Albrecht-Thaer-Archiv: Band 7, Heft 9 [Reprint 2022 ed.] 9783112654101

Table of contents :
INHALT
Die Wirkung des meliorativen Pflügens auf Struktur und Wasserhaushalt eines leichten Sandbodens
Bodenstrukturuntersuchungen auf Börde-Schwarzerde
Über Beziehungen der Methylenblau-Sorption zu anderen Bodenkennwerteri (UK, Humusgehalt und Bodentextur)
Versuche zur Verwendung von schwerlöslichen Stickstoffdüngern im Gemüsebau
Wachstum und Ertrag der Sommergerste in der Monokultur auf leichtem Boden
Möglichkeiten der Charakterisierung des Standortes für die pflanzliche Produktion an Hand natürlicher Pflanzen — insbesondere Unkrautgemeinschaften — dargestellt am Beispiel eines enger begrenzten Gebietes im nordwestlichen Teil des Kreises Bernburg
Autorreferate demnächst erscheinender Arbeiten

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DEUTSCHE DEMOKRATISCHE

REPUBLIK

DEUTSCHE AKADEMIE D E R L A N D W I R T S C H A F T S W I S S E N S C H A F T E N ZU B E R L I N

ALBRECHT-THAER-ARCHIV Arbeiten aus den Gebieten Bodenkunde Pflanzenernährung Acker- und Pflanzenbau

Band 7 • Heft 9 1963

A K A D E M I E - V E R L A G

•

B E R L I N

Herausgeber: Deutsche Demokratische Republik Deutsche Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin Begründet von der Landwirtschaftlich-Gärtnerischen Fakultät der Humboldt-Universität zu Berlin

Schriftleitung: Prof. Dr. agr. habil. E. PLACHY, Redaktion: Dipl.-Landw. R. STUBBE. Das Albrecht-Thaer-Archiv erscheint in Heften mit einem Umfang von je 5 Druckbogen (80 Seiten). Die innerhalb eines Jahres herausgegebenen 10 Hefte bilden einen Band. Das letzte Heft jedes Bandes enthält Inhalts* und Sachverzeichnis. Der Bezugspreis beträgt 5,— D M je Heft. Die Schriftleitung nimmt nur Manuskripte an, deren Gesamtumfang 25 Schreibmaschinenseiten nicht überschreitet und die bisher noch nicht, auch nicht in anderer Form, im In- oder Ausland veröffentlicht wurden. Jeder Arbeit ist eio Autorreferat zur Vorankündigung (nicht länger als l 1 / 2 Schreibmaschinenseiten) sowie eine Zusammenfassung mit den wichtigsten Ergebnissen (nicht änger als 20 Zeilen), wenn möglich auch in russischer und englischer bzw. französischer Sprache, beizufügen. Gegebenenfalls erfolgt die Ubersetzung in der Akademie. Manuskripte sind zu senden an die Schriftleitung, Deutsche Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin, Berlin W 8, Krausenstr. 3 8 - 3 9 . Die Autoren erhalten Umbruchabzüge mit befristeter Terminstellung. Bei Nichteinhaltung der Termine erteilt die Redaktion Imprimatur. , Das Verfügungsrecht über die im Archiv abgedruckten Arbeiten geht ausschließlich an die Deutsche Akademie der Land WirtschaftsWissenschaften zu Berlin über. Ein Nachdruck in anderen Zeitschriften oder eine Ubersetzung in andere Sprachen darf nur mit Genehmigung der Akademie erfolgen. Kein Teil dieser Zeitschrift darf in irgendeiner Form — durch Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren — ohne schriftliche Genehmigung der Akademie reproduziert werden. Für jede Arbeit werden unentgeltlich 100 Sonderdrucke und ein Honorar von 40,— D M je Druckbogen zur Verfügung gestellt. Das Honorar schließt auch die Urheberrechte für das Bildmaterial ein. Dissertationen, auch gekürzte bzw. geänderte, werden nicht honoriert. Verlag: Akademie-Verlag GmbH, Berlin W 8, Leipziger Str. 3 - 4 , Fernruf 22 04 41, Telex-Nr. 011773, Postscheckkonto: Berlin 350 21. Bestellnummer dieses Heftes: 1051/7/9 Veröffentlicht unter der Lizenznummer 1285 des Presseamtes beim Vorsitzendendes Ministerrates der Deutschen Demokratischen Republik. Herstellung: Druckhaus „Maxim Gorki", Altenburg. AU rights reserved (including those of translations into foreign languages). No part of this issue may be reproduced in any form, by photoprint, microfilm or any other means, without written permission from the publishers.

DEUTSCHE DEMOKRATISCHE DEUTSCHE DER

REPUBLIK

AKADEMIE

LANDWIRTSCHAFTSWISSENSCHAFTEN

ZU B E R L I N

ALBRECHT-THAER-ARCHIV Arbeiten aus den Gebieten

Bodenkunde Pflanzenernährung Acker- und Pflanzenbau

Schriftleitung : Prof. Dr. agr. habil. E. PLACHY

BAND 7 . H E F T 9 1963

AKADEMIE-VERLAG • BERLIN

INHALT KUNZE, A . : Die Wirkung des meliorativen Pflügens auf Struktur und Wasserhaushalt eines leichten Sandbodens. 1. Mitt.: Der Einfluß des meliorativen Pflügens auf die Bodenstruktur BIRKE, J . : Bodenstrukturuntersuchungen auf Börde-Schwarzerde

673 699

SCHÖNBERG, W . : Über Beziehungen der Methylenblau-Sorption zu anderen Bodenkennwerten (UK, Humusgehalt und Bodentextur)

721

B A U M A N N , E., und I. L E P I K S A A R : Versuche zur Verwendung von schwerlöslichen Stickstoffdüngern im Gemüsebau

733

SCHNIEDER, E.: Wachstum und Ertrag der Sommergerste in der Monokultur auf leichtem Boden

741

WABERSICH, R . : Möglichkeiten der Charakterisierung des Standortes für die pflanzliche Produktion an Hand natürlicher Pflanzen — insbesondere Unkrautgemeinschaften — dargestellt am Beispiel eines enger begrenzten Gebietes im nordwestlichen Teil des Kreises Bernburg Autorreferate demnächst erscheinender Arbeiten

751 773

673 Aus dem Institut für Acker- und Pflanzenbau Müncheberg der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin (Direktor: Prof. Dr. agr. habil. E. RÜBENSAM)

A. KUNZE

Die Wirkung des meliorativen Pflügens auf Struktur und Wasserhaushalt eines leichten Sandbodens1 1. Mitt.: Der Einfluß des meliorativen Pflügens auf die Bodenstruktur Eingegangen: 20. 6.1963

Die sandigen Böden nehmen in der DDR ca. 16% der Ackerfläche ein. Ihre volkswirtschaftliche Bedeutung ist erheblich, weil auf ihnen vorwiegend unsere Grundnahrungsmittel Kartoffeln und Brotgetreide erzeugt werden. Sie sind leicht zu bearbeiten und können fast unabhängig von der Witterung bestellt werden. Unbefriedigend ist jedoch ihr Fruchtbarkeitsgrad; Humus- und Nährstoffarmut, schlechter Reaktionszustand, geringe Wasserkapazität und ungünstige Strukturverhältnisse im Unterboden sind die Ursachen für die oft niedrigen Erträge. Diese Faktoren gilt es demnach vorrangig zu verbessern. Althergebrachte, bis in die jüngste Vergangenheit praktizierte Bewirtschaftungsmethoden, wie z. B. die mangelhafte Humusversorgung vom Dorf abgelegener Sandflächen, ungenügende Kalkung und ständig flache Bearbeitung, müssen schnell überwunden werden. Bereits A. THAER (30), insbesondere aber v. ROSENBERG-LIPINSKI (24) und SCHULZ-LUPITZ (26) hatten die Bedeutung des tieferen Pflügens für die Hebung der Fruchtbarkeit leichter Böden erkannt. Die Einführung des eisernen Pfluges, der Dampfmaschine und des Traktors förderten die Verwirklichung solcher Erkenntnisse. Dennoch fanden sie keine umfassende Anwendung, weil einerseits die verbesserten technischen Mittel nur wenigen junkerlichen Betrieben zur Verfügung standen und weil andererseits die tiefere Bearbeitung mit Mehraufwendungen an Arbeit, Dünger, Kalk usw. verbunden war, die nicht immer gleich im ersten Jahr durch den Mehrertrag gedeckt wurden. Es kann deshalb als typisch bezeichnet werden, daß die verschiedenen Methoden der Tiefenbearbeitung und insbesondere der nachhaltigen Verbesserung leichter Sandböden in sozialistischen Ländern weiterentwickelt und angewandt wurden. Aus verschiedenen Gebieten der Sowjetunion, aus den Volksrepubliken Ungarn, Polen, Rumänien, der ÖSSR und der Chinesischen Volksrepublik ist inzwischen über Möglichkeiten der Sandbodenverbesserung, vor allem durch organische Tiefdüngung, berichtet worden. Auf der Grundlage älterer und neuerer Erfahrungen, hauptsächlich auf Grund der Versuchsergebnisse EGERZEGIS (6) in der Ungarischen Tiefebene und der sowjetischen Forscher TJURIN und MICHNOWSKI (31) wurde im Institut für Acker- und Pflanzenbau Müncheberg unter brandenburgischen Verhältnissen die Methode des meliorativen Tiefpflügens leichter Sandböden entwickelt, worunter neben der Verbesserung des Strukturzustandes mittels einer 45 cm tiefen Pflugfurche eine systematische Anreicherung des Bodens mit organischer Substanz und schließ1

Uberarbeitete Fassung der 1962 der Landwirtschaftlich-Gärtnerischen Fakultät der Humboldt-Universität zu Berlin vorgelegten Dissertation

45*

674

KUNZE, Einfluß des meliorativen Pflügens auf die Bodenstruktur

lieh die allmähliche Vertiefung der Ackerkrume auf die doppelte Ausgangsmächtigkeit zu verstehen ist. In Müncheberg sowie in mehreren Außenstellen und ökonomischen Stützpunkten sind seit 1955 eine große Anzahl von Parzellen- und Großflächenversuchen mit dem meliorativen Pflügen durchgeführt worden, wobei durchschnittliche Mehrerträge von 20—30%, in Trockenjahren von 60% und mehr erzielt wurden. Als Ursache der günstigen Ertragsbeeinflussung durch tiefes Pflügen führte THAER (30) in seinen „Grundsätzen der rationellen Landwirtschaft" bereits an, daß die Niederschläge in einen tief bearbeiteten Boden besser eindringen und daß ein „rajolter" Sandboden in Trockenperioden ziemlich lange feucht bleibt. Er konnte beobachten, daß Getreide nach 3 Fuß tiefer Bearbeitung bei anhaltender Dürre augenscheinlich besser stand als auf einem nur halb so tief bearbeiteten Schlag. SCHULZ-LUPITZ (26) konnte nach 40 cm tiefer Bearbeitung leichten Sandbodens, die er in seiner Wirtschaft eingeführt hatte, eine Verbesserung des Humusund Wasserhaushaltes, der Sorptionsfähigkeit des Bodens und der Aktivität der Mikroorganismen feststellen. KLÜTER (13) kommt zu dem Schluß, daß nach tiefer Bearbeitung in den Unterbodenschichten mehr Wasser gespeichert wurde, daß das schneller abgeleitete Niederschlagswasser in diesen Schichten vor unproduktiver Verdunstung besser geschützt war und in niederschlagsarmen Perioden rationeller verbraucht wurde. Bei der Untersuchung des Einflusses lOjähriger flacher und tiefer Bearbeitung auf Lagerungsdichte, Porenvolumen und Wassergehalt des Dahlemer lehmigen Sandbodens kommt auch SIEBECKE (27) zu der Auffassung, daß durch die Tiefkultur die physikalischen Bodeneigenschaften günstig beeinflußt werden. Mit Bodensonde und Stechzylindern ließen sich bei mehrfachen Messungen im Laufe einer Vegetationsperiode größere Lockerheit und im Frühjahr ein höherer Wassergehalt nachweisen. Zu den gleichen Ergebnissen gelangten OPITZ und TAMM (20), die auf demselben Versuch nach ca. 20 Jahren eine weitere Analyse der physikalischen Eigenschaften, insbesondere des Porenvolumens, des Wassergehaltes und der Wasserkapazität durchführten. An anderer Stelle weist OPITZ (19) nach, daß ein enger Zusammenhang zwischen dem Grad der Auflockerung verdichteter Unterbodenschichten und dem erzielten Mehrertrag besteht. Auch nach GLIEMEROTH (10) liegt der Wert der Tiefenbearbeitung in erster Linie in der Schaffung günstiger Strukturverhältnisse im Unterboden, wodurch den Pflanzen ein größerer Bodenraum für ihre Wasser- und Nährstoffversorgung erschlossen wird. Die dabei erzielte Wirkung setzt sich aus der mechanischen Auflockerung verdichteter Schichten, aus einem größeren Wasserspeicherungsvermögen und — als Folge davon — aus einer tieferen Durchwurzelung zusammen. In Trockenperioden steht also den Pflanzen der Wasservorrat einer bedeutend mächtigeren Bodenschicht zur Verfügung, und sie können sich, falls mit der tiefen Bearbeitung eine Tiefdüngung verbunden wurde, selbst in Trockenperioden, wenn die obersten Bodenschichten auszutrocknen beginnen, normal mit Nährstoffen versorgen. Auch EGERSZEGI (6) sieht in der Sicherung der Nährstoffaufnahme der Pflanzen in Trockenperioden die wichtigste Aufgabe der schichtweisen tiefen Einbringung organisch-mineralischer Kolloidsubstanzen. Sie wird auf Grund eigener und von KLIMES-SZMIK (12) durchgeführter Untersuchungen durch größere Auflocke-

675

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rung des Bodens, größere Wasserspeicherung und tiefere Durchwurzelung der tiefgedüngten Parzellen erreicht. Diese von älteren und jüngeren Autoren erzielten Versuchsergebnisse dienten als Hinweise für die Problemstellung der vorliegenden Arbeit. Von diesen Erkenntnissen ausgehend sollten die durch das meliorative Pflügen hervorgerufenen Veränderungen der Struktur und des Wasserhaushaltes des Bodens, als wesentliche Ursachen der günstigen Wirkung des Verfahrens, untersucht werden. 1. V e r s u c h s g r u n d l a g e n 1.1. Bodenverhältnisse Die Untersuchungen wurden auf grundwasserfernem diluvialem Sand vom Typ eines podsolierten braunen Waldbodens angestellt. Die Versuchsfläche war bis vor ca. 25 Jahren in landwirtschaftlicher Nutzung und wurde dann wegen ihrer Geringwertigkeit als Unland liegen gelassen. Die Ackerzahl liegt laut Bodenschätzung bei 12, die Zustandsstufe zwischen 6 und 7. In der folgenden Übersicht sind die Ergebnisse der mechanischen und der chemischen Bodenanalyse des Standortes wiedergegeben. Tabelle 1 Bodencharakteristik Mechanische Bodenanalyse Tiefe in cm

0-20 20-40 40-60 60-80

Steine u. Kies 2,0 mm

Grobsand 2,0-0,2 mm

Feinsand 0,2 bis 0,05 mm

Staub 0,05 bis 0,02

6,4 7,2 5,5 4,8

38,1 44,3 48,5 48,4

Hygroskopizität

Ton 0,002

mm

Schluff 0,02 bis 0,002 mm

46,2 42,1 40,3 39,5

2,6 3,2 2,2 2,7

2,2 0,6 0,2 0,8

4,5 2,6 3,3 3,8

0,59 0,51 0,41 0,61

freies AI mg/kg Boden

P2O5

K2O

17 30 32 19

Tiefe in cm

c%

T-Wert

v-%

pH in KCl

0-20 20-40 40-60 60-80

0,32 0,03 0,02 0,007

3,29 2,14 2,27 2,93

63,5 57,9 55,9 79,5

4,5 4,5 4,4 4,5

mm-

0/ /o

in mg/100 g Boden 4,5 3,5 2,1 2,5

2,0 1,0 1,0 1,5

Aus diesen Werten geht hervor, daß es sich im gesamten Profil von 0—80 cm um einen feinerde- und humusarmen, stark sauren Sandboden mit geringer Sorptionskapazität und geringem Nährstoffgehalt handelt. Der hohe Aluminiumgehalt läßt vermuten, daß sich die Bodenlösung toxisch auf das Pflanzenwachstum auswirken

676

KUNZE t Einfluß des meliorativen Pflügens auf die Bodenstruktur

kann (KOEPKE, 14). An Hand einer Proiiiaufnahme und des Textur-Diagrammes werden die ungünstigen Eigenschaften des Versuchsbodens besonders deutlich. Die Aufnahme zeigt, daß sich eine etwa 20 cm starke Krume abzeichnet, die von hellem Sand unterlagert ist, der lediglich von einzelnen eisenschüssigen Bändern durchzogen wird.

fg^äbsch[ämmbares^2 j-

j Staut)

Feinsand ^r]

¡n

^Kies

Grobsand

Abb. 1: Texturdiagramm des Versuchsbodens

Der geringe Gehalt an Feinerde und Humus hat negative physikalische Bodeneigenschaften zur Folge, von denen die geringe wasserhaltende Kraft und die große Lagerungsdichte der Bodenteilchen für das Pflanzenwachstum besonders ungünstig sind. Sehr nachteilige Eigenschaften weist die unmittelbar unter der Krume liegende Bodenschicht auf; sie ist ganz besonders dicht gelagert und hindert die Pflanzenwurzeln am Eindringen in größere Tiefen. Für die Untersuchungen wurde noch ein zweiter Standort herangezogen, der sich vor allem durch einen höheren Gehalt an abschlämmbaren Teilen auszeichnete. Es sollen daher nur die Ergebnisse der mechanischen Bodenanalyse angeführt werden. Aus der Tabelle geht hervor, daß der Feinerdegehalt in der Krume bei 12,6 liegt und in der Unterbodenschicht 60—80 cm auf 18,4% ansteigt. Tabelle 2 Mechanische Bodenanalyse des Standortes II

Tiefe cm

0-20 20-40 40-60 60-80

Steine Grob- Feinsand und Kies sand 0,2 bis 2,0 2,0-0,2 0,05

Staub 0,05 bis 0,02

Schluff 0,02 bis 0,002

Ton 0,002

mm

mm

mm

mm

mm

mm

3,1 4,3 1.4 2,3

35,3 30,8 25,7 22,4

43,0 45,2 48,1 49,3

6,0 7,8 7,3 7,6

7,2 6,8 11,2 12,3

5,4 5,1 6,3 6,1

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1.2. Witterungsverlauf während der Versuchsjahre In der Versuchsperiode, die sich über die Jahre 1957—1960 erstreckte, war der Witterungsverlauf sehr wechselhaft. In der graphischen Darstellung (Abb. 2) wird der von Jahr zu Jahr äußerst unterschiedliche Witterungsverlauf besonders deutlich (die angefallenen Niederschlagsmengen sind schraffiert; im Vergleich dazu ist das langjährige Mittel mit stark ausgezogener Linie gekennzeichnet; die Abweichungen der Monatsmittelwerte der Lufttemperatur in °C vom langjährigen Mittel sind als Ganglinie dargestellt.)

temperaturen vom langjährigen Mittel im Laufe der Versuchsjahre

Das Jahr 1957 zeichnete sich durch Vorsommer- und Herbsttrockenheit aus; dabei wurde die schädigende Wirkung der von April bis Juni anhaltenden Trockenperiode durch die hohen Junitemperaturen noch verstärkt. 1958 fielen dagegen in ausreichendem Umfange Niederschläge an, und die Temperatur lag in den Hauptvegetationsmonaten etwas unter dem langjährigen Mittel. Äußerst ungünstig war wiederum der Witterungsverlauf des Jahres 1959; geringe Niederschlagsmengen und hohe Temperaturen verursachten von Mai bis September anhaltenden Wassermangel, der nur im Juli für kurze Zeit unterbrochen wurde. Obwohl Abbildung 2 das im Jahre 1959 eingetretene Niederschlagsdefizit erkennen läßt, ist die Verteilung der Niederschläge in Wirklichkeit noch ungünstiger,

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KUNZE, Einfluß des meliorativen PHügens auf die Bodensttuktur

als dies aus der Darstellung zu ersehen ist. In der Abbildung 3 sind deshalb die von Februar bis Oktober 1959 täglich angefallenen Niederschlagsmengen wiedergegeben. °c 6

Abb. 3: Verteilung der vom Februar bis Oktober 1959 angefallenen Niederschläge und Abweichungen der Dekadenmittel der Temperatur vom langjährigen Monatsmittelwert

Zwar mag die Tatsache, daß es von den 270 Tagen an 71 Tagen (26%) geregnet hat, zunächst als vorteilhaft erscheinen. Bei näherer Betrachtung ist jedoch zu erkennen, daß es von diesen 71 Tagen an 37 Tagen weniger als 2 mm und nur an 18 Tagen über 5 mm, von diesen an 8 Tagen über 10 mm und von diesen wiederum an 4 Tagen über 20 mm geregnet hat. Nur 5mal ist in 9 Monaten die Krumenschicht einigermaßen durchfeuchtet worden und nur einmal, nämlich Mitte Juli, als an 4 Tagen hintereinander rund 120 mm Niederschläge fielen, konnte die Feuchtigkeit tiefer in den Boden eindringen. Solche Einzelheiten sind aus der Angabe von Monatssummenwerten nicht zu erkennen; sie lassen deshalb auch keine ausreichenden Schlußfolgerungen für den Acker- und Pflanzenbau zu. Das Jahr 1960 wies von Januar bis Mai ebenfalls unter dem langjährigen Mittel liegende Niederschlagsmengen auf. Dieses Defizit wirkte sich jedoch infolge relativ niedriger Temperaturen nicht negativ aus. Eine von Mitte Juli bis Mitte August währende Trockenperiode ist aus der Darstellung der Monatssummen nicht zu erkennen; im Gegensatz zur Frühjahrstrockenheit wirkte sich jedoch gerade diese Trockenperiode ertragsbeeinflussend aus. 1.3. Anlage der Versuche Zur Untersuchung des Einflusses der meliorativen Bearbeitung auf Bodeneigenschaften und Ertrag kamen mehrere Feld- und Modellversuche zur Anlage. In den Feldversuchen wurden 20 cm und 45 cm tiefe Bearbeitung und Düngereinbringung miteinander verglichen. Für die Durchführung standen Meliorations- und Gespann-

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pflüge zur Verfügung. Die Anlage erfolgte nach der FISHER-Blockmethode; die Breite eines Bearbeitungsstreifens betrug mindestens 8 Meter. In den mit Spaten gegrabenen Modellversuchen mit Parzellengrößen von 4 bis 10 m2 wurde neben der Bearbeitungswirkung der Einfluß verschieden hoher Mengen sowie die optimale Tiefe der Einbringung organischer Substanz untersucht. Während in den hier zu besprechenden Modellversuchen die Bodenhorizonte bei tiefer Bearbeitung in ihrer ursprünglichen Horizontlagerung verblieben, erfolgte bei der tiefen Pflugarbeit eine teilweise Umschichtung, wobei die Krume z. T. schräg in den Unterboden verlagert wurde. Beim Einlegen der organischen Substanz wurde mittels eines Vorschälers eine 3—4 cm starke Krumenschicht mit erfaßt und auf die Furchensohle geworfen. Abbildung 4 zeigt den beim VEG BBG Leipzig hergestellten Melioratiönspflug C E - 2 4 V1.

Abb. 4 Der für die Untersuchung der Lagerungsverhältnisse und des Wasserhaushaltes hauptsächlich herangezogene Versuch kam im Winter 1956/1957 mit den Varianten 20 und 45 cm tiefe Pflugfurche ohne und mit organischer Düngung zur Anlage. Er trug in den Jahren 1957 und 1960 Kartoffeln, 1958 und 1959 Winterroggen mit anschließender Leguminosen-Stoppelfrucht. Nach der bei Versuchsanlage durchgeführten unterschiedlichen Behandlung erfolgte die Bearbeitung in den Folgejahren zu den genannten Früchten einheitlich: Zu Kartoffeln wurde eine 20 cm tiefe Furche im Frühjahr, zu Winterroggen eine ca. 18 cm tiefe Saatfurche im Herbst und zur Stoppelfrucht ebenfalls eine 15—18 cm tiefe Saatfurche im Juli gezogen. Auf dem zweiten Standort wurden ebenfalls eine normale (ca. 24 cm) und eine meliorative (45 cm) Pflugfurche miteinander verglichen. Diese unterschiedlich tiefe 1

Inzwischen steht der Praxis für die Durchführung der Sandbodenmelioration der Spezialpflug B-185 zur Verfügung.

680

KUNZE, Einfluß des mcliorativen Pflügens auf die Bodenstruktur

Bearbeitung erfolgte im Herbst 1956, wonach 1957 Kartoffeln, 1958 Winterroggen, 1959 Silomais und 1960 Winterroggen zum Anbau kamen. Abbildung 5 zeigt das Profil eines meliorativ bearbeiteten Sandbodens. Die tiefe Bearbeitung und Düngereinbringung erfolgte vor 5 Jahren. Anschließend wurde

Abb.15 zu den einzelnen Früchten zunächst flach, vom 4. Jahre an allmählich tiefer greifend gepflügt. Trotz der teilweisen Verlagerung der Krume beim meliorativen Pflügen zeichnet sich bereits wieder eine ca. 18 cm starke humushaltige Schicht ab, die in den nächsten Jahren weiter vertieft werden soll. 2. U n t e r s u c h u n g d e r S t r u k t u r v e r h ä l t n i s s e 2.1. Methodik der Strukturuntersuchungen Zur Ermittlung der Strukturverhältnisse wurde die Stechzylindermethode als quantitatives Verfahren und die Messung mit einer Rammbodensonde als qualitatives Verfahren angewandt. Obwohl beiden Methoden gewisse Mängel anhaften, waren mit ihnen Unterschiede in der Lagerungsdichte sowohl zwischen einzelnen Bodenschichten als auch zwischen den Bearbeitungsvarianten recht gut festzustellen. 2.1.1. Untersuchungen mit Stechzylindern Seit der Entwicklung der Stechzylindermethode durch BURGER (3) und v. NITZSCH (18) hat dieses Verfahren in mehr oder weniger abgewandelter Form in vielen ackerbaulichen Forschungseinrichtungen Eingang gefunden. Ein wesentlicher Vorteil der Methode besteht darin, daß das Substanz- und Luftvolumen sowie der Feuchtegehalt der erfaßten Bodenprobe gleichzeitig bestimmt werden können.

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In Anbetracht des geplanten Umfanges der Untersuchungen kamen 41 mm hohe und 56 mm weite Zylinder ( = 100 cm3) zur Anwendung. Der Vorteil gegenüber 100 mm hohen Zylindern besteht einerseits in der geringeren Wandreibung und in der Möglichkeit, größere Wurzeln, Steine usw. leichter zu erkennen und diese Proben bereits auf dem Felde zu verwerfen. Zum anderen ist es vom ackerbaulichen Standpunkt oft wichtig, die Lagerungsverhältnisse einer flachen Bodenschicht, z. B. eines Verdichtungshorizontes unterhalb der Krume, zu erfassen. Bei der Probeentnahme wurde auf einer Fläche von ca. 25 x 30 cm der Boden bis zur gewünschten Tiefe abgeräumt und jeweils 4 Zylinder mit einem Stecheisen eingedrückt. Das Trocknen der an zwei verschiedenen Stellen jeder untersuchten Parzelle entnommenen Proben erfolgte im Laufe von 24 Stunden bei 105 °C. 2.1.2. Untersuchungen mit der Rammbodensonde Um die in der Praxis hauptsächlich zur Kontrolle der Furchentiefe beim Pflügen benutzte Bodensonde auch für genauere ackerbauliche Untersuchungen brauchbar zu machen und subjektive Faktoren möglichst auszuschalten, wurden von mehreren Autoren entsprechende Verbesserungen vorgeschlagen. So konstruierte v. MEYENBURG (16) eine registrierende Bodensonde mit auswechselbaren Federn, die Widerständen bis 20, 40 und 60 kp ausgesetzt werden konnten. Ähnliche Geräte wurden von KATSCHINSKI, JANERT (11), GÄTKE (9) u. a. entwickelt. Andere Autoren benutzten die Kraft eines aus bestimmter Höhe fallenden Gewichtes zum „Einrammen" der Sonde (FREE, 7; FREI, 8; BOGUSLAWSKI und LENZ, 2 u. a.). Übereinstimmend stellten sie fest, daß die Messungen mit Bodensonden wichtige Hinweise über die Lagerungsverhältnisse einzelner Bodenschichten geben. BOGUSLAWSKI und LENZ fanden, daß die Sondenwerte mit dem Porenvolumen ziemlich konstant korrelieren, wenn man den Faktor Feuchtigkeit berücksichtigt. Auch bei den vorliegenden Untersuchungen mit einer Rammsonde konnte festgestellt werden, daß bei gesättigtem Boden die gefundenen Widerstandswerte einzelner Schichten in der Tendenz mit den Volumengewichten korrelierten. Beim Austrocknen des Bodens nahm jedoch der Widerstand sehr schnell zu, wobei sich die ursprünglichen Unterschiede zwischen den Bodenschichten vergrößerten. Die verwendete Sonde bestand, ähnlich der von FREI entwickelten, aus einem 16 mm starken stählernen Rundstab mit kegelförmiger Spitze, einer 5-cm-Einteilung von 0—50 cm und einem in 80 cm Höhe angebrachten Aufschlagteller sowie einem 2 kg schweren Rammgewicht. Zur Ermittlung des Widerstandes einzelner Bodenschichten wurde die Anzahl der Aufschläge des Rammgewichtes,• die für das Eindringen der Sonde um jeweils 5 cm erforderlich war, registriert. Die Umrechnung in Kilopond Kraftaufwand pro cm2 Boden und 1 cm Eindringungstiefe wurde in folgender Weise vorgenommen: W = Bodenwiderstand in kp/cm,22 R = Rammgewicht in kg h = Fallhöhe des Gewichtes in cm x = Anzahl der Aufschläge F = Grundfläche der Sondenspitze in cm, 2! e = Eindringungstiefe in cm

682

K U N Z E , Einfluß des meliorativen Pilügens auf die Bodenstruktur

Setzt man die bekannten Werte in die Formel ein, so ergibt sich folgender Faktor: 2-40

80

Bei konstanter Fallhöhe von 40 cm und konstantem Rammgewicht von 2 kg brauchte also die Anzahl der Schläge pro 5 cm Eindringungstiefe nur mit 6 multipliziert zu werden, um den Widerstand der jeweiligen Bodenschicht zu errechnen. Um zuverlässige Werte zu erhalten, wurden jeweils 10 Parallelmessungen durchgeführt. Auf stark aufgelockerten Parzellen kam ein Rammgewicht von 1 kg zur Anwendung; der Umrechnungsfaktor betrug in diesem Falle 3. 2.2. Ergebnisse von Untersuchungen der Strukturverhältnisse nach flacher bzw. tiefer Bearbeitung Sandböden sind zwar auf Grund ihrer geringen Bindigkeit leicht zu bearbeiten; ihre Humus- und Feinerdearmut lassen jedoch keinerlei Aggregatbildung zu, so daß sie in Einzelkornstruktur vorliegen, woraus bekanntlich eine maximale Dichtlagerung resultiert. Abbildung 6 veranschaulicht die im Mittel einer großen Anzahl von Einzelmessungen bei normaler Krumenbearbeitung festgestellten Strukturverhältnisse des untersuchten Sandbodens. Aus der Darstellung geht hervor, daß der Versuchsboden in der Krume 42% und im Unterboden weniger als 40% Porenvolumen aufweist. Besonders deutlich hebt sich ein Strukturgefälle an der Bearbeitungsgrenze ab. Man sieht aber auch, daß nicht der gesamte Unterboden, sondern die Schicht von 25 bis 40 cm besonders stark verdichtet ist. Tiefe

0

50

60

70

80

90

100%

Abb. 6: Strukturdiagramm des normal bearbeiteten Versuchsbodens Durch normale Krumenbearbeitung konnte diese Verdichtung bisher nicht beseitigt werden; sie wurde im Gegenteil durch stets gleichmäßig tiefes Pflügen ständig vergrößert. Auch mit Unterbodenlockerer und Bodenmeißel konnte unter den genannten Standortverhältnissen keine nachhaltige^Lockerungswirkung erzielt werden. 2.2.1. Umfang und Nachhaltigkeit der durch das meliorative Pflügen hervorgerufenen Strukturveränderungen Durch die meliorative Bearbeitung trat eine grundlegende Verbesserung der Lagerungsverhältnisse des Bodens ein. Vor allem ist dabei die Beseitigung des Strukturgefälles an der Bearbeitungsgrenze zu nennen. Die Nachhaltigkeit der

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683

Auflockerung des verdichteten Unterbodens durch das meliorative Pflügen zeigt das folgende, im 3. Jahr nach der Durchführung ermittelte Strukturdiagramm (Abb. 7). Tiefe

Abb. 7: Strukturdiagramm des Versuchsbodens im 3. Jahr nach dem meliorativen Pflügen In der folgenden Tabelle sollen die Ergebnisse 4jähriger Strukturuntersuchungen nach einmalig durchgeführter meliorativer Bearbeitung im Vergleich zur normalen Krumenbearbeitung angeführt werden. Es handelt sich dabei um Jahresmittelwerte aus jeweils 12—15 Untersuchungen (Tab. 4). Wie aus der Tabelle ersichtlich, war die Auflockerung nach der 45 cm tiefen Pflugfurche im ersten Jahr erwartungsgemäß am stärksten. In der Krume erhöhte sich das Porenvolumen zwar nur um 3%, es war jedoch mit 43,4% für einen Sandboden als günstig zu bezeichnen. Die größten Veränderungen der Strukturverhältnisse wies die ursprünglich verdichtete Unterbodenschicht 25—30 cm auf. Ihr Porenvolumen erhöhte sich im ersten Jahr nach der Tiefkultur um 18%. Mit einem Wert von 45,2% lag es sogar höher als das der Ackerkrume. Auch in der Schicht 40—45 cm nahm das Porenvolumen beachtlich zu und lag mit 44,3% auch hier noch höher als das der normal gepflügten Krume. In der zweiten Vegetationsperiode nach erfolgter meliorativer Bearbeitung war sowohl bei normaler als auch bei meliorativer Bearbeitung in allen untersuchten Bodenschichten eine Abnahme des Lockerheitsgrades zu verzeichnen. In der Krume sank das Porenvolumen nach meliorativer Bearbeitung unter den bei normaler Bearbeitung ermittelten Wert. Diese Erscheinung ist auf die beim tiefen Pflügen erfolgte Einmischung von Unterboden in die Krume zurückzuführen. Auch in den Unterbodenschichten der tief bearbeiteten Variante war im 2. Jahr eine deutliche Abnahme des Porenvolumens zu verzeichnen. Es lag aber in beiden Schichten noch um 10% höher als auf den normal gepflügten Parzellen. In den folgenden zwei Jahren war der Lockerheitsgrad der Krume bei beiden Bearbeitungsvarianten etwa gleich. In der Unterbodenschicht 25—30 cm lag das Porenvolumen nach meliorativer Bearbeitung jeweils um 8% höher als bei normaler Pflugfurche, und in der Schicht 40—45 cm betrug der Lockerungseffekt durch das Tiefpflügen im dritten Jahr noch 11% und im vierten Jahr 9%. Bemerkenswert ist, daß das Porenvolumen im 4. Jahr nach erfolgter meliorativer Bearbeitung in der verdichtungsgefährdeten Schicht 25—30 cm nicht unter 40% und in der Unter-

684

KUNZE, Hinfluß des meliorativen Pflügens auf die Bodenstruktur

Tabelle 4 Volumengewicht und Porenvolumen im Laufe von 4 Jahren nach einmaliger unterschiedlich tiefer Bearbeitung (Jahresmittelwerte aus jeweils 12—15 Untersuchungen) normal gepflügt (20 cm) Jahr

Volumengewicht

Porenvolumen

PV relativ

meliorativ gepflügt (45 cm) Volumengewicht

Porenvolumen

PV rel.

Sicherung

43,4 40,0 43,3 40,5

103 96 99 98

+

45,2 41,4 42,4 40,9

118 110 108 108

44,3 42,7 43,6 42,0

114 110 111 109

B o d e n s c h i c h t 1 0 — 1 5 cm 1957 1958 1959 1960

1,52 1,53 1,48 1,54

42,1 41,7 43,6 41,2

100 100 100 100

1,48 1,57 1,47 1,56

0

—

—

B o d e n s c h i c h t 2 5 — 30 cm 1957 1958 1959 1960

1,62 1,63 1,60 1,63

38,3 37,6 39,2 37,8

100 100 100 100

1,44 1,54 1,52 1,55

*** *** ***

B o d e n s c h i c h t 4 0 — 4 5 cm 1957 1958 1959 1960

1,61 1,61 1,60 1,62

39,0 38,6 39,3 38,6

100 100 100 100

1,47 1,51 1,48 1,52

*** *** *** ***

bodenschicht 40—45 cm nicht unter 42% abgesunken war. Die von Jahr zu Jahr aufgetretenen Schwankungen der absoluten PV-Werte müssen auf den Einfluß der Jahreswitterung zurückgeführt werden, da sie in allen Bodenschichten und bei beiden Bearbeitungsvarianten die gleiche Tendenz aufwiesen. Die günstige Wirkung des meliorativen Pflügens auf die Lagerungsverhältnisse des Unterbodens können einerseits durch die bei der tiefen Pflugfurche erfolgte intensive Auflockerung erklärt werden, zum anderen trägt die Verlagerung eines Teiles der Ackerkrume und die Einbringung organischer Substanz in den Unterboden zweifellos zur Stabilisierung der günstigeren Strukturverhältnisse bei. Hinzu kommt noch der positive Einfluß der intensiven Durchwurzelung des tiefbearbeiteten und tiefgedüngten Bodens. Noch deutlicher als aus den PV-Untersuchungen geht die anhaltende Lockerungswirkung aus einem im 4. Jahr nach der Bearbeitung aufgenommenen Sondendiagramm hervor. Es handelt sich dabei wieder um Mittelwerte, die aus 12, in 14tägigen Abständen durchgeführten Einzelmessungen gebildet wurden. Abbildung 8 zeigt, daß die Bodensonde auf den tief gepflügten Parzellen im gesamten Bearbeitungsbereich nur einen geringen Widerstand zu überwinden hatte. Bei flacher Bearbeitung wies die Ackerkrume ebenfalls eine lockere Lagerung auf, im Unterboden dagegen stieg der Widerstand gegenüber tiefer Bearbeitung auf das 5—öfache an. Die stärksten Verdichtungen traten unmittelbar unterhalb der Krume auf.

A l b r e c h t - T h a e r - A r c h i v , B d . 7, H e f t 9, 1963

685

Tiefe cm

normale meliorative

Bearbeitung Bearbeitung

\

0

W

20

30

40~

SOkp/cm 2

Abb. 8: Bodendichte im 4. Jahr nach unterschiedlicher Bearbeitung, gemessen mit der Rammsonde 2.2.2. Einfluß der Jahreszeit und des Witterungsverlaufes auf die Lagerungsdichte flach bzw. tief gepflügten Bodens Von verschiedenen Autoren wurde bereits festgestellt, daß die Lagerungsdichte resp. das Porenvolumen eines Bodens nicht das ganze Jahr über konstant bleibt. So berichtet z. B. TORNAU (32) über die natürliche Auflockerung eines Lößbodens unter Zuckerrüben. Zu gleichen Ergebnissen gelangten BAUMANN und SCHENDEL (1) sowie STEINBRENNER (28) auf Sandboden bzw. lehmigem Sandboden, letzterer bei der Untersuchung der Strukturdynamik unter Sommergerste. Als Ursache solcher Erscheinungen der Selbstauflockerung wird hauptsächlich die im Sommer zunehmende Aktivität der Mikroorganismen angeführt. Andere Autoren (TEIPEL, 29; CZERATZKI, 4; DIMO, 5) führen die Schwankungen des Porenvolumens in erster Linie auf den Feuchtegehalt des Bodens zurück, wobei sein Einfluß auf verschiedene Bodenarten nicht einheitlich definiert wird. RID (23) schreibt dazu, daß der Boden nur selten im Zustand der „Strukturruhe" angetroffen wird, wo sich Schrumpfung und Quellung, die er als Hauptursachen für die Strukturschwankungen ansieht, die Waage halten. Nach seiner Meinung ist deshalb das für einen Boden typische Porenvolumen durch einmalige Messung kaum zu erfassen. Auch RAUHE (22) konnte beim Anbau von Stoppelfrüchten dynamische Veränderungen der Lagerungsdichte feststellen, die zum Feuchtegehalt in Beziehung standen. In den angelegten Meliorationsversuchen sollte daher ermittelt werden, in welchem Umfange Veränderungen der Lagerungsdichte des Bodens vor sich gehen und von welchen Faktoren sie verursacht bzw. beeinflußt werden. Um evtl. einen Einfluß der Jahreszeit feststellen zu können, wurden die im Laufe von 4 Jahren ermittelten Einzelwerte in Frühjahrs- (April—Mai), Sommer- (Juni—Juli—August) und Herbstwerte (September—Oktober) zusammengefaßt dargestellt. Gleichzeitig sind die jeweils vom Frühjahr bis Sommer, vom Sommer bis Herbst und vom Herbst bis Frühjahr registrierten Niederschlagssummen in der Darstellung aufgetragen, um Beziehungen zwischen Niederschlag und Lagerungsdichte aufstellen zu können.

686

KUNZE, Einfluß des meliorativen Fflügens auf die Bodenstruktur

Niederschlag mm 0 r 50 . 100 . ISO . 200 . 250 . 'otumengewicht g/ccm '' 1 1,58

Schicht 10 -15cm

',54 1,50 1.46 J

I

19 5 7

|

19 58

[

19 59

|

196

0

|

Abb. 9: Lagerungsdichte normal bzw. meliorativ gepflügten Bodens im Laufe von 4 Versuchsjahren

Aus Abbildung 9 geht deutlich die intensive und anhaltende Auflockerung des Unterbodens durch die meliorative Bearbeitung hervor, während in der Krume nur im 1. Jahre eine Überlegenheit der tief gepflügten Variante zu verzeichnen ist. In der Schicht von 10—15 cm konnte beim Vergleich der Frühjahrs- und Sommerwerte in den ersten 3 Jahren sowohl bei normaler als auch bei tiefer Bearbeitung eine sommerliche Auflockerung beobachtet werden, wenn auch die absoluten Werte des Volumengewichtes in jedem Jahr verschieden groß waren. Dagegen war in den Jahren 1957/58 vom Herbst zum Frühjahr und 1959 bereits vom Sommer zum Herbst eine Zunahme der Lagerungsdichte zu bemerken. Das Jahr 1960 zeigt mit einer Verdichtung im Sommer und einer Auflockerung im Herbst völlig entgegengesetzte Tendenzen, die auch auf die Auflockerungserscheinungen im Herbst 1957 sowie 1958 und vom Herbst 1958 zum Frühjahr 1959 zutreffen. Wir können also bei der groben Unterteilung, in Frühjahrs-, Sommer- und Herbstwerte keine Beziehungen zwischen Jahreszeit und Lagerungsdichte feststellen. Etwas deutlichere Zusammenhänge lassen sich zwischen den Niederschlagssummen und dem Lockerheitsgrad erkennen. Während z. B. relativ umfangreiche Winterniederschläge unmittelbar nach Versuchsanlage in der Krume zum raschen Absetzen sowohl des flach als auch des tief gepflügten Bodens geführt hatten, verursachte die Frühjahrs- und Sommertrockenheit des Jahres 1957 eine starke Auflockerung, die bis zum Herbst weiter zunahm.

Albrecht-Thaer-Archiv, Bd. 7, Heft 9,1963

687

Die umfangreichen Herbst- und Wintemiederschläge 1957/58 machten die Auflockerung bei beiden Bearbeitungsvarianten wieder zunichte und führten vor allem auf der tiefgepflügten Parzelle zu einer starken Zunahme des Volumengewichtes. Von diesem im Frühjahr 1958 erreichten Maximum an bis zum Sommer 1959 ist wiederum bei beiden Varianten eine stete Abnahme der Lagerungsdichte vor sich gegangen. Hier kann von einem Einfluß der Jahreszeit nicht die Rede sein; vielmehr scheint die Ende August 1958 einsetzende Trockenheit zu dieser Auflockerung geführt zu haben. Von Anfang Oktober 1958 bis Ende März 1959 sind insgesamt nur 127 mm Niederschlag gefallen, und bis Ende Juni 1959 waren es nur weitere 114 mm. Es kann somit festgestellt werden, daß sich sowohl die Trockenheit des Jahres 1957 als auch die Trockenperiode 1958/59 positiv auf die Lagerungsverhältnisse ausgewirkt haben. Die in jedem Jahr durchgeführte Pflugarbeit kommt in den dargestellten Volumengewichtswerten nicht zum Ausdruck. So ging z. B. die Zunahme der Lagerungsdichte vom Herbst 1957 zum Frühjahr 1958 trotz der zu Winterroggen gezogenen Saatfurche vor sich. Ebenso nahm das Volumengewicht vom Frühjahr zum Sommer 1960 zu, obwohl zu Kartoffeln im Frühjahr gepflügt und zwischen den Reihen mehrmals gelockert wurde. Die Ursache für diesen Zustand liegt in der Einzelkornstruktur des Sandbodens begründet, die den Einfluß der Witterung auf die Lagerungsdichte der Krume stärker in Erscheinung treten läßt als den Einfluß der Bearbeitung. In der Schicht 25—30 cm unterlag das Volumengewicht der normal bearbeiteten Variante von 1957 bis 1959 nur geringen Schwankungen. Dagegen kommt der Prozeß des Absetzens der meliorativ bearbeiteten Unterbodenschicht vom Herbst 1957 zum Frühjahr 1958 deutlich zum Ausdruck. Auch hier hat die intensive Durchfeuchtung in den Wintermonaten zur Abnahme des Lockerheitsgrades geführt. Vom Frühjahr zum Sommer sind in den ersten 3 Jahren nach Versuchsanlage bei beiden Bearbeitungsvarianten, ähnlich wie in der Krume, gewisse Auflockerungserscheinungen zu beobachten. Die vom Sommer 1958 bis zum Frühjahr 1959 vorhandene Tendenz der Vergrößerung des Volumengewichtes geht dagegen weder mit dem Witterungsverlauf noch mit der Dynamik der Lagerungsverhältnisse in der Krume konform. Die Auflockerung im Trockenjahr 1959 erstreckt sich im Gegensatz zur Schicht 10—15 cm bei meliorativer Bearbeitung bis zum Herbst und bei normaler Pflugfurche sogar bis zum Frühjahr 1960. Erst vom Frühjahr bis Herbst 1960 herrschte wieder Übereinstimmung mit der in der Krume vorhandenen Tendenz. 2.2.3. Dynamik der Lagerungsdichte auf einer Bracheparzelle Um den Einfluß der Pflanzen auf die Lagerungsverhältnisse des Bodens auszuschalten, kam im Winter 1958/59 unmittelbar neben dem eben besprochenen Feldversuch ein Modellversuch mit folgenden Varianten zur Anlage: a) b) c) d) 46

5 cm 50 cm 5 cm 50 cm

tiefe Bearbeitung tiefe Bearbeitung tiefe Bearbeitung tiefe Bearbeitung

— Brache — ohne Bedeckung — Brache — ohne Bedeckung — Brache — Spreu und Strohbedeckung — Brache — Spreu und Strohbedeckung

Albrecht-Thaer-Archiv, Bd. 7, Heft 9, 1963

688

K U N Z E , Einfluß des melioratiyen Pflügens auf die Bodenstruktur

Die ca.-15 cm starke Bedeckung sowie eine metertiefe vertikale Isolierung der jeweils 40 m2 großen Parzellen mit Dachpappe sollten die Witterungseinflüsse abschwächen und den Feuchtegehalt des Bodens weitgehend konstant halten. Mit der tiefen Bearbeitung war in diesem Versuch keine Tiefdüngung verbunden, da lediglich die Wirkung der intensiven tiefen Auflockerung geprüft werden sollte. In den Abbildungen 10 und 11 sind die in den Jahren 1959 und 1960 in den Schichten 10—15 und 25—30 cm ohne bzw. unter Bedeckung ermittelten Volumengewichte dargestellt. Yot.-Ge vt. g/ccm

Schicht

1.60

10-15cm

oberflächliche Bearbeitung unbedeckt

1,50

1.40

1 1en

/N

-.

/

/

\

/

meliorative Bearbeitung unbedeckt

/ X \

v

dto. bedeckt

/

Schicht 25 - 30cm

1.50

1.40 . ApP

rtä/

'

Öüni

1

Öüli

1

Äug-

1

Sfifif-

Okt.

Abb. 10: Dynamik der Lagerungsdichte oberflächlich bzw. meliorativ bearbeiteten Bodens in Abhängigkeit von der Bedeckung, Versuchsjahr 1959 Vol.-Gew. g/ccm

Schicht 10 - 15 cm

oberflächliche Bearbeitung unbedeckt

1.60

1,50 . \ 1.40

\

meliorative Bearbeitung unbedeckt

1,60 .

1.50

1,40 . Apr.

Mai

Ouni

Juli

Aug.

Sept.

'

Okt.

Abb. 1 1 : Dynamik der Lagerungsdichte oberflächlich bzw. meliorativ bearbeiteten Bodens in Abhängigkeit von der Bedeckung, Versuchsjahr 1960

Albrecht-Thaer-Archiv, Bd. 7, Heft 9,1963

689

Aus den Abbildungen ist ersichtlich, daß die tief bearbeiteten Varianten in beiden Jahren sowohl in der Krume als auch im Unterboden eine eindeutig geringere Lagerungsdichte aufwiesen als die oberflächlich gelockerten Parzellen. Die größten Unterschiede zwischen den Bearbeitungsvarianten wies die Krumenschicht auf, wobei zu bemerken ist, daß in diesem Versuch die 50 cm tiefe Bearbeitung mit einer nur ca. 5 cm tiefen Lockerung verglichen wurde. Sowohl in 10—15 cm wie auch in 25—30 cm Tiefe wurde demnach die Lagerungsdichte eines tief gelockerten mit der des natürlich gelagerten, 25 Jahre nicht bearbeiteten Bodens verglichen. In der Schicht 10—15 cm war die Bearbeitungswirkung von April bis Juni 1959 am größten. Von Mai bis Juni trat auf der tief bearbeiteten Parzelle eine merkliche Auflockerung ein, die auch auf der oberflächlich gelockerten Variante angedeutet ist. Von Juni bis Juli vergrößerte sich die Lagerungsdichte dagegen besonders auf der tief bearbeiteten Parzelle erheblich. Von August 1959 bis Juli 1960 nahm das Volumengewicht der beiden Bearbeitungsvarianten keinen eindeutigen Verlauf; erst im August 1960 zeichnete sich wiederum bei beiden Varianten übereinstimmend eine Auflockerung und Anfang September eine Zunahme der Lagerungsdichte ab. Obwohl also die unterschiedlich behandelten Parzellen keinen Pflanzenbestand trugen, war das Volumengewicht des Bodens im Laufe der Vegetationsperioden durchaus nicht konstant. Aber nicht nur die Bearbeitung wirkte sich auf die Lagerungsverhältnisse aus, sondern auch die Bodenbedeckung, Während in der Schicht 10—15 cm der nur oberflächlich bearbeiteten Parzelle die Lagerungsdichte unter Strohbedeckung in beiden Untersuchungsjahren eindeutig höher war als auf der unbedeckten Parzelle, ließ die tief gelockerte Variante nur von April bis August 1959 eine solche Tendenz erkennen. Von August bis Oktober 1959 sowie im September 1960 war der Boden unter Bedeckung lockerer gelagert als der unbedeckte, und von April bis August 1960 war die Lagerungsdichte der bedeckten und der unbedeckten Parzellen faktisch gleich. Wie noch zu beweisen sein wird, ist die Ursache der größeren Dichtlagerung der flach bearbeiteten Parzelle unter Strohbedeckung auf einen höheren Feuchtegehalt des Bodens zurückzuführen. Auch bei tiefer Bearbeitung war das offensichtlich in den ersten Monaten der Fall. Von August 1959 an müssen jedoch im tief gelockerten Boden andere Kräfte wirksam geworden sein, die sich günstig auf den Lockerheitsgrad ausgewirkt haben. Es ist naheliegend, im Zusammenhang mit der stärkeren Auflockerung an mikrobiologische Vorgänge zu denken, die durch die Bedeckung begünstigt worden sind. In der Schicht 25—30 cm zeigt der Verlauf der Lagerungsdichte ebenfalls eine eindeutige Überlegenheit der tiefen Bearbeitung. Ein Einfluß der Bodenbedeckung konnte jedoch in dieser Tiefe nicht klar nachgewiesen werden. 2.2.4. Beziehungen zwischen Volumengewicht und Feuchtegehalt des Bodens Bei den bisher angeführten Ergebnissen der Strukturuntersuchungen traten bereits mehrmals Beziehungen zwischen dem Volumengewicht des Bodens und seinem Feuchtegehalt bzw. den angefallenen Niederschlagsmengen auf. Im folgenden sollen solche Korrelationen am Beispiel des eben besprochenen Modellversuches näher untersucht werden (Abb. 12 bis 15). 46*

690

KUNZE, Einfluß des meliorativen Pflügens auf die Bodenstruktur

In den Abbildungen 12 und 14 sind die in den Jahren 1959 und 1960 in der Schicht 10—15 cm gefundenen Volumengewichte den gleichzeitig ermittelten Feuchtewerten gegenübergestellt. Der besseren Ubersicht halber wird jeweils nur die Ganglinie des Volumengewichtes einer Versuchsvariante mit dem Feuchtigkeitsverlauf verglichen. Die Darstellung der 1959 auf der oberflächlich bearbeiteten Variante gefundenen Werte zeigt, daß zwischen Volumengewicht und Feuchteverlauf enge Beziehungen vorhanden sind. So führte z. B. auf der unbedeckten Parzelle die im Juni einsetzende allmähliche Abnahme der Bodenfeuchte um ca. 4 Vol.% zur Abnahme des Volumengewichtes um 5 g/100 cm3 Boden. Nach der Ende Juli eingetretenen Wiederbefeuchtung, mit der eine entsprechende Erhöhung des Volumengewichtes einherging, begann der Boden allmählich wieder auszutrocknen, und das Volumengewicht nahm in gleichem Maße ab. Auf der bedeckten Parzelle schwankte der Feuchtegehalt von April bis Ende Juni 1959 lediglich zwischen 6 und 8 Vol.%; die gleichzeitig gefundenen Volumengewichte waren ebenfalls sehr ausgeglichen. Der Ende Juli erfolgte kurzfristige Anstieg der Bodenfeuchtigkeit auf 11 Vol.% hatte zwar nur ein geringfügiges Ansteigen des Volumengewichtes zur Folge; im September dagegen ging mit dem von 8 auf 5 Vol.% abnehmenden Feuchtegehalt eine deutlich korrelierende Veränderung des Volumengewichtes vor sich. Auf der tief bearbeiteten Variante war im gesamten Untersuchungszeitraum des Jahres 1959 eine besonders rege Dynamik sowohl des Feuchtegehaltes als auch des Volumengewichtes zu beobachten. Die unbedeckte und auch die bedeckte Parzelle wiesen zwei zeitlich übereinstimmende Feuchtemaxima (Mai, Juli) und zwei Feuchteminima (Juni, September) auf, die mit den Ganglinien der Volumengewichte recht gut übereinstimmten. Es ist jedoch zu vermerken, daß die Abnahme der Feuchtigkeit im August und September unter Bedeckung zu einer stärkeren Auflockerung geführt hat als auf der unbedeckten Parzelle. Auffällig ist im Jahre 1959 auf den unbedeckten Varianten — bei meliorativer Bearbeitung auch unter Bedeckung — die recht erhebliche Juni—Auflockerung, die im Juli mit zunehmender Feuchtigkeit von einem allgemeinen Anstieg der Lagerungsdichte abgelöst wurde. Die gleiche Tendenz der Ende Mai-Juni einsetzenden Auflockerung und der Verdichtung im Juli fand u. a. SCHENDEL (25) auf lehmigem Sandboden unter Getreide. Dabei traten ebenfalls enge Korrelationen mit dem Feuchtegehalt des Bodens auf. Der verhältnismäßig ausgeglichene Witterungsverlauf führte von April bis Juni des Jahres 1960 nur zu geringen Schwankungen der Bodenfeuchtewerte. Auf der flach bearbeiteten, unbedeckten Variante schwankten die von April bis Ende Juli gefundenen Mittelwerte lediglich von 5—8 Vol.% H 2 0 . In der gleichen Zeit veränderte sich das Volumenge wicht (ähnlich wie auf der gleichen Parzelle im Jahre 1959) ebenfalls nur um 3 g/100 cm3 Boden, nämlich von 1,56 auf 1,59. Erst eine im August einsetzende Trockenperiode führte zur stärkeren Abnahme der Bodenfeuchte (von 8,2 auf 1,8 Vol.%), mit der eine Verringerung des Volumengewichtes von 1,56 auf 1,52 einherging. Auch die Zunahme des Bodenfeuchtegehaltes Anfang September und ihre zum Ende des Monats eingetretene Abnahme wurde von einer Zunahme bzw. Abnahme des Volumengewichtes begleitet.

691

Albrecht-Thaer-Archiv, Bd. 7, Heft 9,1963

Auf der bedeckten Parzelle waren, ähnlich wie im Vorjahr, nur geringe Schwankungen der Bodenfeuchte und des Volumengewichtes festzustellen. Vom 3. —22. Juni nahm der Feuchtegehalt von 8 auf 11 Vol.% zu, wodurch auch ein Anstieg des Volumengewichtes von 161 auf 165 g/100 cm 3 Boden hervorgerufen wurde. Die anschließende Abnahme der Bodenfeuchte bis auf 5 Vol.% (zum 19. 8.) wurde wiederum vom Absinken des Volumengewichtes auf 1,60 begleitet, wenn dabei auch gewisse Schwankungen auftraten. oberflächliche

meliorative

Bearbeitung, unbedeckt

Bearbeitung,

unbedeckt

1,50 Vol. % H^O 12

oberflächliche

Bearbeitung,

bedeckt

Vol.% tfyO

meliorative

Bearbeitung,

bedeckt

12 -,

B . 4

.

Vol.-Gew.

Vol.-Gew. 1,50 -,

1.64

7.54

J

1,40

Apr.

Mai

Ouni

Puli

Aug.

J

Sept.

Apr.

Mai

Juni

öuli

Aug.

Abb. 12: Ganglinien der Bodenfeuchte und des Volumengewichtes, Modellversuch 1959, Schicht 1 0 - 1 5 cm Vol -Gew

rneliorative Bearbeitung, unbedeckt

g/ccm Vol.-Gew. g/ccm 1.60

oberflächliche Bearbeitung, unbedeckt

1.45 1,43 . 1,41 .

1,58

1.39.

1,56

137

1.54

r-0.61

1.52 3

4

5

6

7

1.33 8

9

10 Vü%HJ)

4 1.49 j

oberflächliche Bearbeitung,bedeckt 1.64

o

1.35 .

1.47 .

t

5

r-0.31

1 1 r—i 1 1 1 1 r 7 8 9 10 If 12 13 14 l«,%/fcö

6

meliorative

BearbeitungSbedeckt

1.45 .

J

1.62 .

1,60 . 1.58 . 1.56 _ 5

6

7

r-

0.67

8

9

10 11 12M-%H0

6

7

8

9

10

V

12

13 Vol.% H/O

Abb. 13: Korrelation zwischen Feuchtegehalt und Volumengewicht des Bodens, Modellversuch 1959, Schicht 1 0 - 1 5 cm

Sept.

692 Vol%

KUNZE, Einfluß des meliorativen Pilügens auf die Bodenstruktur H20

12

oberflächliche

Bearbeitung,

unbedeckt

Vol %H20

-,

12

8

meliorative

Bearbeitung,

unbedeckt

n

8

4 Vol.-Gew.

Vol - Gew.

1,60 .

1.50 Vol%H^O

oberflächliche

Bearbeitung,bedeckt

1.50

,

1,40

j

l. V° H^O

12

meliorative

Bearbeitung,

bedeckt

12

8 4 Vot.-Gew

1.66

1.56 Apr.

Mai

Ouni

Juli

Aug.

Sept

Apr

Mai

Juni

'

Juli

Aug

Sept

Abb. 14: Ganglinien der Bodenfeuchte und des Volumengewichtes, Modellversuch i960, Schicht 1 0 - 1 5 cm Vol

- Gew.

g/ccm

1'eo

oberflächliche

Bearbeitung, unbedeckt

1

ltt-Gew g/ccm

Bearbeitung,unbedeckt

1,48-

1,58 . 1.56

1,46-

1.54

1.44. 0.90

1.52

• 0.53

1,42. 1,40.

1.50 2

1,66

meliorative

1,50-

3 4

5

6

78V0I

~~4 s 6 meliorative

'AH2O

oberflächliche Bearbeitung, bedeckt

1,47. 1,45.

1.64

1.43

1.62 .

1,41.

1.60 .

1.39.

1.58

1.37.

• 0,56

1.56 5

6

7

8

9

10

7 8 9 10 Vol %H20 Bearbeitung, bedeckt

11 V

o

1.35. l 4

0.72 5

6

7

8

9

10

11

12

VofAHtf

Abb. 15: Korrelation zwischen Feuchtegehalt und Volumengewicht des Bodens, Modellversuch 1960, Schicht 1 0 - 1 5 cm

Im Gegensatz zur normalen Bearbeitung waren in den Monaten April bis Juli 1960 auf der tiefgelockerten Parzelle keine eindeutigen Beziehungen zwischen Bodenfeuchte und Volumengewicht festzustellen. Erst im August und September stimmten die Ganglinien der Bodenfeuchte und des Volumengewichtes in ihrer Tendenz wieder überein. Auffallend ist bei der bedeckten Parzelle die starke Auflockerung in der Zeit vom 2.—15. September, die sich im Spätsommer des vorangegangenen Jahres auf der gleichen Parzelle gezeigt hatte. Das Volumengewicht der unbedeckten Variante war dagegen Ende September des Jahres 1959 um 6 und 1960 sogar um 12 g/100 cm3 Boden höher als das der bedeckten.

693

Albrecht-Thaer-Archiv, Bd. 7, Heft 9,1963

Neben der graphischen Darstellung wurde versucht, die zwischen dem Verlauf des Volumengewichtes und der Feuchtigkeit der meisten Varianten gefundenen Beziehungen mathematisch auszudrücken. Dazu wurden die Volumengewichte und die entsprechenden Feuchtewerte in ein Koordinatensystem eingetragen und die Korrelationskoeffizienten errechnet (Abb. 13 und 15). Die Abbildungen zeigen in 5 von 8 Fällen eine gut bis sehr gut gesicherte Abhängigkeit des Volumengewichtes vom Feuchtegehalt. 2.2.5. Untersuchungen der Lagerungsdichte mit einer Rammsonde' Neben den Untersuchungen des Volumengewichtes mit Stechzylindern wurden im Jahre 1958 Messungen des mechanischen Bodenwiderstandes mit der bereits beschriebenen Rammsonde durchgeführt. Dabei fand nicht nur der von NITZSCH (17) gegebene Hinweis Beachtung, daß nm zur gleichen Zeit und auf gleichem Bodenmaterial durchgeführte Messungen vergleichbar sind, sondern auch die von BOGUSLAWSKI und LENZ (2) erzielten Ergebnisse, aus denen hervorgeht, daß die absoluten Widerstandswerte verhältnismäßig wenig aussagen, da sie von der Textur des Bodens und seinem Feuchtegehalt sehr stark abhängig sind. Die in den vorliegenden Untersuchungen ermittelten Sondenwerte spiegeln den durch die unterschiedliche Bearbeitung geschaffenen Lockerheitsgrad des Bodens Gew%H20 g 6

.

b

.

Krume 5 - 15 cm

2 . kp/cm2 20 10

0 • normale - meliorative Gew'AHfi 6

,

Bearbeitung Bearbeitung

Unterboden 25 - 35 cm

4 . 2 . kp/cm2 60 . 50 . 40. 30. 20

10 0 . 54.

154.

29.4.

135.

27.5.

1Q6.

18.8.

¿39.

Abb. 16: Dynamik des Sondenwiderstandes der Krume und des Unterbodens nach normaler bzw. meliorativer Bearbeitung in Abhängigkeit vom Feuchtegehalt, Feldversuch 1958, Bestand: Roggen, Stoppelfrucht

694

KUNZE, Einfluß des meliorativen Pflügens auf die Bodenstruktur

sehr gut wider.- Wenn die absolute Höhe der Widerstandswerte auch stark vom Feuchtegehalt des Bodens beeinflußt wurde, so war die erzielte Bearbeitungswirkung doch während der gesamten Vegetationszeit deutlich nachweisbar (Abb. 16). Bei der Betrachtung der in der Krume gefundenen Widerstandswerte ist in Übereinstimmung mit den Ergebnissen der Stechzylinderuntersuchungen zu erkennen, daß zwischen den Bearbeitungsvarianten fast keine Unterschiede auftraten. Die Bodendichte war .hier nur gering und veränderte sich im Verlaufe der Vegetation lediglich in Abhängigkeit vom Feuchtegehalt. Im Unterboden dagegen sind infolge der tiefen Bearbeitung große Veränderungen in der Lagerungsdichte vor sich gegangen. Die Summe der hier im Laufe der Vegetation ermittelten Widerstandswerte beträgt nur rund 30% der im unbearbeiteten Unterboden gemessenen Werte. Die Zunahme des Bodenfeuchtegehaltes Ende April verringerte den Widerstand des unbearbeiteten Unterbodens und ließ den Unterschied zur meliorativ bearbeiteten Parzelle geringer werden. Die im Juni erfolgte Abnahme der Feuchtigkeit hatte dagegen einen schnellen Anstieg des Widerstandes, vor allem auf der normal bearbeiteten Variante zur Folge, wodurch die Differenz zur gelockerten Unterbodenschicht zunahm. Die Auffüllung der Bodenfeuchte im August—September führte auf beiden Bearbeitungsvarianten wieder zu einer deutlichen Abnahme des Widerstandes. normale

2

kp/cm 2 70

Bearbeitung.

Schicht

25

-35cm

-,

0ew'/.H2 0

meliorative

8

Bearbeitung.

Schicht

25~35cm

.

6

.

4

.

2

. cm 2

kp / 30

20

.

10

.

0

. 54

ISA

20.4.

135.

215. ohne mit

10.6

Bedeckung Bedeckung

Abb. 17: Feuchtedynamik und Sondenwiderstand der Unterbodenschicht unbedeckter bzw. bedeckter BearbeitungsVarianten, Feldversuch 1958, Winterroggen

Albrecht-Thaer-Archiv, Bd. 7, Heft 9,1963

695

Die in der Krume und im Unterboden gefundenen Widerstandswerte stimmen insgesamt mit den Ergebnissen der Stechzylinderuntersuchungen überein. Mit beiden Methoden wurden im Unterboden die größten Unterschiede in der Lagerungsdichte zwischen der normal und der tief bearbeiteten Variante gefunden. Während jedoch bei den Stechzylinderuntersuchungen die Abnahme der Bodenfeuchte in der Regel zu einer Verringerung des Volumengewichtes führte, nahm mit der Austrocknung des Bodens sein mechanischer Widerstand in starkem Maße zu. Diese Beziehungen zwischen Feuchtegehalt des Bodens und mechanischem Widerstand werden beim Vergleich der auf einer unbedeckten Parzelle, deren Feuchtegehalt stark schwankte, mit den auf einer bedeckten Variante gefundenen Werten noch deutlicher sichtbar (Abb. 17). Die Darstellung der im Unterboden der beiden Bearbeitungsvarianten gefundenen Werte des mechanischen Widerstandes und der Bodenfeuchtigkeit läßt erkennen, daß mit dem unter Strohbedeckung fast konstanten Bodenfeuchtegehalt sehr geringe Schwankungen der Widerstandswerte einhergingen. Dagegen führte die bei normaler Bearbeitung, ohne Bedeckung, Ende Mai eingetretene Abnahme der Feuchtigkeit von 5,6 auf 2,8 Gew.% zu einem erheblichen Anstieg des mechanischen Bodenwiderstandes. Bei der tiefen Bearbeitung ist jedoch auffallend, daß trotz der ebenfalls eingetretenen erheblichen Abnahme des Feuchtegehaltes (von 6 auf 2,8%) ein bedeutend schwächeres Ansteigen des mechanischen Bodenwiderstandes festzustellen war als bei normaler Bearbeitung.

Zusammenfassung Zur nachhaltigen Verbesserung leichter Sandböden wurde im Institut für Ackerund Pflanzenbau Müncheberg das meliorative Tiefpflügen entwickelt. In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluß dieses Verfahrens auf Bodenstruktur und Wasserhaushalt untersucht. Die erste Mitteilung gibt einen Überblick über die Veränderungen der Strukturverhältnisse in den ersten 4 Jahren nach Durchführung der Tiefenbearbeitung und -düngung. Sowohl mit der Stechzylindermethode als auch mit einer Rammsonde konnte nachgewiesen werden, daß durch die 45—50 cm tiefe Pflugfurche im Vergleich zur normalen Krumenbearbeitung eine intensive und nachhaltige Auflockerung der verdichteten Unterbodenschichten erfolgte. Diese Lockerungswirkung war im 1. Jahre nach der Tieffurche am stärksten, sie konnte jedoch auch im 4. Jahre nach Versuchsanlage noch deutlich nachgewiesen werden. Während im 1. Versuchsjahr die Schicht 25—30 cm bei normaler Bearbeitung ein Porenvolumen von 38,3% aufwies, betrug es bei meliorativer Bearbeitung 45,2%. Im 4. Versuchsjahr betrug das PV der gleichen Bodenschicht bei normaler Bearbeitung 37,8 und nach meliorativem Pflügen 40,9%. Noch deutlicher kam der Unterschied in der Lagerungsdichte des Unterbodens der beiden Bearbeitungsvarianten bei den Messungen mit einer Rammsonde zum Ausdruck. Die hierbei ermittelten Werte betrugen im 4. Versuchs jähr bei tiefer Bearbeitung nur etwa 30% von dem auf der normal gepflügten Variante gemessenen Bodenwiderstand. In der Ackerkrume trat durch die meliorative Bearbeitung nur im 1. Jahre eine zusätzliche Auflockerung ein.

696

KUNZE, Einfluß des meliorativen Pflügens auf die Bodenseruktur

Untersuchungen der Dynamik der Lagerungsdichte ergaben enge Beziehungen zum Verlauf des Feuchtegehaltes des Bodens, die in einem unbestellten Modellversuch besonders deutlich aufgezeigt werden konnten. Zunahme der Bodenfeuchte führte zu höheren Volumengewichten und zur Abnahme des Sondenwiderstandes, wobei die Unterschiede zwischen den Bearbeitungsvarianten erhalten blieben.

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Summary T h e Müncheberg Institut für Acker- und Pflanzenbau has evolved a soil tillage practice called ameliorative deep ploughing which achieves a lasting improvement of sandy soils. T h e present paper investigates the influence this process exercised on both the structure of the soil and its water regimen. T h e first report gives a synopsis of the structural changes that took place during the four years following deep ploughing and deep manuring. Both the soil-sampling tube method and the soil probe method proved that soil ploughing to a depth of 45—50 cms loosened compressed sub-soil layers intensively and permanently. Normal tillage does not manage to do this. Investigations on the dynamics of soil density show that it is closely related to the course taken by the moisture content of the soil. An increased moisture content resulted in greater bulk density and reduced probe resistance, but did not effect the differences brought about by the diverse modes of tillage.

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697

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698

KUNZE, Einfluß des meliorativen Pflügens auf die Bodenstruktur

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699 Aus dem Institut für Acker- und Pflanzenbau Müncheberg der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin (Direktor: Prof. Dr. agr. habil. E. RÜBENSAM)

J. BIRKE

Bodenstrukturuntersuchungen auf Börde-Schwarzerde Eingegangen: 5. 6 . 1 9 6 3

Die Bodenstruktur ist eines der Hauptelemente der Bodenfruchtbarkeit, da die physikalischen, biologischen und chemischen Eigenschaften des Bodens sehr stark von ihr beeinflußt werden. Ein garer Boden wird durch das Vorhandensein von Krümeln charakterisiert, die in einem bestimmten Größen- und Mischungsverhältnis den Wasser- und Lufthaushalt des Bodens zugunsten der Pflanze und des Bodenlebens optimal gestalten (4). Die Schwarzerde der Magdeburger Börde ist auf ihre Struktureigenschaften und besonders deren Dynamik unter dem Einfluß von Kulturpflanzen nur ungenügend untersucht worden. Bekannt sind nur die Arbeiten von NITSCH (14). Trotz einer sehr starken Konzentration des Feldgemüseanbaues im Gebiet Calbe (Saale) erfolgten keine Untersuchungen über den Einfluß dieser Kulturen mit den zu ihnen angewandten Kulturmaßnahmen auf die genannten Bodeneigenschaften. Aus diesem Grunde führten wir 1957 bis 1959 am ehemaligen Institut für Agronomie Neugattersleben Untersuchungen über verschiedene Struktureigenschaften dieses Bodens durch. 1. S t a n d o r t Die Untersuchungen erfolgen 1957 bis 1959 in der Gemarkung Brumby, Kreis Schönebeck (Elbe) und 1959 außerdem in der Gemarkung Neugattersleben, Kreis Bernburg. Dieses Gebiet gehört zum südöstlichen Teil der fruchtbaren Magdeburger Börde. Der beherrschende und fast ausschließliche Bodentyp ist die Schwarzerde (7). Die Untersuchungen wurden fast ausschließlich auf dem Standort Löß mit den BodenAckerwert-Zahlen 96/98 und 95/97 durchgeführt. In einer vorausgegangenen Arbeit über den Wasserhaushalt der Bördeschwarzerde (1), die am gleichen Objekt durchgeführt wurde, ist der Standort (Boden, Klima) bereits eingehend beschrieben worden, so daß auf diese verwiesen werden kann. An dieser Stelle werden nur Ergänzungen angeführt, die in der genannten Arbeit nicht enthalten, für die Strukturuntersuchungen jedoch von Bedeutung sind. Die N ä h r s t o f f - und R e a k t i o n s a n a l y s e n der untersuchten Schläge zeigen, daß sich diese in einem guten Reaktionszustand befinden. Der pH-Wert schwankt in den Grenzen von pH 6,6—7,5, wobei die überwiegende Zahl der Werte im Bereich von 6,8—7,3 pH liegt. Die Kaliversorgung ist auf fast allen Schlägen in gutem, z. T. sogar sehr gutem Zustand.

700

BIRKE, Bodenstrukturuntersuchungen auf Börde-Schwarzerde

Die P 2 O s -Versorgung ist unterschiedlich. Auf 12 von 23 Schlägen ist eine mäßige, in einem Fall sogar ungenügende P2Os-Versorgung festzustellen, andererseits weisen einige Schläge überaus hohe P 2 0 5 -Werte auf. W i t t e r u n g : Für die durchgeführten dynamischen Untersuchungen sind die meteorologischen Bedingungen von wesentlichem Einfluß. In den drei Versuchsjahren herrschten recht unterschiedliche Witterungsbedingungen. Das Jahr 1957 hatte ein zeitiges und warmes Frühjahr (Beginn der Feldarbeiten 12./13. 3.) mit zu Beginn reichlichen Niederschlägen. Das II. Quartal war sehr trokken (59 mm) und z. T. (Mai) auch kalt. Reichliche Niederschläge fielen im III. Quartal (226 mm), welches auch dem langjährigen Mittel entsprechende Temperaturen zeigte. Die Gesamtniederschlagsmenge von 477 mm entspricht dem 40jährigen Durchschnitt. Das Jahr 1957 zeigte eine für die Börde übliche Niederschlagsverteilung in extremer Form. Das Jahr 1958 brachte genau entgegengesetzte Verhältnisse, mit stark vom Normalen abweichenden Witterungsbedingungen. Ein sehr spätes und trockenes, Frühjahr (Beginn der Feldarbeiten am 4. 4.) wurde von einem sehr feuchten Vorsommer abgelöst (Mai/Juni mit 147 mm). Das III. Quartal war mit 121 mm wieder relativ trocken. Die Gesamtniederschlagsmenge lag mit 445 mm mit 33 mm unter dem 40jährigen Mittel. 1959 war ein extrem trockenes Jahr mit einem sehr zeitigen Frühjahr (Beginn der Feldarbeiten 5. —7. 3.). Die Trockenheit erstreckte sich über sämtliche vier Quartale, das Niederschlagsdefizit gegenüber dem langjährigen Mittel betrug 136 mm. Geringe Niederschläge wurden begleitet von sehr niedrigen Werten der relativen Luftfeuchtigkeit und von sehr hohen Temperaturen, besonders im III. Quartal. 2. D u r c h f ü h r u n g der U n t e r s u c h u n g e n Folgende Untersuchungen wurden an acht Bodenprofilen bis zu einer Tiefe von 90 cm und auf 23 Schlägen, die dem produktionsmäßigen Anbau von Feldgemüse (Gurken, Zwiebeln und Möhren) unterlagen, in der Schicht von 0—30 cm zur Charakterisierung der Strukturverhältnisse durchgeführt: 1. PorenVolumenbestimmungen zur Feststellung des Verhältnisses von fester zu flüssiger und gasförmiger Phase im Boden. Sie gestatten konkrete Aussagen über die Strukturverhältnisse. 2. Untersuchungen über den Krümelanteil in der festen Bodenphase, um einen Einblick in die Mesoaggregatverhältnisse, die Krümelfähigkeit zu bekommen. 3. Bestimmung der Krümelstabilität gegenüber Wassereinfluß, welche die wichtigste Eigenschaft der Bodenaggregate widerspiegelt. Zur Aufklärung der Ursachen der Strukturbildung wurden gleichzeitig Untersuchungen über die biologische Aktivität der Böden (Bodenatmung) in den Jahren 1958 und 1959 durchgeführt. Die biostatistische Verrechnung der Versuchsergebnisse erfolgte über die Einzelwerte. Auf den graphischen Darstellungen ist der Streuungsbereich der Mittelwerte jeweils mit angegeben. Die Signifikanz von Differenzen wurde mit Hilfe des t-Testes geprüft. P% ist bei den Vergleichen angeführt.

701

Albrccht-Thaer-Archiv, Bd. 7, Heft 9,1963

2.1. Strukturuntersuchungen an den aufgenommenen Profilen Zur Bestimmung der Strukturverhältnisse innerhalb der aufgenommenen Profile wurden in den aus fünf Bodenschichten entnommenen Bodenproben Analysen des spezifischen Gewichtes und des Raumgewichtes vorgenommen und das Porenvolumen rechnerisch ermittelt. 2.1.1. Spezifisches Gewicht Die Untersuchung erfolgte mit der Pyknometermethode nach MITSCHERLICH in dreifacher Wiederholung (18). Die Werte der festen Bodenteile der Schwarzerde und des Lößes liegen in den Grenzen von 2,516—2,737 g/cm3. Sie steigen in den einzelnen Profilen nach der Tiefe an. 2.1.2. Raumgewicht Methode: Die Raumgewichtsbestimmung erfolgte in 500 cm3 umfassenden, 7 cm hohen Stahlzylindern nach v. NITSCH in dreifacher Wiederholung. Tabelle 1 Raumgewicht der Bodenprofile in g/cm3 Profile

Horizont

G-2

Z-l

x 7-14 27-34 47-54 67-74 87-94

1,293 1,293 1,287 1,268 1,321

± ± ± ± ±

s;

x

0,018 0,025 0,021 0,021 0,037

1.410 1,453 1,309 1,357 1.411

7-14 27-34 47-54 67-74 87-94

1,283 1,366 1,254 1,283 1,329

± ± ± ± ±

x

0,017 0,025 0,016 0,040 0,022

1,284 1,243 1,265 1,225 1,320

Z-21

Z-13 X

± ± ± ± ±

s-

x

0,034 0,019 0,054 0,027 0,056

1,295 1,275 1,431 1,279 1,351

± ± ± ± ±

G-12

Z-ll

s-

± ± ± ± ±

s;

x

0,031 0,022 0,015 0,029 0,015

1,265 1,429 1,339 1,376 1,404

G-21

s;

x

0,043 0,049 0,004 0,008 0,028

1,276 1,499 1,317 .1,236 1,367

± ± ± ± ±

s; ± ± ± ± ±

0,028 0,009 0,032 0,018 0,013

Z-22 s~

x

0,007 0,009 0,016 0,018 0,022

1,275 1,448 1,245 1,275 1,291

s; ± ± ± ± ±

0,020 0,015 0,018 0,013 0,014

Wie aus den Zahlen ersichtlich ist, schwankt das Raumgewicht mit einigen Ausnahmen in allen Profilen in engen Grenzen. Die unteren und oberen Grenzwerte liegen bei 1,225 und 1,499 g/cm3. Die Mehrzahl der Werte bewegt sich im Bereich von ungefähr 1,250 bis 1,360 g/cm3. Letztere dürften einer normalen Lagerung der Schwarzerde und des Lößes entsprechen. Die Werte über 1,360 deuten schon auf Bodenverdichtungen hin, wie dies aus der Tabelle der Porenvolumina ersichtlich ist. In der Schicht 27—34 cm wird dieser Wert in vier von acht Fällen überschritten.

702

BIRKE, Bodenstrukturuntersuchungen auf Börde-Schwarzerde

Jedes Profil verhält sich in bezug auf die Lagerungsdichte etwas anders. So sind z. B. die Profile G-2 und besonders G-12 im gesamten Profil relativ dicht gelagert, in einzelnen tieferen Schichten trifft dies auch für das Profil Z-21 zu. Die Werte für die Schicht 7—14 cm sind relativer Natur, da sie stark von dem Bewuchs und dem Bearbeitungszustand des Bodens im Augenblick der Probenahme abhängig sind. Die Proben wurden im Spätsommer bzw. Herbst nach Aberntung der Felder genommen. 2.1.3. Porenvolumen Methode: Das Porenvolumen wurde rechnerisch nach der Formel: d-P PV = —-—, wobei bestimmt.

Tabelle 2 Porenvolumen der Bodenprofile in % Profil

Horizont

Z-l

G-2

X

7-14 27-34 47-54 67-74 87-94

S7

50,48 51,00 - 51,52 52,62 51,72

± ± ± ± ±

0,86 1,00 0,48 0,22 1,28

X

49,00 47,92 52,69 51,30 50,29

± ± ± ± ±

Z-ll Sï

45.55 45.01 50.56 49,50 48.02

Z-l 3 x 7-14 27-34 47-54 67-74 87-94

d = spezifisches Gewicht P = Raumgewicht,

± ± ± ± ±

x

0,35 1,06 0,46 1,55 0,77

50,86 51,74 51,91 53,47 50,50

s;

x

0,93 1,92 0,11 0,98 0,75

50,03 42,53 49,26 51,19 47,59

Z-21 s;

x

1,34 0,36 1,07 0,90 1,98

49,50 50,70 45,37 50,76 47,30

± ± ± ± ±

± ± ± ± ±

G-12 s;

X

1,21 0,91 0,75 1,15 0,32

53,05 45,64 48,73 48,52 47,59

G-21

± ± ± ± ±

Sx

± ± ± ± ±

0,94 0,46 2,10 0,21 0,69

Z-22 s;

X

0,57 0,41 0,27 0,29 0,89

50,59 43,66 51,57 50,81 51,27

Sx

± ± ± ± ±

0,81 0,14 0,28 0,59 0,72

Wie die Tabelle zeigt, variiert das Porenvolumen in den Grenzen von 42,53 bis 53,47%. Auf Grund visueller Untersuchungen am Profil und der Luftkapazitätsmessungen kann gezeigt werden, daß PV-Werte unter 47—48% zu den Boden Verdichtungen gerechnet werden müssen. Dieser Grenzwertbereich wird in den unteren drei Schichten nur in einem Falle unterschritten (Z-21, 47—54 cm). Dies weist auf einen gesunden Aufbau des Unterbodens hin, wenn auch die einzelnen Profile charakteristische Werte aufweisen. Außer G-12 mit Werten um 48% in allen jetzt betrachteten Schichten und einigen Abweichungen in anderen Profilen ist festzustellen, daß in allen anderen Profilen in den unteren drei untersuchten Schichten die Werte hauptsächlich im Bereich von 50—53% liegen. Dies dürfte dem Normalzustand der Schwarzerde bzw. des Lößes im unbearbeiteten Zustand entsprechen. Die PV-Werte der Schicht 27—34 cm, welche an bzw, unterhalb der Grenze des

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bearbeiteten Horizontes zu dem Unterboden liegt, zeigten große Unterschiede zwischen den Profilen. Es ist deutlich erkennbar, daß Z - l und Z-l 1 einen sehr gesunden Profilauf bau ohne PV-Depression in der genannten Schicht besitzen, während G-21, G-12, G-2 und Z-22 starke Verdichtungen aufweisen. Die PV-Werte von Z-13 und Z-21 deuten auf beginnende Verdichtungserscheinungen hin. In der Schicht 7—14 cm schwanken die Werte von 45,55% bis zu 53,05%. Diese besitzen jedoch nur eine beschränkte Aussagekraft, da sie, wie schon im Abschnitt über Raumgewicht angeführt, sehr vom Bearbeitungszustand abhängig sind und deshalb einer starken Dynamik unterliegen. 2.2. Strukturuntersuchungen in der Ackerkrume Außer den Strukturuntersuchungen am Profil erfolgten dynamische Untersuchungen über die Struktureigenschaften der Schichten 2—9, 12—19 und 22—29 cm unter dem Einfluß der Feldgemüsekulturen Gurken, Zwiebeln und Möhren (Karotten und Spätmöhren). Außerdem wurden 1958 und 1959 Bestimmungen der biologischen Aktivität durchgeführt, um die ursächlichen Zusammenhänge der Strukturbildung aufzuklären. 1957 und 1958 wurden jährlich je drei Schläge jeder Kultur zur Untersuchung herangezogen. 1959 waren es je zwei Schläge Gurken und Zwiebeln und ein Schlag Möhren. Die Schläge wurden so ausgewählt, um vergleichbare Bedingungen bodenmäßig und niederschlagsmäßig zu gewährleisten. Je drei Schläge der verschiedenen Kulturen lagen deshalb flächenmäßig sehr eng zusammen. Die Schläge wurden numeriert. Die Kulturen wurden mit Buchstaben: Zwiebeln — Z, Gurken — G, Möhren — M und die dazugehörigen Schläge mit Zahlen verschlüsselt. Die Schläge 1957 besitzen die Zahlen 1 —3, 1958 11—13 und 1959 21 und 22. Die gleichlautenden Zahlen geben an, daß diese Schläge in Nachbarschaft lagen und deshalb weitgehendst vergleichbar sind. 2.2.1. Porenvolumen Methode: Die Untersuchungen erfolgten wie bei den Profiluntersuchungen beschrieben, jedoch mit fünffacher Wiederholung je Schicht. Die Ableitung von bestimmten Gesetzmäßigkeiten der Porenvolumendynamik in der Ackerkrume gestaltete sich sehr schwierig, da diese Größe von den verschiedensten Faktoren, besonders von der Bearbeitungsart und den Geräten, stark beeinflußt wird und davon abhängig auch über die Gesamtfläche der untersuchten Schläge sehr variiert. Auf Schlägen, die der normalen Bearbeitung mit Traktoren bzw. Pferdezug unterliegen, wird das Porenvolumen recht deutlich durch Radspuren der Trecker und Anhängegeräte, durch Huftritte usw. über die Fläche heterogenisiert. Auf diese Frage hat besonders DOMSCH aufmerksam gemacht (3). Um die dadurch bedingte Unsicherheit auszuschalten, werden nur die Jahresdurchschnittswerte der einzelnen Schläge angegeben. Diese Mittelwerte wurden aus Untersuchungen, beginnend mit der ersten Frühjahrsmessung und endend mit der letzten Messung unter dem Bestand, errechnet. Die Porenvolumenmittelwerte aller untersuchten Schläge liegen im Bereich von 44,25 bis 59,34%. Sie nehmen von der oberen untersuchten Schicht (2—9 cm) über die Schicht 12—19 cm auf die untere von 22—29 cm ganz charakteristisch ab. Dies 47

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704

BIRKE, Bodenstrukturuntersuchungen auf Börde-Schwarzerde

Tabelle 3 Jahresmittelwerte des Porenvolumens in % Horizont Schlag

X

2 —9 cm P%

12 - 1 9 cm P%

2 2 - 2 9 cm P%

X

X

1957 G-l

54,94

Z-l

51,64

M-l

52,90

52,05

G-2

59,34

52,53

0,89

54,13 18,1

38,2

51,03

M-2