TILMAN-ORG: ERA-NET CORE Organic II: Reduzierte Bodenbearbeitung und Gründünger für nachhaltige Anbausysteme im biologischen Landbau

All partners defined their activities in the six work packages on data collection from field trials (WP1), crop yields and quality (WP2), soil fertility (WP3), weed management (WP4), nutrient dynamics (WP5), and farm prototyping (WP6). • Most of the TILMAN-ORG research activities were based on 20 replicated field trials that were classified as long-term (older than seven years), mid-term (three to seven years), and short-term (younger than two years or starting) in WP1. Four new field trials with reduced tillage and green manures as factors have been set up. • Field trial data and data from literature were collected in WP1 and used for a meta-analysis on the crop, weed and soil effects of reduced soil tillage under organic farming in WP2. Analyses conducted confirm that reduced tillage increases soil carbon content and weeds, but produces lower yield as compared to the plough system. The meta-analysis stated that weeds were not the main reason for lower crop yield. Interestingly the reduction in ploughing density only increased soil carbon without compromising crop yields. • More than 159 farmers from ten European countries were interviewed and expressed their views and experiences with reduced soil tillage and green manures in WP2. The most important motivations of farmers to reduce soil tillage were related to soil fertility preservation and they saw problems mainly with crop management, machinery and yield performance. Three groups of farmers were identified: “Soil conservationist” farmers were motivated by minimizing soil and environmental impacts. “Agro-technically challenged” farmers mainly expressed agronomic problems. Green manure and no-tillage were more frequent in Northern Europe whilst reduced tillage was more frequent in Southern Europe. • Soils from treatments of seven field trials were analysed for a previously defined minimum data set in WP3, which was part of the Handbook of Methods. Soil strata were sampled according to the soil tillage depths in each field trial down to the layer below the plough pan. Carbon stocks were influenced by the form of tillage at all sites in the uppermost soil layer, but were additionally driven by the time of tillage management and the form of fertilization. Over the whole soil profile, carbon stocks were not significantly different. In depth analyses were based on DNA and phospholipid fatty acids as molecular markers to describe microbial community structure and functions. Effects of the three sites Thil (FR), Scheyern (DE) and Frick (CH) and soil depths as well as a development of microbial communities under reduced and plough systems were clearly reflected in the analyses. Greenhouse gas emissions were measured at the three sites Frick (CH), Scheyern (DE) and Merelbeke (BE). They revealed mainly event-based emissions and tended to stimulate higher nitrous oxide emissions in soils of reduced soil tillage depending on the pre-crop. How far the higher emissions are compensated by soil carbon build-up is matter of current evaluations. • Weed control may be the most challenging work for organic farmers, who want to implement reduced soil tillage without herbicides. Based on 13 field trials across Europe, it was found in WP4 that despite elevated weed density, biomass, and diversity in reduced tillage treatments as compared to ploughing, crop yield was rarely reduced. Where green manure types were tested across the tillage treatments, certain green manure species were found suitable to suppress weeds. • Nitrogen use efficiency and nitrogen dynamics in reduced tillage was analysed in WP5 using datasets from nine field trials. Yields were found to be lower under reduced tillage as compared to the plough and likewise the nitrogen use efficiency was also lower. The effect of green manure on crop yields was positive, but left a large amount of N unused, which is prone to loss. Nutrient dynamics were modelled with NDICEA based on data sets from five field trials in WP5. As the model output was not satisfying, the model was recalibrated with data sets from TILMAN-ORG field trials and a new “decay factor” was introduced. Still the model was not reflecting the measured data to the desired precision. • Results from six field trials, the literature review and farmer interviews were used for a multi-criteria assessment (MASC) farm prototyping in WP6. Conservation of micro- and macro-fauna was improved in reduced tillage and also when green manures were used. More problems occur with respect to weed control, pests and diseases. No economic problems were identified. A weed module was included in the MASC model in collaboration with WP3. • TILMAN-ORG was disseminated actively to the public (website, print media, videos), to the farmers (articles, presentations, field days), and the scientific community (conferences, peer reviewed articles). A complete session at the Organic World Congress in Istanbul was devoted to TILMAN-ORG as a final display of achieved results, which received a lot of attention. All partners participated in disseminating TILMAN-ORG wherever possible.

Das Projekt TILMAN-ORG wurde im Rahmen des Europäischen Forschungsnetzwerkes ERA-Net-Projekt Core Organic II durchgeführt. Das FiBL Österreich war einer von 15 Forschungspartnern aus elf europäischen Ländern. Das Gesamtziel des Projekts war die reduzierte, schonende Bodenbearbeitung in Verbindung mit dem Einsatz von Gründüngern unter Biobedingungen weiter zu verbessern. Die verwendete Methode im Gesamtprojekt war ein integrierter Ansatz aus Sammlung von Praxiswissen mittels Betriebsbefragungen, der Auswertung von bisherigen Erkenntnissen aus Feldversuchen und der vorliegenden Literatur sowie der Durchführung von neuen Erhebungen in Feldversuchen zu reduzierter Bodenbearbeitung. Aus Österreich wurden Erfahrungen zur reduzierten Bodenbearbeitung über einen sehr praxisnahen Zugang mittels Betriebsbefragungen und der Auswertung eines On Farm-Streifenversuches in die gemeinsame Auswertung eingebracht. In Österreich wurden im Jahr 2012 16 Bio-Betriebe mit langjähriger Erfahrung mit reduzierter Bodenbearbeitung mittels Fragebogen befragt. Der Fragebogen bestand aus allgemeinen Fragen zum Betrieb und der Bewirtschaftung, aus Fragen zu den Motiven für die Anwendung der reduzierten Bodenbearbeitung und Gründüngung und der dabei auftretenden Schwierigkeiten sowie aus einem Teil mit Fragen zur konkreten Anwendung dieser Methoden bei einzelnen Kulturen. Die Hauptmotive der Betriebe sowohl für die Anwendung der reduzierten Bodenbearbeitung als auch für die Durchführung einer Gründüngung stehen in Verbindung mit der Verbesserung der Bodenqualität, wie z.B. Erhöhung des Humusgehaltes oder die Verbesserung der Bodenstruktur. Die größten Herausforderungen bei der reduzierten Bodenbearbeitung sind das Beikrautaufkommen und die Ertragsstabilität. Der Streifenversuch liegt auf einem biologisch bewirtschafteten Praxisbetrieb, Nähe Hollabrunn im Weinviertel in Niederösterreich. In diesem Versuch wird die reduzierte Bodenbearbeitung mit einem Grubber (nach dem System Wenz Eco-Dyn: sehr flache, ca. 5 bis 7 cm tiefe, nicht wendende Bodenbearbeitung) mit einer herkömmlichen Pflugvariante (wendend, ca. 25 cm Bearbeitungstiefe) an Hand einer Fruchtfolge verglichen. Die Versuchsanlage erfolgte auf Eigeninitiative des Landwirtes mit den Grundbodenbearbeitungsmaßnahmen im Herbst 2004. Bei Bodenuntersuchungen im Frühjahr 2012 wurde festgestellt, dass es bei der Grubbervariante zu einer deutlichen Anreicherung der Gehalte an Gesamtstickstoff, organischem Kohlenstoff (Corg) und mikrobieller Biomasse in der obersten bearbeiteten Bodenschicht von 0 bis 7 cm kam. Im gesamten untersuchten Bodenhorizont (0 bis 50 cm) waren jedoch keine Unterschiede im Corg-Vorrat zwischen den Bodenbearbeitungsvarianten festzustellen. Bei einem aufgrund von Trockenheit generell sehr geringem Ertragsniveau traten beim Kornertrag von Winterweizen im Jahr 2012 keine signifikanten Unterschiede zwischen den Bodenbearbeitungsvarianten auf. Bei relativ hohem Ertragsniveau der Zuckerrüben im Jahr 2013 lag der Rübenertrag der Pflugvariante signifikant um 12 % über dem Ertrag der Grubbervariante. Die Grubbervariante wies in beiden Jahren einen geringeren Energieverbrauch je Flächeneinheit auf. Früh in der Vegetationsperiode der Kulturpflanzen (Winterweizen 2012, Zuckerrüben 2013) lag die Beikrautdichte in der Pflugvariante deutlich über der Grubbervariante. Einige Wochen vor Ernte des Winterweizens war jedoch die Beikrautdeckung und -biomasse in beiden Varianten gleich hoch. Die reduzierte Bearbeitung mit dem Grubber zeigte bisher eine Tendenz zu einer höheren Anzahl an Beikrautarten sowie einem höheren Anteil an ausdauernden Beikrautarten.