Strip Till: TdRF2024_Einfluss von Strip-Till auf Bodenwasser, Bodentemperatur und Stickstoffdynamik und Ertrag von Hackfrüchten im Vergleich zu klassischer Mulchsaat auf Trockenstandorten Ostösterreichs

„Wenn das Wasser nicht von oben kommt, dann hole ich es mir eben von unten.“ (Josef Jugovits (ⴕ 2022), Burgenland, Trockengebiet)

Im Sinne einer zukunftsfitten österreichischen Landwirtschaft möchte die Projektgruppe einen positiven Beitrag zum wissenschaftlichen Erkenntnisstand und zur Verbreitung der innovativen Streifenbearbeitungsmethode „Strip-Till“ leisten und deren Potenzial als Klimawandelanpassungsstrategie im viehlosen Ackerbau eruieren bezüglich:

• Ertragssicherheit bei Hackfrüchten bei zunehmend trockenen und extremen Anbaubedingungen aufgrund des fortschreitenden Klimawandels ohne Bewässerung
• Erhöhung des Wassergehaltes im Boden durch Erhöhung der organischen Substanz, Verdunstungsschutz und Erosionsschutz am Acker
• Raschere Erwärmung des Bodens im Sä-Bereich, besonders von schweren Böden und feuchten Standorten, im Frühjahr, und deren Einfluss auf Mineralisierung und effiziente biologische Nährstoffversorgung der Hackfrucht
• Überprüfung der Praxistauglichkeit zur Verbreitung der Maßnahme, hinsichtlich Praktikabilität und Wirtschaftlichkeit, sowie der Eignung bzw. niederschwelligen Adaptierbarkeit von Geräten auf Betrieben und in der Region

Das Forschungsprojekt befasst sich daher vorrangig mit folgenden Schwerpunktthemen des aktuellen Programms für Forschung und Entwicklung des BML:

• Ressourcenmanagement und Anpassung an den Klimawandel
• Förderung des nachhaltigen Umgangs mit natürlichen Ressourcen
• Erhaltung und Verbesserung der Resilienz von Lebensräumen und Ökosystemen

Die Methode der Streifenbearbeitung „Strip-Till“ verbindet ein flächiges Mulchsystem zwischen den Saat-Reihen mit einer intensiven, tiefen Bodenbearbeitung in der Saat-Reihe. Diese Kombination extensiver und intensiver Elemente des Ackerbaus soll die Wasser- und Nährstoffversorgung der Hackfrüchte auch in Zeiten der Trockenheit gewährleisten und die Erträge stabilisieren.

Darum wurde Strip-Till auch als Maßnahme 8 ‚Erosionsschutz am Acker‘ im österreichischen Programm für umweltgerechte Landwirtschaft (ÖPUL) 2023 für Landwirt:innen, die an den Maßnahmen „Begrünung von Ackerflächen - Zwischenfruchtanbau“, oder „System Immergrün“ teilnehmen, aufgenommen.

Spricht man mit Landwirt:innen, stößt Strip-Till zwar auf Interesse, wird jedoch in der Praxis kaum umgesetzt. Vor allem im biologischen Anbau gerät Strip-Till an technische Grenzen bei der mechanischen Unkrautkontrolle. Einzelne Bio-Versuche mit Lebendmulchsystemen mussten Komplettausfälle der Hauptkultur hinnehmen, wenn der Konkurrenzdruck der Zwischenfrüchte nicht punktgenau durch die richtigen mechanischen Managementmaßnahmen gesteuert wurde. Neben dem Management des Zwischenreihenstreifens gibt es auch bei der Steuerung der Mineralisierung des organischen Stickstoffs aus den Zwischenfrüchten, deren organischen Resten und der so geförderten höheren Anzahl an Bodenmikroorganismen und deren Einfluss auf die Nährstoffdynamik weiterhin kaum Erfahrungen oder wissenschaftliche Ergebnisse. Um die Mineralisierung positiv zu beeinflussen, wird in der Sä-Reihe tief gelockert, die tatsächliche Wirkung auf Bodentemperatur, Bodenfeuchte und Mineralisierung von Nährstoffen ist derzeit nicht ausreichend erforscht. Ein möglichst später Umbruch der Zwischenreihenbegrünung fördert bekanntermaßen Verdunstungsschutz, Erosionsschutz und Humusaufbau. Für eine optimale Nährstoffversorgung der Hauptkultur ist bei zu spätem Umbruch die Mineralisierung aber unzureichend, weshalb häufig Ertragseinbußen bei Strip-Till im biologischen Landbau beobachtet wurden. Dafür sollen im Projekt praktikable Lösungen erarbeitet werden. Im konventionellen Landbau können die Zwischenstreifen mittels Herbiziden rasch und gezielt zum Absterben gebracht werden, der Konkurrenzdruck der Begrünung spielt daher nur eine untergeordnete Rolle. Zusätzlich wird häufig mittels gleichzeitiger Düngung, wie etwa Unterfußdüngung, rasch verfügbarer Stickstoff ins System eingebracht, um die Jungpflanzen zu versorgen. Allerdings fehlt es auch, oder gerade, in solchen Systemen am Wissen bezüglich der Stickstoffmengen, die von den gewählten Begrünungen nach deren Absterben frei werden, somit schon im System vorhanden sind. Dieses fehlende Wissen führt gemeinhin zu einem sehr ineffizienten Stickstoffeinsatz, der erhebliche Nährstoffverluste zur Folge hat und sich aufgrund unnötigen Betriebsmitteleinsatz negativ auf die Deckungsbeiträge der Kulturen auswirkt. Zusätzlich fehlt den Jungpflanzen durch den „Luxuskonsum“ von aggregierten Nährstoffen im Oberboden der Anreiz ein tiefes Wurzelwachstum auszubilden, wodurch diese Kulturen wiederum anfälliger für Trockenheit werden, was durch die Maßnahme Strip Till ja eigentlich verhindert werden sollte.

Als Kombination von intensiver Streifenbearbeitung und extensiver Flächenbearbeitung hat Strip-Till großes Potenzial für die Klimafitness und somit die Zukunftsfähigkeit von österreichischen Ackerbausystemen, vor allem bei zunehmender Trockenheit. Auch 2024 leiden Soja-Kulturen seit Juli unter extremer Trockenheit, sodass sie teilweise schon unreife Hülsen abwerfen! Der positive Effekt des Mulches zwischen den Reihen bringt Abhilfe in Trockenperioden, indem Verdunstung gebremst wird und so der Wassergehalt im Oberboden länger gehalten werden kann. Allerdings steckt das für einen erfolgreichen Einsatz dieser Maßnahme notwendige Detailwissen noch in den Kinderschuhen! Daher wird das Potenzial von Strip-Till derzeit in Österreich auch nicht annähernd ausgeschöpft. Die Maßnahme kommt kaum zum Einsatz und wenn, dann, häufig in Kombination mit weiteren „Notmaßnahmen“, die das System konterkarieren, oder als „abgeschwächte Maßnahme“, deren Wirksamkeit fraglich ist. Deshalb ist das System in der Praxis trotz des großen Interesses der Landwirt:innen noch wenig im Einsatz. Es fehlt an Best Practice-Beispielen.

Ein wesentliches inhaltliches Ziel des Projektes ist es, die Grenzen einer zufriedenstellenden Kulturführung mit Strip-Till auszuloten, sodass sich intensive und extensive Maßnahmen in einer zielführenden Balance am Acker halten. So sollen Lösungsstrategien für einen erfolgreichen Einsatz der Technik, die zu stabilen Erträgen bei Trockenheit führt, entwickelt werden.

Die zu erwartende Ergebnisse im Projekt sind:

• „Datengewinnung zu Strip-Till“ zu wesentlichen Fragen:
  • Welche Stellschrauben im System wirken sich wie auf den Erfolg (=Ertrag) der Hackfrüchte Soja, Sonnenblume, Kürbis, Mais und Zuckerrübe aus?
  • Welche Effekte bringt eine Strip-Till-Maßnahme im Herbst im Vergleich zu einer im Frühjahr?
  • Ist der Einsatz von Lebendmulchsystem im biologischen Ackerbau möglich oder braucht es einen Begrünungsumbruch vor dem Anbau der Hackfrucht?
  • Wie kann ein mechanisches Management des Zwischenreihenbereichs in der Hackfrucht gelingen?
  • Wie beeinflussen unterschiedliche Maßnahmezeitpunkte die Nährstoffversorgung der Hackfrucht?
  • Welche Vorteile bringt die Strip-Till auf österreichischen Ackerbau-Standorten, vor allem Trockenstandorten?
• „Verbreitung von Strip-Till“:
  • Weitergabe von Erkenntnis- und Erfahrungsgewinn der Lösungsstrategien sowohl für Mulch- und Direktsaatsysteme als auch biologischen Ackerbau
• Verbesserung der nachhaltigen, zukunftsfitten Landnutzung in Österreich durch erhöhte
  • Wassereffizienz
  • Stickstoffeffizienz

Strip-Till bringt zusätzliche Vorteile, die jedoch nicht alle im Projekt untersucht werden, da diese entweder bereits ausreichend wissenschaftlich belegt sind, oder aber Thema anderer laufenden und abgeschlossenen Forschungsprojekte sind.

Nicht-Ziele im Projekt:

• Untersuchung der positiven Auswirkungen auf Bodenkohlenstoff und Kohlenstoffkreislauf
• Untersuchung der positiven Auswirkungen als Erosionsschutz
• Vergleich und Bewertung von Maschinen und Geräten unterschiedlicher Hersteller

Bei den derzeit üblichen ackerbaulichen Produktionssysteme werden meist vollflächig regelmäßige, teilweise tiefgehende Bodenbearbeitungmaßnahmen gesetzt. Die ursprüngliche Bodenstruktur wird dadurch zerstört. Die intensive Bodenbearbeitung bewirkt eine starke Stickstoffmineralisierung. Bei dem hohen N-Niveau können die Jungpflanzen ihren Nährstoffbedarf problemlos aus den oberen Bodenschichten decken und haben keine Veranlassung, ein tiefgehendes Wurzelsystem auszubilden. Noch verstärkt wird dieses Verhalten, wenn die Jungpflanzen bewässert werden, wie das in einigen Trockengebieten Ostösterreichs bei Hackkulturen häufig während Trockenheit praktiziert wird. Da die jungen Hackfrüchte einen eingeschränkten Wurzelraum nutzen, schöpfen sie in ihrer Wasser- und Nährstoffaufnahme ihr genetisch angelegtes Potential bei weitem nicht aus und bleiben ihr Leben lang anfällig für Wasser-, Nährstoff- und Spurenelementmangel.

Extensivere Systeme, auch bekannt als Techniken „regenerativen Landwirtschaft“, bzw. der Biologischen Landwirtschaft, erhalten, schützen oder verbessern die Bodenstruktur und fördern ein kontinuierliches Wurzelwachstum durch eine möglichst lange Bodenbedeckung, mittels Techniken von Untersaaten, Direktsaat und Begrünungen. Ihre Grenzen bekommen solche Systeme jedoch häufig - vor allem, aber nicht nur, im Biologischen Landbau – bei den Erträgen und Qualitäten der Ernte aufgezeigt. Ursache ist zumeist eine zu langsame Erwärmung und eine damit verbundene, zu langsame Nährstoffmobilisierung im Frühjahr, vor allem auf schwereren Böden. Mit höheren und häufig ineffizienten Ausgleichsdüngungen wird versucht, diese zu langsame Mineralisierungsdynamik der vorhandenen Nährstoffe mit externem Input auszugleichen. Das birgt einerseits die Gefahr einer Überdüngung und des Verlustes der Nährstoffüberschüsse, vor allem durch Auswaschung. Andererseits erschweren die meist teuren Zusatzdünger auch einen vernünftigen Deckungsbeitrag dieser Feldfrucht für den landwirtschaftlichen Betrieb. Das System wird zunehmend ineffizient und teuer.

Die sinnvolle Kombination einer flächigen Extensivierung bei gleichzeitiger Intensivierung im Sästreifen, wie bei Strip-Till, birgt für die landwirtschaftlichen Betriebe das Potenzial ökologischer und ökonomischer Vorteile. Dadurch wird der landwirtschaftliche Betrieb in doppelter Hinsicht zukunftsfitter und resilienter. Beides wird im Projektvorhaben untersucht und bewertet.

Strip-Till kann von Landwirt:innen ohne große Investitionen durchgeführt werden, da es mittlerweile eine Reihe an Geräten gibt, die Streifen lockern können. Wer ein solches Gerät nicht im eigenen Maschinenpark hat, oder ein vorhandenes Gerät nicht adaptieren kann, hat häufig die Möglichkeit auf regionale Maschinendienstleister zurückgreifen, oder die Maschinenverfügbarkeit gemeinschaftlich zu organisieren. Ein Vorteil dabei ist, dass die Strip-Till-Maßnahme nur bedingt zeitkritisch ist, da systembedingt die vorhergehende Begrünung möglichst lang flächig am Feld stehen soll. Das fördert wesentlich die Realisierbarkeit einer Adaptierung eigener Maschinen, bzw. der gemeinschaftlichen Nutzung oder externen Dienstleistung. Im Projekt werden sowohl professionelle Strip-Till-Geräte als auch „Eigenbaugeräte“, wie modulare Grubber oder Tiefenlockerer getestet, um auch die Tauglichkeit weit verbreiteter landwirtschaftlicher Geräte mit geringen Umbauten, für Strip-Till kostengünstig am Betrieb zu realisieren. Dies soll die Umsetzbarkeit der Projektergebnisse gezielt fördern und Landwirt:innen zu einer möglichst niederschwelligen Umsetzung motivieren.

Die Ergebnisse der Untersuchungen zur Mineralisierungsdynamik, sowie zu Wassergehalt und Temperatur im Boden haben nicht nur für biologisch wirtschaftende Betriebe Relevanz, sondern auch für eine Vielzahl von konventionellen Betrieben, bei denen Mulchsaattechniken einfacher zu realisieren sind. Im Sinne einer Reichweitenerhöhung können die Ergebnisse für solche Betriebe ein Einsparungspotential von Mineraldünger auf Grund der Bodenmineralisierung sowie Einsparungspotentiale von Herbiziden durch die Streifenbearbeitung im Sä-bereich kombiniert mit entsprechender Hacktechnik bringen. Dies soll zu einer zusätzlich, über den biologischen Landbau hinaus reichenden, nachhaltigen und zukunftsfitten Verbesserung österreichischer Landnutzung führen.