Etablierung einer Weißklee-Untersaat als Stickstofflieferant an Trockenstandorten
1. Versuchsdurchführung
Regionetzwerk Sachsen-Anhalt, Einzelversuch
2. Hintergrund
Im Ökolandbau spielen Futter- oder kleinkörnige Leguminosen eine wichtige Rolle als Stickstofflieferanten in der Fruchtfolge. Weißklee hat einen hohen Vorfruchtwert für nährstoffintensive Kulturen und ist im Vergleich zu anderen Kleearten sehr trockenresistent (Lütke Endrup, 2000). Gerade für die mitteldeutschen Trockenstandorten erscheint er daher attraktiv. Weißklee ist zudem selbstverträglich, hat positiven Einfluss auf die Bodenstruktur (Kläy, 1984) und ist aufgrund seines langsamen Wachstums gut als Untersaat geeignet (Lütke Entrup, 2000). In Untersuchungen mit Weißklee als Weizen-Untersaat zeigte er keinen negativen Effekt auf den Weizenertrag (Brust et al., 2011). Jung (2015) untersuchte, wie sich eine Weißklee-Untersaat in Mais auf die Unkrautunterdrückung und den Maisertrag auswirkte. Während er eine deutliche Unkrautunterdrückung durch den Weißklee feststellen konnte, wurden die Erträge mehr durch die Jahreswitterung beeinflusst.
Gerade an Trockenstandorten kann der Aussaatzeitpunkt für die Etablierung einer Weißklee-Untersaat entscheidend sein. Entsprechend wurden in diesem Versuch getestet, wie sich unterschiedliche Aussaatzeitpunkte einer Weißklee-Untersaat beim Maisanbau auf den Ertrag und weitere Parameter auswirken.
Neben der Kontrolle, bei der Mais ohne Weiklee-Untersaat angebaut wurde, wurde eine Variante angelegt, bei der eine Weißklee-Untersaat nach mehreren Striegel- und Hackdurchgängen in einen etablierten Maisbestand gesät wurde. In einer weiteren Variante wurde der Weißklee im Herbst des Vorjahres ausgesät und der Mais im Frühjahr nach einer vorangegangenen Streifenbearbeitung in den vorhandenen Weißkleebestand gesät (Strip-Till-Verfahren).
3. Versuchsfragen
Wie wirken sich unterschiedliche Weißklee-Untersaat-Varianten beim Maisanbau 1) auf den Nmin-Gehalt im Boden vor der Saat und vor der Ernte, 2) auf die Bodenfeuchte, 3) auf die Bodendeckung, 4) auf die Stickstoffbindungsleistung der gesamten oberirdischen Biomasse und 5) auf den Maisertrag aus?
4. Versuchsaufbau
| Standortbeschreibung | |
|---|---|
| Boden-Klima-Raum | Lössböden der Ackerebene Ost |
| Höhenlage (m ü NN) | 220 |
| Bodenart | schluffiger Lehm |
| Jahresniederschlag in mm | 540 mm |
| Durchschnittstemperatur in °C | 9,4 °C |
Im Versuchsjahr 2021 gab es in den Monaten Januar, Februar, Mai, Juli, August und November deutlich mehr Niederschlag im Vergleich zum langjährigen Mittel (1998-2021); in den Monaten April, Mai und August war es kühler.
| Ausgangslage auf der Versuchsfläche vor Versuchsanstellung | |
|---|---|
| Fruchtfolge | 2020: Winterweizen, 2021: Mais |
| Düngung | keine Düngung |
| Pflegemaßnahmen | Striegeln |
| Bodenuntersuchungen | Werte vom 06.05.2021 VDLUFA pH 6 CAL P: 4,9 mg/100 g Boden CAL K: 15,2 mg/100g Boden Mg: 11,7 mg/100g Boden Werte vom 11.03.2021 EUF Humus: 2,5% S: 0,8 mg/100g Boden NO3-N: 0,9 mg/100g Boden, Norg:2 mg/100g Boden P1: 2 mg/100 g Boden, P2: 0,8 mg/100g Boden K1: 10 mg/100 g Boden, K2: 5 mg/100g Boden Ca1: 23 mg/100 g Boden, Ca2: 19 mg/100g Boden Mg: 2,7 mg/100 g Boden Bor: 0,3 mg/1000 g Boden |
| Sonstiges | Verdichteter Boden ab 10 cm Tiefe |
| Versuchsparameter | |
|---|---|
| Versuchstyp* | Praxisforschungsanlage (Einzelversuch) |
| Anlagetyp | Parzellenversuch |
| Prüffaktor/en | Saatzeitpunkt Weißklee |
| Faktorstufen | V0 - Mais ohne Untersaat, V1 - Mais mit Untersaat, V2 - Mais Strip Till |
| Anzahl Wiederholungen | 4 |
| Prüfmerkmale | EUF, Nmin vor Saat, Nmin vor Ernte, Bodenfeuchte, Bonituren (Bedeckung), Ertrag |
| Versuchszeitraum | September 2020 bis November 2021 |
* Eine Beschreibung verschiedener Versuchstypen und einiger Grundbegriffe der Versuchsanstellung finden Sie hier (pdf-Datei, 0,4 MB)
Legende
| Bezeichnung | Variante | Saatstärke; Datum |
|---|---|---|
| V0 | Mais ohne Weißklee-Untersaat (Kontroll) | Mais: 11 Körner/m2; 22.05.2021 |
| V1 | Mais mit Weißklee-Untersaat | Mai: 11 Körner/m2; 22.05.2021 Weißklee-Untersaat 29.06.2021 |
| V2 | Mais Strip Till | Mais: 11 Körner/m2; 22.05.2021 Weißkleesaat 29.09.2020 |
Der Versuch in Bildern
Bearbeitete Saatreihen für den Mais in der Strip-Till-Variante. Foto: Katharina Winter
Weißklee mit bearbeiteten Streifen für die Maiseinsaat. Foto: Katharina Winter
Auf dem Versuchsfeld bei der Probennahme. Foto: Katharina Winter
Mais mit Weißkleestreifen im Juni. Foto: Lukas Schmidt
Versuchsfeld Anfang Juni. Foto: Lukas Schmidt
Versuchsanlage am 12. Juli 2021. Foto: Katharina Winter
Mais mit Weißklee-Untersaat am 05.10.2021. Foto: Lukas Schmidt
Nach der Probennahme. Foto: Lukas Schmidt
6. Ergebnisse
6.1 Auswirkung unterschiedlicher Untersaat-Varianten auf den Nmin-Gehalt des Bodens
Im Frühjahr zeigte die Mischproben des Versuchsschlages in der Bodentiefe 0-90 cm einen Gehalt von 97 kg Nmin /ha. Die Probenname am 07.09.2021 zur Zwischenernte (Biomasseernte) zeigte in der Strip-Till-Mais Variante (V2) in der Summe höhere Nmin-Werte als bei den Varianten V0 (Mais ohne Untersaat) und V1 (Mais mit Weißklee-Untersaat). Die Unterschiede zwischen der Kontrolle und der Strip-Till-Variante sind nur in der Bodentiefe 0-30 cm signifikant (vgl. Abbildung 1).
Im Frühjahr 2022 lagen die Nmin-Werte in der Summe (0-30 und 30-60 cm Bodentiefe) bei allen Varianten um die 70 kg Nmin/ha. In der Strip-Till-Variante war der Stickstoff gleichmäßig verteilt, bei der Variante mit Weißklee-Untersaat (V1) und bei der Kontrolle ohne Weißklee (V0) war der Wert in der Bodentiefe 30-60 cm tendenziell höher.
6.2 Auswirkung unterschiedlicher Untersaat-Varianten auf die Bodendeckung
An zwei Boniturterminen (23.07.2021 und 18.08.2021) wurden die Deckungsgrade von Mais, Weißklee und Unkraut bestimmt. Bei beiden Terminen wurde ein geringerer Unkrautbesatz in der Strip-Till-Variante V2 im Vergleich zu den beiden anderen Varianten festgestellt (vgl. Abbildung 2).
6.3 Auswirkung der Strip-Till-Variante auf die Bodenfeuchte
Die Bodenfeuchte wurde in den Varianten Strip-Till und Kontrolle an vier Terminen gemessen: 03.06.29021, 18.06.2021, 01.07.2021 und 23.07.2021. An allen Messterminen und in allen Bodentiefen lag die Bodenfeuchte und damit die Wasserverfügbarkeit bei der Kontrolle V0 (Mais ohne Untersaat) signifikant höher als bei dem Strip-Till-Verfahren (V2).
6.4 Auswirkung unterschiedlicher Untersaat-Varianten auf die Stickstoffbindungsleistung der oberirdischen Biomasse
Der N-Ertrag in Kilogramm pro Hektar aller Pflanzen (Mais, Klee, Unkraut) war bei der Strip-Till-Variante (V2) signifikant geringer als bei der Variante Mais mit Weißklee-Untersaat (V1) und Weißklee ohne Untersaat (V0).
6.5 Auswirkung unterschiedlicher Untersaat-Varianten auf den Maisertrag
Beim Mais sind deutliche Ertragsunterschiede zwischen den Varianten zu verzeichnen. Sowohl der Kornertrag als auch das Kolbengewicht sind in der Strip-Till-Variante (V2) signifikant geringer als in den Varianten mit Weißklee-Untersaat (V1) und ohne Weißklee-Untersaat (V0).
7. Diskussion
In dem Versuch wurde analysiert, wie sich verschiedene Weißklee-Untersaat-Varianten beim Anbau von Mais auf den Stickstoffgehalt des Bodens, das Unkrautwachstum, die Bodenfeuchte, den N-Gehalt der gesamten oberirdischen Biomasse und den Ertrag auswirken.
Die Variante Strip-Till (V2) zeigte im Vergleich zu den Varianten V1 (Weißklee-Untersaat) und V0 (ohne Weißklee-Untersaat) beim Ertrag, beim N-Ertrag und beim Bodenwassergehalt signifikante Nachteile mit geringeren Erträgen und höherem Wasserverbrauch, in Bezug auf die Bodenbedeckung Vorteile durch komplette Bedeckung.
Beim Nmin-Gehalt im Boden im September 2021 gab es in der Bodenschicht 0-30 cm in der Variante Strip-Till (V2) signifikant höherer Nmin-Werte im Vergleich zu den anderen beiden Varianten (V1) und (V0).
Im Frühjahr 2022 zeigten die Nmin -Werte in der Summe der beiden gemessenen Bodentiefen ungefähr gleiche Werte. Tendenziell höher war der Nmin-Anteil in der Bodentiefe 0-30 cm in der Variante mit Weißklee-Untersaat (V1) und bei der Kontrolle ohne Weißklee (V0). In der Strip-Till-Variante V2 war Nmin gleichmäßig in der Bodentiefe 0-60 cm verteilt. Hier schien eine Verlagerung des Stickstoffs in die tieferen Bodenschichten stattgefunden zu haben.
Die kühle Witterung im Frühjahr und die regelmäßigen Niederschläge im Jahr 2021 führten zu einem starken Wachstum des Weißklees in der Strip-Till-Variante und zu einer verzögerten Entwicklung des Maises, was sich nachteilig auf den Mais-Ertrag auswirkte. Den Stickstoff, den der Weißklee fixierte, konnte der Mais anscheinend nicht aufnehmen und nutzen.
Die Auswertung der Bodenfeuchtemessungen zeigt, dass der üppige Weißklee in der Strip-Till-Variante (V2) im Vergleich zur Kontrolle ohne Weißklee-Untersaat (V0) sowohl bei einzelnen Messungen als auch in den einzelnen Bodentiefen zu einer geringeren Wasserverfügbarkeit führte.
Bei der Bewertung der Ergebnisse ist zu beachten, dass es sich um einen einjährigen Versuch handelt, sodass die Ergebnisse stark von der Jahreswitterung geprägt sind. Die gleiche Versuchsanlage würde in einem Trockenjahr wie 2022 mit großer Wahrscheinlichkeit zu anderen Ergebnissen führen.
8. Fazit
Die Weißklee-Untersaat im Mais nach dem Strip-Till-Verfahren zeigte im Vergleich zu den anderen Anbauvarianten zwar einige Vorteile, z.B. in Bezug auf die unkrautunterdrückende Wirkung, erscheint aufgrund des deutlich geringeren Ertrags insgesamt für den Maisanbau aber nicht geeignet.
Der hohe Konkurrenzdruck des Weißklees auf den Mais ließe sich gegebenenfalls durch verfahrenstechnische Optimierungen des Anbausystems reduzieren; z.B. durch die Anlage eines breiteren Sästreifens und eine intensivere Bearbeitung des Streifens mittels einer Fräse sowie durch Mulchen des Weißkleestreifens im Maisbestand.
Durch weitere zeitliche Wiederholungen des Versuchs ließen sich die Einflüsse der Jahreswitterung relativieren.
Grundsätzlich ist eine Weißklee-Untersaat, insbesondere nach dem Strip-Till-Verfahren, aufgrund des hohen Wasserverbrauchs vor allem in Trockenregionen kritisch zu bewerten.
9. Weitere Infos
Die detaillierte Versuchsauswertung erfolgte durch Lukas Schmidt in seiner Masterarbeit:
Schmid, L. (2022): Strip-Till-Saat von Körnermais (Zea mays L.) unter Bedingungen des ökologischen Landbaus. Masterarbeit, Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden
Zur Masterarbeit (pdf-Dokument, 4,5 MB)
- Brust, J., Gerhards, R., Karansia, T., Ruff, L. und Kipp, A. (2011): Warum Untersaaten und Zwischenfrüchte wieder Bedeutung zur Unkrautregulierung in Europäischen Ackerbausystemen bekommen. Gesunde Pflanzen 63, S.191-198. https://doi.org/10.1007/s10343-011-0263-9
- Jung, R. (2015): Entwicklung von Maissorten für den ökologischen Landbau, Entwicklung von Untersaaten und Untersaatenmischungen zur Reduzierung des Unkrautdruckes in Mais (Arbeitspaket 1), Georg-August-Universität Göttingen.
- Kläy, R. (1984) Untersaaten zu Mais - gegenseitige Beeinflussung von Unterkultur und Mais, sowie Auswirkungen auf Bodenstruktur, Nitrataustausch, Stickstoff-Fixierung und die Entwicklung der Folgekultur. Dissertation, ETH Zürich. Online verfügbar unter https://www.research-collection.ethz.ch/handle/20.500.11850/138316?locale-attribute=de
- Lütke Endrup, N. (2000): Feldfutterbau und Ackerbegrünung. In: Lehrbuch des Pflanzenbaues: Kulturpflanzen. Lütke Entrup, N. und Schäfer B.C. (Hrsg.): AgroConcept, Bonn. S. 572–669.
Kontakt Regioberaterin
Katharina Winter
Tel. +49 176 15510500
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