Effekte der Schwarzbrache in verschiedenen Trockenfeldbauregionen der GUS

Lars-Christian Grunwald, Tobias Meinel, Vladimir Ivanovic Belyaev, Manfred Frühauf

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.


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Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg | Hallesches Jahrbuch für Geowissenschaften

P-ISSN 1432-3702, E-ISSN 2196-3495