Zunahme der Dichte und Abnahme des Porenvolumens im Horizont 5-10 cm bei pflugloser Bearbeitung, selbst wenn dieser Horizont bearbeitet wird (Tebrügge & Düring, 1999; Cannell & Hawes, 1994; Maillard et al., 1995; Ehlers et al., 1983; Chang & Lindwall, 1992; Pierce et al., 1992; Mahoubi et al., 1993 ; Labreuche & Bodet, 2001). Von mehreren nordamerikanischen Autoren wurden für die obersten 10 cm allerdings keine Dichte-Unterschiede zwischen Pflug- und pflugloser Bearbeitung festgestellt (Blevins, et al., 1983, Chang & Lindwall, 1989; Campbell et al., 1989; Braim et al., 1992). In der darunter liegenden Schicht (10-20 cm) wird in den europäischen Quellen ab dem ersten Jahr der Umstellung von einer leichten Zunahme der Dichte in Abhängigkeit von der Art der Bodenbearbeitung berichtet (Maillard, Neyroud & Vez, 1995; Heddadj & Blondel, 2004; Tebrügge & Düring, 1999; Labreuche & Bodet, 2001). Diese Dichte kann jedoch bei Direktsaat langfristig wieder abnehmen (Labreuche & Bodet, 2001).

Eine Zunahme der Dichte innerhalb gewisser Grenzen muss nicht zwangsläufig negative Auswirkungen auf das Kulturwachstum bzw. die Durchwurzelbarkeit haben, wie gezeigt von Braim et al. (1992).

An der Bodenoberfläche geringere Lagerungsdichte

Der Verzicht auf das Pflügen zieht eine Abnahme der Lagerungsdichte an der Bodenoberfläche (0-5 cm) nach sich, die auf das Vorhandensein eines Mulchs auf dem ungepflügten Boden zurückzuführen ist (Carter & Steed, 1992; Crovetto Lamarca, 1999; Richter 1995; Beisecker, 1994). Der Mulch bildet einen Vorrat an organischer Substanz und eine Nahrungsgrundlage für die Bodenfauna, durch deren biologische Aktivität die Bodenoberfläche aufgelockert wird.

Bei Pflugbearbeitung sprunghafter Anstieg der Dichte im Bereich der Pflugsohle...

Direkt unter dem oberflächennahen Horizont (in 25-30 cm Tiefe) ist die Lagerungsdichte des Bodens bei Bearbeitung mit dem Pflug höher als bei pflugloser Bodenbearbeitung. Die Abbildung 1 illustriert die Bodenverdichtung bei Bodenbearbeitung mit Pflug (CT wie „Conventional Tillage") und ohne Pflug (NT wie „no till") durch den Vergleich des Eindringwiderstandes eines Penetrometers.
Bei pflugloser Bearbeitung ist der Widerstand im Tiefenprofil relativ gleichbleibend, während in gepflügten Böden der im Oberboden geringere Widerstand tiefer unten plötzlich ansteigt. In 25-30 cm Tiefe, dort wo das Schlepperrad den Boden beim Pflügen verdichtet, wird diese Bodenverdichtung der Pflugsohle durch den sprunghaft ansteigenden Eindringwiderstand deutlich sichtbar. Die an einem bestimmten Tag vorgenommenen Messungen geben allerdings nur eine Momentaufnahme und kein Bild von der Dynamik der Bodenstruktur im Verlauf einer Anbauperiode.

 

Eindringwiderstand im Bodenprofil

Abbildung 1: Eindringwiderstand eines gepflügten Bodens (CT) und eines Bodens in Direktsaat (NT). Quelle: TEBRÜGGE 1999

... die nach mehrjährigem Pflugverzicht deutlich gelockert ist (Abnahme der Dichte im Bereich der alten Pflugsohle bei mehrjährigem Pflugverzicht)

BILALIS et al. (2002) beschreiben aus Untersuchungen des Eindringwiderstandes nach mehrjährigem Pflugverzicht eine deutliche Lockerung der Pflugsohle (Abbildung 2), so wie auch von Stengel (1986) beobachtet. TEBRÜGGE & DÜRING (1999) führten Befahrungsversuche durch und ermittelten unter Direktsaat gegenüber Pflugbewirtschaftung eine bis zu 50 % geringere Abnahme des Markoporenvolumens durch Verdichtung. Darüber hinaus steigt – je nach eingesetzten Verfahren - die Befahrungsintensität bei der Pflugbewirtschaftung gegenüber Direktsaat bis zum Dreifachen an.

 

Eindringwiderstand im Vergleich verschiedener Bodenbearbeitungsverfahren
Abbildung 2: Eindringwiderstand in Abhängigkeit von der Bodenbearbeitung, verändert nach BILALIS et al. (2002)


Auch PRONIN (2003) stellte auf sandigem Substrat eine höhere Lagerungsdichte von konventionell bearbeiteten Böden insbesondere in einer Tiefe von 20 cm fest und erwartet eine messbare Verbesserung des durch den Pflug geschädigten Gefüges erst nach vier Jahren. An einem sechs Jahre unterschiedlich bewirtschafteten Versuchsstandort wurde bei konservierender Bearbeitung eine deutlich erhöhte Luftleitfähigkeit in einer Tiefe von 5-30 cm nachgewiesen, die auf eine Verbesserung der Porosität und der Porenkontinuität hinweist.

VORSTEHEND ZITIERTE AUTOREN UND DEREN VERSUCHSBEDINGUNGEN

RE Blevins et al., (1983) USA - schluffiger Loess - 10 Jahre
RE Braim et al., (1992) USA
RE Campbell et al., (1989) USA
RG Cannell & Hawes (1994) USA
RE Carter & Steed (1992) Australien
RE Chang & Lindwall (1989) Kanada (Alberta), Lehm - 8 Versuchsjahre
RE Chang & Lindwall (1992) Kanada (Alberta), Lehm - 20 Versuchsjahre
RE Crovetto Lamarca (1999) Chile
RE Ehlers et al., (1983) USA
RE Heddadj & Blondel (2004) Frankreich - 1 Versuchsjahr - Kerguéhennec
RE Labreuche & Bodet (2001) F-Boigneville - Langzeitversuch
RE Mahoubi et al. (1993) USA (Ohio) - Grubber/Pflug
RE Maillard et al., (1995) CH-Changins - Langzeitversuch
RE Pierce et al., (1992) USA
RE (Richter, 1995)
RE Stengel (1986) Frankreich - 10 Versuchsjahre - ITCF/INRA
RE Tebrügge & Düring (1999) Deutschland - Langzeitversuch

 

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