Forschungs- und Innovationsprojekt
BoTierFreund – Gemeinsam für lebendige Böden in Franken

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Lumbricus terrestris, eine tiefgrabende Regenwurmart

Untersuchungen zu nachhaltig an Trockenheit angepassten Ackerbaustrategien für ein biodiverses Bodenleben und eine gute Bodenqualität

Der Klimawandel mit zunehmenden Trockenphasen und Starkregenereignissen verändert die Anforderung an unsere Ackerböden. Im Projekt BoTierFreund möchten wir Ackerbaukonzepte identifizieren, die ein vielfältiges Bodenleben und eine gute Bodenqualität auch bei Trockenheit unterstützen. Regenwürmer dienen hier als praxisnahe Indikatoren, da ihre Lebensweise und Leistungen eng mit zentralen Bodenfunktionen verknüpft sind. Auf Praxisäckern in Franken sind Erhebungen zur Vielfalt und Häufigkeit der Regenwürmer sowie von bodenchemischen und bodenphysikalischen Parametern geplant. Die Erkenntnisse werden mit den Bewirtschaftungsdaten der Landwirte zusammengeführt.

Zielsetzung

• Wie wirken sich ihre Bewirtschaftungsmaßnahmen auf die wichtigen Ökosystemleistungen für die Bodenfruchtbarkeit unter den im Klimawandel zunehmenden trockeneren Bedingungen aus?
• Wie lassen sich artenreichere und größere Populationen von Bodentieren aufbauen, um die Bodenfruchtbarkeit und die Ertragsfähigkeit durch Trockenstress abzupuffern?

Vorgehensweise

So läuft das Projekt ab:

• Fragebogen und Gespräch - Erhebung Ihrer Bewirtschaftungsmaßnahmen von zum Beispiel: Fruchtfolgegestaltung, Anbau von Zwischenfrüchten, Bodenbearbeitung, Düngung, Unkrautregulierung, Erträge
• Beprobung Ihres Ackers:
  • Bodenbiologie: Abundanz, Biomasse, Artenvielfalt der Regenwürmer und weitere Bodenorganismen (mittels eDNA-Analyse)
  • Bodenchemie: Kohlenstoff- und Stickstoffgehalt, pH-Wert
  • Bodenphysik: Infiltrationsrate, Aggregatstabilität, Bodenstruktur
• Auswertung und Rückmeldung: Sie erhalten die konkreten Ergebnisse zu ihrer Ackerfläche
• Evaluierung der Ackerbaukonzepte: Hierzu werden alle erhobenen Boden- und Bewirtschaftungsdaten zusammengeführt und ökonomische Aspekte berücksichtigt
• Wissenstransfer und Ableitung fundierter Empfehlungen für die landwirtschaftliche Praxis

Warum mitmachen?

• Sie erhalten kostenlos alle Untersuchungsergebnisse Ihrer Flächen (u.a. Daten zu Regenwürmern, Humusgehalt und Bodenstruktur)
• Sie bekommen eine Aufwandsentschädigung
• Ihre innovativen Ackerbaukonzepte können prämiert werden!
• Sie unterstützen aktiv den Erhalt gesunder Böden und ein vielfältiges Bodenleben
• Sie profitieren von fundiertem Wissen für eine zukunftsfähige Ackerbewirtschaftung

Trockenrisse im Acker

Regenwurm in Diapause

schlüpfender Regenwurm aus seinem Kokon

juveniler und adulter Regenwurm

Zwischenfrucht-mischung im Herbst

Streifenboden-bearbeitung

Wintergerste in Direktsaat

Wer kann teilnehmen?

Landwirtinnen und Landwirte aus Unter-, Mittel- und Oberfranken, die:

• Interesse haben an bodenfreundlicher Bewirtschaftung und an Untersuchungsergebnissen der eigenen Äcker
• bereit sind, ihre Flächen für die Probenahmen bereitzustellen
• an einem zukunftsfähigen Ackerbau mitwirken möchten

Interessiert?

Bodentiere

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Regenwurmröhre im Ackerboden

Regenwürmer sind wichtige Nützlinge im Boden, deren Leistungen die Erhaltung vieler wichtiger Bodenfunktionen unterstützen. Durch ihre Grabtätigkeit sind sie die wichtigste im Boden lebende Tiergruppe. Sie lockern und durchmischen aktiv den Boden. Indem sie organische Substanz wie Erntereste, Gülle, Mist oder Mulch in den Boden einarbeiten, wird dessen Abbau beschleunigt und die Nährstoffe schneller in den Kreislauf zurückgeführt. Dadurch leisten sie einen wichtigen Beitrag zum Nährstoffrecycling und fördern die Bildung von stabilen Ton-Humus-Komplexen. Diese wiederum führen zu einer hohen Aggregatstabilität und einer stabilen Bodenstruktur. Darüber hinaus begünstigen die Röhren der Regenwürmer die Infiltration und Verteilung von Niederschlagswasser, wodurch vor allem bei Starkregenereignissen der Boden verbessert das Wasser aufnehmen kann. Ein guter Bestand an Regenwürmern weist somit auf einen biologisch aktiven Boden hin, weswegen diese als praxisnahe Indikatoren gelten.

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Regenwurmbeprobung mithilfe eines Metallrings

Der Regenwurmbestand im Boden von Äckern wird stark von der Bewirtschaftungsweise beeinflusst, z.B. von der Art und Häufigkeit der Bodenbearbeitung, der Fruchtfolge und der Düngung. Die im Projekt geplanten Erhebungen zur Abundanz, Biomasse, Artenvielfalt und Artenzusammensetzung der Regenwürmer und ihrer Lebensformen trägt somit dazu bei, die Nachhaltigkeit der Ackerbaukonzepte einzuordnen. Die Erfassung der Regenwürmer erfolgt zu ihrer Aktivitätszeit im Frühjahr und Herbst mithilfe einer Methodenkombination aus einer Austreibung und einer Handauslese. In unserem Labor in Freising werden daraufhin die gesammelten Regenwürmer gewogen und die adulten Tiere auf Artniveau bestimmt. Neben den Regenwürmern soll über die Methode des Metabarcoding, auch die Artenvielfalt weiterer Bodenorganismen erfasst werden. Dabei handelt es sich um ein innovatives, genetisches Analyseverfahren, das die Artenvielfalt aus Bodenproben mittels environmental DNA (kurz eDNA) erfasst.

Bodenchemie

Der Humus (Organische Boden-Substanz = OBS) spielt eine zentrale Rolle im Ökosystem Boden. Zum einen speichert dieser, pflanzenrelevante Nährstoffe wie Stickstoff, weshalb der Humus zur Bodenfruchtbarkeit und Ertragssicherheit beiträgt. Zum anderen kann Humus ein Vielfaches seines Eigengewichtes an Wasser aufnehmen, wodurch die Wasserspeicherkapazität des Bodens erhöht wird. Zusätzlich ist der Humus ein essenzieller Baustein für die Ton-Humus-Komplexe, die wiederum stabile Bodenaggregate bilden und somit das Risiko von Erosion und Bodenverschlämmung reduzieren. Der Humusgehalt bestimmt also wesentlich die Bodenqualität und gilt deshalb als wichtiger Faktor zur Bewertung der Nachhaltigkeit der Ackerbaukonzepte.

Zur Bestimmung des Humusgehaltes. wird eine Mischprobe im Boden von den jeweiligen Ackerflächen genommen. Aus dieser Mischprobe werden folgende bodenchemischen Parameter in unserem Labor in Freising bestimmt:

Kohlenstoffgehalt [Ct, Canorg, Corg]

Die Ermittlung des Humusgehaltes erfolgt über den Gehalt des organischen Kohlenstoffes [Corg], da Humus in Ackerböden zum Großteil aus Kohlenstoffverbindungen besteht. Um den organischen Anteil an Kohlenstoff zu bestimmen, wird der anorganische Anteil [Canorg], welcher in Form von Carbonat vorkommt, vom Gesamtkohlenstoffgehalt [Ct] abgezogen.

Stickstoffgehalt [Nt]

Stickstoff ist der Hauptnährstoff für Pflanzen. Der Anteil des Gesamtstickstoffs [Nt] im Boden wird im Labor mithilfe einer Elementaranalyse (Dumas-Verfahren) bestimmt.

pH-Wert

Der pH-Wert wird nach einem standardisierten Verfahren bestimmt. Dafür wird eine wässrige Bodenlösung hergestellt und mit einer pH-Elektrode gemessen.

Zuckerrübenanbau mit Mulchsaatverfahren

Regenwurmkot im Boden

Regenwurmkot auf der Bodenober-fläche

flachgrabende Regenwurmart

Regenwurm in Mais-stängel

Kleegrasgemenge

Bodenphysik

Auch die Bestimmung bodenphysikalischer Parameter sind für die Ermittlung der Bodenqualität und Einordnung der Ackerbaukonzepte notwendig. Dafür werden folgende Parameter erhoben:

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Versuchsaufbau - Bestimmung der Infiltrationsrate

Infiltrationsrate

Diese beschreibt die Geschwindigkeit, mit der Wasser von der Bodenoberfläche in den Boden eindringt. Es handelt sich hierbei um die Bestimmung der hydraulischen Leitfähigkeit [mm/h]. Eine gute Infiltrationsrate in Abhängigkeit der Bodenart, mindert Stauwasser, Erosionsschäden und Verschlämmung und sorgt durch die Speicherung des Niederschlags im Wurzelraum während Trockenperioden für eine länger anhaltende Wasserversorgung für Bodenorganismen und Pflanzen. Dadurch ist die Infiltrationsrate ein Schlüsselwert für die Wasser- und Nährstoffnutzung auf Ackerflächen und wird hier durch ein Doppelring-Infiltrometer ermittelt.

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Spatenblock

Aggregatstabilität

Dabei handelt es sich um die Widerstandsfähigkeit des Bodengefüges gegenüber äußeren Einflüssen. Insbesondere der Anteil an wasserstabilen Aggregaten ist ein Richtwert für die Resilienz gegenüber einer Verschlemmungsneigung des Bodens, da diese die Aufprallenergie von Regentropfen (splash-Effekt) besser abfangen können. Auch die Bildung einer Bodenkruste und die damit einhergehende verminderte Wasserinfiltration und Gasaustausch, können durch einen hohen Anteil wasserstabiler Aggregate verringert werden. Somit kann eine Veränderung der Bodenaggregierung direkten Einfluss auf die Bodenfruchtbarkeit, Pflanzenproduktion und Wasserspeicherfähigkeit haben. Die Aggregierung und der Wert der wasserstabilen Aggregate wird durch die Bodenart, den Humusgehalt, der Aktivität der Bodenorganismen und der Bodenbearbeitung beeinflusst. Um den Anteil wasserstabiler Aggregate auf den Praxisäckern zu bestimmen, wird eine Mischprobe, verteilt über die Ackerfläche, mit einem Bodenstecher genommen. Die Aggregatstabilität wird aus diesen Proben in unserem Bodenlabor in Freising durch das Siebtauchverfahren ermittelt.

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Vergleich verschiedener Bodenstrukturen

Bodenstruktur

Diese wird mit der Schweizer VESS (Visual Evaluation of Soil Structure) -Methode direkt im Feld bewertet. Dabei handelt es sich um ein einfaches, schnelles und standardisiertes Verfahren, um die Bodenstruktur auf Ackerflächen hinsichtlich Durchwurzelbarkeit, Verdichtung sowie Luft- und Wasserhaushalt visuell und manuell einzuschätzen. Eine weitere Information zur Einschätzung der Bodenstruktur finden Sie unter folgendem Link:

Bodenstruktur erkennen und beurteilen

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