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.