Effekte der Schwarzbrache in verschiedenen Trockenfeldbauregionen der GUS

Abstract

In der Waldsteppenzone der Orlovskaya Oblast (haplic Phaeozems und haplic Chernozems) und in der Zone der typischen Steppen des Altai Krai (calcic Chernozems und haplic Kastanozems) wurden im Rahmen dieser Untersuchung verschiedene Bodenbearbeitungssysteme verglichen (konventionelle Bodenbearbeitung - CT, minimale Bodenbearbeitung - MT und Direktsaat - NT). Die Untersuchungen fanden in stark auf Getreideproduktion ausgerichteten Ackerbausystemen statt (Winterweizen - Ww, Sommerweizen - Ws, Sommergerste - Bs). Eine in Russland weit verbreitete und absolut übliche konventionelle dreijährige Getreidefruchtfolge, mit Schwarzbrache wurde als “best practice” vergleichend hinzugezogen (Getreide - Getreide - Schwarzbrache). An jedem Standort wurden vier Versuchsfelder in die Untersuchung einbezogen. Am Standort der Waldsteppenzone (mittlerer Niederschlag 600mm/a) konnte unter Schwarzbrache (auf einem haplic Phaeozem) innerhalb eines Anbauzyklus (September 2008 - August 2009) eine Erhöhung des Bodenfeuchtegehaltes um 34% festgestellt werden; verglichen mit dem Bodenfeuchteniveau unter MT und Ww-Bestand (haplic Chernozem). Die Böden unter CT-Bewirtschaftung (haplic Chernozems) je im ersten, bzw. im zweiten Jahr nach Schwarzbrache, zeigen gleiche (-4,1%) oder sogar schlechtere (-15,1%) Bodenfeuchtewerte, verglichen mit den Werten des Bodens unter MT-Bewirtschaftung, ebenfalls unter Ww-Bestand. Am Standort in der Region der typischen Steppen im Altai Krai (mittlerer Niederschlag ca. 320mm/a) konnte unter Schwarzbrache im Zeitraum April - August 2009 ungefähr 20% mehr Bodenfeuchte gehalten werden als unter NT-Bewirtschaftung und Ws-Bestand (beide Böden haplic Kastanozem). Im ersten Jahr nach Schwarzbrache unter Ws-Bestand fiel der Bodenfeuchtegehalt um -7,8% gegenüber dem Boden unter NT-Bewirtschaftung ab (calcic Chernozem). Am Waldsteppenstandort in der Orlovskaya Oblast konnte aufgrund der höheren mechanischen Bearbeitungsintensität und des geringeren Nährstoffentzugs unter Schwarzbrache, die Konzentration an pflanzenverfügbarem Stickstoff in der Ackerkrume um 500% gegenüber dem Boden unter MTBewirtschaftung und unter Ww-Bestand erhöht werden (Zeitraum April - August 2009). Doch bereits im ersten Folgejahr nach Schwarzbrache fiel im konkreten Fall die Stickstoffkonzentration auf einen, mit dem im Boden unter MT-Bewirtschaftung und ebenfalls unter Ww-Bestand, vergleichbaren Wert zurück. Vor dem Hintergrund der wesentlich trockeneren Witterung am westsibirischen Standort der typischen Steppe sinkt der Nitratgehalt unter Schwarzbrache deutlich ab, während der Ammoniumgehalt über den Zeitraum der Untersuchungen hinweg anstieg. Des weiteren wird aufgrund der geringeren Auswaschung im strengen sibirischen Winter im ersten Frühjahr nach Schwarzbrache ein, gegenüber dem Boden unter N-Bewirtschaftung, zweifach höherer Nitratgehalt gemessen. Doch auch hier ist bereits nach der ersten Anbausaison nach Schwarzbrachehaltung (Mai - August 2009) die Nitratkonzentration auf ein Wert zurückgegangen, der mit dessen im Boden unter NTBewirtschaftung vergleichbar ist.

The studies in a forest steppe region (haplic Phaeozems and haplic Chernozems) in Orlovskaya 164 „Grunwald et al.: Effekte der Schwarzbrache in verschiedenen Trockenfeldbauregionen der GUS“ Oblast (RF) and in steppe region (calcic Chernozems and haplic Kastanozems) in Altay Kray (RF) compared different tillage systems (conventional tillage CT, minimum tillage MT, no tillage NT) in highly grain focused crop rotations (winter wheat Ww, spring wheat Ws, spring barley Bs). A conventional till crop rotation (Grain – Grain – Bare Fallow), which is very common in Russian agriculture, as the most intensive tillage method, was chosen for comparison under best practice. At each site four sample fields have been studied. In forest steppe region (precipitation around 600mm/a) during one crop production period (Sept. 2008 – Aug. 2009) under bare fallow (haplic Phaeozem) the soil moisture storage has been enriched about 34% comparing to haplic Chernozems under MT with Ww. In two haplic Chernozems under CT system in the 1st and 2nd year after bare fallow, it was cropped Ww too, have been shown comparable (-4.1%) and worse moisture conditions (-15.1%) compared to this haplic Chernozem under MT regime. In steppe region in Altay Kray (precipitation on test site around 320mm/a) during the growing season 2009 (April/May – August) under bare fallow (haplic Kastanozem) has been stored 0% more water than under NT (haplic Kastanozem with Bs). In the 1st year after fallow and with Ws production (calcic Chernozem) the moisture level has been declined to -7.8% compared to this soil under NT management. Due to the much higher tillage intensity and the less nutrient consumption under bare fallow, the nitrate concentration in higher soil horizon increased about 500% comparing the situation under MT and Ww in Orlovskaya Oblast during the growing period 2009 (April – August). But already in the 1st year after fallow the nitrate concentration declined to a comparable level with the soil under MT and under Ww production too. Because of the much dryer conditions in steppe region of southern Siberia the nitrate level under bare fallow declined, while the ammonia level increased. Also due to less eluviation during the winter time in the 1st spring after bare fallow (2009) the nitrate level in a calcic Chernozem under Ws is about two times higher (8.5 mg/kg) than under NT management (haplic Kastanozem with Bs) at the same test site. Already after the 1st growing season (May – August 2009) the nitrate concentrations under CT with Ws (2.8mg/kg) declined to a comparable level with the soil under NT with Bs (2.4 mg/kg). Furthermore wind erosion has been established as the most dangerous threat for soil carbon level and fertility of arable lands in steppe regions. The silt concentration in tillage horizons under CT (0 – 35cm) declined during the last decades in both research areas. Due to the higher threat of wind erosion in southern Siberian steppe regions the silt concentrations declined more than 4% in comparison to lower soil horizons.