Erhöhung der Ressourceneffizienz im Weizenanbau durch Standraumoptimierung unter besonderer Berücksichtigung der Reduzierung des Herbizideinsatzes
Projektträger
Julius Kühn-Institut (JKI) Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen Der PräsidentErwin-Baur-Str. 27
06484 Quedlinburg
Telefon: +49 3946 47 100
Zielsetzung
Winterweizen ist die wichtigste landwirtschaftliche Kultur Deutschlands. Die Entwicklung der Anbauverfahren hin zu nicht-wendenden Bodenbearbeitungsverfahren und immer engeren Fruchtfolgen bringt große Herausforderungen im Unkrautmanagement. Dabei spielt der Einsatz von Herbiziden eine entscheidende Rolle. Der flächendeckende Einsatz von Pflanzenschutzmitteln steht jedoch in der gesellschaftlichen Kritik. Auch zunehmende Resistenzen und weniger zur Verfügung stehende Wirkstoffe machen den Herbizideinsatz zunehmend schwieriger. Durch den Anbau von Winterweizen in Gleichstandsaat mit einer präzisen Standraumverteilung der Einzelpflanzen soll die Konkurrenz der Kulturpflanze gegenüber Unkräutern verstärkt werden und somit der Herbizideinsatz reduziert. Bei optimal entwickelten Einzelpflanzen ist zudem von einem erhöhten Ertragspotential auszugehen und somit insgesamt von einer verbesserten Ressourceneffizienz im Winterweizenanbau.
Arbeitsschritte
Zur Vorbereitung der Feldversuche soll im ersten Schritt eine Einzelkornsämaschine für die Gleichstandsaat in Getreide angepasst werden. Dazu sind umfangreiche Umbauarbeiten und Tests der Maschine im Institut für Anwendungstechnik im Pflanzenschutz notwendig. Von besonderer Bedeutung für eine hohe Aussaatpräzision ist die Synchronisation der einzelnen Säaggregate. Die Präzision der Saatgutablage wird im Feld anhand von Messungen der aufgelaufenen Pflanzen überprüft.
Im zweiten Projektabschnitt werden die Feldversuche durchgeführt. Es werden zwei Weizengenotypen, die sich hinsichtlich ihres Bestockungsvermögens deutlich unterscheiden, an zwei verschiedenen Standorten mit unterschiedlichen Bodenverhältnissen und in drei verschiedenen Aussaatvarianten (konventionelle Drillsaat, konventionelle Drillsaat mit reduzierter Saatstärke, Gleichstandsaat mit reduzierter Saatstärke) angebaut. Dies ermöglicht einen Vergleich des neuen Aussaatverfahrens der Gleichstandsaat zur konventionellen Drillsaat. Zusätzlich wird das Versuchsdesign an einem Standort unter ökologischen Anbaubedingungen umgesetzt. Um den Einfluss unterschiedlicher Technik auf das Versuchsergebnis auszuschließen, wird in einem weiteren Versuchsteil in Betonrahmenparzellen die Aussaat per Hand angelegt.
Zur Vergleichbarkeit der Versuchsglieder werden die Ernteerträge nach Korn und Stroh getrennt ermittelt sowie die einzelnen Ertragskomponenten bestimmt. Die Unkrautbiomasse wird bonitiert und der Aufwuchs bestimmt, um die unkrautunterdrückende Wirkung der unterschiedlichen Varianten vergleichen zu können.
Abschließend erfolgt im dritten Teil des Versuchsvorhabens ab der Ernte 2022 die statistische Auswertung des Gesamtversuchs und eine Bewertung der Erhöhung der Ressourceneffizienz.
Ergebnisse
Die Gleichstandsaat in Getreide ist ein Saatverfahren, dass hohe Anforderungen an die Technik stellt und bisher nicht praxistauglich umgesetzt wurde. Eine optimale Standraumverteilung, bei der jeder Einzelpflanze die gleiche Fläche zur Verfügung steht charakterisiert eine Gleichstandsaat und ermöglicht eine sehr homogene Bestandsentwicklung, in der es ober- und unterirdisch zu minimaler intraspezifischer Konkurrenz kommt. Bei Kulturen mit geringer Saatstärke wie Zuckerrüben oder Mais ist dieses Saatver-fahren praxisreif und ermöglicht weitere Vorteile, beispielsweise eine mechanische Unkrautbekämpfung im Verband quer zur Aussaatrichtung.
Die hohen Aussaatstärken bei Getreide erfordern deutlich engere Reihenabstände, als dies bei der kon-ventionellen Drillsaat mit 12,5 oder 15 cm üblich ist. Bei der im Projekt untersuchten Aussaatstärke von 150 Körner/m² ergibt sich ein rechnerischer Reihenabstand von 7,8 cm bei einem Abstand zwischen den Einzelpflanzen von 9 cm. Dieser deutlich verringerte Reihenabstand ermöglicht einen frühzeitigen Bestandsschluss. Die Versuchshypothese, dass dadurch eine verbesserte Unkrautunterdrückung und eine mögliche Herbizideinsparung möglich ist, konnte jedoch nicht bestätigt werden. Das Unkrautaufkommen steht viel mehr in direkter Konkurrenz zur Anzahl ausgesäter Kulturpflanzen. Der Jahreseffekt mitsamt der Witterung überwiegt dabei sowohl die sortenspezifischen als auch durch das Saatverfahren begründete Unterschiede.
Die Aussagekraft ist durch folgende Faktoren begrenzt: Aus methodischen Gründen waren weder die Anzahl der Standraumvarianten noch die Anzahl geprüfter Winterweizensorten ausreichend, um die Vorteile der Gleichstandsaat in Bezug auf Kornertrag und Unkrautregulierung abschließend untersuchen zu können. In diesem Zusammenhang stellt es sich als Nachteil heraus, dass eine einmal gewählte Aus-saatstärke einen definierten Dreiecksverband erfordert, der sich nicht variabel an der Sämaschine einstellen lässt. Die geringe Aussaatstärke von nur 150 Körnern /m² war für die ungünstigen Feldbedingungen (Verdichtung, Trockenheit, Pflanzenverlust durch Vögel) zu gering.
Ähnlich wie bei der chemischen Unkrautbekämpfung war auch der Bekämpfungserfolg durch das Striegeln in der Gleichstandsaat nicht höher als bei der Normalsaat. Hier wirkte sich die hohe Ausgangsver-unkrautung nachteilig aus. Um die schwache Unkrautunterdrückung bei geringen Aussaatstärken zu kompensieren, sind daher weitere vorbeugende Maßnahmen zur Unkrautregulierung erforderlich, wie z.B. das Falsche-Saatbettverfahren, eine intensivere Bodenbearbeitung oder auch eine spätere Aussaat des Winterweizens.
Positiv hervorzuheben ist aber, dass sich eine Gleichstandsaat technisch weitgehend realisieren lässt und dass es offensichtlich Weizensorten gibt, die ein hohes Kompensationsvermögen aufweisen. Für weitere Untersuchungen wäre es ratsam, zunächst die pflanzenbaulichen Vorteile der Gleichstandsaat intensiver zu untersuchen und darauf aufbauend die Sätechnik zu konzipieren und zu optimieren. In Verbindung mit präziser mechanischer Unkrautbekämpfung, z.B. durch einen sensorgesteuerten Einsatz von Hackrobotern könnte die Gleichstandsaat zu deutlich besseren Ergebnissen führen.
Aus den drei Feldversuchen lässt sich nicht abschließend ableiten, dass sich durch die Gleichstandsaat der Herbizidaufwand reduzieren lässt. Auf Basis der vorliegenden Daten könnte dieses Anbauverfahren bei reduzierter Saatstärke langfristig zu einer höheren Verunkrautung und folglich auch zu stärkerem Herbizideinsatz führen. Die Aussaatstärke, sowie die Auswahl der Weizensorte und der Herbizidwirkstoffe haben ebenfalls einen Einfluss, der hier nicht ausreichend untersucht werden konnte. Dennoch lässt sich positiv hervorheben, dass die Kornerträge der Standraumvarianten vergleichbar sind und in den Dünn- und Gleichstandsaaten die Kornausbildung je Pflanze bzw. je ausgesätes Korn höher waren als in der Normalsaat, sodass eine deutliche Einsparung an Saatgut und im konventionellen Anbau an Beizmitteln erzielt werden kann.
Weitere Untersuchungen müssen zeigen, ob diese Erkenntnisse auch gelten, wenn die Ertragspotenziale höher sind und die Technik der Gleichstandsaat, verbunden mit höheren Aussaatstärken, noch verbessert werden. Unter den Bedingungen der Gleichstandsaat sind hohe Feldaufgänge unerlässlich, um auch unter ungünstigen Witterungs- und Bodenbedingungen konkurrenzstarke und homogene Bestände zu realisieren.
Öffentlichkeitsarbeit
Der Projektstart wurde auf der Internetseite des Julius Kühn-Institut öffentlich bekannt gemacht.
Die Hypothese der verbesserten Unkrautunterdrückung durch Gleichstandsaat ist in einem Übersichtsartikel zu den Arbeiten des Julius Kühn-Instituts mit Getreide in Gleichstandsaat im Getreidemagazin, Heft 3 in 2022 veröffentlich worden. Der vollständige Titel lautet: „Im Dreiecksverband – Gleichstandsaat in Getreide zur optimalen Nutzung von Fläche und Ressourcen.“
Fazit
Die maschinelle Aussaat von Getreide in Gleichstandsaat ist mit hinreichender Genauigkeit möglich. Dies stellt jedoch hohe Anforderungen an das Saatgut und die Saatbettbereitung. Getreide in Gleichstandsaat mit deutlich reduzierten Saatstärken ist dabei ertragsmäßig konventionellen Aussaatstärken ebenbürtig. Die Hypothese, dass der Gleichstandsaatverband mit einer Aussaatstärke von 150 Körner/m² zu einer verbesserten Unkrautunterdrückung und somit Herbizideinsparung beiträgt, konnte nicht bestätigt werden. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass die Aussaatstärke hierfür zu niedrig gewählt wurde, um in einem frühen Entwicklungsstadium eine ausreichende Bodenbedeckung und folglich eine hohe Unkrautunterdrückung zu erreichen.
Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die halbe Herbizidaufwandmenge für einen Behandlungserfolg ausreichend ist. Weitere Untersuchungen mit einer feineren Abstufung sind jedoch notwendig, um eine generelle Aussage treffen zu können. Die reduzierte Aussaatstärke bei vergleichbaren Erträgen ermöglicht es langfristig Betriebsmittel einzusparen und den Eintrag von Beizmitteln in den Naturhaushalt zu reduzieren.