Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Silphie-Dauerkulturen: Ein Beitrag zum Wasser- und Bodenschutz

Anschrift
Julius Kühn-Institut Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI) - Institut für Pflanzenbau und Bodenkunde
Bundesallee 58 (Gebäude 230)
38116 Braunschweig
Kontakt
Dr. Siegfried Schittenhelm
Tel: +49 531 596-2318
E-Mail: siegfried.schittenhelm@julius-kuehn.de
FKZ
22023914
Anfang
01.09.2016
Ende
14.04.2020
Ergebnisdarstellung
Die Stickstoffauswaschung unter Feldgras und Silphie war v.a. während der Wintersickerungsperiode geringer als unter Mais. Ursächlich war die meist geringere Nmin-Konzentration in 30 90 cm Bodentiefe bei Silphie und Feldgras. Diese geringeren Nmin-Werte werden auf die mit der längeren Wachstumsperiode der Dauerkulturen verbundene N-Aufnahme zurückgeführt. So wurden durch den Silphie-Wiederaufwuchs während des 2 monatigen Wachstums nach der Ernte noch 22 kg N ha-1 gebunden. Während es auf den Mais-Parzellen nach natürlichem und simuliertem Starkregen große Mengen an Abflusswasser und auch Bodenerosion gab, kam es bei Silphie und Feldgras infolge der höheren Wasserinfiltration generell zu keinem relevanten Oberflächenabfluß und zu keiner Erosion. Die bessere hydraulische Leitfähigkeit ist v.a. auf die verstärkte Grabaktivität von Regenwürmern zurückzuführen, da sie weder durch Veränderung der Lagerungsdichte des Bodens noch der Größenverteilung der Bodenaggregate erklärt werden konnte. Dazu passt auch die Feststellung, dass die C Gehalte in der 0-30 cm Bodenschicht bei Silphie um 11% höher lagen als bei Mais und tendenziell auch höher als bei Feldgras. Ein wichtiger Nebeneffekt der guten Wasserinfiltration von Silphie und Feldgras ist die Verbesserung des Wasserrückhaltes in der Fläche und mithin der vorbeugende Hochwasserschutz. Bezüglich der Bodenaggregatdynamik wurden in dem von Trockenheit geprägten Jahr 2018 auf dem sandigen Versuchsstandort in Braunschweig kaum Unterschiede zwischen den drei Kulturen gefunden. Auf den beiden schluffigen Böden der externen Standorte Hedeper und Giesen zeigte die Silphie hingegen im Frühling eine erhöhte Bodenaggregierung. Eine bessere Stabilisierung der organischen Bodensubstanz durch Einschluss in Bodenaggregaten konnte jedoch nur in Hedeper festgestellt werden. Angesichts der Vorteile für den Wasser- und Bodenschutz sollte die Silphie-Anbaufläche zukünftig auf eine ökologisch relevante Größenordnung ausgeweitet werden kann.
Aufgabenbeschreibung
Im Gegensatz zu der gegenwärtig dominierenden Biogaspflanze Mais ist die Durchwachsene Silphie (Silphium perfoliatum L.; kurz: Silphie) als mehrjährige Staude gekennzeichnet durch eine lange Wachstumsdauer, eine tiefe und intensive Durchwurzelung des Bodens, fehlende Bodenbearbeitung und ein seltenes Befahren des Ackers. Diese biologischen und anbautechnischen Besonderheiten lassen erwarten, dass Silphie Dauerkulturen (a) eine vergleichsweise geringe N Auswaschung über das Sickerwasser verursachen, (b) die Infiltration erhöhen und so vor Oberflächenabfluß und Bodenerosion schützen und (c) den Kohlenstoffgehalt des Bodens erhöhen, was sich längerfristig in einem höheren Bodenhumusgehalt niederschlägt. Diese Arbeitshypothesen wurden im Rahmen eines 3 jährigen Feldversuchs in Braunschweig überprüft. Als Vergleichskulturen kamen eine Mais-Selbstfolge sowie mehrjähriges Feldgras zum Einsatz. Zu Beginn des Versuchs im Herbst 2016 wurden Silphie und Feldgras (vor 2015 Luzernegras) bereits seit fünf Jahren auf denselben Parzellen angebaut. Neben einer Versuchsvariante mit natürlichem Niederschlag wurde Starkregen als Wettermanipulation simuliert. Die Quantifizierung der Stickstoffauswaschung erfolgte mit Hilfe von unterhalb des Wurzelraums eingebauter Selbst-Integrierenden Akkumulatoren (SIA), begleitet durch Messung der Nmin-Gehalte bis 90 cm Bodentiefe. Der Oberflächenabfluß wurden mittels Erosionsfallen und die Sickerwassermenge mit der Integrated Dissolution Rate (IDR) Methode gemessen. Außerdem wurden kulturartspezifisch Infiltrationsraten, Lagerungsdichten und Kohlenstoffgehalte des Bodens ermittelt. Schließlich wurden die Stabilität und Kohlenstoffgehalte der Bodenaggregate sowie die Aggregatdynamik auf dem Feldversuch in Braunschweig sowie auf zwei Praxisstandorten (Hedeper, Giesen) in Niedersachsen untersucht.

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