Verdich­tung nicht auf die leich­te Schul­ter nehmen

Prof. Dr. Rainer Horn habi­li­tier­te 1981 für das Fach Boden­kun­de und hatte von 1998 bis 2017 den Lehr­stuhl für Boden­kun­de an der Chris­ti­an-Albrechts-Univer­si­tät Kiel inne. Wissen­schaft­lich beschäf­tigt er sich mit Boden­phy­sik und Boden­öko­lo­gie, v.a. unter dem Aspekt der physi­ka­li­schen Boden­de­gra­dati­on.

Was kenn­zeich­net einen verdich­te­ten Boden? Gibt es eine allge­mein gülti­ge Defi­ni­ti­on?

Böden sind immer dann verdich­tet und als verformt zu defi­nie­ren, wenn sie den Wasser- und Luft­haus­halt, die Durch­wur­zel­bar­keit für die Pflan­ze und auch die Grund­was­ser­neu­bil­dung nicht mehr gewähr­leis­ten können. Kurz: Wenn die Hohl­räu­me, die in Böden vorhan­den sind, nicht mehr ausrei­chen, um alle Funk­tio­nen eines Bodens als Nähr­stoff- und Wasser­spei­cher sowie als Pflan­zen­pro­duk­ti­ons­stät­te zu gewähr­leis­ten. Aber: Es gibt keine allge­mein für den Boden anwend­ba­re Charak­te­ri­sie­rung. So gibt es Böden, die sehr viel anfäl­li­ger sind gegen­über Verdich­tung als ande­re, bspw. toni­ge im Vergleich zu sandi­gen Böden. Und es gibt inner­halb eines Boden­typs einzel­ne Boden­ho­ri­zon­te mit unter­schied­li­chen Verdich­tungs­emp­find­lich­kei­ten.

Welche Auswir­kun­gen hat Boden­ver­dich­tung auf die Pflan­zen­pro­duk­ti­on?

Böden haben immer ein Drei-Phasen-System: die gasför­mi­ge, die flüs­si­ge und die feste Phase. Also Poren, die mit Luft gefüllt sind, Poren die mit Wasser gefüllt sind und die festen Bestand­tei­le. Bei der Verdich­tung des Bodens verän­dert sich immer das Poren­sys­tem zuerst. Das heißt: In dem Maße, in dem die Poren zusam­men­ge­presst werden, wird die Gasdurch­läs­sig­keit gerin­ger und die Wasser­leit­fä­hig­keit nimmt ab. Außer­dem sinkt die Spei­cher­fä­hig­keit für pflan­zen­ver­füg­ba­res Wasser.

Wenn die Wasser­leit­fä­hig­keit einen bestimm­ten Wert unter­schrei­tet, vermin­dert sich damit auch die Durch­lüf­tung, da dann die außer­dem feine­ren Poren mehr und länger Wasser spei­chern. Wenn die Luft­ka­pa­zi­tät bei weni­ger als 8-10 % liegt, kann man von einer deut­li­chen Boden­ver­dich­tung spre­chen. Unter­schrei­tet die gesät­tig­te Wasser­leit­fä­hig­keit Werte von 10 cm pro Tag, kann der Boden seine Funk­tio­nen zur Ernäh­rung der Pflan­ze eben­falls nicht mehr erfül­len, da dann mit stau­en­der Nässe gerech­net werden muss.

Wenn der Boden zu stark verdich­tet ist, können sich die Wurzeln nur noch ober­fläch­lich ausdeh­nen, so dass es schwie­rig für die Pflan­ze wird, Wasser in tiefe­ren Boden­schich­ten zu errei­chen.

Physi­ka­lisch zusam­men­ge­fasst: Wenn der Boden zu stark verdich­tet ist, können sich die Wurzeln nur noch ober­fläch­lich ausdeh­nen, so dass es schwie­rig für die Pflan­ze wird, Wasser in tiefe­ren Boden­schich­ten zu errei­chen. Chemisch zusam­men­ge­fasst: Je dich­ter der Boden gepackt ist, umso gerin­ger ist die die Möglich­keit für die Nähr­stof­fe, die der Land­wirt über den Dünger auf den Boden aufbringt, über­haupt dort­hin zu gelan­gen, wo sie ange­la­gert und gespei­chert und auch wieder von den Wurzeln aufge­nom­men werden können. Außer­dem steigt die Gefahr, dass, selbst in nur sehr schwach geneig­tem Gelän­de, die Nähr­stof­fe schnel­ler, selbst in nur sehr schwach geneig­tem Gelän­de, mit dem im verdich­te­ten Boden seit­lich abflie­ßen­den Boden­was­ser ausge­wa­schen werden und somit letzt­end­lich die Flüs­se aufdün­gen.

Wie kann der Land­wirt erken­nen, ob sein Boden verdich­tet ist?

Es gibt eini­ge einfa­che Metho­den, um Boden­ver­dich­tung zu erken­nen. Zunächst soll­te er sich die Ober­flä­chen anschau­en. Diese ist bei verdich­te­ten Böden meis­tens verschlämmt und dicht gepackt, man findet keine oder nur weiter vonein­an­der entfernt liegen­de Risse, die außer­dem senk­recht aufein­an­der zulau­fen. Dann, die Riss­bil­dung an der Ober­flä­che betrach­ten: Flächen, die ausse­hen wie große Bienen­wa­ben, sind ein Zeichen für Verdich­tung. Bei verdich­te­ten Böden finden sich in Pflug­tie­fe, also bei ca. 30 cm, oft hori­zon­ta­le Plat­ten, die so genann­te Pflug­soh­le, die in ihrer Wirkung mehre­re Dezi­me­ter tief in den Unter­grund reichen.

Außer­dem soll­te der Land­wirt sich im Ober­bo­den die Färbung des Bodens anschau­en: Wenn nicht genug Sauer­stoff im Boden ist, wird im Boden in den Boden­mi­ne­ra­len vorhan­de­nes Eisen redu­ziert und damit auch mobi­li­siert, was anhand einer bläu­li­chen oder schwärz­li­chen Färbung erkannt werden kann. Schließ­lich gibt das Wurzel­bild der Pflan­zen Hinwei­se, denn verdich­te­te Böden zeigen keine oder nur deut­lich einge­schränkt tiefer­rei­chen­de und gleich­mä­ßig verteil­te Wurzel­bil­der.

Was muss der Land­wirt beach­ten, um seinen Boden möglichst wenig zu belas­ten bzw. zu verdich­ten?

Gene­rell gilt, trocke­ne Böden können stär­ker belas­tet werden als feuch­te Böden. Die Konse­quenz daraus: In Abhän­gig­keit von den Nieder­schlä­gen habe ich unter­schied­li­che Bewirt­schaf­tun­gen zu berück­sich­ti­gen. Je feuch­ter der Boden ist, desto empfind­li­cher ist er. Je trocke­ner er ist, umso stabi­ler ist er. Das gilt sowohl im Jahres­ver­lauf als auch für unter­schied­li­che Natur­räu­me.

Hinsicht­lich der Belas­tung durch den Druck, den Maschi­nen beim Über­fah­ren ausüben, muss grund­sätz­lich darauf geach­tet werden, das Maschi­nen­ge­wicht sowie der über die Reifen­kon­takt­flä­che über­tra­ge­ne Druck unter­halb der Eigen­fes­tig­keit des Bodens zu halten. Ist die Belas­tung dage­gen größer und wirkt sie außer­dem wieder­holt und/oder länger, kommt es je nach Eigen­fes­tig­keit der einzel­nen Boden­ho­ri­zon­te zu einer deut­li­chen Zusam­men­pres­sung, die durch sche­ren­de Verfor­mung (= Schlupf) weiter verstärkt wird. Gene­rell gilt, dass bei glei­chem Druck aber stei­gen­der Kontakt­flä­che der Boden tiefer­rei­chend verdich­tet wird als bei leich­te­ren Maschi­nen­ein­hei­ten aber iden­ti­schem Kontakt­flä­chen­druck. Beson­ders ausge­prägt sind diese Effek­te bei der jähr­li­chen Pflug­ar­beit, die in z.B. 30 cm Boden­tie­fe durch­ge­führt wird.

Während in den ersten 30 cm die gesam­te Boden­struk­tur aufge­lo­ckert wird, kommt es unter­halb der Fahr­soh­le zu einer Kompri­mie­rung des Unter­bo­dens, weil beim Pflü­gen immer auf einer Seite mit zwei Reifen im Unter­bo­den gefah­ren wird und sich von dort aus die Drücke nach unten fort­pflan­zen. Zusätz­lich wirkt der Schlupf kompri­mie­rend sche­rend und damit werden die leiten­den Poren (vergleich­bar mit der Wirk­sam­keit eines Stroh­halms) zerstört. Konven­tio­nel­le Bewirt­schaf­tung heißt also: Ich bekom­me einen über die Zeit immer flach­grün­di­ge­ren Boden, wo der Ober­bo­den zwar gut durch­wur­zelt ist, den Pflan­zen aber eben auch nur dieser Bereich für die Ernäh­rung zur Verfü­gung steht.

Konven­tio­nel­le Bewirt­schaf­tung heißt: Ich bekom­me einen flach­grün­di­ge­ren Boden, wo der Ober­bo­den gut durch­wur­zelt ist, den Pflan­zen aber auch nur dieser Bereich für die Ernäh­rung zur Verfü­gung steht.

Diese Wirkung und die sich daraus erge­ben­den Konse­quen­zen für die Durch­wur­ze­lung, Wasser-, Luft- und Wärme­trans­port können damit als Indi­ka­tor für die Boden­funk­tio­nen auf den Acker­stand­or­ten heran­ge­zo­gen werden. Sie können auch die in 2018 deut­li­chen Ertrags­re­duk­tio­nen problem­los erklä­ren! Redu­zie­ren wir die Boden­be­ar­bei­tung oder lassen sie ganz weg, bedeu­tet das im ersten Moment, dass der Boden nach der letz­ten Ernte im ersten Jahr nach der Umstel­lung weni­ger gut durch­wur­zel­bar ist und die Pflan­zen sich die Hohl­räu­me selbst über die Zeit schaf­fen müssen. Wir müssen hier­bei einen Zeit­raum von mindes­tens 5 – 7 Jahren betrach­ten bis als Ergeb­nis von wieder­hol­ter Austrock­nung und nach­fol­gen­der Quel­lung durch Nieder­schlags­was­ser ein neues Poren­sys­tem entstan­den ist, das die Pflan­ze auch leich­ter und tiefer durch­wur­zeln kann.

Dies erfor­dert aber gleich­zei­tig eine nicht weiter stei­gen­de mecha­ni­sche Belas­tung mit Land­ma­schi­nen, die schwe­rer sind und einen größe­ren Kontakt­flä­chen­druck aufwei­sen als die vorher verwen­de­ten Einhei­ten. Lang­fris­tig betrach­tet entsteht folg­lich ein besser durch­wur­zel­ba­rer Boden der gleich­zei­tig stabi­ler und weni­ger dicht gepackt ist. Durch eine derar­ti­ge Umstel­lung spart der Land­wirt also lang­fris­tig nicht nur Zeit sondern auch Ener­gie (Diesel etc), wenn er weni­ger tut. Die Biolo­gie hilft ihm dabei.

Was kann man tun, um einen bereits verdich­te­ten Boden wieder aufzu­lo­ckern?

Zunächst gilt ganz gene­rell, dass ein güns­ti­ger Nähr­stoff­vor­rat für eine besse­re Durch­wur­ze­lung und damit verbun­de­ne Austrock­nung und Schrump­fung = Riss­bil­dung sorgt. Zufuhr von Brannt­kalk trock­net in diesem Zusam­men­hang den Boden dabei gleich­zei­tig aus und verstärkt eine Riss­bil­dung in den verdich­te­ten Berei­chen oder stabi­li­siert die zuvor gelo­cker­ten Boden­schich­ten. Die Boden­ho­ri­zon­te, und damit die Spei­cher­plät­ze für Nähr­stof­fe, Wasser oder auch die Infil­tra­ti­on für Wasser bzw. der Gasaus­tausch mit der Atmo­sphä­re werden somit wieder funk­ti­ons­fä­hi­ger sowie über sehr lange Zeit­räu­me (bis zu mehre­ren Jahren) lang­fris­tig stabi­ler.

Dann soll­te der Land­wirt die Frucht­fol­gen verlän­gern mit tief­wurzeln­den Zwischen­früch­ten, z.B. Luzer­ne. Der Boden trock­net deut­lich aus und über eine inten­si­ve­re Riss­bil­dung bis in den weite­ren Unter­grund hinein (>1m Tiefe) steigt die Stabi­li­tät und die Erreich­bar­keit des im Unter­bo­den vorhan­de­nen Nähr­stoff­vor­ra­tes sowie des dort gespei­cher­ten Boden­was­sers bei gleich­zei­tig größe­rer Boden­fes­tig­keit. Welche Maßnah­men für welchen Boden am wirk­sams­ten sind, muss man je nach Boden­typ, Natur­raum und Verdich­tungs­grad entschei­den.

Wie lang kann es dauern, bis diese Maßnah­men Erfolg haben?

Bei einer Boden­ver­dich­tung laufen leider lang­fris­tig nega­ti­ve wirken­de Prozes­se ab. Es gibt Daten­sät­ze, die deut­lich bele­gen, dass sich in den ersten 10-15 Jahren gar nichts tut. Wir brau­chen eine wirk­lich lange Zeit bis eine Boden­struk­tur wieder mobi­li­siert werden kann. Regen­wür­mer können hier helfen, dann brau­chen wir aber einen Besatz von 200 – 300 Regen­wür­mern pro m².

Welche tech­ni­schen Möglich­kei­ten, der Boden­ver­dich­tung zu begeg­nen, hat denn Ihrer Ansicht nach die Land­tech­nik­in­dus­trie?

Zunächst gibt es ja die Möglich­kei­ten eines abge­senk­ten Reifen­luft­drucks auf dem Feld, worüber seit Jahren disku­tiert wird. Das hilft uns meiner Ansicht nach aber nur margi­nal. Reifen mit abge­senk­tem Luft­druck werden ja nicht gleich­mä­ßig flacher und brei­ter, sondern vertei­len die Masse der Maschi­ne, und damit den Druck, ungleich­mä­ßig auf den Boden. Das bedeu­tet, es gibt keine konstan­te Kontakt­flä­che, statt­des­sen entste­hen Spit­zen­wer­te, wenn sich der Reifen zur Seite ausdehnt – es können Druck­un­ter­schie­de von bis zu 300% entste­hen.

Prof. Dr. Rainer Horn im Labor an der Chris­ti­an-Albrechts-Univer­si­tät, Kiel.

Zwei­te Möglich­keit: größe­re Reifen. Auch diese erzeu­gen je nach Maschi­nen­mas­se natür­lich einen Druck auf den Boden. Hier­bei muss folgen­des berück­sich­tigt werden: Je größer der Reifen bei gleich­zei­tig stei­gen­der Masse der Maschi­ne, umso tiefer wird der Druck in den Boden fort­ge­pflanzt. Will man also den Unter­bo­den stär­ker scho­nen, muss mit klei­ne­ren und selbst­fah­ren­den Maschi­nen­ein­hei­ten – Robo­ter!? – gear­bei­tet werden. Drit­te Möglich­keit: Raupen-Lauf­wer­ke. Wenn wir die Druck­fort­pflan­zung unter einer Raupe anschau­en, dann ist vorne und hinten am Umlenk­rad immer der größ­te Druck. In der Mitte, wo sich die klei­nen Räder befin­den, ist der Druck deut­lich gerin­ger.

Demnach gibt es zwei Spit­zen­wer­te vorne und hinten, die wir nicht mit der gesam­ten Lauflä­che gleich­mä­ßig auf den Boden einwir­ken lassen können. Und schließ­lich haben wir noch den Schlupf, der in seiner Wirkung auf die Boden­struk­tur häufig vernach­läs­sigt wird obwohl er in seiner zerstö­ren­den Wirkung auf die Boden­funk­ti­on eine über­ra­gend nega­ti­ve Rolle spielt. Bei Schlupf, also dem Rutschen des Reifens über die Boden­ober­flä­che, entste­hen Scher­kräf­te, die diago­nal in die Boden­schich­ten wirken. Diese sche­ren­de Verfor­mung geht teil­wei­se bis unter die Pflug­soh­le und führt zur Zerstö­rung der natür­li­chen Poren­struk­tur des Bodens.

Mein Fazit ist daher: Die Indus­trie muss weg von den großen, auch teuren, Maschi­nen und hin zu klei­ne­ren, effek­ti­ve­ren Einhei­ten, die an die Böden ange­passt sind. Aufgrund der bereits im Boden irrever­si­blen Defor­ma­ti­on ist es heute sehr viel schwie­ri­ger, sie wieder in ihrer Funk­ti­on für die Pflan­zen­pro­duk­ti­on aber auch als Filter und Puffer für saube­res Grund- und Trink­was­ser zu verbes­sern, aber wir können zumin­dest errei­chen, dass sich die Situa­ti­on nicht noch weiter verschlech­tert.

Wie schät­zen sie die Bereit­schaft in der Poli­tik aber auch in der land­wirt­schaft­li­chen Praxis ein, auf die Situa­ti­on der Boden­ver­dich­tung zu reagie­ren?

Kein Land­wirt zerstört absicht­lich seinen Boden, da dieser die Grund­la­ge zur Nahrungs­mit­tel­er­zeu­gung für die nächs­ten Genera­tio­nen ist. Und wir können inzwi­schen fest­stel­len, dass die Sensi­bi­li­sie­rung der verschie­de­nen Inter­es­sen­grup­pen zumin­dest zuge­nom­men hat. Das ist posi­tiv!

Kein Land­wirt zerstört absicht­lich seinen Boden, da dieser die Grund­la­ge zur Nahrungs­mit­tel­er­zeu­gung für die nächs­ten Genera­tio­nen ist.

Nun gilt es, den Weg von „Ich bin mir der Proble­ma­tik bewusst“ zu „Was kann ich tun, was kann und muss ich ändern?“ zu verbes­sern. In Deutsch­land wird zurzeit mit dem Umwelt­bun­des­amt disku­tiert, ob ein System einge­führt werden soll, mit dem wir Böden klas­si­fi­zie­ren können, zum Beispiel nach physi­ka­li­schen Eigen­schaf­ten wie Wasser­leit­fä­hig­keit, Luft­haus­halt, Sauer­stoff­ver­füg­bar­keit etc. Auch die Unter­tei­lung der Böden in verschie­de­ne Gefähr­dungs­ka­te­go­rien kann dabei helfen, das Problem für den einzel­nen Land­wirt greif­ba­rer zu machen. Und dann müss­ten ihm die Land­technik­her­stel­ler Möglich­kei­ten bieten, stand­ort­an­ge­pass­te Maschi­nen zu kaufen und einzu­set­zen.

Abschlie­ßend noch Ihre Einschät­zung zu Control­led Traf­fic Farming?

Das funk­tio­niert, wenn es vom 1.1. bis 31.12. jeden Jahres durch­ge­führt wird, immer auf der glei­chen Spur, mit allen Maschi­nen und Gerä­ten. Diese Fläche gebe ich dann weg als Trag­flä­che, auf der nichts mehr wächst, dazwi­schen habe ich aber den Boden so locker, dass die Pflan­ze vernünf­tig wach­sen kann. Das geht zwei­fels­oh­ne nur, wenn ich den Maschi­nen­park entspre­chend aufein­an­der abstim­me, was Stand heute noch nicht möglich ist über die komplet­te Saison. Hier wäre also eben­falls eine Heraus­for­de­rung an die Land­tech­nik­in­dus­trie: Baut Maschi­nen, die hinsicht­lich der Arbeits­brei­te aufein­an­der abge­stimmt sind!

Herr Profes­sor Horn, vielen Dank für das Gespräch.