Landwirtschaftlich genutzte Böden sind unter anderem durch Bodenverdichtungen gefährdet. Zum Schutz der Böden sind neue Technologien und Strategien für die Praxis notwendig, aber auch Unterstützung aus Wissenschaft und Politik, um einen nachhaltigen Bodenschutz unter den gegebenen ökonomischen Rahmenbedingungen realisieren zu können.
Landwirtschaftliche Maschinen haben in den letzten Jahren und Jahrzehnten vor allem aufgrund ökonomischer und arbeitswirtschaftlicher Vorteile an Größe und Gewicht zugenommen. Dieser Trend hält weiterhin an. Spezialmaschinen fordern hohe Auslastungsgrade und stoßen damit oft an die Grenzen einer bodenschonenden Befahrbarkeit, wenn die Böden zu feucht und damit verdichtungsempfindlich sind. Bodenverdichtungen auf landwirtschaftlich genutzten Böden führen weltweit zur Bodendegradation und gehören zu den acht Hauptgefahren für Böden in Europa. Verdichtete Böden können wichtige Funktionen, wie z.B. den Wasser- und Lufttransport, nicht mehr erfüllen, wodurch es unter anderem zu Ertragsrückgängen und Bodenerosion kommen kann.
Böden unter Druck – Bodenverdichtung in der Landwirtschaft
Bodenschadverdichtungen beeinträchtigen auch die Lebensraumfunktion des Bodens, d.h. die Regenwürmer können z.B. ihren Beitrag zum Humusaufbau und zur Förderung der Infiltration und Bodendurchlüftung nur noch eingeschränkt leisten. Kritisch wird es, wenn der Boden über seine Belastungsgrenze hinaus verdichtet wird und sich dadurch das Porenvolumen im Boden soweit verändert, dass die Wasser- und Luftdurchlässigkeit oder auch die Durchwurzelbarkeit des Bodens gestört sind. Es kommt zu Oberflächenabfluß und Bodenerosion und das Pflanzenwachstum wird beeinträchtigt – man spricht dann von einer Bodenschadverdichtung. Bodenschadverdichtungen beeinträchtigen auch die Lebensraumfunktion des Bodens, d.h. die Regenwürmer können z.B. ihren Beitrag zum Humusaufbau und zur Förderung der Infiltration und Bodendurchlüftung nur noch eingeschränkt leisten.
Verbreitung in Deutschland
Bundesweite Messungen zum Ausmaß und der Verbreitung von Bodenverdichtung in Deutschland liegen nicht vor, sodass keine generellen Aussagen zur Brisanz von Bodenverdichtungen getroffen werden können. Statuserhebungen und Einzelmessungen zum Strukturzustand in verschiedenen Bundesländern und Regionen kommen zu dem Schluss, dass insbesondere Vorgewende, Fahrgassen und Einzelflächen durch bewirtschaftungsbedingte Verdichtungen beeinträchtigt sind. In Norddeutschland sind besonders Böden aus Geschiebelehmen und in Süddeutschland tonhaltige Böden betroffen.
Zukünftige landtechnische Entwicklungen
Um Bodenverdichtungen gar nicht erst entstehen zu lassen und das Verdichtungsrisiko eines Standortes besser beurteilen zu können, entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im BonaRes-Verbundprojekt SoilAssist praktische Lösungen und Techniken für den landwirtschaftlichen Bodenschutz bei der Befahrung von Ackerflächen. So verwenden wir zum Beispiel Ultraschall – eine Technik, die auch Fledermäuse zur Orientierung nutzen – um Veränderungen der Traktorreifen während der Feldbefahrung feststellen zu können. Hieraus werden Änderungen der Radlasten und des auf den Boden wirkenden Drucks unter jedem Reifen dynamisch während der Fahrt ermittelt. Spezielle Messungen im Boden zeigen, ob das Befahren zu Bodenschäden führt. In einem Echtzeit-Assistenzsystem auf der Maschine fließen alle Informationen zusammen. Daraus werden situationsabhängige Empfehlungen für den Fahrer gegeben. Er kann so seine Maschine an die aktuellen Bodenbedingungen anpassen, also zum Beispiel den Bunker der Erntemaschine nicht komplett füllen und den Reifeninnendruck anpassen.
Diese Daten des Echtzeit-Assistenzsystems sind nicht nur relevant, um den Reifeninnendruck automatisch optimal an die Bodenverhältnisse anzupassen und damit die Belastung des Bodens durch die Maschine zu reduzieren. Eine wichtige Forschungsfrage in SOILAssist ist es, herauszufinden, in welchem Maße diese maschinengestützen Daten Bodenverdichtungseffekte vorhersagen können. Hierzu werden neben der Sensortechnik auch Modelle entwickelt, die Veränderungen im Boden unter der Maschine prognostizieren können. Weiterhin werden Fahrwege und Verfahrensketten auf dem Feld optimiert, die spezifisch für unterschiedliche Standorte Bodenbelastungen reduzieren können. Bei den praktischen Versuchen auf dem Acker arbeiten wir eng mit Landwirtinnen und Landwirten, Lohnunternehmen und Maschinenherstellern zusammen, um einen Transfer der Ergebnisse in die Praxis sicherzustellen. Wie viel kostet bodenschonender Feldverkehr? Wie ist der Nutzen der bodenschonenden Befahrung ökonomisch zu bewerten und von welchen Faktoren ist es abhängig, ob nachhaltiger Feldverkehr umgesetzt wird? Diese und weitere praxisrelevante Fragestellungen sind wichtige Forschungsbereiche im Projekt SoilAssist.