Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
In der pflanzlichen Produktion steigen die Radlasten der Traktoren und Erntemaschinen weiter an und damit auch das Risiko von Schadverdichtungen. Diese m\u00fcssen, um die vielf\u00e4ltigen Funktionen des Bodens nachhaltig zu sichern, vorbeugend vermieden werden. Mathematische Modelle sind ein erfolgversprechender Weg Risikoanalysen durchzuf\u00fchren und situationsbezogene Empfehlungen zu geben. F\u00fcr das Betriebsbilanzierungsmodell REPRO wurde ein Modul zur Analyse und Bewertung der Schadverdichtungsgef\u00e4hrdung mit dem Schwerpunkt auf strukturierten Lehm- und Tonb\u00f6den aber damit auch nur f\u00fcr einen eingeschr\u00e4nkten Standortbereich entwickelt. Die Ziele des beabsichtigen Vorhabens bestehen in der Weiterentwicklung des komplexen Modellansatzes f\u00fcr sandige B\u00f6den (sandige Lehme und lehmige Sande) und der \u00dcberpr\u00fcfung der Aussagegenauigkeit der berechneten Schadverdichtungsgef\u00e4hrdung sowohl auf sandigen wie strukturierten B\u00f6den. Damit wird eine fl\u00e4chendeckende und breite Anwendung des komplexen Modellansatzes zur sicheren Prognose von Schadverdichtungen m\u00f6glich.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Bearbeitung des Projekts erfolgt auf verschiedenen Versuchsebenen:
\na) die Pr\u00fcfung und Weiterentwicklung des Regressionsmodells zur Absch\u00e4tzung der Gef\u00fcgestabilit\u00e4t
\n anhand von Druck-Setzungsversuchen
\nb) die Pr\u00fcfung und Weiterentwicklung des Gesamtmoduls anhand von Beobachtungsfl\u00e4chen
\nc) die Pr\u00fcfung und Weiterentwicklung der Schadverdichtungsanalyse einzelner \u00dcberfahrten durch
\n Befahrungsversuche
\nAuf ausgew\u00e4hlten Fl\u00e4chen werden bodenphysikalische Parameter, wie Trockenrohdichte, Aggregatdichte, Luftkapazit\u00e4t und ges\u00e4ttigte Wasserleitf\u00e4higkeit anhand von Stechzylinderproben zur Charakterisierung des Gef\u00fcgezustandes und der Stabilit\u00e4t ermittelt. Erg\u00e4nzt werden die Untersuchungen durch die Analyse des Druck-Setzungsverhaltens im \u00d6dometer. Parallel werden die Bewirtschaftungs- und Technikdaten der Schl\u00e4ge und Maschinen in REPRO erfasst und die Verdichtungsgef\u00e4hrdung errechnet. Ein Vergleich der Entwicklung der Gef\u00fcgeeigenschaften mit der berechneten Verdichtungsgef\u00e4hrdung erm\u00f6glicht Aussagen \u00fcber die Genauigkeit des Moduls und die Ursachen m\u00f6glicher Unsch\u00e4rfen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Folgende Ergebnisse k\u00f6nnen f\u00fcr die \u00dcberpr\u00fcfung des Schadverdichtungsmoduls zusammengefasst werden:
\no\tDie \u00dcberpr\u00fcfung des Teilmodells zur Berechnung der mechanischen Vorbelastung aus Aggregatdichte und Trockenrohdichte zeigt insgesamt eine gute \u00dcbereinstimmung von berechneten und gemessenen Werten. Auch f\u00fcr zahlreiche Sandb\u00f6den mit Aggregatstruktur ist der Ansatz anwendbar. Eine Anpassung der Modellkonstanten speziell f\u00fcr Tonb\u00f6den erh\u00f6ht die Genauigkeit weiter.
\no\tF\u00fcr die reinen Sandb\u00f6den ohne Aggregatstruktur, bei denen die Anwendung des Regressionsmodells mit Einbezug der Aggregatdichte nicht m\u00f6glich ist, wurde vorl\u00e4ufig ein einfacher Trend zwischen Vorbelastung und Trockenrohdichte abgeleitet. Dieser sollte aber zwingend weiter \u00fcberpr\u00fcft werden.
\no\tMit den Regressionsgleichungen f\u00fcr die Korrektur der Vorbelastung bei unterschiedlichen Wassergehalten stehen nunmehr relativ genaue Modelle zur Verf\u00fcgung, um die Verdichtungsgef\u00e4hrdung im Jahresverlauf abbilden zu k\u00f6nnen. Insbesondere die Aufl\u00f6sung nach Bodenarten verbessert die Pr\u00e4zision.
\no\tDas Modul zur Bewertung der Schadverdichtungsgef\u00e4hrdung zeigt eine gute Sensitivit\u00e4t f\u00fcr die Wirkung des Reifeninnendrucks und f\u00fcr unterschiedliche Bereifungssysteme wie Zwillingsreifen.
\no\tAuswirkungen hoher Radlasten insbesondere auf das Bodengef\u00fcge des Unterbodens k\u00f6nnen sicher abgebildet werden. Simulationen erlauben eine Prognose der Schadverdichtungsgef\u00e4hrdung ohne erheblichen messtechnischen Aufwand.
\no\tDie Untersuchungen auf den Beobachtungsfl\u00e4chen belegen, dass das Zusammenspiel aller Algorithmen bis hin zur Absch\u00e4tzung der Verdichtungsgef\u00e4hrdung auf Schlagebene gut funktioniert. Der Einfluss von Regenerationsprozessen oder Bewirtschaftungsumstellungen kann im Modell jedoch nicht quantifiziert werden. Die Anlage von Beobachtungsfl\u00e4chen sollte auf weitere Standorte ausgedehnt werden, um eine gr\u00f6\u00dfere Spannbreite von Boden- und Klimabedingungen zu erreichen.
\no\t\u00dcber alle Modulvalidierungen wird eine sehr sichere Absch\u00e4tzung der Verdichtungsgef\u00e4hrdung ersichtlich. Die Zusammenh\u00e4nge zwischen den \u00c4nderungen der physikalischen Parameter und dem Belastungsindex best\u00e4tigen die bisherige Bewertungsfunktion im Modul.<\/p>\n
Aus den vorgestellten Untersuchungen k\u00f6nnen zudem folgende grunds\u00e4tzliche Schlussfolgerungen zur Verdichtungsgef\u00e4hrdung durch landwirtschaftliche Maschinen und Verfahren abgeleitet werden:
\no\tEin verringerter bzw. nach technischem Ratgeber des Reifenherstellers f\u00fcr Feldbedingungen optimal eingestellter Reifeninnendruck verringert das Schadverdichtungsrisiko in der Ackerkrume.
\no\tAngepasste Bereifungsvarianten (z.B. Zwillingsreifen, Gleisb\u00e4nder) sind sehr effektive M\u00f6glichkeiten die Schadverdichtungsgef\u00e4hrdung generell herab zusetzen.
\no\tBei \u00dcberfahrten mit Radlasten von mehr als ca. 6 t, Reifeninnendr\u00fccken von 200-300 kPa und Bodenwassergehalten nahe der Feldkapazit\u00e4t besteht auf Ackerstandorten mit Vorbelastungen zwischen 60 und 100 kPa ein erhebliches Risiko f\u00fcr Gef\u00fcgever\u00e4nderungen bis in den Unterboden. Die genannten Bedingungen f\u00fchren in Verbindung mit Bodenbearbeitungssystemen ohne Lockerung sehr wahrscheinlich auch zur Verdichtung der Ackerkrume.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Im Rahmen des Projektes sind nachfolgende themenbezogene Ver\u00f6ffentlichungen erschienen:
\nR\u00dcCKNAGEL, J., HOFMANN, B. & O. CHRISTEN (2007): Konzept zur Analyse und Bewertung der Schadverdichtungsgef\u00e4hrdung. KTBL Schrift 458, 51-61.
\nKNOBLOCH, M., D\u00d6LL, H., R\u00dcCKNAGEL, J., HOFMANN, B. & O. CHRISTEN (2007): Wirkung eines Gummibandlaufwerkes bei unterschiedlicher \u00dcberrollh\u00e4ufigkeit und Fahrgeschwindigkeit auf physikalische Bodeneigenschaften einer L\u00f6\u00df-Schwarzerde. Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss. 19, 176-177.
\nR\u00dcCKNAGEL, J., BRANDHUBER, R., HOFMANN, B., LEBERT, M., MARSCHALL, K. & R. PAUL (2007): Varianz der mechanischen Vorbelastung bei der graphischen Bestimmung nach dem Casagrande-Verfahren. Mitteilng. Dtsch. Bodenkundl. Gesellsch. 110, 131-132.
\nHOFMANN, B., BISCHOFF, J., R\u00dcCKNAGEL, J. & O. CHRISTEN (2009): Einfluss langj\u00e4hrig differenzierter Bearbeitungsintensit\u00e4t auf den C-Gehalt bindiger Standorte. Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss. 21, 125-126.
\nHOFMANN, B., BISCHOFF, J., R\u00dcCKNAGEL, J. & O. CHRISTEN (2009): Einfluss langj\u00e4hriger Bodenbearbeitung auf Corg-Gehalte bei L\u00f6\u00df-Schwarzerde und pseudovergleyter Parabraunerde. In: B\u00f6den – eine endliche Ressource, September 2009, Bonn. Publikationen der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft: http:\/\/eprints.dbges.de\/334\/
\nR\u00dcCKNAGEL, J. & O. CHRISTEN (2009): Use of the information system REPRO to assess physical aspects of soil fertility. ISTRO 18th Triennial Conference Proceedings, June 15-19, 2009 Izmir-Turkey. T1-032, 1-6.
\nR\u00dcCKNAGEL, J., HARRACH, T., DUMBECK, G., GERSCHLAUER, F. & O. CHRISTEN (2009): Morphological characterization of soil structure and the relation to precompression stress for recultivated loess soils. ISTRO 18th Triennial Conference Proceedings, June 15-19, 2009 Izmir-Turkey. T1-031, 1-5.
\nR\u00dcCKNAGEL, J., HARRACH, T., DUMBECK, G., GERSCHLAUER, F. & O. CHRISTEN (2009): Gef\u00fcgemorphologie (Packungsdichte) und mechanische Bodeneigenschaften rekultivierter B\u00f6den aus L\u00f6\u00df. In: B\u00f6den – eine endliche Ressource, September 2009, Bonn. Publikationen der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft: http:\/\/eprints.dbges.de\/331\/
\nR\u00dcCKNAGEL, J., BRANDHUBER, R., HOFMANN, B., LEBERT, M., MARSCHALL, K., PAUL, R., STOCK, O. & O. CHRISTEN (2010): Variance of mechanical precompression stress in graphic estimations using the Casagrande method and derived mathematical models. Soil & Tillage Research 106, 165-170.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Insgesamt erm\u00f6glicht das Modul innerhalb des Betriebsbilanzierungsmodells REPRO nach Abschluss des vorliegenden Projektes die komplexe und sichere Analyse des Problembereiches Schadverdichtungsgef\u00e4hrdung f\u00fcr eine breite Spanne von Standortbedingungen. Es kann damit als eigenst\u00e4ndiges Instrument zur Verbesserung des Bodengef\u00fcgeschutzes im Sinne nachhaltiger Landbewirtschaftung beitragen. Neben der Anwendung im Rahmen des DLG-Nachhaltigkeitsstandards (DBU Projekt AZ 22544) haben die Modulalgorithmen oder Teile davon Eingang in das C\/N-Simulationsmodell CANDY und das Pr\u00fcfkonzept zur Erfassung der tats\u00e4chlichen Verdichtungsgef\u00e4hrdung landwirtschaftlich genutzter B\u00f6den (UBA-Vorhaben FKZ 3707 71) gefunden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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