„Aus der Erde stammt alles“

-Xenophanes

Das Ökosystem Boden ist eine der wichtigsten Grundlagen für das Leben auf der Erde. Der Ackerbau nutzt den Boden als Standort für Kulturpflanzen und seine Funktion als Speicher bzw. Vermittler von Nährstoffen und Wasser. Die Bodenstruktur, das Leben im Boden und viele Bodenprozesse werden durch die Bodenbearbeitung, der „hohen Kunst“ des Ackerbaus, wesentlich beeinflusst. Methoden der reduzierten Bodenbearbeitung wie nicht-wendende oder nur oberflächlich wendende Verfahren gelten heute als umweltfreundliche Alternativen zum herkömmlichen Pflügen. Im Vergleich zu Bodenbearbeitungssystemen, die tiefes Pflügen einschließen, kann eine kontinuierlich angewendete reduzierte Bodenbearbeitung bodenbiologische und -physikalische Parameter verbessern. Bei einer reduzierten Bodenbearbeitung ist verglichen mit dem Pflugeinsatz die Bodenstruktur in der oberen Bodenschicht oft besser (Almagro et al. 2013; Cavigelli et al. 2013; Zikeli et al. 2013; Kainz et al. 2005), der Gehalt an organischem Kohlenstoff höher und das Bodenleben aktiver (Berner et al. 2008b; Jacobs et al. 2009; Mäder und Berner 2012; Tebrügge und Düring 1999). Die verbesserte Struktur und der höhere Gehalt an organischer Substanz in der Krume führen zu einer besseren Wasserinfiltration, Wasserhaltekapazität (Buchner und Köller 1990, S. 90; Dittmann und Zimmer 2010) und verringerten Erosionsneigung (Alliaume et al. 2014; Larsen et al. 2014; Tebrügge und Düring 1999). Ferner kann sich insbesondere die nicht-wendende Bodenbearbeitung förderlich auf die Regenwurmpopulation auswirken (Emmerling 2001; Emmerling und Hampl 2002; Hampl 2005; Kainz et al. 2003; Kuntz et al. 2013).

Neben Gründen des Bodenschutzes sprechen ökonomische Motive für eine reduzierte Bodenbearbeitung, da der Arbeitszeit- und Energiebedarf bei einer reduzierten Bodenbearbeitung verglichen mit tiefem Pflügen verringert sein kann (Cavigelli et al. 2013; Hernanz et al. 2014; Köller und Linke 2001, S. 145; Verch et al. 2009; Zentler 2011).

Synonyme für reduzierte Bodenbearbeitung sind Minimalbodenbearbeitung oder pfluglose Bearbeitung, wobei mit „pfluglos“ hier der Verzicht auf das herkömmliche tiefe Pflügen und nicht auf das oberflächliche flache Wenden gemeint ist.

In der konventionellen Landwirtschaft wird die reduzierte Bodenbearbeitung vergleichsweise häufig angewendet. Sie ist neben einer permanenten Bodenbedeckung und einer abwechslungsreichen Fruchtfolge die Grundlage der so genannten konservierenden Bodenbearbeitung (FAO 2015), die als besonders umweltfreundliches Verfahren angesehen wird (Holland 2004; Peigné et al. 2007; Scopel et al. 2013). Bereits ab einer gleichmäßig verteilten Bodendeckung von 30 % besteht ein guter Schutz gegen Erosion (aid 2014, S. 88). Eine Vorreiterrolle in der Anwendung konservierenden Bodenbearbeitung hat Südamerika; dort wurden 2014 60 % der Ackerfläche mit Methoden der konservierenden Bodenbearbeitung bewirtschaftet (Kassam et al. 2014). In Europa wurden 2014 lediglich 2,8 % der Ackerfläche mit konservierender Bodenbearbeitung bestellt (Kassam et al. 2014). Weltweit gesehen nimmt diese Art der Bodenbewirtschaftung stark zu. Ein deutlicher Trend in Süd- und Nordamerika ist die konservierende Bodenbearbeitung mit der Direktsaat (engl. no-till); ein Verfahren, bei dem die Kultur ohne jegliche Bodenbearbeitung direkt in die Stoppeln der Vorfrucht eingesät wird (Derpsch et al. 2010). In den USA wird auch im Ökologischen Landbau auf die Direktsaat zurückgegriffen bzw. wird an ihrer Umsetzung geforscht (Carr et al. 2012a; Mirsky et al. 2013; Mirsky et al. 2012; Teasdale et al. 2012). Die Bestrebungen im Ökologischen Landbau in Europa sind eher eine reduzierte Bodenbearbeitung umzusetzen (Carr et al. 2012b). Direktsaat im Ökolandbau in Europa wird gelegentlich in Südeuropa verwendet (Casagrande et al. 2014). Den Grund für die unterschiedlichen Ansätze in den USA und Europa sehen Mäder und Berner (2012) in den verschiedenen pedo-klimatischen Bedingungen der zwei Kontinente sowie in der unterschiedlichen Struktur landestypischer landwirtschaftlichen Betriebe.

In der konventionellen Landwirtschaft gelten pfluglose Verfahren nur bei vollem Herbizideinsatz als praxistaugliche Verfahren (Schwarz 2014; Triplett und Dick 2008), da bei einem Verzicht auf tiefes Pflügen ein höherer Beikrautdruck auftreten kann (Gronle et al. 2015; Paffrath und Stumm 2010; Triplett und Dick 2008). Auch kann es bei einem Pflugverzicht zu einer im Frühjahr verzögerten Erwärmung und verminderten Durchlüftung des Bodens kommen und damit einhergehend zu einer verzögerten oder verringerten Stickstoff (N) – Mineralisation (Köller und Linke 2001, S. 110–113; Triplett und Dick 2008). In der Ökologischen Landwirtschaft, wo keine synthetischen Herbizide oder leichtlöslichen N-Dünger verwendet werden, ist es schwieriger auf den Pflug zu verzichten, da er ein sicheres Hilfsmittel zur Anregung der Mineralisation und zur Beikrautkontrolle ist (Brandsæter et al. 2011; Buchner und Köller 1990, S. 67; Gruber 2003; Köpke 2003; Niggli und Dierauer 2000; Schmidt und Leithold 2003; Wilhelm 2010, S. 65). Daher kann eine reduzierte Bodenbearbeitung in der Ökologischen Landwirtschaft zu Ertragseinbußen führen (Cooper et al. 2014; Kainz et al. 2005; Mäder und Berner 2012; Peigné et al. 2007; Wilhelm et al. 2009).

Jedoch hat aufgrund der positiven Aspekte der reduzierten Bodenbearbeitung ein Verzicht auf den Pflug das Potenzial, die Ökosystemleistungen des Ökologischen Landbaus weiter zu vermehren. Auch können ökologische Anbausysteme kombiniert mit reduzierter Bodenbearbeitung verstärkt zum Klimaschutz (Cavigelli et al. 2013) und zu einer größeren Resilienz des Anbausystems gegenüber Klimaschwankungen beitragen (Bloch und Bachinger 2012).

Die Idee einer reduzierten Bodenbearbeitung ist im Ökologischen Landbau nicht neu; sie wurde von einem der Vorreiter des Ökologischen Landbaus, Hans Peter Rusch (2004, S. 217–219) in den 1950iger Jahren nachdrücklich empfohlen. Im Ökologischen Landbau wird aber aktuell sehr häufig der Pflug eingesetzt. Eine 2009 auf Ökobetrieben in Deutschland durchgeführte Umfrage ergab, dass 94 % der befragten Landwirte den Pflug zur Grundbodenbearbeitung einsetzen (Wilhelm et al. 2011). Bezüglich der Bearbeitungstiefe war im Vergleich zu einer ähnlichen Studie, die 1990 durchgeführt worden war, eher eine Intensivierung festzustellen (Wilhelm et al. 2011).

Um eine weitere Verbreitung reduzierter Bodenbearbeitungsverfahren im Ökologischen Landbau zu ermöglichen, ist eine Anpassung des gesamten Systems notwendig, was hohe Anforderungen an den Landwirt stellt (Peigné et al. 2007). Neben der Technik der Bearbeitung muss die Fruchtfolge auf die spezifischen Belange der pfluglosen Bodenbearbeitung umgestellt werden. Sie bietet die Möglichkeit, auf die Herausforderungen der reduzierten Bodenbearbeitung zu reagieren. Dafür ist die Integration von Zwischenfrüchten in die Fruchtfolge unabdingbar. Der Anbau von Zwischenfrüchten kann sowohl der besseren N-Versorgung (Drinkwater et al. 2000) als auch der Beikrautkontrolle dienen (Bàrberi 2002; Peigné et al. 2007; Price und Norsworthy 2013). So kann ein fachkundiger Anbau von Zwischenfrüchten dazu beitragen, Ertragseinbußen durch eine reduzierte Bodenbearbeitung zu minimieren oder ganz zu vermeiden (Canali et al. 2013).

Für eine systematische Wissenserweiterung zum Thema „Reduzierte Bodenbearbeitung und Gründüngung in ökologischen Anbausystemen” wurde 2011 ein neues europäisches Forschungsprojekt mit dem Akronym TILMAN ORG (Reduced TILlage and green MANures for sustainable ORGanic cropping systems, www.tilman-org.net (FiBL 2011)) ins Leben gerufen (Mäder und Berner 2012). Die Entwicklung von Verfahren zur effizienten Beikrautregulierung sowie einer besseren Nährstoffversorgung ist ein wichtiges Ziel von TILMAN ORG. Gleichzeitig wird nach Wegen gesucht, den CO₂-Ausstoß im Ackerbau zu verringern und die Biodiversität zu erhöhen.

Die Aufgaben des Fachgebiets Ökologischer Land- und Pflanzenbau der Universität Kassel bestanden in der Durchführung und Auswertung zweier wiederholter Kurzzeitversuche und eines mehrjährigen Versuches. Im Vordergrund standen die Auswirkungen verschiedener Zwischenfrüchte und deren Einarbeitung mit unterschiedlicher Bodenbearbeitungsintensität auf die N-Dynamik des Bodens sowie auf das Beikrautaufkommen.

Das Ziel dieser Arbeit ist es, basierend auf einer Literaturrecherche und den Versuchsergebnissen Möglichkeiten für ein verbessertes Beikraut- und Stickstoffmanagement in ökologischen Anbausystemen mit reduzierter Bodenbearbeitung durch die effiziente Nutzung verschiedener legumer und nicht-legumer Zwischenfrüchte zu finden. Thematisch erfolgt die Gliederung in folgende drei Schwerpunkte:

• Themenschwerpunkt I: Bedeutung des Zwischenfruchtanbaus für das Stickstoff- und Beikrautmanagement in ökologischen Anbausystemen mit reduzierter Bodenbearbeitung (Literaturstudie)

• Themenschwerpunkt II: Die kurzfristigen Auswirkungen eines Anbaus von Zwischenfrüchten und einer einmalig differenzierten Bodenbearbeitung zum Anbau von Hafer auf Beikrautaufkommen, Stickstoffflüsse und Haferertrag. Dafür werden die Ergebnisse von zwei wiederholten einjährigen Feldversuchen auf zwei verschiedenen Standorten vorgestellt.

• Themenschwerpunkt III: Ein Systemvergleich Stoppelhobel versus Pflug: Um zu testen, ob der Einsatz des Stoppelhobels im Ökolandbau in Kombination mit der passenden Zwischenfrucht im Hinblick auf die Beikrautregulierung und Anregung der Mineralisation eine gleichwertige Alternative zu herkömmlichem Pflügen ist, wurde 2007 ein mehrjähriger Versuch angelegt. Die Ergebnisse des sechsten und siebten Jahres (2012 und 2013) nach der Einführung der differenzierten Bodenbearbeitung werden vorgestellt.

Im Folgenden werden für die drei Themenschwerpunkte der Stand der Forschung, die Hypothesen und Zielsetzungen sowie die methodische Durchführung erläutert.

Der Zwischenfruchtanbau hat eine Schlüsselfunktion in der Fruchtfolge, um die Bodenstruktur, das Bodenleben und damit die Bodenfruchtbarkeit zu verbessern (Lütke Entrup 2001, S. 9). Er kommt dem ganzheitlichen Ansatz des ökologischen Anbaus entgegen, da durch den Anbau von Zwischenfrüchten längerfristige Auswirkungen auf das gesamte Anbausystem auftreten (Bàrberi 2002; König 1996, S. 91; Rayns und Lennartsson 1995; Teasdale et al. 2007).

Die positiven Auswirkungen des Zwischenfruchtanbaus sind besonders ausgeprägt, wenn die oberirdische Zwischenfrucht-Biomasse nicht abgefahren und als Futter verwendet wird, sondern zum Zweck der Bodenverbesserung und des Bodenschutzes auf der Anbaufläche verbleibt. Es können vielfältige positive Effekte entstehen. Zum einen kann die Stickstoffversorgung für die nachfolgende Hauptfrucht verbessert werden. Leguminosen bringen durch Ihre Fähigkeit Luftstickstoff zu assimilieren zusätzlichen N in den Boden. Nicht-Leguminosen haben eine N konservierende Wirkung, d. h. sie speichern den aufgenommenen N und können ihn so über die Wintermonate im Boden halten und vor Auswaschung schützen (engl. „Catch Crops“) (Baggs et al. 2000; Blombäck et al. 2003; Dabney et al. 2007; Heß 1989, S. 94; Thorup-Kristensen und Nielsen 1998; Urbatzka et al. 2009). Zusätzlich können Leguminosen und Nicht-Leguminosen beträchtliche Mengen anderer Nährstoffe (P, K, Ca, Mg) mobilisieren, aufnehmen und speichern (Lütke Entrup 2001, S. 14; Thorup-Kristensen et al. 2003). Des Weiteren ernähren die Pflanzenrückstände Regenwürmer und andere Bodenorganismen durch Bereitstellung von „Futter“ auch in den Wintermonaten (Kolbe et al. 2004, S. 18; McDaniel et al. 2014; Schmidt und Gläser 2013, S. 32). Ein vielfältiges Bodenleben sorgt für die Krümelstruktur des Bodens (Dabney et al. 2007; Hampl 1995; Kolbe et al. 2004, S. 17). Der Anbau von Zwischenfrüchten kann zu einer Erhöhung des Gehalts an organischer Substanz des Bodens führen (Blombäck et al. 2003; Dabney et al. 2007; König 1996, S. 91; McDaniel et al. 2014). Die Bedeckung des Bodens bietet einen Schutz vor Erosion (Sainju und Singh 2001). Gleichzeitig können Zwischenfrüchte einem zunehmenden Beikrautaufkommen, wie es bei der Anwendung reduzierter Bodenbearbeitungsverfahren im Ökolandbau vorkommen kann, entgegenwirken. Aufgrund ihrer Konkurrenzkraft können sie Beikraut unterdrückende Wirkung zeigen (Bàrberi 2002; Peigné et al. 2007; Shrestha et al. 2002; Teasdale et al. 2007). Ein weiterer wichtiger Aspekt bei einer frühen Aussaat geeigneter Arten kann die Verbesserung der Versorgung der Honigbiene im Spätsommer und Herbst sein (Kolbe et al. 2004, S. 24; Schulz et al. 2015).

Nach pflanzenbaulichen Aspekten des Zwischenfruchtbaus soll in diesem Themenschwerpunkt der Stand der Literatur zu folgenden Fragen aufgezeigt werden:

• Welche Zwischenfruchtarten oder Zwischenfruchtmischungen eignen sich in Ackerbaufruchtfolgen am besten, um Stickstoff in den Boden zu bringen bzw. zu halten?

• Wie kann man die Mineralisierung der pflanzlichen Biomasse durch die Wahl des Zeitpunkts und der Intensität der Einarbeitung steuern?

• Mit welchen Zwischenfruchtarten oder -mischungen lassen sich Beikräuter am effektivsten unterdrücken?

• Welche Auswirkungen hat der Saatzeitpunkt auf den Zwischenfruchtbestand?

• Was sind die Vor- und Nachteile von Zwischenfruchtmischungen im Vergleich zu Zwischenfrüchten in Reinsaat?

Gründüngung ist der Oberbegriff für verschiedene Arten des Anbaus von Pflanzen, die nicht oder nicht primär der Erzeugung von Lebensmitteln, Futter oder Bioenergie, sondern dem Zweck der Bodenverbesserung dienen.

Für den Anbau einer Gründüngung gibt es die Möglichkeit einer ein- oder mehrjährigen Brache, z.B. Rotationsbrache, was aber, wenn der Anbau in erster Linie dem Bodenschutz und der Bodenfruchtbarkeit und nicht der Futtergewinnung dienen soll, zu ökonomischen Einbußen bzw. über die Fruchtfolge gesehen zu verringerten Erträgen anderer Kulturen führt (Ponti et al. 2012). Der Nutzung des Zeitraums zwischen der Ernte einer Hauptfrucht und dem erneuten Anbau einer solchen stehen dagegen kaum ökonomische Zwänge entgegen (Kahnt 2008, S. 92). Diese Art des Anbaus von Gründüngung wird als Zwischenfruchtanbau bezeichnet und ist Gegenstand dieser Arbeit.

In Einzelfällen kann der Zeitraum nach der frühen Ernte einer Hauptfrucht (beispielsweise Wintergerste) und der späten Aussaat einer Winterkultur für den Zwischenfruchtanbau ausreichend sein. Im Normalfall wird aber der Zeitraum nach der Ernte einer Hauptfrucht und vor der Aussaat einer Sommerkultur genutzt.

Als Sommerzwischenfruchtbau wird der Anbau von Kulturen bezeichnet, deren Hauptvegetationszeit im Spätsommer oder Herbst liegt und die vor dem Winter absterben. Der Anbau von nicht abfrierenden Arten, die außer der Vegetationszeit im Herbst eine zweite Wachstumsphase im Frühjahr haben, wird als Winterzwischenfruchtbau bezeichnet (Lütke Entrup 2001, S. 16). Aufgrund des Nicht-Abfrierens sind sie im Ökolandbau jedoch nur bedingt für ein pflugloses System geeignet.

Eine Möglichkeit der Etablierung von Gründüngung ist die Untersaat, d. h. die Aussaat in einen bereits bestehenden Hauptfruchtbestand. Nach der Ernte der Hauptfrucht wächst die Gründüngung weiter. Die Untersaat wird in der Literatur auch als Zwischenfrucht bezeichnet (Fuchs et al. 2009; Kolbe et al. 2004, S. 25–30; Renius et al. 1992, S. 64; Urbatzka und Cais 2009, Urbatzka et al. 2011a, 2011b). Die Untersaat bietet die Möglichkeit einer frühen und kostengünstigen Etablierung der Gründüngung (Renius et al. 1992, S. 65; Urbatzka et al. 2011b; Urbatzka et al. 2013), birgt aber die Gefahren der Entstehung von Konkurrenz zwischen Hauptfrucht und Gründüngung und des schlechteren Abtrocknens des Hauptfruchtbestandes zur Erntezeit (Fuchs et al. 2009; Renius et al. 1992, S. 67; Urbatzka et al. 2011a). Wird die Gründüngung zuerst etabliert und die Hauptfrucht in diese hineingesät, spricht man von Lebendmulchsystemen. Auch hier besteht die Gefahr der Konkurrenz zwischen Gründüngung und Hauptfrucht (Hiltbrunner et al. 2007). Auf die spezifischen Anforderungen, Vor- und Nachteile von Untersaaten und Lebendmulchsystemen soll im Folgenden nicht eingegangen werden. Diese Arbeit geht von der Aussaat der Zwischenfrüchte als Stoppelsaat oder Mähdruschsaat aus, also der Aussaat nach oder während der Ernte der Hauptfrucht (Renius et al. 1992, S. 11; Schmidt und Gläser 2012, S. 17–19).

Die Wirkung des Zwischenfruchtanbaus hängt stark von der gewählten Art ab, da die gewählte Zwischenfruchtart nahezu jeden Aspekt des Zwischenfruchtanbaus beeinflusst (Thorup-Kristensen et al. 2003). In der Regel sind Arten mit einer hohen Biomassebildung empfehlenswert, um mit dem Zwischenfruchtanbau Ziele wie eine befriedigende Beikrautunterdrückung und eine hohe N2-Fixierung bzw. Nährstoffkonservierung über den Herbst und Winter zu erreichen (Kolbe et al. 2004, S. 109). Außerdem ist insbesondere bei einem späten Saattermin eine schnelle Jugendentwicklung der Zwischenfrüchte nützlich. Ein gutes Durchwurzelungsvermögen kann für eine gute N-Aufnahme wichtig sein (Thorup-Kristensen et al. 2003). Die Wurzelverteilung ist für Wasserverbrauch und Nitrataufnahme sogar wichtiger als der oberirdische Bedeckungsgrad (Bodner et al. 2011). Unter dem Aspekt der Wassernutzung ist ein Wurzelsystem günstig, das vor allem die Oberkrume intensiv durchwurzelt (Bodner et al. 2011). Zur Tiefenlockerung von Böden oder dem Erschließen von N, der bereits in tiefere Bodenschichten verlagert worden ist, ist ein Anbau von Tiefwurzlern nötig (Bodner et al. 2011; Thorup-Kristensen 2001). Versuche haben gezeigt, dass Tiefwurzler aus einer Bodentiefe von mehr als zwei Metern N aufnehmen können (Thorup-Kristensen 2005). Für die Freisetzung des in der Zwischenfrucht konservierten N ist deren C/N-Verhältnis von ausschlaggebender Bedeutung. Das C/N-Verhältnis der Zwischenfrucht kann auf den Boden-Nmin-Gehalt im Frühjahr einen größeren Einfluss haben als die in der Biomasse gebundene N-Menge (Schmidt und Gläser 2014, S. 36).Aus pflanzenbaulicher Sicht muss die Wahl der Zwischenfrucht folgendes berücksichtigen:die Boden- und Standortbedingungen wie Bodenart, Niederschlag, Temperaturden Aussaattermin und damit die zur Verfügung stehenden Vegetationstagedie vorhandene Fruchtfolge, d. h. Unverträglichkeiten und phytosanitäre Aspekteob abfrierende oder überwinternde Arten angebaut werden sollenob Reinsaaten oder Gemenge angebaut werden sollen(nach Freyer 2003; Lütke Entrup 2001; Oehmichen und Becker 1986).Häufig stammen angebaute Zwischenfrüchte aus der Familie der Leguminosen oder der Kruziferen (Peigné et al. 2014). Leguminosen sind als N-Lieferanten unverzichtbarer Bestandteil der Ökologischen Landwirtschaft. Jedoch gibt es nicht sehr viele Leguminosen, die sich als Hauptfrucht oder Zwischenfrucht eignen und diese sind oft selbstunverträglich oder sogar unverträglich mit anderen legumen Arten, d.h. kreuzunverträglich (Baresel et al. 2003, S. 4). Diese in der Regel geringe Selbst- oder/und Kreuzverträglichkeit beruht auf der Empfindlichkeit gegenüber bodenbürtigen Krankheitserregern und tierischen Schaderregern. Selbst wenn die angebauten legumen Zwischenfrüchte symptomfrei bleiben, können sie als Reservoir für Pathogene dienen, die den Hauptfrüchten schaden (Šišić et al. 2015). Daher sind zwischen dem Anbau von Leguminosen lange Anbaupausen nötig (Böhm et al. 2014, S. 25–30; Freyer 2003, S. 152–153; Kolbe 2008). Die Beliebtheit von Kruziferen liegt zum Teil in dem kostengünstigen Saatgut begründet sowie in der Spätsaatverträglichkeit (Renius et al. 1992, S. 15). Kruziferen sollten aber bei einer Fruchtfolge, die Raps oder andere Kreuzblütler enthält, aus phytosanitären Gründen nicht bzw. nur nach entsprechenden Anbaupausen als Zwischenfrüchte angebaut werden (Freyer 2003, S. 151). Andererseits können Kruziferen, insbesondere Senfarten, gerade auch aus phytosanitären Aspekten angebaut werden, wenn nämlich deren frische Biomasse zur so genannten Biofumigation für die Bekämpfung bodenbürtiger Schaderreger in den Boden eingearbeitet wird (Friberg et al. 2009; Haramoto und Gallandt 2004; Motisi et al. 2009).Eine Übersicht über verschiedene Zwischenfruchtarten mit Hinweisen auf für N-Flüsse und Beikrautunterdrückung relevante Eigenschaften gibt Tabelle 1. Die Spalte „N-Aufnahme“ bezeichnet in dieser Tabelle das Potenzial zur Minderung der Boden-N-Gehalte, um einer Nitratverlagerung entgegenzuwirken sowie das N-Bindungsvermögen des oberirdischen Biomasseaufwuchses. Die Übersicht beruht auf Ergebnissen des Landesamts für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie in Sachsen, das seit vielen Jahren auf unterschiedlichen Standorten Zwischenfruchtversuche durchführt. Diese Tabelle dient nur dem Überblick sowohl über bewährte als auch neuere Zwischenfruchtarten. Differenziert wird auf die N- und Beikrautthematik unter Einbeziehung wissenschaftlicher Literatur in Kapitel 2.4 und 2.5 eingegangen.

Bei einem Zwischenfruchtanbau nach der Ernte einer Hauptfrucht müssen die Zwischenfrüchte mit zurückgehenden Temperaturen und abnehmender Tageslichtdauer zurechtkommen. Daher ist eine Aussaat der Zwischenfrüchte so früh wie möglich nach Ernte der Hauptfrucht wichtig (Freyer 2003, S. 87; Lütke Entrup 2001, S. 16). Die Bedeutung des Aussaattermins für den erfolgreichen Zwischenfruchtanbau spiegelt sich auch in folgender Bauernweisheit wider: „Ein Tag im Juli ist wie eine Woche im August und der ganze September“ (z. B. Alpers und Simon 2012).Eine frühe Aussaat ist für den Sommerzwischenfruchtbau besonders wichtig. Nicht abfrierenden Arten dagegen (= Winterzwischenfruchtbau) haben außer der Vegetationszeit im Herbst eine zweite Wachstumsphase im Frühjahr und sind daher spätsaatverträglicher (Lütke Entrup 2001, S. 16).Innerhalb der Form des Zwischenfruchtbaus (Sommer- oder Winterzwischenfruchtbau) gibt die Kultur den Zeitrahmen für den Saatzeitpunkt vor (Tabelle 1). Leguminosen erfordern im Allgemeinen eine frühe Saat (Kahnt 2008, S. 129–133), wohingegen Kruziferen spätsaatverträglicher sind. Einige als Zwischenfrüchte angebaute Kruziferenarten erfordern sogar eine späte Saat. Sie zeigen eine ausgeprägte photoperiodische Reaktion. Als Langtagspflanzen kommen sie umso früher zur Blüte, je früher sie ausgesät werden. Die Assimilate werden dann überwiegend zur Stängel- und Blütenbildung verwendet. Die Blatt- und Wurzelentwicklung sind vermindert. Um einen dichten Bestand mit einer hohen Blattmasse und guten Durchwurzelung zu erreichen ist eine Aussaat Mitte August anzustreben. Auch spätere Aussaaten bis Anfang September können gute Ergebnisse erzielen (Lütke Entrup 2001, S. 26–31).

Ein früher Saattermin ist für den Biomasseertrag der Zwischenfrüchte sowie für deren N-Aufnahme von großer Bedeutung (Hashemi et al. 2013; Schmidt 1997, S. 52; Schmidt und Gläser 2012, S. 44; Shepherd 1999). In Versuchen von Schmidt (1997, S. 52) zeigte sich ein deutlicher positiver Effekt eines früheren Saatzeitpunkts und eine kontinuierliche Abnahme sowohl des TS-Ertrags als auch der N-Aufnahme zum späteren Zeitpunkt hin (Tabelle 2).In Versuchen von Beckmann (1998, S. 59) hatte V. sativa bei einem späten Saattermin einen besseren TS-Ertrag verglichen mit T. resupinatum (Tabelle 2). Beckmann (1998, S. 59) führt dies auf die bessere Ertragsleistung und –sicherheit von V. sativa bei niedrigen Temperaturen zurück. T. resupinatum profitierte in beiden Jahren von einem frühen Aussaattermin und brachte dann höhere Erträge als V. sativa (Tabelle 2).

Es gibt aber auch widersprüchliche Ergebnisse zu den Auswirkungen des Saatzeitpunkts. Ergebnissen der Versuche des Sächsischen Landesamts für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie zufolge muss eine frühe Aussaat von Zwischenfrüchten Mitte Juli nicht zwangsläufig zu hohen Biomasseerträgen führen (Schmidt et al. 2012). Teilweise konnten Zwischenfrüchte bei Aussaatterminen Ende August noch zufriedenstellende Ergebnisse hinsichtlich Biomasseerzeugung und Stickstoffkonservierung bringen (Schmidt und Gläser 2013, S. 24). Andere Faktoren wie N-Gehalt und Wasserhaltekapazität des Bodens sowie die Bodenart können hierbei einen größeren Einfluss als der Saatzeitpunkt gehabt haben. Die Bodenfeuchte zu Beginn der Entwicklung der Zwischenfrüchte war auf verschiedenen Standorten wohl der erfolgsentscheidende Faktor.

In einer Studie von Brandsæter et al. (2008) profitierte die Winterwicke (V. villosa Roth.) sogar in manchen Fällen von einem späteren Saatzeitpunkt (01.09. vs. 11.8.; 18.08. vs. 27.07.). Dies kann aber eventuell an einem unterschiedlichen Auswinterungsverhalten gelegen haben, da der Beprobungstermin der Zwischenfruchtbiomasse im Frühsommer des auf die Zwischenfruchtsaat folgenden Jahres lag. Für Klee- und Luzernearten hingegen hatte der frühere Saatzeitpunkt immer einen positiven Effekt auf den Biomasseertrag (Brandsæter et al. 2008).

Unterschiedliche Ergebnisse je nach Zwischenfruchtart bezüglich der Auswirkung des Saatzeitpunktes (31.07. vs. 15.08.; 25.07. vs. 15.08.; 05.08. vs. 25.08.) auf den Zwischenfruchtertrag gab es bei Versuchen in Gießen. Bei Rapsarten und Herbstrübe gab es über drei Jahre hin statistisch gesicherte Ertragssteigerungen bei einem früheren Saattermin. Bei Weidelgräsern war das nur selten der Fall (Echternacht 2004, S. 28).

Mögliche Aussaatverfahren für Zwischenfrüchte oder Zwischenfruchtgemenge im pfluglosen Anbau sind:

• Drillsaat: Einsatz einer Drillmaschine nach vorhergehender Bodenbearbeitung

• Saat mittels Schneckenkorn- oder Düngerstreuer: Ausbringung des Saatgutes mit einem Schneckenkorn- oder Düngerstreuer auf die zuvor bearbeitete Fläche

• Grubbersaat: ein Pneumatikstreuer wird auf einen Grubber (oder eine Scheibenegge) gebaut und das Saatgut wird vor oder in die Packerwalzen geblasen (Dabbelt 2015)

• Stoppelsturz + Saat: Stoppelsturz z.B. mit dem Ringschneider direkt nach dem Drusch und gleichzeitiges Ausbringen des Zwischenfruchtsaatguts mit einem Feinsamenstreuer im Frontanbau (Bloch und Bachinger 2010)

• Mulchsaat: Mulchen der Erntereste der Vorfrucht und Aussaat der Zwischenfrucht in einem Arbeitsgang

• Direktsaat: Aussaat mit einer Direktsaatmaschine in die Stoppeln der Vorfrucht

• Mähdruschsaat: Drusch der Hauptfrucht und Aussaat der nachfolgenden Zwischenfrucht mittels Schneckenkornstreuer unterhalb des Strohverteilers in einem Arbeitsgang (Pekrun et al. 2011), oder durch einen Mähdrescher mit montiertem Zwischenfruchtsägerät (Deter 2013)

• Vordruschsaat: Ausbringung des Zwischenfruchtsaatguts kurz vor dem Drusch der Hauptfrucht in den stehenden Bestand mittels Sägerät oder Düngerstreuer (Peszt 2014)

Einerseits ist das Ziel die möglichst frühe Etablierung des Zwischenfruchtbestandes, andererseits ist eine intensive Stoppelbearbeitung eine gute Grundlage für den Zwischenfruchtanbau, da er zum einen eine Restverunkrautung auf der Erntefläche bekämpft und zum anderen Getreidedurchwuchs zerstört, der die keimende Zwischenfrucht stark behindern kann (Kolbe et al. 2004, S. 56).

In einer Studie von Mainer et al. (2009) wirkte sich das Säverfahren signifikant auf den Sprossertrag verschiedener Zwischenfruchtmischungen aus. Die mit einer Säkombination bestellten Varianten erbrachten im Vergleich zu einer Saatstriegel-Varianten einen um durchschnittlich 5 dt TM ha^-1 höheren Sprossertrag. Nachteilig bei der Aussaat mit einer Säkombination ist ein relativ hoher Zeit- und Kostenaufwand (Dabbelt 2015).

Ein einfaches Verfahren mit einer hohen Flächenleistung ist die Ausbringung des Saatgutes mit einem Schneckenkorn- oder Düngerstreuer auf die zuvor bearbeitete Fläche. Ölrettich und Senf haben zwar gute Flugeigenschaften, aber das Auflaufen der Samen ist trotzdem unsicherer als bei anderen Säverfahren. Für Mischungen ist dieses Verfahren in der Regel aufgrund ungleichmäßiger Verteilung der unterschiedlichen Arten nicht geeignet (Dabbelt 2015).

Da aber zum Zeitpunkt der Zwischenfruchtaussaat häufig Arbeitsspitzen herrschen, ist beispielsweise die Grubbersaat ein zeit- und kostensparender Kompromiss. Ergebnisse von Zwischenfrucht-versuchen in Sachsen zeigen, dass mit der Grubbersaat solide Zwischenfruchtbestände erreicht werden können (Schmidt und Gläser 2014, S. 42). Eine andere Möglichkeit ist der Stoppelsturz z.B. mit dem Ringschneider unmittelbar nach dem Mähdrusch. Dessen flache (z.B. 6 cm Arbeitstiefe) und kapillarbrechende Stoppelbearbeitung kann die Restfeuchte für die Zwischenfrüchte optimal erhalten. Diese werden im selben Arbeitsgang mit einem Feinsamenstreuer im Frontanbau auf die Getreidestoppel ausgebracht und durch den nachlaufenden Ringschneider eingearbeitet (Bloch und Bachinger 2010).

Mulch- und Direktsaat ermöglichen ebenso wie die Mähdrusch- und Vordruschsaat eine besonders frühe Etablierung. Dies ist vor allem bei einer späten Ernte interessant, wenn die Zeit für eine Stoppelbearbeitung nicht ausreicht. Mulch- und Direktsaat lassen die Bodenstruktur weitgehend ungestört. Bei Trockenheit oder harten Böden besteht bei diesen Verfahren jedoch eine reduzierte Auflaufsicherheit (Dabbelt 2015).

Wenn bei Mähdrusch- und Vordruschsaat das Stroh auf der Fläche verbleibt und in gehäckselter Form das Zwischenfruchtsaatgut bedeckt, kann sich dies sogar förderlich auf das Wachstum der Zwischenfrüchte auswirken. Dies war in Versuchen von Zimmermann et al. (2011) besonders in trockenen Jahren der Fall. Für eine Vordruschsaat ohne Erntegutverluste fehlen im Ökolandbau jedoch meist die Fahrspuren. Mähdrusch- und Vordruschsaat stoßen ebenso wie die Direktsaat im Ökologischen Landbau bei stark verunkrauteten Flächen an ihre Grenzen. Außerdem kann es zu Problemen mit Mäusen kommen, da sie durch die fehlende Bodenbearbeitung nicht gestört werden. Es kann dazu kommen, dass sie rund um die Mäuselöcher das Saatgut fressen (Pekrun et al. 2011).

Eine Herausforderung beim Anbau von winterharten Zwischenfrüchten im pfluglosen Ökologischen Landbau ist deren Abtötung vor der nächsten Hauptfrucht (Peigné et al. 2015). Dies gilt auch für abfrierende Zwischenfrüchte, wenn sie unvollständig abgefroren sind. Ein Mulchgang am Ende der Vegetation gewährleistet ein sicheres Abfrieren. Eine andere Möglichkeit ist das Walzen am Ende der Vegatationsperiode. Hierbei werden die Pflanzen geknickt und an den Boden gedrückt, was ein sicheres Abfrieren fördert (DSV 2015).Laut Renius et al. (1992, S. 147) erfordern große Mengen an Biomasse der Zwischenfrüchte ein Mulchen des Aufwuchses und eine Vorrotte (Renius et al. 1992, S. 147). Als Vorrotte wird hier das Zerkleinern und oberflächliche Einarbeiten durch Grubber, Spatenrollegge, Scheibenegge oder Fräse und anschließende 10- bis 14-tägige Ruhenlassen bezeichnet (Renius et al. 1992, S. 30). Bei abfrierenden Zwischenfrüchten erübrigt sich häufig das Mulchen; das Zerkleinern und oberflächennahe Einarbeiten der Restbiomasse mit Scheiben- oder Kreiselegge oder ähnlichen Geräten ist in der Regel ausreichend (Renius et al. 1992, S. 149). Tiefes Einpflügen großer Gründüngungsmassen ohne Vorrotte führt zu „Matratzen“ im Boden. Diese verhindern aktive biologische Umsetzungen und müssen auf jeden Fall vermieden werden (Kahnt 1981, S. 39–40; Renius et al. 1992, S. 147). In Versuchen in Italien wurden die Zwischenfruchtarten Winterwicke (Vicia villosa Roth.), Erdklee (Trifolium subterraneum L.) und eine Mischung aus Winterwicke und Hafer (Avena sativa L.) zwei Wochen vor der Saat der Hauptfrucht gemäht und in Streifen als Mulch liegen gelassen. Dies erhöhte den Gehalt an NO3-N unter den Kulturen mit engem C/N-Verhältnis Winterwicke und Erdklee im Vergleich zu der Mischung von Zottiger Wicke und Hafer sowie Schwarzbrache (Campiglia et al. 2011).Als mechanische Methoden zur Abtötung winterharter Zwischenfrüchte bietet sich das Walzen mit speziell dafür konstruierten Geräten (‚roller-crimper‘) an, wie es häufig in den USA angewendet wird. Für eine erfolgreiche mechanische Abtötung überwinternder Zwischenfrüchte mit einer solchen Walze ist es wichtig, das richtige Wachstumsstadiums zu treffen (Leavitt et al. 2011; Reberg-Horton et al. 2012). Eine Schwierigkeit dieser Methode besteht daher darin, dass sich die Zwischenfrüchte zum passenden Zeitpunkt (zu dem Zeitpunkt, wo man Walzen will oder muss) im richtigen Wachstumsstadium befinden müssen. Beim Anbau von Zwischenfruchtmischungen kann das noch schwieriger sein als beim Anbau von Monokulturen, da sich häufig nicht alle Mischungspartner gleichzeitig im geeigneten Stadium befinden und dann die mechanische Terminierung nur unvollständig erfolgt (Leavitt et al. 2011).

Ein oft geäußertes Argument gegen den Zwischenfruchtanbau ist dessen angebliche Konkurrenz mit der Hauptfrucht um Wasser. Beim Anbau abfrierender Zwischenfrüchte im Winterhalbjahr sind den Ergebnissen von Zwischenfruchtversuchen in Sachsen zufolge für die den Zwischenfrüchten nachfolgende Hauptfrucht keine Unterschiede im Bodenwassergehalt verglichen mit einer Schwarzbrache zu erwarten (Schmidt und Gläser 2013, S. 32). Die Brache verdunstet unproduktiv Wasser, während die Zwischenfrüchte produktiv Wasser verbrauchen, welches somit nicht der Versickerung unterliegt. Im Sommerzwischenfruchtbau wird nach dem Abfrieren der Zwischenfrüchte über die Wintermonate der Bodenvorrat an Wasser wieder aufgefüllt (Schmidt und Gläser 2013, S. 32). Auch auf einem leichten und trockenen Standort war die Wasserversorgung der nachfolgenden Hauptfrucht nicht gefährdet (Schmidt et al. 2012). Beim Anbau überwinternder Arten oder Artengemische mit hoher Biomasseproduktion wie dem Landsberger Gemenge oder dem Wickroggen kann es aufgrund deren Wüchsigkeit und hohem Wasserbedarf bei den nachfolgenden Hauptfrüchten zu einem Wassermangel kommen (Kolbe et al. 2004, S. 109). Ein frühzeitiges mechanische Abtöten oder Unterschneiden kann eine Lösung sein, damit sich die Wasservorräte wieder auffüllen (Carr et al. 2013b). Beide Gemenge sind zumindest in Gebieten mit ausreichendem Niederschlag zu empfehlen, da sie ein gutes Potenzial zur N2-Fixierung haben (Kolbe et al. 2004, S. 109).In ungünstigen Jahren stellt eine gewisse Unwägbarkeit für das Gelingen des Zwischenfruchtanbaus die Bodenfeuchte zur Aussaat der Zwischenfrüchte dar. Kolbe et al. (2004, S. 30) geben als Niederschlagsminimum für einen gelingenden Zwischenfruchtbau einen Wert von 600 mm im Jahr an, wobei die Niederschläge im Zeitraum Juli bis Oktober ausschlaggebend sind. Die Bodenfeuchte kann sonst zu gering für das Keimen und Auflaufen der Zwischenfrucht sein, so dass die Erreichbarkeit der gewünschten Effekte des Zwischenfruchtanbaus fraglich wird (Schmidt et al. 2012). Eine Mähdruschsaat (Schmidt et al. 2012) bzw. ein Stoppelsturz plus Saat oder eine Aussaat als Untersaat in der vorhergehenden Hauptfrucht kann in trockenen Jahren eine Alternative sein (Urbatzka und Cais 2009; Lütke Entrup 2001, S. 16). So werden die Zwischenfrüchte so früh wie möglich in den Boden gebracht, um noch vorhandene Restfeuchten auszunutzen. Auf diese Weise kann sogar in sehr trockenen Gebieten in Brandenburg noch ein erfolgreicher Zwischenfruchtanbau erfolgen (Bloch und Bachinger 2010).Indirekt kann der Wasserhaushalt über die Förderung der Regenwurmaktivität verbessert werden. Regenwürmer tragen zur "Gesundung" des Unterbodens bei und führen zu einem verbesserten Wasser- und Lufthaushalt (Kahnt 2008, S. 93).

N ist einer der wichtigsten in größeren Mengen aufgenommene Pflanzennährstoffe und ist im Ackerbau entscheidend für das Pflanzenwachstum und den Ertrag (Fageria 2014, S. 50). Ackerbauliche Flächen haben normalerweise einen Mangel an N. Daher wird in der konventionellen Landwirtschaft mineralischer N-Dünger eingesetzt, um die Erträge zu steigern. In der Ökologischen Landwirtschaft ist die N - Verfügbarkeit oft unzureichend (Baresel et al. 2003, S. 9; Berry et al. 2002; Haase et al. 2007; Koopmans und Bokhorst 2002; Ponti et al. 2012). Durch Pflanzenrückstände, Wirtschaftsdünger und Kompost kann den Kulturpflanzen zwar theoretisch eine ausreichende Menge N zur Verfügung gestellt werden, aber die Synchronisation der Freisetzung des organisch gebundenen Stickstoffs mit den Bedürfnissen der Pflanzen ist häufig nicht ausreichend gegeben (Berry et al. 2002; Sarrantonio 1995). Bei Pflanzenrückständen mit weitem C:N Verhältnis kann ein Grund dafür in einer relativ langsamen Mineralisierung des Stickstoffs liegen. Dieser steht dann in den wenigen Monaten des schnellen Wachstums den Kulturpflanzen noch nicht ausreichend zur Verfügung (Berry et al. 2002).

Verschiedene Zwischenfruchtarten haben bedingt durch unterschiedliche Eigenschaften ein unterschiedliches Potenzial zur N-Aufnahme aus Boden bzw. Luft und Boden. Dieses steht in Wechselwirkung mit den Anbaubedingungen.

Das Wurzelwerk hat einen Einfluss auf das N-Aufnahmevermögen. Dies gilt vor allem für den Unterboden. Nicht-legume dikotyle Arten hatten in Versuchen von Thorup-Kristensen (2001) ein schnelleres und in 1 m Bodentiefe wesentlich intensiveres Wurzelsystem als die untersuchten monokotylen Arten. Während der Nitratgehalt in 0-50 cm Bodentiefe nur schwach negativ mit Wurzeleigenschaften der verschiedenen Arten korrelierte, korrelierte der Nitratgehalt des Unterbodens (50-100 cm Bodentiefe) stärker negativ mit ihnen. In einer Bodentiefe von 100-150 cm zeigte Ölrettich (Raphanus sativus) die mit Abstand effektivste Nitrataufnahme (Thorup-Kristensen 2001).

Ein möglicher Einflussfaktor auf das Aufnahmevermögen der Zwischenfrucht von Boden-N kann das Wachsstumsstadium sein, das die Zwischenfrucht vor Einbruch des Winters erreicht. So geht die Blühphase normalerweise mit einer reduzierten Wurzelaktivität und einer beginnenden Seneszenz der nicht-reproduktiven Pflanzenteile einher (Thorup-Kristensen 1994). In einer Studie von Thorup-Kristensen (1994) mit verschiedenen Zwischenfrüchten, die alle am 01.08. gesät worden waren, fingen insbesondere Phacelia und Gelbsenf, aber auch Hafer und Lupine Anfang Oktober zu blühen an. Ölrettich fing erst wesentlich später an zu blühen und war in der N-Aufnahme den anderen Arten überlegen. Dies könnte ein Hinweis darauf sein, dass ein später Blühbeginn die Dauer der N-Aufnahme verlängern und den Beginn der Mineralisierung verzögern kann (Thorup-Kristensen 1994).

Auch die N₂-Fixierleistung von Leguminosen hängt von verschiedenen Faktoren ab. Sie wird angeregt, wenn wenig pflanzenverfügbarer N im Boden vorhanden ist. Daher kann z. B. die Art der Bodenbearbeitung zum Leguminosenanbau einen Einfluss auf die Fixierleistung haben. Reduzierte Bodenbearbeitung bis hin zur Direktsaat kann eine verringerte Mineralisation zur Folge haben und daher die N₂-Fixierung der auf diese Weise gesäten Leguminose erhöhen (Schmidtke 2008).

Baresel et al. (2003, S. 25) fanden in Versuchen mit verschiedenen Leguminosenarten heraus, dass deren N-Mengen im Aufwuchs bei N-Gehalten zwischen 2 und 2,4 % in erster Linie von der Biomasse abhängen.

Um die Kapazität verschiedener Zwischenfruchtarten bzw. -mischungen zur N-Aufnahme zu vergleichen, werden in der folgenden Tabelle Daten aus der Literatur bezüglich des Gesamt-N-Gehalts in der oberirdischen Biomasse der Zwischenfrüchte wiedergegeben (Tabelle 3). Daten vom N-Gehalt in der Gesamtbiomasse der Zwischenfrüchte (ober- und unterirdisch) sind in der Regel nicht vorhanden. Boden-N_min-Werte haben den Nachteil der schlechten Vergleichbarkeit, da je nach Quelle die Tiefe und der Zeitpunkts der Bodenprobenahme variieren. Hinzu kommt der starke Einfluss der Temperatur und der Feuchtigkeit auf die Mineralisation zum Zeitpunkt der Probenahme. Daher wird in der Tabelle auf die Wiedergabe etwaiger in der verwendeten Literatur vorhandener N_min-Daten verzichtet.

Die Tabelle ist in abfrierende Arten (Sommerzwischenfrüchte) und überwinternde Arten (Winterzwischenfrüchte) unterteilt. Innerhalb dieser Unterteilung ist sie nach den folgenden Gruppen strukturiert:

• Reinsaat – Leguminosen

• Reinsaat – Nicht-Leguminosen

• Mischung aus Leguminosen

• Mischung aus Nicht-Leguminosen

• Mischung aus Leguminosen und Nicht-Leguminosen.

In jeder Gruppe sind die Zwischenfruchtarten bzw. Mischungen nach deren N-Gehalt in der oberirdischen Biomasse absteigend sortiert.

Die N-Gehalte und Biomasseerträge der Zwischenfrüchte unterliegen einer großen Spannbreite (Tabelle 3). Der höchste N-Gehalt wurde mit 310 kg ha^-1 bei einer Mischung aus Roggen und Winterwicke in den USA gemessen, der niedrigste mit 9 kg ha^-1 bei Inkarnatklee in Deutschland. Generell wurden in den USA mit Winterzwischenfrüchten sehr hohe N-Gehalte und Biomasseerträge erreicht, wobei aber zu berücksichtigen ist, dass dort das Klima so ist, dass die Zwischenfrüchte über Winter weiterwachsen können.

Bezüglich der Zwischenfruchtarten geht aus Tabelle 3 hervor, dass dieselbe Art sowohl einen sehr hohen N-Gehalt und Biomasseertrag aufweisen kann als auch einen sehr niedrigen, wie zum Beispiel Inkarnatklee (N-Gehalte von 299 kg N ha^-1 - 9 kg N ha^-1), Perserklee (140 kg N ha^-1 - 15 kg N ha^-1) und Roggen (137 kg N ha^-1 - 20 kg N ha^-1). Insbesondere bei Perserklee wurde in verschiedenen Quellen von Totalausfällen bzw. minimalen Aufwüchsen berichtet (Grosse et al. 2014b; Gruber und Thamm 2005; König 1996, S. 18; Kolbe et al. 2004, S. 9). Als Gründe für die Schwankungen in den Erträgen werden bei Baresel et al. (2003, S. 9) die Anbaubedingungen, speziell die Wasserversorgung, und die Anbautechnik genannt. Kolbe et al. (2004, S. 13) haben aber in mehrjährigen Versuchen festgestellt, dass der oberirdische Ertrag der Zwischenfrucht nicht immer entscheidend für den Ertrag der nachfolgenden Hauptfrucht Mais ist. Insbesondere kleinkörnige Leguminosen wie der Perserklee erzielten auch in Jahren mit sehr geringer Massebildung Ertragszuwächse bei der nachfolgenden Hauptfrucht (Kolbe et al. 2004, S. 13).

Erwartungsgemäß zeigen die in der Tabelle wiedergegebenen Ertrags- und N-Daten, dass Leguminosen und Leguminosenmischungen auch bei einem geringeren Ertrag höhere N-Gehalte aufweisen als Nicht-Leguminosen (Tabelle 3). Dies sagt natürlich nichts darüber aus, wieviel N der Folgekultur zur Verfügung steht, da vor allem bei abfrierenden Leguminosen aufgrund des eher engen C/N-Verhältnisses die Mineralisierung schon früh einsetzt, was zu N-Verlusten durch Auswaschung führen kann (Thorup-Kristensen 1994). Vielversprechend in Bezug auf Biomasseertrag und N-Gehalte zeigen sich Mischungen aus Leguminosen und Nicht-Leguminosen. Die meisten dieser Mischungen schneiden auf den gegebenen Standorten überdurchschnittlich gut ab. Außerdem bieten die Nicht-Leguminosen in der Mischung aufgrund des meist weiteren C/N-Verhältnisses einen gewissen Schutz vor der N-Auswaschung.

Eine in der internationalen Literatur häufig untersuchte Zwischenfruchtart ist die Winterwicke (Tabelle 3). Sie hat das Potenzial zu einer hohen Biomasseproduktion und kann viel N aus Luft und Boden aufnehmen. Der N-Gehalt in der Biomasse kann bei einem Mischanbau von der Winterwicke mit Roggen noch höher sein (Sainju et al. 2006). Aber in der längerfristigen Speicherung von C und N(org) können Nichtleguminosen in Reinsaat überlegen sein (z. B. Sainju 2002).

Kolbe et al. (2004, S. 7) ermittelten in Versuchen in Roda (Sachsen), dass Gräser N_min besonders gut aufnehmen (bis 65 % des Boden-N_min). Kruziferen und Leguminosengemenge können diesen Versuchen zufolge bis zu 40 % des Boden-N_min aufnehmen und Leguminosen 25 – 30 %. Thorup-Kristensen (1994) dagegen fand in seinen Versuchen heraus, dass Kruziferen besonders effizient N_min aufnehmen, vor allem im Unterboden in 75 – 100 cm Tiefe. Thorup-Kristensen et al. (2003) führt die gute N-Aufnahmefähigkeit von Kruziferen auf deren gutes Wurzelwachstum zurück.

Übereinstimmend damit hebt König (1996, S. 46) die stärkste N-konservierende Wirkung von Winterraps im Vergleich zu den anderen in einem Versuch bei Darmstadt angebauten Zwischenfrüchten hervor. Wickroggen erzielte die zweithöchste N-Aufnahme, gefolgt von Perserklee und Erbse / Hafer – Gemenge. Ein Grobleguminosengemenge (Ackerbohne, Lupine, Sommerwicke, Futtererbse) nahm den wenigsten Boden-N auf, hatte aber die höchste N-Assimilationsleistung (König 1996, S. 109).

In Studien von Baggs et al. (2000) und von Thorup-Kristensen (1994) zeigten alle Zwischenfruchtvarianten eine N-konservierende Wirkung. In der Studie von Thorup-Kristensen (1994) reduzierten auch die Leguminosen den Boden N_min deutlich, aber nicht so effizient wie die Nicht-Leguminosen. In der Studie von Baggs et al. (2000) reduzierten die Zwischenfruchtvarianten (Grünroggen, Raps, Wintererbsen, Italienisches Raygras, Wintergerste, Winterweizen, Gelbsenf, Rettich) den Gehalt an Boden-NO₃- N verglichen mit den Schwarzbrachevarianten um 18–44 % im Dezember und um 32–60 % im März. Die N-Aufnahme der Zwischenfrüchte zwischen November und März war wie zu erwarten mit 1- 5 kg ha^-1 gering, was auf die niedrigen Temperaturen und die kurzen Tage zurückzuführen ist. Eine höhere N-Aufnahme in der oberirdischen Biomasse ging nicht unbedingt mit einem Rückgang des Boden-N einher.

Thorup-Kristensen (1994) stellte eine mangelnde Korrelation zwischen der N-Aufnahme der Zwischenfrüchte im Herbst und der N-Aufnahme der nachfolgenden Hauptfrucht Gerste fest. Zu ähnlichen Ergebnissen kommen Halde und Entz (2014) in einer Studie mit der Hauptfrucht Lein. Thorup-Kristensen (1994) schließt daraus, dass die N-Aufnahme der Zwischenfrucht im Herbst eine grobe Abschätzung ihres Potenzials zur Minderung des Auswaschungsrisikos bieten kann, dass sie aber nicht erlaubt, Schlüsse auf den düngenden Effekt der Zwischenfruchtrückstände, also wieviel N der Folgekultur zu welchem Zeitpunkt aus den Zwischenfruchtrückständen zur Verfügung steht, zu ziehen. Dies hängt dieser Studie zufolge von verschiedenen Faktoren ab, neben dem C/N-Verhältnis der Zwischenfruchtart auch von deren Ligningehalt und davon, ob es sich um eine abfrierende oder überwinternde Art handelt.

In der Sudie von Baggs et al. (2000) hatte der in den Zwischenfrüchten aufgenommene N keinerlei Effekt auf den Ertrag der nachfolgenden Hauptfrucht Hafer. Die Einarbeitung dieser Zwischenfrüchte mit einem eher weiten C/N-Verhältnis führte zu einer Immobilisation des Boden-N und verzögerten Mineralisation des Pflanzen-N. Die Autoren nehmen an, dass es in den Zwischenfruchtvarianten im Folgejahr durch verstärkte Mineralisierung zu erhöhten Erträgen kommt.

Zu einem solchen Ergebnis kommt eine Studie von Rayns und Lennartsson (1995). Grünroggen verringerte im Vergleich zu Phacelia und legumen Zwischenfrüchten am meisten die Nitratverlagerung und nahm den meisten N auf. Auch wenn der prozentuale N-Gehalt mit 1,6 % deutlich geringer war als von der ebenfalls angebauten Winterwicke (3,5 %), hatte der Grünroggen durch seine hohe Biomasseproduktion eine ähnliche N-Menge akkumuliert wie die Winterwicke. Die Mineralisation beider Arten verlief sehr unterschiedlich: während nach Einarbeitung der Wicke die Mineralisation sehr schnell einsetzte und ihren Höhepunkt erreichte, wurde der vom Roggen konservierte N noch im auf die Einarbeitung folgenden Herbst und frühen Winter mineralisiert. Dies könnte sogar das Problem der Nitratauswaschung nur um ein Jahr verschieben statt es zu vermeiden (Rayns und Lennartsson 1995).

Die natürliche N-Dynamik des Bodens im Jahresverlauf ist von mehreren Mineralisierungsphasen gekennzeichnet (Scheller 1993, S. 218). Diese Dynamik wird durch Temperatur und Bodenfeuchte ausgelöst und durch Bodenbearbeitung beeinflusst.

Die Steuerung der Stickstoffdynamik zielt auf die Erhöhung der N-Verfügbarkeit im Frühjahr und die Nitratfixierung im Herbst (Reents und Möller 2001). Für die Erreichung dieser Ziele ist neben der Wahl der Zwischenfrucht oder Zwischenfruchtmischung der Zeitpunkt der Einarbeitung von entscheidender Bedeutung (Thorup-Kristensen und Dresbøll 2010).

In einigen Quellen wird lediglich zwischen einem Einarbeitungszeitpunkt im Herbst oder im Frühjahr differenziert. Um N-Verluste durch Nitratverlagerung zu vermeiden wird empfohlen, wenn die Bodenart dies erlaubt, die Zwischenfrüchte erst im Frühjahr umzubrechen (Nieder 1998). Allerdings ist laut König (1996, S. 87–88) auf schweren Böden im Hinblick auf die Nitratverlagerung auch ein Herbstumbruch vertretbar. Aus einer Studie von Möller und Reents (2009) geht hervor, dass ein Herbstumbruch (Anfang Oktober) zwar zu einer höheren Nitratauswaschung führte, dass aber das meiste Nitrat nur bis zu einer Tiefe von 1,5 m ausgewaschen wurde und vom nachfolgenden Winterweizen zu einem Großteil wieder aufgenommen wurde. Da die Nitratauswaschung im Herbst nach Leguminosen in Reinsaat (Erbsen, Sommerwicke, Winterwicke) am höchsten war, schließen die Autoren, dass die untersuchten Nicht-Leguminosen und Leguminosen-Nicht-Leguminosen-Mischungen (Ölrettich, Ölrettich + Erbsen, Ölrettich + Sommerwicke) ihren Zweck auch bei einem Herbstumbruch erfüllen können; Leguminosen in Reinsaat aber sinnvollerweise erst im Frühjahr umgebrochen werden (Möller und Reents 2009).

In anderen Quellen wird zwischen einem um wenige Wochen verschobenen Termin im Herbst oder Frühjahr unterschieden. Thorup-Kristensen und Dresbøll (2010) beobachteten bei einer Verschiebung des Einarbeitungszeitpunkts von Grünroggen nach hinten einen Einfluss auf verschiedene Faktoren, die in Verbindung mit der N-Verfügbarkeit für die nachfolgende Hauptfrucht stehen. Eine spätere Einarbeitung im Herbst lässt den Zwischenfrüchten mehr Zeit, N aufzunehmen. Da außerdem die N-Mineralisierung später beginnt, ist das Auswaschungsrisiko vermindert (Thorup-Kristensen et al. 2003). Beides kann zu einer höheren N-Verfügbarkeit für die folgende Hauptfrucht führen; ein späterer Einarbeitungstermin im Herbst – wo möglich – kann also empfohlen werden. Dagegen kommt es bei einer späteren Einarbeitung von überwinternden Zwischenfrüchten im Frühjahr zu einer Erhöhung des C/N-Verhältnisses, was zu einer verzögerten Mineralisierung oder sogar Immobilisierung von N führen kann. Außerdem nehmen die Zwischenfrüchte weiteren N aus dem Boden auf, der sonst der nachfolgenden Hauptfrucht direkt zur Verfügung stehen würde. Damit stehen die Zwischenfrüchte in Konkurrenz zur Hauptfrucht. Ein früher Umbruch im Frühjahr, also vor Beginn der erneuten Wachstumsphase, hat daher den Vorteil, dass im Boden vorhandener N nicht von den Zwischenfrüchten aufgenommen wird, sondern der nachfolgenden Hauptfrucht zur Verfügung steht (Thorup-Kristensen 1994; Thorup-Kristensen und Dresbøll 2010). Beides gilt hauptsächlich für Nicht-Leguminosen; Leguminosen sind für einen späten Umbruch im Frühjahr geeigneter (Thorup-Kristensen et al. 2003). Der optimale Umbruchtermin hängt nicht nur davon ab, ob Leguminosen oder Nicht-Leguminosen angebaut wurden, sondern auch vom Standort. So kann der Konkurrenzeffekt in sehr trockenen Gebieten bereits im Herbst einsetzen. In trockenen Gebieten sollten Zwischenfrüchte daher früher eingearbeitet werden als in Gebieten mit hohen Niederschlägen und hohem Auswaschungspotenzial (z. B. Sandböden) (Thorup-Kristensen und Dresbøll 2010).

Auch eine Studie von Rayns und Lennartsson (1995) kommt zu dem Ergebnis, dass ein frühes Einarbeiten im Frühjahr von Zwischenfrüchten mit weitem C/N-Verhältnis anzustreben ist. So war es auf deren Versuchsstandort (Bodenart: sandiger Lehm) von Vorteil, nach der Einarbeitung von Grünroggen etwa einen Monat mit der Aussaat einer Nachfrucht zu warten. Es setzte sofort nach der Einarbeitung, die Mitte April stattgefunden hatte, eine leichte Mineralisierung des Grünroggens ein, die jedoch erst gut einen Monat später ihren vorläufigen Höhepunkt mit rund 60 kg N/ha in 0-15 cm Bodentiefe erreichte (Rayns und Lennartsson 1995). Bei Zwischenfrüchten mit engerem C/N-Verhältnis setzt die Mineralisierung dagegen schneller ein. So setzte in einer Winterwicke-Variante im selben Versuch eine intensive Mineralisierung schon nach gut zwei Wochen ein (Rayns und Lennartsson 1995). In Versuchen von Drinkwater et al. (2000) erreichte die Mineralisierung von Winterwicke ihren Höhepunkt vor der Zeit des höchsten Bedarfs an N der nachfolgenden Hauptfrucht Mais (Bodenart: mittel toniger Lehm). Um die Mineralisierung zu steuern, wurde die Winterwicke nicht eingearbeitet sondern abgemäht und als Mulchschicht liegen gelassen. Die Mineralisierung wurde durch mechanische Beikrautkontrolle im Mais (mit dem Cultivator) angeregt.

Versuche zum Umbruchstermin von Deutschem Weidelgras vor der Nachfrucht Mais zeigten, dass bei einem Umbruch direkt vor der Maisansaat mit einer stärkeren Nitratverlagerung nach der Maisernte zu rechnen ist (Renius et al. 1992, S. 149). Ein vorgezogener Umbruch im Winter (29.12.) führte dagegen zu einem relativ hohen Nitratangebot im Mai und Juni, welches dann vom Maisbestand deutlich bis zur Ernte im Oktober reduziert wurde. Ein Umbruchtermin am 28.3. führte zu Nitratgehalten zwischen denen der beiden anderen Umbruchstermine (Renius et al. 1992, S. 149–150). Ähnliches gilt für den Umbruch von Ölrettich bei Umbruchterminen am 6.2. versus 25.3. und 6.5. (Renius et al. 1992, S. 152).

Für den Ertrag der nachfolgenden Hauptfrucht kann es vorteilhaft sein, wenn die Zwischenfrüchte über Winter absterben. So kam es bei einer Studie beim Vergleich von Hafer und Roggen, die beide als Zwischenfrüchte ausgesät worden waren, zum deutlichen Ertragsvorteil der nachfolgenden Hauptfrucht, die nach Hafer angebaut worden war (Hashemi et al. 2013). Dies führen die Autoren auf das Absterben des Hafers im Winter zurück, wodurch der Hafer längere Zeit „kompostiert“ wurde im Gegensatz zum Roggen, der nicht abfror und außerdem durch das Weiterwachsen ein weiteres C/N-Verhältnis entwickelte (Hashemi et al. 2013). Allerdings sollten auf einem stark auswaschungsgefährdeten Standort vorzugsweise überwinternde Zwischenfrüchte oder zumindest eine Mischung aus abfrierenden und überwinternden Zwischenfrüchten angebaut werden, da eine abfrierende Sommerung auch ohne Umbruch sukzessiv N abgibt (König 1996, S. 93 und 111). Dies ist vor allem dann der Fall, wenn es einen frühen Frosteinbruch mit anschließender milder Witterung gibt (Heß 1989, S. 94).

Befürchtungen Beikräuter nicht ausreichend kontrollieren zu können sind häufig das größte Hemmnis für ökologisch wirtschaftende Landwirte, eine konservierende Bodenbearbeitung umzusetzen (Carr et al. 2012b). Es gibt einen Trend zu einem höheren Beikrautdruck bei abnehmender Bodenbearbeitungsintensität (Boström 1999; Grosse et al. 2014a). Insbesondere mehrjährige Beikräuter lassen sich durch eine reduzierte Bodenbearbeitung schlechter bekämpfen (Armengot et al. 2015; Brandsæter et al. 2011; Gruber und Claupein 2009; Kainz et al. 2003; Sans et al. 2011). Allerdings wirkt sich ein höheres Beikrautaufkommen nicht zwangsläufig negativ auf den Ertrag aus (Armengot et al. 2015; Bàrberi et al. 2014; Krauss et al. 2010; Schulz et al. 2009). Hingegen sind bei einer Direktsaat im Ökologischen Landbau Ertragseinbußen bis hin zum Totalausfall aufgrund zu hohen Beikrautaufkommens wahrscheinlicher (Drinkwater et al. 2000; Grosse et al. 2014b).

Zwischenfrüchte können sowohl während ihrer Wachstumsperiode als auch in abgestorbenem Zustand eine Beikraut unterdrückende Wirkung haben. Durch die Absorption von Licht sowie die Konkurrenz um Wasser, Nährstoffe und Raum hat in der Regel die noch lebende Zwischenfrucht eine bessere Beikraut unterdrückende Wirkung als die abgestorbene Pflanzenmasse (Teasdale et al. 2007). Eine schnelle Bodenbedeckung und eine hohe Biomasseproduktion der Zwischenfrucht sind daher wichtige Eigenschaften zur Beikrautunterdrückung (Brust et al. 2011; Dorn et al. 2011; Dorn et al. 2013; Stadler et al. 2009). Nicht nur die oberidische Biomasse sondern auch die Wurzelmasse der Zwischenfrüchte ist im Hinblick auf eine effiziente Nährstoff- und Wasserkonkurrenz gegenüber den Beikräutern von Bedeutung (Brust et al. 2011).

Eine Mulchschicht aus abgestorbenem Pflanzenmaterial kann als physikalische Barriere wirken (Bond und Grundy 2001). Außerdem kann sie Umweltreize, die die Keimruhe beenden, abschwächen (Mirsky et al. 2013). Vor allem in den USA werden häufig die mit speziellen Walzen (‚roller-crimper‘) abgetötete winterharte Zwischenfrüchte als dicke Mulchschicht liegen gelassen (Carr et al. 2012b). Für eine erfolgreiche Beikrautkontrolle durch diese Mulchschicht sind sehr hohe Biomasseerträge nötig (Reberg-Horton et al. 2012). Halde und Entz (2014) geben als Schwellenwert für eine erfolgreiche Beikrautunterdrückung mit einer Gerste-Winterwicke-Mischung 67 dt TM pro ha an. Eine dicke Mulchschicht kann sogar für zwei Jahre als Beikrautkontrolle dienen (Carr et al. 2013b). Andere Studien sprechen von acht bis zehn Wochen Beikrautunterdrückung (Leavitt et al. 2011). Die Unterdrückung mehrjähriger Beikräuter allein durch eine solche Mulchschicht ist allerdings nicht möglich (Carr et al. 2013a).

Zwischenfrüchte können nicht nur das Wachstum von Beikräutern verhindern oder erschweren, sondern auch die Samenproduktion. Oft korreliert die Biomasse von Beikräutern positiv mit ihrer Samenproduktion (Lutman 2002). Daher können Zwischenfrüchte, die zu einer Verringerung der Biomasse der Beikräuter führen, auch zu einer Verringerung der Samenproduktion führen (Kruidhof et al. 2008). Ferner kann die Förderung von samenfressenden Prädatoren durch den Zwischenfruchtanbau eine Verringerung der Beikrautsamenbank bewirken (Teasdale et al. 2007). Darüber hinaus können manche Zwischenfruchtarten sowohl während ihres Wachstums als auch in abgestorbenem Zustand durch die Abgabe allelopathischer Substanzen eine Beikraut unterdrückende Wirkung haben. Dies ist z. B. für Grünroggen und Hafer (Altieri et al. 2011), aber auch für Lupine, Luzerne und Raps (Kruidhof et al. 2008) bekannt.

Eine höhere Saatstärke kann eine höhere Biomasseproduktion zur Folge haben als eine niedrigere Saatstärke. In einer Studie von Brennan und Boyd (2012) war dies der Fall für eine Leguminosen-Roggen-Mischung (bestehend aus 10 % Roggen, 35 % Ackerbohne, 25 % Erbse, 15 % Sommerwicke und 15 % Purpurwicke (V. benghalensis)). Es wurde die einfache mit der dreifachen Saatstärke verglichen (einfache Saatstärke 140 kg ha^-1); die Verdreifachung führte zu einer ungefähr 2,7-fach höheren Bestandesdichte. Die höhere Bestandesdichte resultierte in einer höheren Biomasse-produktion vor allem der legumen Mischungspartner. Auf die Biomasseproduktion von Grünroggen (einfache Saatstärke 90 kg ha^-1) und einer Senfmischung (einfache Saatstärke 11 kg ha^-1) hatte die Verdreifachung der Saatstärke jedoch kaum einen Effekt (Brennan und Boyd 2012). Allerdings ist es auch möglich, dass eine höhere Saatstärke zwar nicht zu einer höheren Biomasse führt, aber zu einer höheren Bodendeckung in einem frühen Entwicklungsstadium der Zwischenfrucht, was einen positiven Effekt für die Beikrautkontrolle hat (Mirsky et al. 2013; Ryan et al. 2011). In der Studie von Ryan et al. (2011) wurden drei verschiedene Saatstärken von Grünroggen verglichen: 90, 150 und 210 kg ha^-1. Die höhere Saatstärke führte nicht zu einer höheren Biomasse des Grünroggens, jedoch zu einer reduzierten Biomasse des Beikrauts. Besonders im Stadium der Keimung sind die Beikräuter sehr konkurrenzempfindlich. In diesem Stadium genügen schon geringe Deckungsgrade von den Zwischenfrüchten, um einen Konkurrenzeffekt zu erzielen. Wachsen die Beikräuter über dieses konkurrenzempfindliche Stadium hinaus, nimmt der Bekämpfungserfolg rapide ab (Kolbe et al. 2004, S. 19). Aus diesem Grund kann außer einer höheren Saatstärke der Anbau von großkörnigen Zwischenfruchtarten im Vergleich zu kleinsamigen Zwischenfruchtarten einen Vorteil in der Beikrautunterdrückung haben. So erreichten in Versuchen von Uchino et al. (2011) großkörnige Zwischenfruchtarten früher eine gute Bodendeckung und damit eine bessere Beikrautunterdrückung als kleinsamige Arten. Dies führen die Autoren zum einen auf die größere Unempfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen der großkörnigen Arten zurück, zum anderen auf den größeren Deckungsgrad pro Pflanze (Uchino et al. 2011).

Eine aktive Beikrautregulierung durch eine flache, meist mehrmalige Bodenbearbeitung vor der Aussaat der Zwischenfrüchte oder der nächsten Hauptfrucht ist bei pfluglos arbeitenden Landwirten ein bewährtes Verfahren (Wilhelm 2011). Dieses Vorgehen wird auch „falsches Saatbett“ genannt, da im Boden befindliche Beikrautsamen zum Keimen angeregt werden. Auch für das Bekämpfen von Wurzelbeikräutern ist dieses Vorgehen hilfreich. So ist eine mehrmalige flache Bearbeitung besonders wichtig, wenn sich C. arvense auf der Fläche befindet (Wilhelm 2011). Bei diesem Verfahren muss allerdings auf Zwischenfrüchte zurückgegriffen werden, die sich für einen späten Saattermin eignen (Kruidhof et al. 2008).

Soll nach Zwischenfrüchten in einer im Mulchsaatverfahren gesäten Hauptfrucht eine mechanische Beikrautregulierung betrieben werden, ist der herkömmliche Striegel schon ab einer Mulchbedeckung von 16 % dafür ungeeignet (Hänsel 2010). Ein Rollstriegel, dessen Wirkung mehr auf einem Verschüttungseffekt als auf einem Ausreißen der Beikräuter beruht, ist dagegen für den Einsatz in Mulchsaaten aufgrund seiner Unempfindlichkeit gegenüber Pflanzenrückständen auf der Bodenoberfläche gut geeignet (Rumpler 2011).

Bei einem Anbau der Zwischenfrucht vor einer Sommerkultur sollte sie idealerweise sowohl im Herbst als auch im Frühjahr eine beikrautunterdrückende Wirkung haben. Um herauszufinden, ob überwinternde Zwischenfuchtarten im Frühjahr eine bessere beikrautunterdrückende Wirkung haben als abfrierende, testeten Kruidhof et al. (2008) sechs verschiedene Zwischenfruchtarten (Ölrettich, Winterraps, Winterroggen, Italienisches Weidelgras, Weiße Lupine, Luzerne). Winterraps (TM zwischen 37 und 42 dt ha^-1) zeigte eine starke Konkurrenzkraft im Herbst und eine mittlere im Frühjahr und war in dieser Studie die beste Art für das Beikrautmanagement.

Auch Ölrettich (TM zwischen 35 und 72 dt ha^-1) reduzierte die Beikrautbiomasse im Herbst stark, aber war nicht effektiv in der Beikrautkontrolle im Frühjahr. Jedoch kann eine gute Konkurrenzkraft im Herbst allein schon durch eine Verminderung des Beikrautsamenaufkommens eine positive Wirkung auf das Anbausystem zeigen. Luzerne und Weiße Lupine hatten eine sehr schwache Konkurrenzkraft im Herbst, reduzierten aber das Aufkommen von Beikräutern im Frühjahr vermutlich durch die Abgabe allelopathischer Substanzen beträchtlich (Kruidhof et al. 2008).

In einer anderen Studie zeigte jedoch gerade Ölrettich (TM zwischen 32 und 55 dt ha^-1) auch im Frühjahr eine gute Beikraut unterdrückende Wirkung (Lounsbury und Weil 2014). Die Autoren dieser Studie sahen es als Vorteil an, dass die Biomasse-Rückstände von Ölrettich gut handhabbar sind. Als weiteren Vorzug von Ölrettich gaben sie an, dass er leicht durch Abmähen zum Absterben gebracht werden kann, falls er nicht vollständig abgefroren ist.

Auch in mehreren anderen Studien zeigten sich Brassica-Arten wie Gelbsenf und Ölrettich vielversprechend (Brust et al. 2011; Brust et al. 2014a; Dorn et al. 2013; Stadler et al. 2009; Wittwer et al. 2013). Sommer- und Winterwicke erzielten in verschiedenen Studien ebenfalls gute Ergebnisse (Dorn et al. 2011, Grosse et al. 2014a, 2014b; Wittwer et al. 2013). Die in Deutschland noch wenig angebauten Zwischenfrüchte Tatarischer Buchweizen (Fagopyrum tataricum L. Gaertn.) und Futterrettich (Raphanus sativus L. var. Longipinnatus) haben das Potenzial für eine schnelle Bodenbedeckung und hohe Biomasseproduktion und eine damit einhergehende gute Beikrautkontrolle (Brust et al. 2014a). Eine in Deutschland ebenfalls relativ neue Zwischenfruchtart ist der Sandhafer (Avena strigosa Schreb.). Bedingt durch sein gutes Wurzelwachstum ist er konkurrenzstark gegenüber Beikräutern (Brust et al. 2011; Brust und Gerhards 2012).

Grundsätzlich bieten Artenmischungen Vorteile für den Anbau, da sie sich resilienter gegenüber Klimaschwankungen, Witterungseinflüssen und Managementfehlern erweisen und daher eine höhere Ertragsstabilität haben (Finckh 2008; Szerencsits und Erhart 2015; Wortman et al. 2012). Eine ausgeklügelte Zusammensetzung einer Zwischenfruchtmischung kann weitere Vorteile sowohl für das N-Management als auch für die Beikrautunterdrückung bieten.

Leguminosen eignen sich besser dafür, die Nachfrucht mit N zu versorgen, während Nichtleguminosen besser geeignet sind, Nitratauswaschung zu verhindern. Ferner kann die symbiotische N₂-Fixierleistung von Leguminosen durch Mischanbau mit einer Nicht-Leguminose erhöht werden (Schmidtke 2008). Außerdem kann es bei einem solchen Mischanbau durch die langsamere Mineralisierung der Nicht-Leguminosen zu einer längerfristigen Vorfruchtwirkung kommen wie in Versuchen von Beckmann (1998, S. 81) bei einer Mischung von Leguminosen mit Gräsern.

Der Anbau von Mischungen aus Leguminosen und Nicht-Leguminosen wird von verschiedenen Seiten empfohlen (Campiglia et al. 2011; Dabney et al. 2007; Rinnofner et al. 2005a; Rinnofner et al. 2005b; Sainju et al. 2002; Sainju et al. 2007; Sainju 1997; Schmidt und Gläser 2012). Das Wachstum von einer Art in einer Mischung muss jedoch nicht zwangsläufig dem in Reinkultur entsprechen und je nach Zusammensetzung der Mischung kann sich eine andere N-Mineralisierung, N-Aufnahme und ein anderer Biomasseertrag ergeben. Die oberirdische Architektur der Pflanzen muss zusammenpassen und die Wurzeln der Mischungspartner sollten sich ergänzen. Außerdem muss die Mischung für die Fruchtfolge und für die angestrebten Ziele (hier N-Akkumulation und Beikrautunterdrückung) geeignet sein. Ferner haben die Arten bezüglich des Aussaatzeitpunkts und der Saattechnik unterschiedliche Ansprüche. Daher wird für die erfolgreiche Zusammenstellung von Mischungen ein großes Fachwissen benötigt.

In Zwischenfruchtversuchen vom Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie werden neben Zwischenfruchtreinkulturen auch handelsübliche Mischungen getestet. Der Anbau von Zwischenfrüchten in Mischungen zeigte zahlreiche Vorteile (Schmidt und Gläser 2013, 2013, S. 33). So erhöhten sich das Aussaatfenster und die Biomasseerträge. Die Nährstoffmobilisation in verschiedenen Bodentiefen und deren Konservierung wurde den Ergebnissen zufolge optimiert. Die Leguminosenpartner stellten den Nicht-Leguminosen N bereit. Auch für die Beikrautunterdrückung zeigen sich Vorteile, wenn sich in der Mischung schnellkeimende sowie frostunempfindlichere Arten befinden (Brust et al. 2014b; Schmidt und Gläser 2013, S. 33). Rankenden Leguminosen können aufrecht stehende Arten als Stützfrucht dienen. Eine ausgewogene Mischung kann die Vorteile der verschiedenen Arten bei im Vergleich zu Leguminosen eher kostengünstigerem Saatgut in sich vereinen (Beckmann 1998, S. 81; Schmidt und Gläser 2013, S. 33).

Auch Reents und Möller (2001) empfehlen den Anbau einer Mischung aus Leguminosen und Nicht-Leguminosen, insbesondere Brassicaceaen. Eine solche Mischung kann eine gute N-Konservierung im Herbst gewährleisten und ein gutes Wachstum und eine gute N-Versorgung der Folgekultur sicherstellen. Brassicaceaen in Reinkultur gewährleisten ihren Versuchsergebnissen zufolge die größte Sicherheit in der Nitrataufnahme im Herbst. Bei einem alleinigen Anbau kann es aber durch das weite C/N-Verhältnis oder auch die Abgabe allelopathischer Substanzen zu einer verzögerten N-Mineralisierung kommen, was zu Ertragseinbußen bei der Folgekultur führt (Reents und Möller 2001). Ein alleiniger Anbau von Leguminosen kann auf Böden mit niedriger Feldkapazität keinen ausreichenden Schutz vor Nitratauswaschung bieten bzw. die Emissionen sogar noch erhöhen (Reents und Möller 2001).

Zwischenfruchtanbau von einer Zwischenfruchtart in Reinkultur ist in der Ökologischen Landwirtschaft in Europa immer noch weit verbreitet (Peigné et al. 2014). Der zusätzliche Nutzen von fachkundig zusammengestellten Zwischenfruchtmischungen sollte gegenüber Landwirten verstärkt kommuniziert werden. Übersichtliche Kriterien, welche Arten zu welchem Zweck sinnvoll in Mischungen zusammengestellt werden können und welche Mischungen zu welchen Fruchtfolgen passen, sollten für Landwirte, die selber mischen wollen, zur Verfügung stehen. Bemühungen dieser Art werden teilweise von Beratern, Landwirtschaftskammern, Landes- und Anbauverbänden unternommen (z.B. Alpers und Simon 2012). Auch finanzielle Anreize ähnlich der Greening-Prämie für konventionelle Betriebe, die den Anbau einer Zwischenfruchtmischung aus mindestens zwei Mischungspartnern vorsieht (Hoffmann und Schaper 2015), könnten einer weiteren Verbreitung von Zwischenfruchtmischungen dienen und einen eventuellen Mehraufwand durch das Zusammenstellen der Mischung oder eventuell höhere Ausgaben durch den Kauf einer fertigen Mischung ausgleichen.

In der Ökologischen Landwirtschaft werden Methoden der reduzierten Bodenbearbeitung bisher wesentlich seltener eingesetzt als in der konventionellen Landwirtschaft (Wilhelm et al. 2011). Ein Grund dafür sind Ertragseinbußen, die bei der Anwendung von reduzierter Bodenbearbeitung durch eine in der Regel verringerte N-Mineralisation und/oder einen häufig höheren Beikrautdruck auftreten können (Mäder und Berner 2012) (siehe auch „Gesamtziel der Arbeit“). Da die N-Verfügbarkeit im Frühjahr in der Ökologischen Landwirtschaft ohnehin oft ein limitierender Faktor für das Pflanzenwachstum und den Ertrag ist (Koopmans und Bokhorst 2002), müssen besonders bei der Kombination von ökologischem Anbau und reduzierter Bodenbearbeitung Wege zur besseren N-Versorgung der Kulturen gefunden werden. Zur vorbeugenden pfluglosen Beikrautkontrolle können in der Ökologischen Landwirtschaft hauptsächlich eine fachgemäße Fruchtfolgegestaltung sowie der Anbau von Zwischenfrüchten eingesetzt werden. Letzterer kann aufgrund deren Konkurrenzkraft Beikraut unterdrückende Wirkung zeigen (Bàrberi 2002; Peigné et al. 2007; Shrestha et al. 2002) und gleichzeitig die N-Versorgung verbessern (Thorup-Kristensen et al. 2003). Die Kombination von reduzierter Bodenbearbeitung mit dem Anbau von geeigneten Zwischenfrüchten ist daher ein vielversprechender Ansatz.

Zur Untersuchung der kurzfristigen Wirkung verschiedener Zwischenfrüchten und deren Einarbeitung mit unterschiedlicher Bodenbearbeitungsintensität auf Stickstoffflüsse, Beikrautaufkommen und Ertrag der nachfolgenden Hauptfrucht wurden zwei wiederholte einjährige Versuche angelegt. Die Versuche waren Teil des Forschungsprojektes TILMAN ORG.

Anhand der Versuchsergebnisse soll in diesem Themenschwerpunkt den folgenden Fragen nachgegangen werden:

• Welche der getesteten Zwischenfruchtarten führt zu den höchsten N_min- und NO₃-N-Werten im Frühjahr?

• Führt die reduzierte Bodenbearbeitung zu geringeren N_min- und NO₃-N-Werten verglichen mit herkömmlichem Pflügen?

• Welche der getesteten Zwischenfruchtarten hat sowohl im Frühjahr vor der Bodenbearbeitung als auch während des Wachstumsverlaufs des Hafers den besten beikrautunterdrückenden Effekt?

• Führen eine reduzierte Bodenbearbeitung oder Mulch- und Direktsaatverfahren nach dem Anbau der Zwischenfrüchte zu einem höheren Beikrautaufkommen als die Bearbeitung mit dem Pflug?

• Wie wirken sich die verschiedenen Zwischenfrüchte und Bodenbearbeitungsvarianten auf die Diversität der Beikrautpopulation aus?

• Wie wirken sich die verschiedenen Zwischenfrüchte und Bodenbearbeitungsvarianten auf die Zusammensetzung der Beikrautpopulation aus?

• Wie wirken sich die verschiedenen Zwischenfrüchte und Bodenbearbeitungsvarianten auf den Ertrag des Hafers aus?

Um unterschiedliche Bodenarten und Klimaverhältnisse bei der Fragestellung berücksichtigen zu können, wurden die Versuche auf zwei verschiedenen Standorten angelegt. Ein Standort war der Lehr- und Versuchsbetrieb der Universität Kassel, die Hessische Staatsdomäne Frankenhausen (51.5 N, 9.4 E; 231 m ü. NN). Der zweite Standort war der Biolandbetrieb Meyerhof in Osnabrück/Belm (52.3 N, 8.1 E; 103 m ü. NN). Der Versuch in Frankenhausen wird DFH (= Domäne Frankenhausen) genannt, entsprechend den Versuchsjahren DFH1 (= 2011/12) und DFH2 (= 2012/13). Der Versuch in Belm wird analog Belm1 (= 2011/12) und Belm2 (= 2012/13) genannt. Weitere Angaben zu den Versuchsschlägen werden in Tabelle 4 wiedergegeben.

Die Charakterisierung der vier Schläge bezüglich Grundnährstoffen und pH-Wert sowie C_t und N_t ist Tabelle 5 zu entnehmen. Die Probenahme hierfür erfolgte zu Versuchsbeginn (DFH2, Belm2) bzw. zu Versuchsende (DFH1, Belm1). Es wurden auf jedem Schlag von jeder Parzelle Proben gezogen. Die Einzelproben wurden pro Versuchsschlag und Schicht blockweise zu einer Mischprobe aggregiert. Die hier wiedergegebenen Werte sind Mittelwerte aus den blockweisen Mischproben.

Tabelle 6 gibt die Art, Menge und den Zeitpunkt der Düngung im letzten Jahr vor Versuchsbeginn wieder.

Da es in der Wetterstation von Frankenhausen zeitweise zu Problemen kam, wurde teilweise auf Daten anderer Wetterstationen in der Nähe zurückgegriffen. Dies war der Fall für den Niederschlag im Zeitraum vom August 2011 bis Dezember 2011 (Daten von der Wetterstation Flughafen Kassel Calden, ca. 5 km entfernt) und für die Temperatur des gesamten Jahres 2012 (Daten von der Wetterstation Kassel Harleshausen, ca. 15 km entfernt).

Für die Berechnung des 30jährigen Mittels wurde auf Daten aus den Jahren 1981 bis 2010 des Deutschen Wetterdienstes (DWD) von der Wetterstation Kassel zurückgegriffen. Die mittlere Temperatur für diesen Ort und Zeitraum beträgt 9,1°C, der gemittelte Jahresniederschlag beträgt 724,6 mm. Für den Versuchszeitraum 2011/12 (September bis August) beträgt die mittlere Temperatur 9,4°C und die Niederschlagssumme 556,8 mm, für den Versuchszeitraum 2012/13 (September bis August) beträgt sie 8,2°C und 481,7 mm (Tabelle 7). Der Niederschlag liegt in beiden Versuchsjahren also weit unter dem langjährigen Mittel.

Der Temperaturverlauf im Versuchszeitraum 2011 bis 2013 ähnelt dem Verlauf des 30jährigen Mittels (Abbildung 1). Die größte Abweichung ist ein deutlich kühlerer März 2013. Die Niederschläge fallen in vielen Monaten geringer aus als die gemittelten Summen. Der Mai 2013 sticht durch eine überdurchschnittlich hohe Niederschlagssumme hervor.

Für die Versuchsflächen in Belm wird auf Wetterdaten der Hochschule Osnabrück / Standort Haste zurückgegriffen. Diese Station befindet sich in ca. 8 km Entfernung des Meyerhofs in Belm. Das langjährige Mittel (1981-2010) für Osnabrück / Haste beträgt 9,1°C und 756,8 mm. Für den Versuchszeitraum 2011/12 (September bis August) beträgt die mittlere Temperatur 9,9°C und die Niederschlagssumme 554,2 mm, für den Versuchszeitraum 2012/13 (September bis August) beträgt sie 9,1°C und 592,2 mm (Tabelle 8). Auch an diesem Standort liegt also der Niederschlag in beiden Versuchsjahren weit unter dem langjährigen Mittel.

Der Temperaturverlauf im Versuchszeitraum folgt weitgehend dem langjährigen Mittel (Abbildung 2). Ausnahmen sind ein wärmerer Dezember 2011 und März 2012 sowie ein kühlerer März 2013. Die Niederschläge weichen stärker von dem langjährigen Mittel ab. So waren 2011 August und Dezember wesentlich feuchter als im langjährigen Mittel; im November fielen hingegen nahezu keine Niederschläge. Das Jahr 2012 begann mit höheren Niederschlägen als üblich, worauf ein trockenes Frühjahr folgte. Der Juli war regenreicher, August und September trockener. Auch der November war trockener. Im Jahr 2013 fiel in allen Monaten des Versuchszeitraums außer Januar und Mai weniger Regen als im langjährigen Mittel.

In den Versuchen wurden drei verschiedene legume und nicht-legume abfrierende Zwischenfruchtarten angebaut. Die Wahl fiel auf Gelbsenf (Sinapis alba) als von Praktikern häufig angebaute nicht-legume Zwischenfrucht, auf Perserklee (Trifolium resupinatum) als kleinsamige Leguminose und auf Sommerwicke (Vicia sativa) als grobkörnige Leguminose. Die Zwischenfrüchte wurden mit unterschiedlicher Bodenbearbeitungsintensität eingearbeitet, worauf der Anbau von Sommerhafer (Avena sativa) folgte. Neben dem Pflug als herkömmlicher Variante wurden verschiedene reduzierte Varianten bis hin zur Direktsaat erprobt. Die Dauer der Versuche war jeweils von August eines Jahres bis August des nächsten Jahres. DFH1 und Belm1 wurden als zweifaktorielle Spaltanlagen mit dem Faktor Zwischenfrucht auf Großparzellen und ab der Differenzierung nach Bodenbearbeitung im Frühjahr mit dem Faktor Bodenbearbeitung auf Kleinparzellen durchgeführt. Bei DFH2 und Belm2 wurden die Zwischenfrüchte auf Kleinparzellen und die Bodenbearbeitung im Frühjahr in Großparzellen angelegt.

Mit Ausnahme von DFH1 wurden die Versuche in vierfacher Wiederholung angelegt. DFH1 wurde ab der Differenzierung nach Bodenbearbeitung in achtfacher Wiederholung weitergeführt, da aufgrund der technischen Durchführbarkeit der Bodenbearbeitung in vierfacher Wiederholung keine vollständige Randomisierung und somit keine sachgemäße statistische Auswertung möglich gewesen wäre.

Die Parzellengröße und Anzahl betrug

• in DFH1

• vor der Differenzierung nach Bodenbearbeitung 6 m x 60 m (16 Parzellen)

• nach der Differenzierung nach Bodenbearbeitung 6 m x 7,5 m (128 Parzellen)

• in DFH2

  • von Beginn bis Ende 6 m x 10 m (64 Parzellen)

• in Belm1

  • vor der Differenzierung nach Bodenbearbeitung 6 m x 90 m (16 Parzellen)

  • nach der Differenzierung nach Bodenbearbeitung 6 m x 30 m (48 Parzellen)

• in Belm2

  • von Beginn bis Ende 6 m x 10 m (48 Parzellen).

Die Zwischenfruchtsorten und Saatstärken waren auf beiden Standorten und in beiden Jahren für

• S. alba: Cv. Asta; Saatstärke 20 kg ha^-1

• T. resupinatum: Cv. Marco Polo; Saatstärke 20 kg ha^-1

• V. sativa: Cv. Ereica; Saatstärke 105 kg ha^-1.

Als Kontrolle diente eine Schwarzbrache.

Der Hafer (Avena sativa, Cv. Scorpion) wurde mit folgenden Saatstärken gesät:

• DFH1 400 keimfähige Körner m^-²

• DFH2 aufgrund später Saat 450 keimfähige Körner m^-²

• Belm1 400 keimfähige Körner m^-²

• Belm2 aufgrund später Saat 450 keimfähige Körner m^-²

Die Bodenbearbeitungsvarianten und ein Überblick über die weiteren ackerbaulichen Maßnahmen sind aus Tabelle 9 und Tabelle 10 ersichtlich. Es wurde keine mechanische Beikrautregulierung durchgeführt.

Die Zwischenfrüchte wurde jeweils im November vor dem Abfrieren beprobt. Dafür wurde in DFH1 sechs Mal pro Parzelle und in Belm1 sieben Mal pro Parzelle 0,5 m² von Hand geerntet. In DFH2 sowie in Belm2 wurde ein Quadrat mit 1,5 m Seitenlänge (=2,25 m²) pro Parzelle von Hand geerntet. Direkt im Anschluss an die Ernte wurde der Grünschnitt gewogen. Dann wurde aus jeder Probe eine Teilproben gewonnen, welche im Trockenschrank bei 60°C getrocknet wurde. Die Proben wurden außer zur Ertragsbestimmung zur Analyse des Gesamtstickstoffgehalts (N_t) und –kohlenstoffgehalts (C_t) der oberirdischen Biomasse verwendet. Der Grünschnitt des Hafers und der reife Hafer wurden ebenfalls von Hand geerntet. Dafür wurde 2012 zweimal (Frankenhausen) bzw. dreimal (Belm) 0,5 m² pro Parzelle von Hand geschnitten, 2013 vier Mal 0,5 m² pro Parzelle. Die Ernteproben des Hafers wurden für die Feststellung folgender Parameter verwendet:

• Rispen pro m²

• Kornertrag

• Strohertrag

• N_t (Korn und Stroh)

• Tausendkornmasse.

Bezüglich der Beikräuter wurde der Deckungsgrad (DG) nach Art in einem späten Stadium der Zwischenfrüchte und einem späten Stadium der Hauptfrucht Hafer auf einer Fläche von einem Quadratmeter pro Parzelle bestimmt. Für die Abschätzung der prozentualen Bodendeckung wurden Referenzbilder verwendet. Für den Gesamtdeckungsgrad wurden die Deckungsgrade der verschiedenen Arten addiert. Da die Pflanzen auf verschiedenen Ebenen wachsen, kann der Gesamtdeckungsgrad 100 % übersteigen. Die Dichte nach Art wurde in einem frühen Stadium der Hauptfrucht Hafer ermittelt, d. h. alle Beikrautpflanzen auf der Boniturfläche wurden gezählt. Die Boniturfläche betrug ein Zehntel Quadratmeter und wurde viermal randomisiert über die Parzelle verteilt. Zu diesem Zeitpunkt befanden sich die meisten Beikräuter im Keimblattstadium. War die Art nicht bestimmbar, wurde die Gattung vermerkt. Die oberirdische Gesamtbiomasse wurde in einem späten Stadium des Hafers zeitgleich mit dem Deckungsgrad nach Art und auf derselben Fläche quantifiziert. Hierfür wurden alle Beikräuter bodennah abgeschnitten. Die Proben wurden im Trockenschrank getrocknet. Nach vollständiger Trocknung wurde die Trockenmasse bestimmt.

Für die Bodenproben wurden an fünf bis sechs über das Versuchsjahr verteilten Terminen Proben bis zu einer Tiefe von 90 cm gezogen. Wenn eine Probenahme bis 90 cm Tiefe aufgrund der Bodenverhältnisse nicht möglich war, wurde der Boden bis zu einer Tiefe von 60 cm beprobt. Die Unterteilung der Probe in Profilrichtung erfolgte in der Regel in 30 cm Abschnitten. Nur zu Beginn des Projekts erfolgte eine andere Einteilung aufgrund der Absprachen mit den Projektpartnern aus anderen europäischen Ländern. Die Einteilung bei den ersten zwei Bodenprobeterminen war folgendermaßen: 0-10 cm, 10-20 cm, 20-40 cm, 40-60 cm und 60-90 cm der Bodentiefe. Pro Parzelle und Schicht wurde eine Mischprobe aus je nach Größe der Parzelle zwischen 3 und 8 Einstichen gewonnen. Diese Proben wurden auf den Versuchsflächen sofort in gekühlte Isolierboxen verpackt. Alle Proben wurden schnellstmöglich eingefroren. Zur Analyse des Gehalts an mineralisiertem Stickstoff wurden die Proben zum Hessischen Landeslabor nach Kassel / Harleshausen gebracht. Die Untersuchung der N_min-Proben erfolgte nach DIN ISO 14255 und nach DIN EN ISO 11732. Das gesamte Probenmaterial wurde auf NO₃-N untersucht, die Proben der Krumenschicht auch auf NH₄-N. Einmal pro Jahr wurden zusätzlich die Grundnährstoffe, der pH –Wert und der Gesamtkohlenstoff (C_t) und Gesamtstickstoff (N_t) bestimmt. Diese Analysen erfolgten im Labor des Fachgebiets für Ökologischen Land- und Pflanzenbau der Universität Kassel/Witzenhausen.

Der zeitliche Ablauf der Probenahmen und Bonituren ist für ein exemplarisches Versuchsjahr in Abbildung 3 dargestellt. Die genauen Termine sind in Tabelle 11 und 12 wiedergegeben.

Für die Berechnungen der Trockensubstanz, der Erträge sowie Parametern der Ertragsstruktur wurden folgende Formeln verwendet:

• ZF-Ertrag und HF-Grünmasse [dt TM/ha] =(((geerntete Biomasse [kg] x 100)/geerntete Fläche [m²]) x Trockensubstanz [%])/10

• TS [%] = 100 x TM Teilprobe [g]/FM Teilprobe [g]

• HF-Ertrag bei 14 % Restfeuchte [dt/ha] = ((((Ernteprobe [kg] x 100)/geerntete Fläche [m²]) x Trockensubstanz [%])/10)/86*100

• HF-Feldaufgang und rispentragende Halme [Pflanzen bzw. Rispen/m²] = 100/Reihenabstand [cm] x Anzahl Pflanzen bzw. Rispen/laufenden m

• Die Kornzahl pro Rispe wurde aus der Tausendkornmasse, dem Kornertrag und den Rispen pro m² errechnet.

Für die Berechnungen von Parametern des Beikrautaufkommens und der Diversität der Beikrautgesellschaft wurden folgende Formeln verwendet:

• Beikrautgesamtdeckungsgrad [%] = Summe der Deckungsgrade pro Art [%] (dieser kann 100 % übersteigen, da die Pflanzen häufig auf verschiedenen Ebenen wachsen)

• Beikrautdichte [Pflanzen/m²] = Anzahl gezählter Pflanzen/m²

• Beikrautbiomasse [g TM/m²] = geerntete oberirdische Trockenbiomasse/m²

• Artenanzahl = Anzahl unterschiedlicher Arten pro Parzelle

• Shannon-Wiener Index (H‘) = -∑ p_i x ln(p_i) (wobei p_i der Anteil des Deckungsgrads oder der Dichte von Art i am Gesamtdeckungsgrad oder an der Gesamtdichte der Beikrautgesellschaft ist)

• Äquität (E) = H‘/ln A (wobei A die Gesamtartenzahl ist). Der Wert für die Äquität liegt dabei zwischen 0 (völlig ungleiche Verteilung der Individuen auf die einzelnen Arten) und 1 (totale Gleichverteilung) (Lexikon der Biologie 1999).

Die N₂-Fixierleistung der Leguminosen wurde mit folgender Formel berechnet (nach Høgh-Jensen et al. (2004) und Amossé et al. (2014)):

• SNF = TM_Leguminose * N% * P_fix * (1 + P_{Wurzeln+Stoppeln} + P_{immobilisiert}) Wobei

  • SNF = symbiotische N₂-Fixierung [kg/ha]

  • TM_Leguminose = oberirdischer Biomasse-TM-Ertrag der Leguminose [kg ha^-1]

  • N% = N-Konzentration in der TM der Leguminose [kg kg^-1]

  • P_fix = Anteil von N aus SNF am Gesamt N in der oberirdischen Biomasse. Werte nach Amossé et al. (2014): Medicago sativa: 0,96; Medicago lupulina: 0,87; Trifolium pratense: 0,84; Trifolium repens: 0,71. Für T. resupinatum und V. sativa wurden die Werte der jeweils ähnlichsten Pflanzenart ausgewählt, und zwar für T. resupinatum der Wert von T. pratense (0,84) und für V. sativa der Wert von M. sativa (0,96).

  • P_{Wurzeln+Stoppeln} = N aus SNF in Wurzeln und Stoppeln als Anteil am gesamten N aus SNF in der oberirdischen Biomasse am Ende der Wachstumsperiode, 0,25

  • P_{immobilisiert} = N aus SNF, das durch Rhizodeposition an den Boden abgegeben und dort immobilisiert wurde, 0,25.

Die Berechnungen von NO₃-N, NH₄-N und N_min erfolgten nach folgenden Formeln:

• NO₃-N und NH₄-N [kg/Schicht und ha] =NO₃-N bzw. NH₄-N [mg/100 g] x Dicke der Schicht [cm] x 1,5

• N_min= NO₃-N [kg/Schicht und ha] + NH₄-N [kg/Schicht und ha].

Um die Verteilung von Zwischenfrucht-, Grünmasse- und Hafererträgen, Beikrautaufkommen und –diversität sowie Nmin und NO3-N zu beschreiben, wurden Mittelwert und Standardfehler berechnet. Die Auswertung erfolgte separat nach Jahren, um den unterschiedlichen Witterungsbedingungen Rechnung zu tragen. Jeder Datensatz wurde auf normalverteilte Residuen überprüft (Kolmogorov-Smirnov-Test). Lag keine Normalverteilung vor, wurden die Daten für die statistische Auswertung transformiert. Die Art der Transformation wird jeweils bei den Ergebnissen angegeben. Die Darstellung der Daten in den Balkendiagrammen beruht auf den Mittelwerten der ursprünglichen Daten. Großteilstück, Kleinteilstück und Block wurden als feste Faktoren mit einer univariaten Varianzanalyse auf signifikante Effekte und Wechselwirkungen überprüft. Wenn die Varianzanalyse signifikante Effekte oder Wechselwirkungen anzeigte, wurde anschließend von der Faktorenkombination Zwischenfrucht x Bodenbearbeitung bzw. von den Einzelfaktoren ein Post-hoc Test (Tukey-B) durchgeführt (Alpha ≤ 0,05). Signifikante Unterschiede zwischen den Varianten sind in den Grafiken mit unterschiedlichen Buchstaben gekennzeichnet. Ab Vorhandenseins des zweiten Faktors werden Buchstaben nur bei einer signifikanten Wechselwirkung verwendet.Bei DFH1 war es aufgrund der Versuchsanlage nötig, außer den vertikalen Blöcken horizontale „Zeilenblöcke“ in die Analyse einzuschließen (Piepho 2012).Die statistischen Analysen wurden mit SPSS-21 durchgeführt.

Im Versuch DFH1 betrug der oberirdische Biomasseertrag der Zwischenfrüchte im Mittel der vier Wiederholungen für S. alba 20,9 dt Trockenmasse (TM) ha^-1 und für V. sativa 29,9 dt TM ha^-1. T. resupinatum war so schlecht aufgelaufen, dass er nicht beprobt werden konnte. In DFH2 betrug der Aufwuchs von S. alba 17,1 dt TM ha^-1, von T. resupinatum 6 dt TM ha^-1 und von V. sativa 15,4 dt TM ha^-1. S. alba und V. sativa hatten einen signifikant höheren Biomasseertag als T. resupinatum (Tabelle 13; Abbildung 4 und 5).

Im Versuch Belm1 betrug der oberirdische Biomasseertrag der Zwischenfrüchte im Mittel der vier Wiederholungen für S. alba 24,0 dt TM ha^-1 und für V. sativa 14,9 dt TM ha^-1 (Abbildung 6). T. resupinatum war auch in Belm1 so schlecht aufgelaufen, dass er nicht beprobt werden konnte. In Belm2 betrug der Ertrag von S. alba 25,7 dt TM ha^-1, von T. resupinatum 5,3 dt TM ha^-1 und von V. sativa 8,8 dt TM ha^-1. Die Zwischenfruchterträge unterschieden sich signifikant voneinander (Abbildung 7). S. alba hatte den signifikant höchsten Biomasseertrag, V. sativa einen mittleren und T. resupinatum den niedrigsten (Tabelle 13 und Abbildung 7).

Im Versuch DFH1 betrug die N-Aufnahme im Mittel der vier Wiederholungen im Aufwuchs von S. alba 34,9 kg N ha^-1 und von V. sativa 124,4 kg N ha^-1. T. resupinatum war so schlecht aufgelaufen, dass er nicht beprobt werden konnte (Abbildung 8). In DFH2 betrug die N-Aufnahme von S. alba 43,4 kg N ha^-1, von T. resupinatum 22,9 kg N ha^-1 und von V. sativa 72,7 kg N ha^-1. Dabei unterschieden sich die N-Aufnahmen der Zwischenfruchtarten signifkant voneinander. V. sativa hatte die signifikant höchste N-Aufnahme, S. alba eine mittlere und T. resupinatum die niedrigste (Tabelle 13 und Abbildung 9).

Im Versuch Belm1 betrug die N-Aufnahme im Mittel der vier Wiederholungen im Aufwuchs von S. alba 67,6 kg N ha^-1 und von V. sativa 45,3 kg N ha^-1. T. resupinatum war so schlecht aufgelaufen, dass er nicht beprobt werden konnte (Abbildung 10). In Belm2 betrug die N-Aufnahme von S. alba 71,3 kg N ha^-1, von T. resupinatum 16,1 kg N ha^-1 und von V. sativa 31,2 kg N ha^-1. Dabei unterschied sich die N-Aufnahme der Zwischenfrüchte signifikant; S. alba hatte die signifikant höchste, V. sativa eine mittlere und T. resupinatum die niedrigste (Tabelle 13 und Abbildung 11).

Das C/N-Verhältnis von S. alba lag auf den verschiedenen Standorten zwischen 15,0 und 25,8, das von T. resupinatum lag bei 10,9 und 11,5 und das von V. sativa lag zwischen 9,9 und 12,6 (Tabelle 14). Dabei waren in DFH2 und Belm2 signifikante Unterschiede vorhanden. S. alba hatte auf beiden Standorten das höchste C/N-Verhältnis. In DFH2 hatte V. sativa das niedrigste C/N-Verhältnis und T. resupinatum ein mittleres, während in Belm2 das C/N-Verhältnis von T. resupinatum und V. sativa dasselbe Niveau hatte (Tabelle 13 und Tabelle 14).

DFH1 (2011/12)

Da der Anteil von NH₄-N am gesamten N_min an allen Probenahmeterminen gering war (in der Regel unter 1 kg ha^-1 Schicht^-1, maximal 1,6 kg ha^-1 Schicht^-1), wird im Folgenden auf eine getrennte Darstellung von NO₃-N und NH₄-N verzichtet.

Im Versuch DFH1 war zu Versuchsbeginn am 29.08.2011 der N_min-Gehalt in den Bodenschichten 0-10 cm und 10-20 cm und der NO₃-N-Gehalt in den Bodenschichten 20-40 cm und 40-60 cm erwartungsgemäß auf der gesamten Fläche auf einem ähnlichen Niveau und es gab keine signifikanten Unterschiede (Abbildung 12 a und Tabelle 15). Am 24.11.2011 gab es einen signifikanten Einfluss des Faktors Zwischenfrucht (Tabelle 15). Die N_min- und NO₃-N-Gehalte in allen Bodenschichten waren in der Schwarzbrache-Variante verglichen mit den anderen Varianten signifikant am höchsten (Abbildung 12 b und Tabelle A-1). In der Schicht 20-40 cm nahmen die T. resupinatum- und V. sativa-Varianten eine mittlere Position ein, d. h. der NO₃-N-Gehalt war signifikant höher als in der S. alba-Variante, aber signifikant niedriger als in der Schwarzbrache-Variante (Abbildung 12 b und Tabelle A-1). Am 26.03.2012 gab es weiterhin einen signifikanten Einfluss des Faktors Zwischenfrucht auf den N_min- und NO₃-N-Gehalt aller untersuchten Schichten (Tabelle 15). In der V. sativa-Variante war in der Bodenschicht 0-30 cm der N_min-Gehalt und in den Bodenschichten 30-60 cm und 60-90 cm der NO₃-N-Gehalt signifikant am höchsten. In der Schwarzbrache-Variante lag der NO₃-N-Gehalt in der Schicht 60-90 cm ebenfalls auf diesem Niveau. Die drei Bodenschichten der T. resupinatum-Variante wiesen mittlere Werte auf, wie auch die Schicht 30-60 cm in der Schwarzbrachevariante. Die S. alba-Variante hatte in allen drei Schichten die signifikant niedrigsten Werte (Abbildung 12 c und Tabelle A-1).

Nach der Differenzierung nach Bodenbearbeitung am 02.05.2012 gab es einen signifikanten Einfluss des Faktors Zwischenfrucht auf die N_min- und NO₃-N-Gehalte aller drei Bodenschichten und einen signifikanten Einfluss des Faktors Bodenbearbeitung auf die N_min- und NO₃-N-Gehalte der oberen zwei Bodenschichten (Tabelle 15). Die N_min-Gehalte in der Schicht 0-30 cm und die NO₃-N-Gehalte in der Schicht 30-60 cm waren in den V. sativa x Pflug- und V. sativa x Grubber-Varianten signifikant am höchsten. Am zweithöchsten waren in diesen beiden Schichten die N-Gehalte in den T. resupinatum x Pflug- und T. resupinatum x Grubber- sowie Schwarzbrache x Pflug- und Schwarzbrache x Grubber-Varianten. Am niedrigsten waren die N-Gehalte in den S. alba-Varianten. Die Mulch- und Direktsaat-Varianten hatten in den oberen beiden Bodenschichten in jeder Zwischenfrucht niedrigere N-Gehalte als die Pflug- und Grubbervarianten, wobei die N-Gehalte für Mulch- und Direktsaat in den V. sativa-Parzellen trotzdem noch auf einem hohen Niveau waren. In der Bodenschicht 60-90 cm gab es zwischen den Varianten keine signifikanten Unterschiede (Abbildung 12 d und Tabelle A-2). Zu Versuchsende am 29.08.2012 gab es zwischen den verbliebenen Varianten mengenmäßig nur noch geringe Unterschiede. Die Varianten unterschieden sich trotzdem signifikant. Es gab einen signifikanten Einfluss beider Faktoren und eine signifikante Wechselwirkung in der Schicht 0-30 cm. In der Schicht 30-60 cm hatte allein der Faktor Zwischenfrucht einen signifikanten Einfluss (Tabelle 15). In der V. sativa x Pflug-Variante war der N_min-Gehalt in der Schicht 0-30 cm signifikant höher als in allen anderen Varianten. In der Schicht 30-60 cm war der NO₃-N-Gehalt in der V. sativa x Grubber-Variante signifikant höher als in den S. alba x Pflug- und S. alba x Grubber-Varianten (Abbildung 12 e; Tabelle A-2).

DFH2 (2012/13)

Auf dieser Versuchsfläche war der Anteil von NH₄-N am gesamten N_min an allen Probenahmeterminen höher als im Versuch DFH1, aber anteilsmäßig ebenfalls nur gering, so dass auch auf eine getrennte Darstellung verzichtet wurde. Die höchsten NH₄-N-Werte wurden in den V. sativa-Varianten bzw. V. sativa x Pflug-Varianten erreicht (in der Schicht 0-30 cm bis maximal 6 kg NH₄-N ha^-1).

Auch im Versuch DFH2 war der N-Gehalt zu Versuchsbeginn am 24.08.2012 erwartungsgemäß in allen Varianten auf einem ähnlichen Niveau und es gab keine signifikanten Unterschiede (Abbildung 13 a und Tabelle 16). Am 06.12.2012 gab es einen signifikanten Effekt des Faktors Zwischenfrucht auf den N_min- und NO₃-N-Gehalt von jeder der drei untersuchten Bodenschichten (Tabelle 16). Der N_min-Gehalt in der Schicht 0-30 cm in der V. sativa-Variante war signifikant am höchsten und in der Schwarzbrache-Variante signifikant am niedrigsten. Die N_min-Gehalte der T. resupinatum-Variante lagen dazwischen. In der Schicht 30-60 cm waren die NO₃-N-Gehalte der V. sativa-Variante signifikant am höchsten, wenn auch die mengenmäßigen Unterschiede aus pflanzenbaulicher Sicht nur gering waren. Ähnliches gilt für die Schicht 60-90 cm; die NO₃-N-Gehalte bewegten sich insgesamt auf niedrigem Niveau, jedoch gab es signifikante Unterschiede: von den höchsten Werten in der V. sativa-Variante über mittlere Werte in der T. resupinatum-Variante bis zu den niedrigsten Werten in den S. alba- und Schwarzbrachevarianten (Abbildung 13 b und Tabelle A-3). Am 11.04.2013 gab es einen signifikanten Einfluss des Faktors Zwischenfrucht (Tabelle 16). Die mengenmäßigen Unterschiede hatten sich vergrößert. Wieder waren in der V. sativa-Variante die höchsten N-Gehalte in allen drei Schichten zu finden. In der obersten Schicht waren die N_min-Gehalte nach Schwarzbrache, S. alba und T. resupinatum gleich niedrig, in den unteren beiden Schichten waren die NO₃-N-Gehalte nach Schwarzbrache signifikant am niedrigsten (Abbildung 13 c und Tabelle A-3).

Am 16.05.2013 nach der Differenzierung nach Bodenbearbeitung hatte sowohl der Faktor Zwischenfrucht als auch der Faktor Bodenbearbeitung einen signifikanten Einfluss auf den N-Gehalt aller drei Bodenschichten und es gab eine signifikante Wechselwirkung bezüglich der N_min-Werte der obersten Bodenschicht (Tabelle 16). Die N_min-Gehalte in der Schicht 0-30 cm waren in der T. resupinatum x Pflug-Variante signifikant am höchsten. Ähnlich hoch waren die N_min-Gehalte in den V. sativa x Pflug- und V. sativa x Scheibenegge-Varianten. In der Schicht 30-60 cm hatte die V. sativa x Scheibenegge-Variante den signifikant höchsten NO₃-N-Gehalt. In der Schicht 60-90 cm gab es keine signifikanten Unterschiede. Die Mulch- und Direktsaatvarianten hatten nach V. sativa in allen drei Bodenschichten deutlich höhere N-Gehalte als die Mulch- und Direktsaatvarianten nach den anderen Zwischenfrüchten und der Schwarzbrache (Abbildung 13 d und Tabelle A-4). Am 25.06.2013 waren die mengenmäßigen Unterschiede wieder nur gering. Jedoch gab es eine signifikante Wechselwirkung in der Schicht 0-30 cm: am höchsten waren die N_min-Gehalte in den Schwarzbrache x Mulchsaat-, S. alba x Pflug-, V. sativa x Mulchsaat- und V. sativa x Direktsaatvarianten, am niedrigsten waren sie in der Schwarzbrache x Pflug-Variante (Tabelle 16 und Abbildung 13 e). In der Schicht 30-60 cm gab es keine signifikanten Unterschiede zwischen den Varianten. In der Schicht 60-90 cm gab es einen signifikanten Einfluss des Faktors Zwischenfrucht und eine signifikante Wechselwirkung (Tabelle 16). Die V. sativa x Mulchsaatvariante hatte den signifikant höchsten NO₃-N-Gehalt, während die Mulch- und Direktsaatvarianten in den anderen Zwischenfrüchten und der Schwarzbrache die signifikant niedrigsten Werte hatten (Abbildung 13 e und Tabelle A-4). Zu Versuchsende am 03.09.2013 gab es in den verbliebenen Varianten in keiner Bodenschicht signifikante Unterschiede (Abbildung 13 f und Tabelle 16).

Belm1 (2011/12)

Im Vergleich zu den Versuchsflächen von Frankenhausen war in Belm der Anteil von NH₄-N am gesamten N_min höher. Teilweise bestand die Hälfte des N_min der obersten Schicht aus NH₄-N, beim Oktober-Termin in der Schwarzbrache-Variante sogar etwas mehr als die Hälfte (3,7 kg NH₄-N und 2,1 kg NO₃-N in der Schicht 0-10 cm). Bei den Probenahmen nach der Bodenbearbeitung im Frühjahr war der Anteil von NH₄-N geringer als im Herbst, aber immer noch wesentlich höher als in Frankenhausen. Der höchste NH₄-N-Wert wurde am 26.04.2012 in der V. sativa x Pflug-Variante gemessen (14 kg NH₄-N und 42 kg NO₃-N in der Schicht 0-30 cm).

Auch im Versuch Belm1 gab es zu Versuchsbeginn am 01.09.2011 über die Versuchsfläche hinweg keine signifikanten Unterschiede im N-Gehalt der verschiedenen Bodenschichten (Abbildung 14 a und Tabelle 17). Beim nächsten Beprobungstermin am 25.10.2011 gab es in der Schicht 0-10 cm keine signifikanten Unterschiede im N_min-Gehalt (Tabelle 17). In den darunter liegenden Schichten gab es einen signifikanten Einfluss des Faktors Zwischenfrucht (Tabelle 17). Der N_min- und NO₃-N-Gehalt in den S. alba-Varianten war signifikant niedriger als in den drei anderen Varianten (Abbildung 14 b; Tabelle A-5). Am 21.03.2012 gab es in den Schichten 0-30 cm und 60-90 cm einen signifikanten Einfluss des Faktors Zwischenfrucht (Tabelle 17). Der N_min- und NO₃-N-Gehalt war in diesen Schichten in der Schwarzbrache-Variante signifikant am niedrigsten. In den S. alba- und V. sativa-Varianten gab es die höchsten, in der T. resupinatum-Variante mittlere N-Werte (Abbildung 14 c; Tabelle A-5).

Nach der Differenzierung nach Bodenbearbeitung am 26.04.2012 gab es in der Schicht 0-30 cm einen signifikanten Einfluss des Faktors Zwischenfrucht und in der Schicht 30-60 cm einen signifikanten Einfluss des Faktors Bodenbearbeitung auf den N_min- und NO₃-N-Gehalt. Es gab jedoch keine signifikante Wechselwirkung. In der Schicht 60-90 cm gab es überhaupt keine signifikanten Effekte (Tabelle 17). In der Schicht 0-30 cm hatten die Schwarzbrache-Varianten niedrigere Werte als die Zwischenfrucht-Varianten. In der Schicht 30-60 cm hatten die Fräse-Varianten jeweils niedrigere Werte als die Pflug- und Grubber-Varianten (Abbildung 14 d und Tabelle A- 6). Am 19.06.2012 gab es zwischen den Varianten in keiner Schicht signifikante Unterschiede im N_min- oder NO₃-N-Gehalt und die N-Gehalte waren erwartungsgemäß gering (Abbildung 14 e und Tabelle 17). Zu Versuchsende am 17.08.2012 hatten die V. sativa-Varianten höhere N_min- bzw. NO₃-N-Gehalte als die anderen Zwischenfruchtvarianten und Schwarzbrache. Die Pflugvarianten hatten jeweils höhere Werte als Grubber- und Fräsevarianten (Abbildung 14 f und Tabelle A-6).

Belm2

Zu Versuchsbeginn am 28.08.2012 gab es erwartungsgemäß keine signifikanten Unterschiede im N_min- bzw. NO₃-N-Gehalt über das Versuchsfeld hinweg (Abbildung 15 a; Tabelle 18 und Tabelle A-7). Die Werte waren mit 86 - 100 kg N ha^-1 in 0-90 cm Bodentiefe für August sehr hoch.

Der NH₄-N-Gehalt war an allen Probenahmeterminen in fast allen Varianten relativ konstant bei 3 bis 5 kg ha^-1 in der Schicht 0-30 cm. Ausnahmen waren nur die V. sativa-Variante am 04.04.2013 mit 6,6 kg ha^-1 und die T. resupinatum x Fräse-Variante am 14.05.2013 mit 7,8 kg ha^-1. Aufgrund dieser relativ konstanten Werte wird im Folgenden NO₃-N und NH₄-N nicht getrennt dargestellt.

Am 23.11.2012 gab es in der Schicht 0-30 cm keine signifikanten Unterschiede im N_min-Gehalt zwischen den verschiedenen Varianten. In den Schichten 30-60 cm und 60-90 cm gab es einen signifikanten Einfluss des Faktors Zwischenfrucht. Die S. alba-Variante hatte in beiden Schichten den signifikant niedrigsten und die Schwarzbrache-Variante den signifikant höchsten NO₃-N-Gehalt (Abbildung 15 b; Tabelle 18 und Tabelle A-7). Am 04.04.2013 gab es einen signifikanten Einfluss des Faktors Zwischenfrucht auf den N-Gehalt aller drei Schichten. Der N_min-Gehalt in der Schicht 0-30 cm und der NO₃-N-Gehalt in der Schicht 30-60 cm war in den S. alba- und V. sativa-Varianten signifikant am höchsten. In der Schicht 60-90 cm war der NO₃-N-Gehalt in der S. alba-Variante signifikant am höchsten und in den Schwarzbrache- und T. resupinatum-Varianten signifikant am niedrigsten (Abbildung 15 c; Tabelle 18 und Tabelle A-7).

Am 14.05.2013 nach der Differenzierung nach Bodenbearbeitung gab es in allen Schichten einen signifikanten Einfluss des Faktors Zwischenfrucht auf den N-Gehalt. In allen Schichten hatten die Schwarzbrachevarianten den niedrigsten N_min- und NO₃-N-Gehalt. T. resupinatum führte zu etwas geringeren N-Gehalten als V. sativa und S. alba (Abbildung 15 d; Tabelle 18 und Tabelle A-8). Am 20.06.2013 gab es in der Schicht 0-30 cm keine signifikanten Unterschiede im N_min-Gehalt. In den Schichten 30-60 cm und 60-90 cm gab es einen signifikanten Einfluss des Faktors Zwischenfrucht auf den NO₃-N-Gehalt. In beiden Schichten war der NO₃-N-Gehalt in den Schwarzbrache-Varianten niedriger als in den Zwischenfruchtvarianten (Abbildung 15 e; Tabelle 18 und Tabelle A-8). Am 23.08.2013 gab es in der obersten Schicht einen signifikanten Einfluss der Bodenbearbeitung. Grubbern führte zu einem geringeren N_min-Gehalt als Pflügen und Fräsen. Sonst gab es überhaupt keine signifikanten Unterschiede (Abbildung 15 f; Tabelle 18 und Tabelle A-8).

Die N-Flächenbilanz stellt dar, welche N-Mengen im Verlauf eines Jahres zur jeweiligen Versuchsvariante hinzukommen und welche sie verlassen. Die Ausgangsbasis ist der Versuchsschlag.

Im Versuch DFH1 war die N-Flächenbilanz von den Schwarzbrache- und S. alba-Varianten deutlich negativ. Die höchsten N-Entzüge fanden sich in der Schwarzbrache x Pflug-Variante. Sie resultierten in einer negativen Bilanz von -69 kg N ha^-1. Die N-Flächenbilanz von den V. sativa-Varianten war deutlich positiv. Die Bilanzsumme reichte von 88 kg N ha^-1 von der V. sativa x Pflug-Variante bis zu 99 kg N ha^-1 von der V. sativa x Direktsaat-Variante (Tabelle 19).

Im Versuch DFH2 war die N-Flächenbilanz von den Schwarzbrache-, S. alba- und T. resupinatum-Varianten deutlich negativ. Die höheren N-Entzüge durch die höheren Hafererträge in den Pflugvarianten führten in den Schwarzbrache x Pflug- und S. alba x Pflug-Varianten zu negativen Bilanzen von -77 kg N ha^-1 bzw. -79 kg N ha^-1. In den Schwarzbrache x Grubber- und S. alba x Grubber-Varianten lagen die N-Bilanzen bei -42 kg N ha^-1 bzw. -52 kg N ha^-1. In den V. sativa-Varianten war die N-Bilanz relativ ausgeglichen (Tabelle 20).

Im Versuch Belm1 war die N-Flächenbilanz von den Schwarzbrache- und S. alba-Varianten deutlich negativ. Am niedrigsten war die Bilanzsumme von der S. alba x Pflug-Variante mit -61 kg N ha^-1. Die V. sativa x Pflug-Variante resultiert in einer Bilanzsumme von -11 kg N ha^-1. V. sativa x Grubber und V. sativa x Fräse wiesen leicht positive Bilanzen auf (Tabelle 21).

Im Versuch Belm2 war die N-Flächenbilanz von allen Varianten negativ. Am niedrigsten war die Bilanzsumme von der Schwarzbrache x Pflug-Variante mit -68 kg N ha^-1, gefolgt von der S. alba x Pflug-Variante mit -66 kg N ha^-1. V. sativa x Grubber hatte die geringste negative N-Bilanz mit -6 kg N ha^-1 (Tabelle 22).

Beikrautdeckungsgrad

Die Daten für den Beikrautdeckungsgrad im späten Stadium der Zwischenfrüchte im Versuch DFH1 waren nicht normalverteilt. Für die statistische Auswertung wurden die Daten log-transformiert. Es gab einen signifikanten Einfluss des Faktors Zwischenfrucht (Tabelle 23). Der Beikrautdeckungsgrad war der in der V. sativa-Variante signifikant am niedrigsten und in der T. resupinatum-Variante signifikant am höchsten. In der S. alba-Variante war der Deckungsgrad auf mittlerem Niveau (Abbildung 16).

Auch im Versuch DFH2 gab es einen signifikanten Einfluss des Faktors Zwischenfrucht (Tabelle 23). Wieder war der Beikrautdeckungsgrad in der V. sativa-Variante signifikant am niedrigsten. Es folgten die S. alba-Variante und die T. resupinatum-Variante mit einem jeweils signifikant höheren Beikrautdeckungsgrad. Signifikant am höchsten war der Beikrautdeckungsgrad in der Schwarzbrache-Variante. Insgesamt war der Beikrautdeckungsgrad wesentlich höher als in DFH1 (Abbildung 17).

Auch im Versuch Belm2 gab es einen signifikanten Einfluss des Faktors Zwischenfrucht (Tabelle 23). Hier war der Beikrautdeckungsgrad in der S. alba-Variante signifikant am niedrigsten. In den anderen drei Varianten war er um ein mehrfaches höher als in der S. alba-Variante, dabei lag bei den drei Varianten ein ähnliches Niveau vor (Abbildung 18).

Zusammensetzung der Population

Im Versuch DFH1 überwogen anteilsmäßig das Hirtentäschelkraut (Capsela bursa-pastoris), Kamillearten (Matricaria spp.) und die Gewöhnliche Vogelmiere (Stellaria media). Auffällig ist, dass in der Schwarzbrache-Variante der Anteil an Matricaria spp. höher ist als in den anderen Varianten, dagegen der Anteil an Stellaria media geringer (Abbildung 19).

Im Versuch DFH2 überwog Stellaria media in der Zusammensetzung der Beikrautpopulation. Viele Beikräuter waren im Keimblattstadium und wurden als „unbekanntes Dikotyl“ zusammengefasst (Abbildung 20).

Im Versuch Belm2 war Ackerfrauenmantel (Aphanes arvensis) häufig anzutreffen, vor allem in der S. alba-Variante. Des Weiteren gab es viel Durchwuchs von der Vorfrucht Sommerweizen, allerdings nicht in der S. alba-Variante. Mohnarten (Papaver spp.) waren häufig zu finden; in der S. alba-Variante allerdings seltener als in den drei anderen Varianten. Stellaria media war weit verbreitet. Stiefmütterchenarten (Viola spp.) waren in der S. alba-Variante häufiger zu finden als in den anderen Varianten. Auch gab es in der S. alba-Variante mehr unbestimmbare Gräser (unbekanntes Monokotyl) als in den anderen Varianten (Abbildung 21).

Artenreichtum

Im Versuch DFH1 gab es einen signifikanten Einfluss des Faktors Zwischenfrucht auf den Artenreichtum (Tabelle 23). In der V. sativa-Variante war die signifikant niedrigste Artenanzahl vorhanden. Die Artenzahl in den anderen Varianten war auf einem ungefähr doppelt so hohen Niveau, jedoch immer noch niedrig (Abbildung 22).

Im Versuch DFH2 gab es ebenfalls einen signifikanten Einfluss des Faktors Zwischenfrucht auf den Artenreichtum (Tabelle 23). Hier war die Artenanzahl insgesamt etwas höher als im Versuch DFH1; die Schwarzbrache-Variante hatte die signifikant höchste Artenanzahl und die V. sativa-Variante die signifikant niedrigste Artenanzahl (Abbildung 23).

im Versuch Belm2 gab es einen signifikanten Einfluss des Faktors Zwischenfrucht auf den Artenreichtum (Tabelle 23). Hier hatte die S. alba-Variante verglichen mit den drei anderen Varianten die signifikant niedrigste Artenanzahl (Abbildung 24).

Äquität

In jedem der drei untersuchten Versuche hatte der Faktor Zwischenfrucht einen signifikanten Einfluss auf die Äquität der Beikrautgesellschaft (Tabelle 23).

Die Äquität der Beikrautgesellschaft im Versuch DFH1 war signifikant am niedrigsten in der T. resupinatum-Variante und signifikant am höchsten in der V. sativa-Variante (Abbildung 25).

Im Versuch DFH2 war die Äquität signifikant am niedrigsten in der Schwarzbrache-Variante und signifikant am höchsten in der V. sativa-Variante (Abbildung 26).

Versuch Belm2 war die Äquität der Beikrautgesellschaft in der S. alba-Variante signifikant höher als in den drei anderen Varianten (Abbildung 27).

Shannon-Wiener Index

Im Versuch DFH1 hatte der Faktor Zwischenfrucht einen signifikanten Einfluss auf den Shannon-Wiener Index (H‘) (Tabelle 23). In der V. sativa-Variante war er signifikant niedriger als in den drei anderen Varianten (Abbildung 28).

Auch im Versuch DFH2 hatte der Faktor Zwischenfrucht einen signifikanten Einfluss auf H‘ (Tabelle 23). Hier war H‘ in der V. sativa-Variante signifikant höher als in den anderen drei Varianten (Abbildung 29).

Im Versuch Belm2 gab es keine signifikanten Unterschiede zwischen den Varianten. Die Werte für H‘ waren höher als in den Versuchen DFH1 und DFH2 (Tabelle 23 und Abbildung 30).

Beikrautdichte

Im Versuch DFH1 gab es einen signifikanten Einfluss sowohl des Faktors Zwischenfrucht als auch des Faktors Bodenbearbeitung und eine signifikante Wechselwirkung (Tabelle 24). In allen Mulch- und Direktsaatvarianten war die Beikrautdichte signifikant niedriger als in den in den anderen Bodenbearbeitungsvarianten (Ausnahme: V. sativa x Mulchsaat). Durch die Direktsaatmethode waren die existierenden Beikräuter nicht oder kaum in ihrer Entwicklung gestört worden und es waren keine oder nur wenig neue Beikrautsamen an die Oberfäche geholt worden. So gab es weniger, aber dafür umso größere Beikräuter in diesen Varianten. Signifikant die meisten Beikräuter gab es in der S. alba x Pflug-Variante (Abbildung 31).

Im Versuch DFH2 gab es sehr viel Durchwuchs der Vorfrucht Winterweizen. Um ein Fortbestehen der Mulch- und Direktsaatparzellen zu ermöglichen, wurde jeweils eine Parzellenhälfte dieser Varianten abgeflammt. Im Folgenden sind immer die Ergebnisse der abgeflammten Parzellenhälften dargestellt. Es gab es keine signifikante Wechselwirkung (Tabelle 24). Die Bodenbearbeitung hatte einen signifikanten Einfluss. Die Direktsaatvarianten hatten die signifikant niedrigste Beikrautdichte aufgrund des Abflammens. Die Pflugvarianten hatten eine mittlere Beikrautdichte. Die Scheibeneggevarianten hatten die signifikant höchste Beikrautdichte. Insgesamt war die Beikrautdichte um ein mehrfaches höher als in DFH1 (Abbildung 32).

Im Versuch Belm2 gab es keine signifikante Wechselwirkung, aber sowohl von den Zwischenfrüchten als auch von der Bodenbearbeitung einen signifikanten Einfluss (Tabelle 24). Nach S.alba gab es die höchste Beikrautdichte. Pflügen führte zu einer höheren Beikrautdichte als Grubbern oder Fräsen (Abbildung 33).

Zusammensetzung der Population

Im Versuch DFH1 gab es in den Mulch- und Direktsaatvarianten mehr Hirtentäschelkraut (Capsella bursa-pastoris), mehr Kamillearten (Matricaria spp.) und mehr Gewöhnliche Vogelmiere (Stellaria media) als in den Pflug- und Grubbervarianten.

In den Pflug- und Grubbervarianten gab es dagegen etwas mehr Gänsefußarten (Chenopodium spp.), mehr Taubnesselarten (Lamium spp.), mehr Senfarten (Sinapis spp.) und mehr Ackerhellerkaut (Thlaspi arvensis) als in den Mulch- und Direktsaatvarianten.

In den reduzierten Varianten (= Mulch- und Direktsaat und Grubber) gab es mehr Klettenlabkraut (Galium aparine) als in den Pflugvarianten, in den Pflugvarianten mehr Gänsedisteln (Sonchus spp.) als in den reduzierten Varianten.

Die Zwischenfruchtvarianten unterschieden sich nur geringfügig. Die V. sativa-Varianten hatten bei Stellaria media und Thlaspi arvensis eine Gleichverteilung über die Bodenbearbeitungsvarianten hinweg im Gegensatz zu den anderen Zwischenfrucht- und Schwarzbrachevarianten (Abbildung 34).

Im Versuch DFH2 gab es in den Pflug- und Scheibeneggevarianten mehr Gänsefußarten (Chenopodium spp.), tendenziell mehr Taubnesselarten (Lamium spp.) und der Anteil an unbestimmbaren dikotylen Arten (Unbekanntes Dikot.) war höher als in den Mulch- und Direktsaatvarianten. Stellaria media dominierte in nahezu jeder Variante. Nur in der S. alba x Direktsaatvariante gab es mehr Durchwuchs (Triticum aestivum) als Stellaria media. Generell war der Anteil an Triticum aestivum in den Mulch- und Direktsaatvarianten höher als in den Pflug- und Scheibeneggevarianten, obwohl erstere abgeflammt worden waren (Abbildung 35).

Im Versuch Belm2 gab es im frühen Stadium der Hauptfrucht Hafer viele unbestimmbare dikotyle Arten, da sich viele Beikräuter im Keimblattstadium befanden. Der Anteil dieser unbekannten dikotylen Arten war in den Pflugvarianten noch etwas höher als in den reduzierten Varianten (= Grubber und Fräse).

In den reduzierten Bodenbearbeitungsvarianten gab es mehr Gewöhnlichen Reiherschnabel (Erodium cicutarium) und mehr Stellaria media als in den Pflugvarianten (Abbildung 36).

Hinsichtlich der Zwischenfrüchte fällt auf, dass in den S. alba-Varianten die Unterschiede der Bodenbearbeitungen kaum auffallen, d.h. alle drei Bodenbearbeitungsvarianten sind in dieser Zwischenfruchtvariante fast identisch hinsichtlich der Zusammensetzung der Beikrautpopulation (Abbildung 36).

Artenreichtum

Im Versuch DFH1 gab es einen signifikanten Einfluss sowohl von der Zwischenfrucht als auch von der Bodenbearbeitung auf die Artenanzahl der Beikrautgesellschaft im frühen Stadium der Hauptfrucht Hafer (Tabelle 24). Grubbern führte nach jeder Zwischenfrucht zu einer höheren Artenzahl als Pflügen. Nach Schwarzbrache, S. alba und T. resupinatum führten Mulch- und Direktsaat zu einer niedrigeren Artenanzahl als Grubbern und Pflügen. Nach V. sativa jedoch gab es bei allen vier Bodenbearbeitungsvarianten eine ähnlich hohe Artenanzahl (Abbildung 37).

Im Versuch DFH2 gab es einen signifikanten Einfluss der Bodenbearbeitung auf die Artenanzahl der Beikrautgesellschaft (Tabelle 24). Die Pflugvarianten hatten die signifikant niedrigste Artenanzahl (Abbildung 38).

Im Versuch Belm2 gab es ebenfalls einen signifikanter Einfluss der Bodenbearbeitung (Tabelle 24). Die Pflug- und Fräsevarianten hatten eine signifikant niedrigere Artenanzahl als die Grubbervarianten (Abbildung 39).

Äquität

Im Versuch DFH1 gab es einen signifikanten Einfluss der Bodenbearbeitung auf die Äquität der Beikrautgesellschaft (Tabelle 24). Pflügen und Grubbern führte zu einer geringeren Äquität als Mulch- und Direktsaat (Abbildung 40).

Im Versuch DFH2 gab es keine signifikanten Unterschiede (Tabelle 24). Die Werte für die Äquität waren auf einem niedrigeren Niveau als im Versuch DFH1 (Abbildung 41).

Auch im Versuch Belm2 gab es keine signifikanten Unterschiede (Tabelle 24). Die Werte für die Äquität waren höher als im Versuch DFH2, aber niedriger als im Versuch DFH1 (Abbildung 42).

Shannon-Wiener Index

Im Versuch DFH1 hatte der Faktor Zwischenfrucht einen signifikanten Einfluss auf den Shannon-Wiener Index. T. resupinatum und Schwarzbrache hatten den signifikant niedrigsten Wert und V. sativa den höchsten. Es gab keine signifikante Wechselwirkung (Tabelle 24 und Abbildung 43).

Im Versuch DFH2 gab es keine signifikanten Effekte (Tabelle 24). Die Werte schwankten stark zwischen den verschiedenen Varianten (Abbildung 44).

Im Versuch Belm2 gab es einen signifikanten Effekt der Bodenbearbeitung. Die Pflugvarianten hatten den signifikant niedrigsten Wert und die Grubbervarianten den höchsten. Es gab keine weiteren signifikanten Effekte (Tabelle 24 und Abbildung 45).

Beikrautdeckungsgrad

Die Daten für den Beikrautdeckungsgrad im späten Stadium der Hauptfrucht Hafer für den Versuch DFH1 waren nicht normalverteilt. Für die Varianzanalyse wurden log-transformierte Daten verwendet. Es gab einen signifikanten Einfluss der Bodenbearbeitung (Tabelle 25). Die Pflug-Varianten hatten nach allen Zwischenfrüchten und der Schwarzbrache den signifikant niedrigsten Beikrautdeckungsgrad (Abbildung 46). Die Mulch- und Direktsaatvarianten nach Schwarzbrache, S. alba und T. resupinatum hatten durch zu hohen Beikrautdruck aufgegeben werden müssen. Die Mulch- und Direktsaatvarianten nach V. sativa hatten beibehalten werden können. Der Beikrautdeckungsgrad nahm in den V. sativa-Varianten mit abnehmender Bodenbearbeitungsintensität zu, war aber auch in der Direktsaatvariante nur auf dem Niveau der Grubbervarianten von Schwarzbrache und T. resupinatum (Abbildung 46).

Im Versuch DFH2 gab es einen signifikanten Einfluss der Bodenbearbeitung auf den Beikrautdeckungsgrad (Tabelle 25). Die Pflugvarianten hatten einen signifikant niedrigeren Beikrautdeckungsgrad als die Scheibeneggevarianten. Das Beikrautaufkommen war insgesamt wesentlich höher als im Versuch DFH1. Alle Mulch- und Direktsaatvarianten hatten aufgegeben werden müssen (Abbildung 47).

Im Versuch Belm2 gab es ebenfalls einen signifikanten Einfluss der Bodenbearbeitung (Tabelle 25). Die Pflugvarianten hatten den signifikant niedrigsten Beikrautdeckungsgrad und die Grubbervarianten den höchsten. Die Fräsevarianten wiesen einen mittleren Beikrautdeckungsgrad auf (Abbildung 48).

Beikrautbiomasse

Die Daten der Beikrautbiomasse im Versuch DFH1 waren nicht normalverteilt. Für die Varianzanalyse wurden log-transformierte Daten verwendet. Die Bodenbearbeitung hatte einen signifikanten Einfluss (Tabelle 25). Die Pflugvarianten hatten in jeder Zwischenfruchtvariante eine signifikant geringere Beikrautbiomasse als die Grubbervarianten. Die Beikrautbiomasse in der V. sativa x Mulchsaatvariante war auf einem ähnlichen Niveau wie die Grubbervarianten. Die V. sativa x Direktsaatvariante wies eine deutlich höhere Beikrautbiomasse auf (Abbildung 49).

Auch im Versuch DFH2 gab es einen signifikanten Einfluss der Bodenbearbeitung (Tabelle 25). In den Pflugvarianten der Schwarzbrache-, S. alba- und T. resupinatum-Parzellen gab es eine niedrigere Beikrautbiomasse als in den Scheibeneggevarianten. Bei V. sativa hingegen gab es keinen deutlichen Unterschied in der Beikrautbiomasse zwischen der Pflug- und Scheibeneggevariante (Abbildung 50).

Im Versuch Belm2 gab es ebenfalls einen signifikanten Einfluss der Bodenbearbeitung (Tabelle 25). In den Pflugvarianten gab es eine signifikant niedrigere Beikrautbiomasse als in den Fräse- und Grubbervarianten (Abbildung 51).

Zusammensetzung der Population

Im Versuch DFH1 gab es keine eindeutigen Trends bezüglich der Zusammensetzung der Beikrautgesellschaft im späten Stadium der Hauptfrucht Hafer. Tendenziell war in den reduzierten Bodenbearbeitungsvarianten Matricaria spp. stärker vertreten. In den Pflugvarianten waren Lamium spp., Sinapis spp. und Sonchus spp. etwas stärker vertreten als in den reduzierten Varianten (Abbildung 52).

Im Versuch DFH2 trat Windhalm (Apera spica-venti) nur in den Scheibeneggevarianten, nicht aber in den Pflugvarianten auf. Ferner gab es in den Scheibeneggevarianten mehr Matricaria spp. als in den Pflugvarianten. Die Unterschiede in der Zusammensetzung der Beikrautpopulation waren aber zwischen den verschiedenen Varianten nicht sehr stark ausgeprägt (Abbildung 53).

Im Versuch Belm2 gab es Effekte der Zwischenfrüchte auf die Zusammensetzung der Beikrautpopulation. So gab es in den drei Zwischenfruchtvarianten mehr Mohnarten (Papaver spp.) als in der Schwarzbrachevariante. In der Schwarzbrachevariante gab es im Gegensatz zu den drei Zwischenfruchtvarianten in jeder Bodenbearbeitung Ackerschachtelhalm (Equisetum arvense). Ebenso kam Stellaria media in der Schwarzbrachevariante in jeder Bodenbearbeitung vor; in den drei Zwischenfruchtvarianten aber hauptsächlich in den reduzierten Bodenbearbeitungsvarianten (Abbildung 54).

Artenreichtum

Im Versuch DFH1 gab es einen signifikanten Einfluss der Zwischenfrucht auf den Artenreichtum der Beikrautgesellschaft (Tabelle 25). Die V. sativa- und T. resupinatum-Varianten hatten eine signifikant niedrigere Artenanzahl als die S. alba-Varianten (Abbildung 55).

Im Versuch DFH2 hatte die Bodenbearbeitung einen signifikanter Einfluss (Tabelle 25). Die Pflugvarianten hatten eine signifikant niedrigere Artenanzahl als die Scheibeneggevarianten (Abbildung 56).

Im Versuch Belm2 gab es keine signifikanten Effekte (Tabelle 25 und Abbildung 57).

Äquität

Im Versuch DFH1 gab es keine signifikanten Effekte auf die Äquität der Beikrautgesellschaft im späten Stadium der Hauptfrucht Hafer (Tabelle 25). Die T. resupinatum x Grubber-Variante hatte den niedrigsten Wert. Alle Pflugvarianten hatten die höchsten Werte (Abbildung 58).

Im Versuch DFH2 gab es ebenfalls keine signifikanten Effekte (Tabelle 25). Die Werte sind mit Ausnahme der T. resupinatum x Pflug-Variante etwa auf dem Niveau der niedrigsten Variante des Versuchs DFH1 (Abbildung 59).

Im Versuch Belm2 gab es ebenfalls keine signifikanten Effekte (Tabelle 25 und Abbildung 60).

Shannon-Wiener Index

Im Versuch DFH1 gab es auf den Shannon-Wiener Index der Beikrautgesellschaft einen signifikanten Einfluss sowohl der Zwischenfrucht als auch der Bodenbearbeitung und es gab eine signifikante Wechselwirkung (Tabelle 25). Grubbern nach T. resupinatum führte zum signifikant niedrigsten Shannon-Wiener Index, Grubbern nach S. alba-Varianten zum Shannon-Wiener Index in der höchsten Kategorie (Abbildung 61).

Im Versuch DFH2 gab es einen signifikanten Einfluss der Bodenbearbeitung (Tabelle 25). Die Pflugvarianten hatten einen signifikant niedrigeren Wert als die Scheibeneggevarianten (Abbildung 62). Es gab keine signifikante Wechselwirkung.

Im Versuch Belm2 gab es keine signifikanten Effekte (Tabelle 25 und Abbildung 63).

Im Versuch DFH1 gab es einen signifikanten Einfluss der Bodenbearbeitung auf den Feldaufgang des Hafers. Grubbern führte zum niedrigsten Feldaufgang nach allen Zwischenfrüchten. Am deutlichsten war der Unterschied zu den anderen Bodenbearbeitungsvarianten nach S. alba und V. sativa (Abbildung 64 und Tabelle 26).

Im Versuch DFH2 gab es einen signifikanten Einfluss sowohl der Zwischenfrucht als auch der Bodenbearbeitung Tabelle 26). Es kam in der S. alba x Mulchsaat-Variante zum niedrigsten Feldaufgang und in der V. sativa x Scheibenegge-Variante zum höchsten Feldaufgang (Abbildung 65). Das Abflammen in den Mulch- und Direktsaatvarianten führte zu einem geringerem Feldaufgang in diesen Parzellen (Abbildung 66). Hierdurch wurde der Zwischenfruchteffekt überdeckt (Tabelle 26).

Im Versuch Belm1 gab es einen signifikanten Einfluss der Zwischenfrucht (Tabelle 26). S. alba führte zum niedrigsten und T. resupinatum zum höchsten Feldaufgang des Hafers (Abbildung 67).

Im Versuch Belm2 gab es keine signifikanten Unterschiede (Tabelle 26). Ein sehr lückiger Feldaufgang führte zu einer niedrigen Anzahl Pflanzen pro Quadratmeter (Abbildung 68).

Im Versuch DFH2 gab es keine signifikanten Unterschiede im Grünmasseertrag des Hafers zwischen den verschiedenen Varianten Tabelle 27 und Abbildung 69). In der N-Aufnahme der Grünmasse gab es hingegen signifikante Unterschiede hinsichtlich der Zwischenfruchtvariante (Tabelle 27). Sie war am niedrigsten nach S. alba insbesondere in den reduzierten Bodenbearbeitungsvarianten und am höchsten nach V. sativa insbesondere in den Pflug- und Scheibenegge-Varianten (Abbildung 70).

Im Versuch Belm1 gab es einen signifikanten Einfluss der Zwischenfrucht und der Bodenbearbeitung auf den Grünmasseertrag des Hafers (Tabelle 27). Der Grünmasseertrag des Hafers nach S. alba, T. resupinatum und V. sativa war in den Pflugvarianten höher als in den reduzierten Varianten, nach Schwarzbrache schwankte er nicht stark zwischen den verschiedenen Bodenbearbeitungsvarianten. Nach V. sativa waren die Grünmasseerträge in jeder Bodenbearbeitungsvariante am höchsten. Am niedrigsten waren die Grünmasseerträge in den S. alba x Grubber und S. alba x Fräse-Varianten (Abbildung 71). Auch auf die N-Aufnahme des Hafers gab es einen signifikanten Einfluss von Zwischenfrucht und Bodenbearbeitung (Tabelle 27). Nach Schwarzbrache gab es die niedrigste N-Aufnahme und nach V. sativa die höchste. Nach jeder Zwischenfrucht war in den Pflugvarianten die N-Aufnahme am höchsten (Abbildung 72).

Im Versuch Belm2 gab es einen signifikanten Einfluss der Bodenbearbeitung auf den Grünmasseertrag des Hafers (Tabelle 27). Fräsen und Pflügen führten zu einem höheren Grünmasseertrag als Grubbern. Die niedrigsten Grünmasseerträge gab es in den Grubbervarianten nach Schwarzbrache und T. resupinatum. Den höchsten Grünmasseertrag gab es in der V. sativa x Fräse-Variante (Abbildung 73). Auf die N-Aufnahme der Grünmasse gab es einen signifikanten Einfluss von Zwischenfrucht und Bodenbearbeitung (Tabelle 27). Fräsen und Pfügen führte zu einer höheren N-Aufnahme als Grubbern. V. sativa führte zu einer höheren N-Aufnahme als die anderen Zwischenfruchtarten und Schwarzbrache (Abbildung 74).

Im Versuch DFH1 gab es einen signifikanten Einfluss der Zwischenfrucht auf den Kornertrag des Hafers (Tabelle 28). Er war nach S. alba am niedrigsten und nach V. sativa am höchsten (Abbildung 75). Es gab keine statistisch absicherbare Wechselwirkung zwischen Zwischenfrucht und Bodenbearbeitung.

Im Versuch DFH2 gab es einen signifikanten Effekt von Zwischenfrucht und Bodenbearbeitung sowie eine signifikante Wechselwirkung (Tabelle 28). Der Kornertrag war nach V. sativa sowohl in den Pflug- als auch in den Scheibeneggevarianten auf einem hohen Niveau. Nach Schwarzbrache, S. alba und T. resupinatum war er in den Pflugvarianten hoch, in den Scheibeneggevarianten jedoch niedrig (Abbildung 76).

Im Versuch Belm1 gab es einen signifikanten Effekt von Zwischenfrucht und Bodenbearbeitung sowie eine signifikante Wechselwirkung (Tabelle 28). Der Kornertrag war signifikant am niedrigsten in der Schwarzbrache x Fräse-Variante. Er war signifikant am höchsten in den S. alba x Pflug- und V. sativa x Pflug-Varianten (Abbildung 77).

Im Versuch Belm2 gab es einen signifikanten Effekt der Bodenbearbeitung auf den Kornertrag (Tabelle 28). Pflügen führte zum höchsten Ertrag und Grubbern zum niedrigsten (Abbildung 78).

Im Versuch DFH1 gab es einen signifikanten Einfluss der Zwischenfrucht auf den Strohertrag des Hafers (Tabelle 28). Er war nach V. sativa signifikant höher als nach Schwarzbrache, S. alba und T. resupinatum (Abbildung 79).

Im Versuch DFH2 gab es einen signifikanten Einfluss von Zwischenfrucht und Bodenbearbeitung sowie eine signifikante Wechselwirkung (Tabelle 28). In der T. resupinatum x Pflug-Variante und in der V. sativa x Scheibenegge-Variante war der Strohertrag signifikant am höchsten. In den Scheibeneggevarianten von Schwarzbrache, T. resupinatum und S. alba war er signifikant am niedrigsten (Abbildung 80).

Im Versuch Belm1 gab es einen signifikanten Einfluss von Zwischenfrucht und Bodenbearbeitung sowie eine signifikante Wechselwirkung (Tabelle 28). Pflugbearbeitung führte nach jeder Zwischenfrucht sowie Schwarzbrache zu einem höheren Strohertrag als Grubbern und Fräsen. Nach V. sativa war der Ertragsunterschied zwischen den Bodenbearbeitungsvarianten aber nur gering ausgeprägt (Abbildung 81).

Im Versuch Belm2 gab es einen signifikanten Einfluss der Bodenbearbeitung auf den Strohertrag (Tabelle 28). Er war nach Pflügen am höchsten und nach Grubbern am niedrigsten (Abbildung 82).

Rispen pro m²

Im Versuch DFH1 hatte der Faktor Bodenbearbeitung einen signifikanten Einfluss auf die Anzahl der Rispen pro Quadratmeter. Die Grubbervarianten hatten die niedrigste Anzahl Rispen und die Mulchsaatvariante die höchste. Es gab keine weiteren signifikanten Effekte (Abbildung 83 und Tabelle 29).

Im Versuch DFH2 gab es keine signifikanten Effekte. In den S. alba- und T. resupinatum-Parzellen gab es jeweils in der Pflugvariante mehr Rispen pro m² als in der Scheibeneggevariante (Abbildung 84 und Tabelle 29).

Im Versuch Belm1 hatte der Faktor Zwischenfrucht einen signifikanten Einfluss auf die Anzahl der Rispen pro Quadratmeter. Die S. alba-Varianten hatten die niedrigste Anzahl Rispen, die Schwarzbrache- und V. sativa-Varianten die höchste (Abbildung 85 und Tabelle 29).

Im Versuch Belm2 hatte der Faktor Bodenbearbeitung einen signifikanten Einfluss auf die Anzahl Rispen pro Quadratmeter. Die Grubbervarianten hatten die niedrigste Anzahl Rispen und die Pflugvarianten die höchste (Abbildung 86 und Tabelle 29).

Tausendkornmasse

Die Unterschiede zwischen den verschiedenen Varianten in der Tausendkornmasse (TKM) im Versuch DFH1 waren gering. Dennoch gab es signifikante Effekte für Faktor Zwischenfrucht und Bodenbearbeitung, jedoch keine signifikante Wechselwirkung. Pflügen führte in jeder Zwischenfruchtart sowie der Schwarzbrache zu einer geringeren TKM als Grubbern. Nach S. alba wurde die höchste TKM erreicht. Die Werte reichten von 38,4 g in der V. sativa x Pflug-Variante bis zu 40,1 g in der S. alba x Grubber-Variante. Auffällig ist, dass in den V. sativa-Varianten die Mulch- und Direktsaatbearbeitung zu einer höheren TKM führten als die Pflug- und Grubberbearbeitung (Abbildung 87 und Tabelle 29).

Im Versuch DFH2 gab es keine signifikanten Effekte und die Unterschiede zwischen den Varianten waren bis auf die Bodenbearbeitungsvarianten nach V. sativa gering. Wieder hatte die V. sativa x Pflug-Variante die niedrigste Tausendkornmasse, und zwar 37,2 g. Die V. sativa x Scheibenegge-Variante hatte eine TKM ähnlich den anderen Varianten (38,9 g). Die höchste Tausendkornmasse hatte die Schwarzbrache x Scheibenegge-Variante mit 39,0 g (Abbildung 88 und Tabelle 29).

Im Versuch Belm1 hatte sowohl der Faktor Zwischenfrucht als auch der Faktor Bodenbearbeitung einen signifikanten Einfluss auf die TKM und es gab eine signifikante Wechselwirkung Zwischenfrucht*Bodenbearbeitung. Die V. sativa x Pflug-Variante hatte mit 37,4 g die signifikant niedrigste Tausendkornmasse und auch V. sativa x Grubber gehörte zur niedrigsten Kategorie, während die T. resupinatum x Grubber-Variante mit 41,0 g die höchste TKM hatte (Abbildung 89 und Tabelle 29).

Im Versuch Belm2 gab es keine signifikanten Effekte. Auch hier waren die Unterschiede zwischen den verschiedenen Varianten gering. Sie reichten von 38,6 g in der T. resupinatum x Fräse-Variante bis zu 40, 5 g in der Schwarzbrache x Grubber-Variante (Abbildung 90 und Tabelle 29).

Kornzahl pro Rispe

Im Versuch DFH1 gab es einen signifikanten Einfluss sowohl der Zwischenfrucht als auch der Bodenbearbeitung sowie eine signifikante Wechselwirkung Zwischenfrucht*Bodenbearbeitung auf die Kornzahl pro Rispe. Die S. alba x Pflug- (34 Körner) und die S. alba x Grubber- (37 Körner) sowie die Schwarzbrache x Grubber- (37 Körner) -Varianten hatten die signifikant niedrigsten Kornzahlen pro Rispe. Die V. sativa x Grubber-Variante hatte mit 56 Körnern die signifikant höchste Kornzahl pro Rispe (Abbildung 91 und Tabelle 29).

Im Versuch DFH2 gab es einen signifikanten Einfluss sowohl der Zwischenfrucht als auch der Bodenbearbeitung sowie eine signifikante Wechselwirkung Zwischenfrucht*Bodenbearbeitung. Die Schwarzbrache x Scheibenegge-Variante hatte mit 23 Körnern die signifikant niedrigste Kornzahl pro Rispe. Die V. sativa x Pflug- und V. sativa x Scheibenegge-Varianten hatten mit jeweils 51 Körnern die signifikant höchsten Kornzahlen pro Rispe (Abbildung 92 und Tabelle 29).

Im Versuch Belm1 gab es einen signifikanten Einfluss sowohl der Zwischenfrucht als auch der Bodenbearbeitung. Es gab keine signifikante Wechselwirkung. Die Schwarzbrache x Fräse-Variante hatte mit 30 Körnern die niedrigste Kornzahl pro Rispe. Die S. alba x Pflug-Variante hatte mit 55 Körnern die höchste Kornzahl pro Rispe (Abbildung 93 und Tabelle 29).

Im Versuch Belm2 gab es keine signifikanten Effekte. Durch den lückigen Bestand gab es bei der errechneten Kornzahl eine große Streuung und zum Teil ungewöhnlich hohe Kornzahlen pro Rispe (Abbildung 94 und Tabelle 29).

• Welche der getesteten Zwischenfruchtarten führt zu den höchsten N_min- und NO₃-N-Werten im Frühjahr?

Erträge der Zwischenfrüchte

Im Versuch DFH1 war der Ertrag von S. alba ca. 3,8 dt TM ha^-1 und der Ertrag von V. sativa ca. 14,5 dt TM ha^-1 höher als in DFH2. Das heißt, der Ertrag von S. alba variierte nur geringfügig, während der Ertrag von V. sativa in DFH2 nur etwa die Hälfte von DFH1 betrug. Die vier Tage, die in DFH2 früher gesät worden war, hatten also keinen messbaren positiven Effekt gehabt. Beide Saattermine (26.08. und 22.08.) sind als spät anzusehen. Rinnofner et al. (2005b) sprechen bei einer Aussaat am 12. August bereits von einer späten Aussaat.

Eventuell hatte die Temperatur für den Minderertrag von V. sativa im zweiten Versuchsjahr den Ausschlag gegeben. So stand der September 2011 mit durchschnittlich 15,4°C und der Oktober 2011 mit durchschnittlich 9,7°C einem kühleren September 2012 mit 12,8°C und einem kühleren Oktober 2012 mit 8,0°C gegenüber. Ferner waren beide Monate beider Jahre trockener als das langjährige Mittel; der September in beiden Jahren mit 39 mm versus 39,4 mm sehr ähnlich, aber der Oktober 2012 mit 30,1 mm noch trockener als der Oktober 2011 mit 41 mm. Der November beider Jahre fiel so trocken aus, dass dem Boden nahezu kein Wasser zugeführt wurde; d.h. es erfolgte auch im November, wo aufgrund der Temperaturen noch ein Wachstum der Zwischenfrüchte hätte stattfinden können, kein Ausgleich oder Auffüllen des Wasserhaushaltes (weniger als 16 mm Niederschlag im November beider Jahre; langjähriges Mittel: 63 mm).

Desweiteren spielte eventuell das massive Auftreten von Ausfallgetreide in DFH2 eine Rolle, welches in Konkurrenz zur wachsenden Zwischenfrucht stand.

T. resupinatum war in DFH1 sehr schlecht aufgelaufen. In der Literatur wird an mehreren Stellen ein mangelhafter Aufgang oder Totalausfall von T. resupinatum erwähnt (Gruber und Thamm 2005; König 1996, S. 18; Kolbe et al. 2004, S. 9). In Frankenhausen war vermutlich das Verschlämmen aufgrund von Starkregen kurz nach der Saat ausschlaggebend für ungünstige Auflaufbedingungen im Jahr 2011. In DFH2 war T. resupinatum besser aufgelaufen und hatte Erträge von 6 dt TM ha^-1 erbracht, was einem in der Literatur angegebenen Durchschnittswert entspricht (Gruber und Thamm 2005).

Auch in Belm waren die Erträge von V. sativa in Belm2 geringer als in Belm1 (8,8 dt TM ha^-1 versus 14,9 dt TM ha^-1). Die Erträge von S. alba waren dagegen in beiden Versuchsjahren auf einem ähnlichen Niveau bzw. im zweiten Versuchsjahr leicht höher als im ersten (25,7 dt TM ha^-1 versus 24,0 dt TM ha^-1). In beiden Jahren war der Ertrag von S. alba höher als in Frankenhausen (+3,1 dt TM ha^-1 im ersten Versuchsjahr; +8,6 dt TM ha^-1 im zweiten Versuchsjahr). Dagegen war der Ertrag von V. sativa geringer (-15 dt TM ha^-1 im ersten Versuchsjahr; -6,6 dt TM ha^-1 im zweiten Versuchsjahr) und der Ertrag von T. resupinatum vergleichbar.

Ein möglicher Grund für den besseren Senfertrag in Belm kann das höhere N-Niveau der Böden zu Beginn der Versuche sein. Dies ist für S. alba als N-liebende Pflanze wichtig. Ein möglicher Grund für den geringeren Ertrag in Belm von V. sativa kann der Sandboden sein. So gedeiht V. sativa am besten auf mittleren und schweren, kalkhaltigen frischen Lehmböden (Köppl 2010). Für Sandboden besser geeignet ist V. villosa (Kolbe et al. 2004, S. 78), wenn nicht notwendigerweise auf eine abfrierende Zwischenfrucht zurückgegriffen werden muss. Falls dies der Fall ist, könnten Lupinus spp. angebaut werden (Kolbe et al. 2004, S. 78–80).

Es fällt auf, dass S. alba auf beiden Standorten ertragsstabiler als die anderen Zwischenfrüchte ist. Dies wird in verschiedenen Studien bestätigt (Brust et al. 2011; Kolbe et al. 2004; Thorup-Kristensen 1994).

C/N-Verhältnis der Zwischenfrüchte

S. alba hatte im Versuch DFH1 ein wesentlich höheres C/N-Verhältnis als in den anderen Versuchen. Fehler bei der Trocknung können ausgeschlossen werden, da diese Proben gleich behandelt wurden wie die anderen Zwischenfruchtproben und gleichzeitig mit ihnen im Trockenschrank waren. Vermutlich war S. alba im Versuch DFH1 in einem weiter fortgeschrittenem Vegetationsstadium als in den anderen Versuchen und es war mehr verholztes Stängelmaterial in den Proben als in den Proben der anderen Standorte. In der Literatur werden für das C/N-Verhältnis von S. alba Werte von 12,9 (Kolbe et al. 2004, S. 9), 17,8 -30,3 (Baggs et al. 2000), 11-28 (Schmidt und Gläser 2013, S. 24) angegeben. Im Allgemeinen finden sich in den Literatur für das C/N-Verhältnis von Zwischenfrüchten Werte zwischen 10-30 (Thorup-Kristensen et al. 2003). Der hohe Wert von 25,9 ist insofern nicht ungewöhnlich und liegt im Rahmen dieser Angaben.

N_min- und NO₃-N im Frühjahr

In Frankenhausen hatten die Zwischenfrüchte einen deutlichen Einfluss auf den Gehalt an N_min und NO₃-N. Im Frühjahr vor der Bodenbearbeitung resultierte V. sativa in beiden Versuchen in den höchsten N_min und NO₃-N-Gehalten in den Schichten 0-30 cm und 30-60 cm. Auch nach der Bodenbearbeitung führte V. sativa zu höheren N_min und NO₃-N-Werten als die anderen Zwischenfrüchte. Obwohl der Biomasseertrag von V. sativa in DFH2 nur etwa halb so hoch wie in DFH1 war, waren die N_min und NO₃-N-Werte in den V. sativa-Varianten in DFH2 auf einem ähnlichen Niveau wie in DFH1. Der bessere Aufwuchs von T. resupinatum in DFH2 war an den Ergebnissen des Pflugsystems sichtbar. Im reduzierten Bodenbearbeitungssystem schnitt die T. resupinatum-Variante aber auch in DFH2 schlechter ab als die V. sativa-Variante. Am niedrigsten waren die N_min und NO₃–N-Werte in beiden Versuchen und beiden Bodenbearbeitungssystemen in den S. alba-Varianten. Die N-Aufnahme in der Wachstumsperiode führte wie erwünscht zu geringen N_min und NO₃-N-Gehalten im Herbst. Allerdings war die N-Aufnahme mit 34,9 kg N ha^-1 im Versuch DFH1 und 43,4 kg N ha^-1 im Versuch DFH2 eher gering. Vermutlich hätte die N-Aufnahme bei höheren Boden-N-Gehalten höher liegen können. Der Ausgangsgehalt beider Flächen lag bei rund 34 kg N ha^-1 in der Schicht 0-60 cm. Im Frühjahr nach der Bodenbearbeitung erreichten die N_min und NO₃-N-Gehalte der S. alba-Varianten nicht die Gehalte der V. sativa-Varianten, lagen aber in den reduzierten Bodenbearbeitungsvarianten und der Direktsaat auf ähnlichem Niveau wie die Schwarzbrache- und T. resupinatum-Varianten. Das höhere C/N-Verhältnis von S. alba verglichen mit T. resupinatum wirkte sich hier also nicht negativ auf die Frühjahrs-N-Gehalte aus.

In Belm waren die Unterschiede in den N_min und NO₃-N-Gehalten zwischen den Zwischenfruchtarten geringer. S. alba wies ein gutes N-Aufnahmevermögen auf. Beim Herbsttermin hatte S. alba in beiden Versuchen signifikant geringere N_min und NO₃-N-Gehalte, was insbesondere auf dem Sandboden einen guten Schutz vor Auswaschung darstellt. Bei den anderen Varianten kann davon ausgegangen werden, dass es aufgrund des durchlässigeren Sandbodens schon im Oktober zu einer Nitratverlagerung kam, was die hohen Werte in der Schicht 60-90 cm erklären würde. Im Frühjahr erreichten alle Varianten ungefähr dasselbe Niveau.

• Führt die reduzierte Bodenbearbeitung zu geringeren N_min- und NO₃-N-Werten verglichen mit herkömmlichem Pflügen?

Die Zwischenfrüchte waren mit Fräse, Grubber oder Scheibenegge oberflächlich eingearbeitet worden. In keinem der Versuche führte dies zu wesentlich geringeren N_min- und NO₃-N-Gehalten im Frühjahr im Vergleich zu der Pflugvariante der jeweiligen Zwischenfrucht. Der Grubber bewährte sich jedoch nicht zur Einarbeitung von S. alba, da das kaum zerkleinerte Material später die Drillmaschine verstopfte.

Mulch- und Direktsaat in DFH1 und DFH2 führten zu deutlich geringeren N_min- und NO₃-N-Gehalten im Frühjahr, vor allem nach Schwarzbrache, S. alba und T. resupinatum. Am höchsten und nahezu auf dem Niveau der Pflug- und Grubbervariante waren die N_min- und NO₃-N-Gehalte in den Mulch- und Direktsaatvarianten nach V. sativa in DFH1. Hier machte sich vermutlich der höhere Ertrag von V. sativa des ersten Versuchsjahres bemerkbar.

Im Verlauf der weiteren Vegetationsperiode gab es in der Regel keine signifikanten Unterschiede im N-Gehalt. In Belm zeigten der Grünmasseertrag und dessen N-Aufnahme jedoch einen signifikanten Unterschied zwischen den Bodenbearbeitungsvarianten; in Belm1 war beides nach Pflügen am höchsten und in Belm2 sowohl nach Pflügen als auch nach Fräsen.

Allerdings können die langfristigen Auswirkungen einer reduzierten Bodenbearbeitung hier aufgrund der Einjährigkeit der Versuche nicht abgeschätzt werden. Bei langfristig pfluglos bewirtschafteten Sandböden, insbesondere solchen mit geringen Humusgehalten, besteht eine Neigung zu Verdichtungen der Krume. Zusätzlich problematisch ist, dass in Sandböden häufig tiefgrabende Regenwürmer und somit leicht durchwurzelbare, kontinuierliche Makroporen weitgehend fehlen (Nieder 1998). Es ist daher wichtig, pfluglos bewirtschaftete Sandböden krumentief zu lockern.

• Welche der getesteten Zwischenfruchtarten hat sowohl im Frühjahr vor der Bodenbearbeitung als auch während des Wachstumsverlaufs des Hafers den besten beikrautunterdrückenden Effekt?

In DFH1 und DFH2 war der Deckungsgrad der Beikräuter im späten Stadium der Zwischenfrüchte in beiden Jahren nach V. sativa signifikant am niedrigsten. S. alba hatte ein mittleres Beikrautunterdrückungspotenzial. In DFH2 war das Beikrautaufkommen in allen Varianten wesentlich höher als in DFH1. In Belm2 war der Deckungsgrad der Beikräuter nach S. alba signifikant am niedrigsten.

Die Beikrautdichte im frühen Stadium der Hauptfrucht Hafer war in DFH1 und Belm2 in der S. alba x Pflug-Variante signifikant am höchsten. Dieses höhere Beikrautaufkommen relativierte sich während der Vegetationsphase des Hafers wieder. Die Beikrautdichte wird in einem jungen Stadium der Beikräuter gezählt und sagt somit nur etwas über das vorhandene Beikrautpotenzial aus und nicht über die weitere Entwicklung. Am niedrigsten war die Beikrautdichte in Mulch- und Direktsaat von DFH1, wo es signifikant weniger, aber dafür umso größere Beikräuter gab. In diesen Parzellen waren die Beikräuter durch die fehlende Bodenbearbeitung nicht oder kaum in ihrer Entwicklung gestört worden und konnten so teilweise ab dem vergangenen Herbst ungestört weiterwachsen.

Das wesentlich höhere Beikrautaufkommen von DFH2 im Vergleich zu DFH1 zeigte sich auch in der Dichte; die Anzahl war in jeder Variante ein Vielfaches höher. Problematisch war hier der starke Durchwuchs der Vorfrucht Winterweizen, der als Beikraut mitgezählt wurde. Am höchsten war die Beikrautdichte in den Scheibeneggeparzellen. Am niedrigsten war sie in Mulch- und Direktsaat aufgrund des Abflammens.

In DFH1 war der Deckungsgrad der Beikräuter im späten Stadium des Hafers in den Pflugvarianten grundsätzlich niedrig verglichen mit den anderen Bodenbearbeitungsvarianten und unterschieden sich nicht hinsichtlich der Zwischenfruchtvarianten und Schwarzbrache. In den Mulch- und Direktsaatvarianten mussten die Haferparzellen nach den Zwischenfrüchten S. alba und T. resupinatum sowie nach der Schwarzbrache wegen zu hohen Beikrautdruckes aufgegeben werden. Im Vergleich dazu konnte V. sativa die Beikräuter wesentlich besser unterdrücken. In DFH2 mussten alle Mulch- und Direktsaatvarianten aufgrund zu hohen Beikrautdruckes aufgegeben werden. Der Beikrautdruck auf den Scheibenegge-Varianten war signifikant höher als der Beikrautdruck auf den Pflug-Varianten und es gab keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich der Zwischenfruchtvarianten und Schwarzbrache. Es herrschte insgesamt - auch auf den Pflug-Varianten - ein wesentlich höherer Beikrautdeckungsgrad als im Vorjahr. Der höhere Deckungsgrad kam auch durch den hohen Anteil an Gewöhnlicher Vogelmiere (Stellaria media) zustande. Dies erklärt auch, warum die Beikrautbiomasse in DFH2 ähnlich ist wie in DFH1 und nicht etwa aufgrund des höheren Deckungsgrades wesentlich höher, da Stellaria media kein hohes Gewicht hat.

Bei der Beikrautbiomasse zeigte sich die Überlegenheit des Pfluges als Instruments zur Beikrautkontrolle. In allen Versuchen war in den Schwarzbrache x Pflug-, S. alba x Pflug- und T. resupinatum x Pflug-Varianten die Beikrautbiomasse am niedrigsten. In DFH2 und Belm2 war die Beikrautbiomasse in der V. sativa x Pflug-Variante höher als in den anderen Pflugvarianten und in DFH2 auf demselben Niveau wie die V. sativa x Scheibenegge-Variante.

Die relative Vorzüglichkeit von V. sativa in Frankenhausen im ersten Versuchsjahr im Hinblick auf die Beikrautunterdrückung bestätigt die Ergebnisse von Beckmann (1998, S. 81). Ergebnisse von Wittwer et al. (2013) zeigen einen ähnlich guten Erfolg von S. alba und V. sativa, was den Ergebnissen des zweiten Versuchsjahres auf beiden Standorten entspricht. In Frankenhausen konnte die Beobachtung gemacht werden, dass V. sativa beim Abfrieren regelrecht „Platten“ bildete, die dort, wo genügend Biomasse vorhanden war, den Boden gut bedeckt hielten und ein Aufkommen der Beikräuter weitgehend verhinderten (Abbildung A-1). So ist der ausbleibende Erfolg von V. sativa in den Mulch- und Direktsaatvarianten von DFH2 zum einen in der dort geringeren Biomassebildung von V. sativa und zum anderen in dem generell höheren Beikrautaufkommen zu suchen.

• Wie wirken sich die verschiedenen Zwischenfrüchte und Bodenbearbeitungsvarianten auf die Diversität der Beikrautpopulation aus?

Die Diversitätsindices können einen Hinweis darauf geben, wie problematisch eine Beikrautgesellschaft in ackerbaulicher Hinsicht einzustufen ist. Je diverser und gleichverteilter eine Beikrautgesellschaft ist, desto unproblematischer ist sie in der Regel (Mahn 2002). Überwiegen eine oder wenige Arten, ist das ein Anzeichen dafür, dass diese Arten unerwünscht günstige Entwicklungsbedingungen vorfinden (Mahn 2002). Die Artenanzahl, d. h. die gesamte Anzahl der auf einer Fläche oder Parzelle vorgefundenen Arten, ist der einfachste und älteste Diversitätsindex (Krebs 1989, S. 329). Der Shannon-Wiener Index (H‘) ist der in der Ökologie gebräuchlichste Index und berücksichtigt neben der absoluten Artenanzahl auch die relative Häufigkeit der Art, d. h. die Gleichmäßigkeit der Verteilung der verschiedenen Arten (Krebs 1989, S. 330). Bei einer gleich hohen Artenanzahl ist eine Beikrautgesellschaft mit höherem H‘ diverser in dem Sinn, dass die relative Dichte bzw. der relative Deckungsgrad der zugehörigen Arten einander ähnlicher ist. Die Äquität (oder Evenness; englisch für Gleichmäßigkeit) ist ein Maß für die Gleichverteilung. Da H‘ allein nicht erkennen lässt, ob sein Wert aufgrund einer hohen Artenzahl mit jeweils unterschiedlicher Individuenzahl oder durch gleichmäßige Verteilung der Individuen auf wenige Arten entstanden ist, benutzt man als Vergleichsmaß die berechnete Äquität (Krebs 1989, S. 330). Man setzt dabei den tatsächlichen Diversitätswert in Relation zu dem maximal möglichen Diversitätswert, der sich bei gleicher Artenzahl, aber unter größtmöglicher Gleichverteilung der Individuen auf die bestehenden Arten ergeben würde.

Vor der Differenzierung nach Bodenbearbeitung nahm in den Versuchen in Frankenhausen V. sativa und im Versuch in Belm S. alba eine Sonderstellung ein. V. sativa hatte in Frankenhausen eine signifikant geringere Artenanzahl bei signifikant höherer Äquität. In DFH1 ging dies mit signifikant niedrigerem H‘ und in DFH2 mit signifikant höherem H‘ als die anderen Zwischenfruchtvarianten und Schwarzbrache einher. In Belm2 hatte S. alba eine signifikant niedrigere Artenanzahl bei signifikant höherer Äquität. Bezüglich H‘ unterschieden sich die Varianten hier kaum. In allen drei Versuchen ging also die Zwischenfrucht mit dem höchsten Beikrautunterdrückungspotenzial mit einer geringeren Artenzahl und höherer Äquität einher. Allerdings waren die Werte für die Äquität im Versuch DFH2 in allen Varianten auf einem wesentlich niedrigeren Niveau als in den anderen Versuchen, was auf die Dominanz von wenigen Arten hinweist.

Nach der Differenzierung nach Bodenbearbeitung gab es nur in DFH1 signifikante Unterschiede, aber insgesamt gesehen keine eindeutigen Tendenzen. Die Werte für Äquität waren wieder im Versuch DFH2 am geringsten. Dies setzte sich auch im späten Stadium der Hauptfrucht Hafer fort. Ansonsten gab es auch im späten Stadium der Hauptfrucht Hafer kein eindeutigen Trends bezüglich der Artenanzahl, Äquität und H‘.

• Wie wirken sich die verschiedenen Zwischenfrüchte und Bodenbearbeitungsvarianten auf die Zusammensetzung der Beikrautpopulation aus?

Im späten Stadium der Zwischenfrüchte war im Versuch DFH1 in der Schwarzbrache-Variante der Anteil an Kamillearten (Matricaria spp.) höher und der Anteil an Gewöhnlicher Vogelmiere (Stellaria media) niedriger als in den drei Zwischenfruchtvarianten. Im Versuch DFH2 überwog Stellaria media in jeder Variante. Im Versuch Belm2 war in der S. alba-Variante der Anteil an dem sehr konkurrenzschwachen (Holzner und Glauninger 2005, S. 225) Ackerfrauenmantel (Aphanes arvensis) höher als in den anderen Varianten, der Anteil an Durchwuchs von der Vorfrucht Sommerweizen dagegen geringer bis gar nicht vorhanden.

Die Unterschiede in der Zusammensetzung der Beikrautpopulation, die auf die Zwischenfrüchte zurückzuführen sind, wurden bei den späteren Boniturterminen durch die Art der Bodenbearbeitung überlagert. Effekte der Zwischenfrüchte auf die Zusammensetzung der Beikrautpopulation waren bei den Versuchen in Frankenhausen nach der Bodenbearbeitung kaum mehr sichtbar. Im Versuch Belm2 dagegen waren Effekte der Zwischenfruchtvarianten auch nach der Bodenbearbeitung zu sehen. Die Schwarzbrache schien das Auftreten von Ackerschachtelhalm (Equisetum arvense) und Stellaria media zu fördern.

In beiden Versuchen in Frankenhausen schien die Pflugbearbeitung Gänsedistelarten (Sonchus spp.), Gänsefußarten (Chenopodium spp.), Senfarten (Sinapis spp.) und Taubnesselarten (Lamium spp.) zu fördern. Die reduzierten Varianten verstärkten tendenziell das Auftreten von Kamillearten (Matricaria spp.), diese kamen bei Mulch- und Direktsaat am häufigsten vor. In DFH2 war daneben Triticum aestivum als Ausfallgetreide in Mulch- und Direktsaat trotz des Abflammens sehr häufig vertreten. Die Ackerkratzdistel (Cirsium arvense) kam tendenziell etwas häufiger in den reduzierten Varianten und der Direktsaat vor. Ferner wurde Stellaria media in den reduzierten Varianten und der Direktsaat häufiger beobachtet als in den Pflugvarianten. In ähnlicher Weise wurde in Belm2 mehr Stellaria media in den reduzierten Varianten als in den Pflugvarianten gefunden.

Die Konkurrenzkraft der häufigsten Kamillearten (Matricaria spp.) wird bei Holzner und Glauninger (2005, S. 110–114) als mittel bis stark beschrieben. Da sie bis in den späten Herbst keimen und überwintern kann, hatten sie insbesondere in den Direktsaatvarianten einen Vorsprung vor den Kulturpflanzen und wurden hier konkurrenzstark und problematisch. Das Problemunkraut des Ökologischen Landbaus, Cirsium arvense, wurde in diesen einjährigen Versuchen durch die reduzierte Bodenbearbeitung und Direktsaat nur leicht vermehrt. Hier müsste man beobachten, wie sich ein längerfristiger Pflugverzicht auswirken würde. Die Konkurrenzkraft von Stellaria media wird als mittel beschrieben (Holzner und Glauninger 2005, S. 189). In den Versuchen wurde sie als nicht problematisch für den Haferanbau wahrgenommen.

• Wie wirken sich die verschiedenen Zwischenfrüchte und Bodenbearbeitungsvarianten auf den Ertrag des Hafers aus?

Im Versuch DFH1 kam es in den S. alba-Varianten zu einem Minderertrag in beiden verbliebenen Bodenbearbeitungssystemen. V. sativa führte zu den höchsten Erträgen in allen Bodenbearbeitungssystemen und zu den einzigen beerntbaren Mulch- und Direktsaatvarianten. Diese waren auf ähnlichem Ertragsniveau wie die Pflug- und Grubbervarianten. Im Versuch DFH2 waren die Ertragsunterschiede größer als in DFH1. Pflügen führte durchweg zu guten Hafererträgen; die reduzierte Bodenbearbeitung führte zu Ertragseinbußen außer nach V. sativa, wo gerade nach der reduzierten Bearbeitung Höchsterträge geerntet wurden.

Auch in Belm waren die Hafererträge in den reduzierten Bodenbearbeitungsvarianten (Grubber und Fräse) nach V. sativa höher als nach S. alba, T. resupinatum oder Schwarzbrache. Allerdings erreichten diese Varianten nicht das Niveau der besten Pflugvarianten. Im Versuch Belm2 war der Haferertrag nach der Bearbeitung mit der Fräse in allen Zwischenfruchtvarianten höher als nach der Bearbeitung mit dem Grubber, wenn auch nicht statistisch absicherbar. Die Streuung war aufgrund des lückigen Bestandes sehr hoch.

Der Korn- und der Strohertrag des Hafers entsprachen sich im Wesentlichen, d. h. die Varianten mit einem hoher Kornertrag hatten auch einen hohen Strohertrag und die Varianten mit einem niedrigen Kornertrag hatten einen niedrigen Strohertrag.

Von den hier vorgestellten Zwischenfrüchten scheint V. sativa besonders geeignet, um im Ökologischen Landbau mit reduzierter Bodenbearbeitung kombiniert zu werden. Insofern werden die positiven Ergebnisse von Wittwer et al. (2013) bestätigt, die mit V. sativa als Zwischenfrucht in einem System mit reduzierter Bodenbearbeitung vergleichbare Erträge wie in einem Pflug-Verfahren erzielt hatten.

In Frankenhausen zeigen die Ergebnisse des ersten Versuchsjahres, dass im Ökologischen Landbau sogar mit Mulch- und Direktsaat nach dem Anbau einer passenden Zwischenfrucht, in diesem Fall V. sativa, auf einem dafür geeigneten Standort vergleichbare Hafererträge wie nach einer Bearbeitung mit dem Pflug realisiert werden können.

2012/13 vermochte es allerdings im Gegensatz zu 2011/12 keine der Zwischenfruchtvarianten in Frankenhausen, die Beikräuter so weit zu unterdrücken, dass eine Mulch- oder Direktsaat zu befriedigenden Ertragsergebnissen der Hauptfrucht Hafer geführt hätte. Dies kann daran gelegen haben, dass die Zwischenfrüchte, vor allem V. sativa, wesentlich weniger Grünmasse produziert hatten als 2011/12. Auch hatte das Abflammen keinen ausreichend Beikraut unterdrückenden Effekt gezeigt, so dass Mulch-und Direktsaat 2012/13 schließlich aufgegeben werden mussten.

Für möglichst wiederholbare Erfolge von V. sativa in Kombination mit Mulch- oder Direktsaat wäre eine schnelle Jugendentwicklung von V. sativa wichtig, damit, unabhängig von eventuell ungünstigen klimatischen Bedingungen, ein schneller Bestandsschluss erreicht werden kann. In dieser Hinsicht muss eine Sorte gewählt werden, die rasch aufläuft und viel Biomasse bildet. Ferner können weitere Überlegungen zur Optimierung von Saatzeitpunkt (möglichst früh, z. B. durch Mähdruschsaat, Grubbersaat oder auch Untersaat), Fruchtfolgegestaltung (Aussaat der Zwischenfrucht nach einer früh räumenden Vorfrucht wie z.B. Wintergeste) und Drilltechnik (hinsichtlich Bodenschluss und Wasserversorgung) oder dem Anbau von Zwischenfruchtmischungen angestellt werden.

Was eine geeignete Zwischenfrucht ist, hängt aber vom Standort ab. So wäre es interessant, auf dem sandigen Boden in Belm mit anderen Arten zu experimentieren (s. oben). Ferner wäre wegen der höheren Saatgutkosten von V. sativa verglichen z. B. mit S. alba, eine ökonomische Betrachtung sinnvoll, d. h. ob sich die Mehrkosten des Saatgutes durch einen Mehrertrag der Hauptfrucht bezahlt machen oder ob es andere Ökosystemleisungen gibt, die diese Mehrkosten ausgleichen. Eine weitere Frage wäre, ob nach S. alba im zweiten Jahr positive Ertragseffekte auftreten, da dieser sich aufgrund des weiteren C/N-Verhältnisses langsamer zersetzt. In Kombination mit dem Pflug führte S. alba mit Ausnahme von DFH1 zu relativ guten Hafererträgen. Hier ist anzumerken, dass in DFH1 S. alba das mit Abstand weiteste C/N-Verhältnis aufgewiesen hatte.

Im Hinblick auf die etwas höheren Hafererträge nach der Bodenbearbeitung mit der Fräse als mit dem Grubber in Belm wäre es interessant, einen Vergleich der Fräse mit dem Grubber im Hinblick auf die ökologischen Vor- (flachere Bearbeitungstiefe) und Nachteile (feines Zerschneiden der Aggregate) von der Fräse durchzuführen.

Ein kurzzeitiger Pflugverzicht kann positive Auswirkungen für den Boden, wie eine verringerte Erosionsneigung durch einen höheren Bedeckungsgrad, sowie ökonomische oder arbeitstechnische Vorteile für den Landwirt mit sich bringen. Darüber hinaus hat die langfristige Etablierung reduzierter Bodenbearbeitungssysteme im Ökolandbau das Potenzial, durch eine Steigerung der Bodenfruchtbarkeit den Ökolandbau weiter zu verbessern. Ein Pflugverzicht so oft wie möglich scheint also in vielerlei Hinsicht sinnvoll zu sein.

Der Einsatz einer geeigneten Zwischenfrucht wirkte sich in den vorgestellten Versuchen in den Systemen mit reduzierter Bodenbearbeitung deutlich positiv auf Beikrautaufkommen, Stickstoffflüsse und Haferertrag aus. Die Ergebnisse zeigen, dass im ökologischen Landbau mit reduzierter Bodenbearbeitung (hier Fräse, Grubber oder Scheibenegge) bei passender Zwischenfrucht (hier V. sativa) vergleichbare Hafererträge erreicht werden können wie nach der wendenden Bearbeitung mit dem Pflug. Um die Bodenbearbeitung weiter in Richtung Direktsaat zu reduzieren, ist ein entscheidender Faktor die ausreichende Biomasseproduktion der Zwischenfrucht.

Damit die Voraussetzungen für eine hohe Biomasseproduktion gegeben sind, müssen der Saatzeitpunkt (möglichst früh) und die Drilltechnik hinsichtlich Bodenschluss und Wasserversorgung optimiert werden, um eine schnelle Jugendentwicklung und den zügigen Bestandsschluss zu fördern. In dieser Hinsicht sollte auch eine Sorte gewählt werden, die rasch aufläuft und viel Biomasse bildet. Da die Biomasseproduktion der Zwischenfrucht aber dennoch Schwankungen unterliegen wird, könnte eine flexible Wahl der Bodenbearbeitungsmethode den größten Erfolg versprechen: Bei ausreichender Biomassebildung und Bodendeckung der Zwischenfrucht könnte eine Reduzierung der Bodenbearbeitungsintensität in Richtung Mulch- oder Direktsaat erwogen werden; ein geringerer Aufwuchs der Zwischenfrucht spräche dagegen eher für den Einsatz des Grubbers oder der Scheibenegge.

Natürlich kann von einjährigen Versuchen nicht auf einen langfristigen Pflugverzicht geschlossen werden. Um zu beantworten, wie sich Beikrautaufkommen und Bodeneigenschaften bei mehrjähriger ausschließlich reduzierter Bodenbearbeitung entwickeln, sind wissenschaftliche Versuche mit langjähriger Laufzeit erforderlich. Weiterhin können On-Farm-Versuche sowie ein noch ausgeprägterer Dialog der Wissenschaft mit der Praxis einer Weiterentwicklung der reduzierten Bodenbearbeitung im Ökolandbau förderlich sein. Dabei sollte nicht nur der Transfer von wissenschaftlichen Ergebnissen in die Praxis sondern auch die Formulierung und Weiterverbreitung des Wissens von auf diesem Gebiet erfolgreichen Praktikern ein sehr wichtiger Bestandteil sein.

Im Ökologischen Landbau können mehrjährige Beikrautarten, insbesondere Cirsium arvense, den Landwirt vor größere Herausforderungen stellen. Dies gilt vor allem für viehlose Betriebe, wo es keine Regulierung durch mehrjährigen Futterbau gibt. Die Integration des mehrjährigen Futterbaus in die Fruchtfolge hat sich zur Regulierung von C. arvense gut bewährt (z. B. Verschwele und Häusler 2004). Auf der anderen Hand gilt tiefes Plügen (ca. 25 cm) als sicheres Mittel zur Reduktion der mehrjährigen Beikräuter (Bakken et al. 2009; Brandsæter et al. 2011; Kouwenhoven et al. 2002;). Flaches Pflügen (ca. 12-20 cm, Kouwenhoven et al. 2002) bringt jedoch zahlreiche Vorteile für die Struktur des Bodens und das Bodenleben mit sich. Dazu gehört die Anreicherung von organischem Material, Bodenorganismen und Nährstoffen an der Oberfläche. Im Unterboden können sich durchgehende Bioporen entwickeln. Energieverbrauch und Arbeitszeit werden bei flachem Pflügen im Vergleich zu tiefem Pflügen verringert (Kouwenhoven et al. 2002).

Die Vorteile einer flachen Bearbeitungstiefe mit einer effizienten Regulierung von Beikräutern verbinden soll ein weiterentwickelter Schälpflug, der Stoppelhobel der Firma Zobel. Durch seine flächig abschneidende und komplett wendende Arbeitsweise soll er ein wertvolles Gerät insbesondere für die Regulierung mehrjähriger Beikrautarten sein (Dierauer und Böhler 2007). Aufgrund der im Vergleich zum herkömmlichen Pflug kleineren Streichbleche wird der Boden nicht nur gewendet, sondern auch stärker gemischt (Schmidt 2010, S. 3). Durch die flache Arbeitsweise verbleibt die organische Substanz an der Bodenoberfläche, was die Bodengare fördert. Die Gareförderung einerseits und die flache Arbeitstiefe andererseits sollen sich besonders erfolgreich auf die Regulierung von C. arvense auswirken (Heilmann 2014). Die flache und genau einstellbare Arbeitstiefe soll es ermöglichen, die meist zwischen 12 und 20 cm tiefen waagrechten Verbreitungsorgane von C. arvense nicht zu stören und dadurch in eine „Dormanz“ fallen zu lassen (Heilmann 2014).

Anhand der Versuchsergebnissen von zwei Versuchsjahren eines seit 2007 laufenden Systemvergleichs Stoppelhobel versus herkömmliches Pflügen in zwei verschiedenen Fruchtfolgen mit integrierten Zwischenfrüchten in allen drei Systemen soll folgenden Forschungsfragen nachgegangen werden:

• Welchen Einfluss haben die Bodenbearbeitungs-/Fruchtfolgesysteme auf N_min und NO₃-N? Welche der getesteten Zwischenfrüchte führen in den verschiedenen Systemen zu den höchsten N_min- und NO₃-N-Werten?

• Welchen Einfluss haben die Fruchtfolge-/Bodenbearbeitungssysteme und die Zwischenfrüchte auf die N-Flächenbilanzen der beiden Versuchsjahre?

• Nimmt der Gehalt an organischem Kohlenstoff und mikrobieller Biomasse bei einer mehrjährigen ausschließlichen Bearbeitung mit dem Stoppelhobel verglichen mit den Pflugsystemen in den oberen Bodenschichten zu?

• Ist der Stoppelhobel im Hinblick auf die Regulierung von C. arvense und anderen mehrjährigen Beikräutern ähnlich effektiv wie der Anbau von mehrjährigem Luzernegras in einem herkömmlichen Pflugsystem?

• Welche Zwischenfrüchte haben in den verschiedenen Systemen den besten beikrautunterdrückenden Effekt und wie wirken die verschiedenen Systeme auf das Beikrautaufkommen?

• Wie wirken sich die verschiedenen Systeme und Zwischenfrüchte auf die Diversität, Äquität und Zusammensetzung der Beikrautpopulation aus?

• Wie wirken sich die Bodenbearbeitungs-Fruchtfolgesysteme und die verschiedenen Zwischenfrüchte auf die Erträge der nachfolgend angebauten Hauptfrüchte Sommerhafer und Ackerbohne aus?

• Führen die verschiedenen Systeme und Zwischenfrüchte zu Unterschieden im Feldaufgang und in der Ertragsstruktur der nachfolgend angebauten Hauptfrüchte Sommerhafer und Ackerbohne?

Der Versuch wurde auf dem Lehr- und Versuchsbetrieb der Universität Kassel, der Domäne Frankenhausen (51,5 N, 9,4 E; 231 m ü NN), auf dem Schlag „Untere Kiebitzbreite“ angelegt. Beim Bodentyp handelt es sich um eine Parabraunerde aus Löß. Die Bodenart im Pflughorizont ist ein stark toniger Schluff (Ut4) bis stark schluffiger Ton (Tu4) (Brandt et al. 2001, S. 83–84).

Die Charakterisierung des Schlages bezüglich der Grundnährstoffe und des pH-Wertes sowie C_t und N_t ist Tabelle 30 zu entnehmen. Es wurden zwölf Mischproben vom 05.09.2012 analysiert; die hier angegebenen Werte sind Mittelwerte der zwölf Proben.

- siehe Kapitel 3.2.2 -

Ursprünglich war der Versuch geplant worden, um den Einfluss von konventioneller Bodenbearbeitung mit reduzierter Bodenbearbeitung (Stoppelhobel) auf die Entwicklung von C. arvense in einer getreidebasierten Fruchtfolge zu vergleichen. Dafür wurde 2007 ein mehrjähriger Versuch als randomisierte Blockanlage mit vier Feldwiederholungen angelegt. Die konventionelle Bodenbearbeitung war eine zweimalige Stoppelbearbeitung mit dem Grubber gefolgt von Pflügen auf 25 cm Tiefe, die reduzierte Bearbeitung erfolgte ausschließlich mit dem Stoppelhobel auf maximal 10 cm Tiefe (Haase und Heß 2011).

2008 wurde als Kontrolle zu dem Pflug- und Stoppelhobelsystem in der getreidebasierten Fruchtfolge Luzernegras ausgesät, da der mehrjährige Futterbau eine im Ökologischen Landbau bewährte Maßnahme zur Regulierung von C. arvense ist. Der Anbau des Luzernegrases erstreckte sich über drei Jahre. Das Luzernegras wurde pro Jahr zwei bis dreimal gemäht und der Aufwuchs abgefahren. Die Bodenbearbeitung erfolgte in dieser Fruchtfolge nach dem Umbruch im Jahr 2010 analog zur konventionellen Bodenbearbeitung in der getreidebasierten Fruchtfolge. Die Bearbeitung mit dem Stoppelhobel erfolgte nur in der getreidebasierten Fruchtfolge (Abbildung 95).

Im Herbst 2011 mit Beginn des Projektes TILMAN ORG wurde der bis dahin einfaktorielle Versuch um den Faktor Zwischenfrucht in Form einer Spaltanlage erweitert. Die vierfache Wiederholung wurde beibehalten. Es wurden folgende legume und nicht-legume Zwischenfruchtarten in Reinsaat und in einer Mischung aus zwei Arten angebaut:

• Lolium perenne (40 kg ha^-1; Cv. Lemmos)

• Phacelia tanacetifolia (12 kg ha^-1; Cv. Boratus)

• Sinapis alba (20 kg ha^-1; Cv. Asta)

• Sinapis alba und Trifolium resupinatum (Mischung; jeweils 10 kg ha^-1)

• Trifolium resupinatum (20 kg ha^-1; Cv. Marco Polo)

• Vicia sativa (40 kg ha^-1; Cv. Ereica)

• Schwarzbrache (= Kontrolle).

Im ersten Versuchsjahr des TILMAN ORG – Projekts (2011/12) wurden alle Varianten beprobt bzw. bonitiert (= 84 Parzellen). Im zweiten Versuchsjahr (2012/13) wurden nur ausgewählte Parzellen beprobt bzw. bonitiert, um zu überprüfen, ob es auch im zweiten Anbaujahr nach dem Zwischenfruchtanbau noch Effekte der verschiedenen Zwischenfruchtarten gab. Ausgewählt wurde dafür folgende Varianten: Schwarzbrache, S. alba und V. sativa (= 36 Parzellen). Die Parzellengröße betrug 6 m x 10 m(Abbildung 96).

Auf die Zwischenfrüchte folgte im ersten Versuchsjahr von TILMAN ORG die Aussaat der Hauptfrucht Hafer (Avena sativa, Cv. Scorpion, 400 keimfähige Körner pro m², Reihenabstand 10,7 cm). Im zweiten Versuchsjahr von TILMAN ORG wurden Ackerbohnen ausgesät (Vicia faba, Cv. Bioro, 40 keimfähige Körner pro m², Doppelreihe mit 15 cm Abstand, Reihenabstand zwischen den Doppelreihen 45 cm).

Während der Laufzeit des Versuchs wurde keine Düngung vorgenommen. Im Jahr 2011/12 wurde keine Beikrautkontrolle durchgeführt. 2012/13 wurde die Fläche einmal gehackt (Tabelle 31).

Untersuchungen an Pflanzen

Der Ertrag der Zwischenfrüchte wurde am 17.11.2011 bestimmt. Dafür wurde pro Parzelle eine quadratische Fläche mit 1,5 m Seitenlänge von Hand dicht über dem Boden abgeschnitten. Direkt im Anschluss an die Handernte wurde der Grünschnitt gewogen. Aus jeder Probe wurde eine Teilprobe zur Bestimmung der Trockenmasse gewonnen. Diese wurde im Trockenschrank bei 60°C getrocknet. Die Proben wurden außer zur Ertragsbestimmung zur Analyse des Gesamtstickstoffgehaltes (N_t) und –kohlenstoffgehaltes (C_t) der oberirdischen Biomasse verwendet.

Die Ernte des Hafers erfolgte am 13.08.2012 ebenfalls von Hand. Dafür wurde zwei Mal pro Parzelle 0,5 m² geerntet. Auch die Ernte der Ackerbohnen erfolgte von Hand, und zwar am 26.08.2013. Dafür wurde pro Parzelle fünf Meter Doppelreihe dicht über dem Boden abgeschnitten.

Die Ernteproben von Hafer und Ackerbohnen wurden für die Feststellung folgender Parameter verwendet:

• Rispen bzw. Pflanzen pro m²

• Hülsen pro Pflanze (Ackerbohne)

• Kornertrag

• Strohertrag

• C_t, N_t (Korn und Stroh)

• Tausendkornmasse.

Bezüglich der Beikräuter wurde der Deckungsgrad (DG) nach Art in einem späten Stadium der Zwischenfrüchte und einem späten Stadium der Hauptfrüchte auf einer Fläche von einem Quadratmeter pro Parzelle bestimmt. Für die Abschätzung der prozentualen Bodendeckung wurden Referenzbilder verwendet. Für den Gesamtdeckungsgrad wurden die Deckungsgrade der verschiedenen Arten addiert. Da die Pflanzen auf verschiedenen Ebenen wachsen, kann der Gesamtdeckungsgrad 100 % übersteigen. Die Dichte nach Art wurde in einem frühen Stadium der Hauptfrüchte ermittelt, d. h. alle Beikrautpflanzen auf der Boniturfläche wurden gezählt. Die Boniturfläche betrug ein Zehntel Quadratmeter und wurde viermal zufällig über die Parzelle verteilt. Die oberirdische Gesamtbiomasse wurde in einem späten Stadium der Hauptfrüchte zeitgleich mit dem Deckungsgrad nach Art und auf derselben Fläche quantifiziert. Hierfür wurden alle Beikräuter bodennah abgeschnitten. Die Proben wurden im Trockenschrank getrocknet. Nach vollständiger Trocknung wurde die Trockenmasse bestimmt.

Bodenuntersuchungen

Zur Analyse des pflanzenverfügbaren Stickstoffs im Boden wurden an fünf über das Versuchsjahr verteilten Terminen Proben bis zu einer Tiefe von 90 cm gezogen. Wenn eine Probenahme bis 90 cm Tiefe aufgrund der Bodenverhältnisse nicht möglich war, wurde der Boden bis zu einer Tiefe von 60 cm beprobt. Die Unterteilung der Probe in Profilrichtung erfolgte in der Regel in 30 cm Abschnitten. Nur zu Beginn des Projekts erfolgte eine andere Einteilung aufgrund der Absprachen mit den Projektpartnern aus anderen europäischen Ländern. Die Einteilung bei den ersten zwei Bodenprobeterminen war folgendermaßen: 0-10 cm, 10-20 cm, 20-40 cm, 40-60 cm und 60-90 cm der Bodentiefe. Pro Parzelle und Schicht wurde eine Mischprobe aus drei Einstichen gewonnen. Diese Proben wurden auf der Versuchsfläche sofort in gekühlte Isolierboxen verpackt. Alle Proben wurden schnellstmöglich eingefroren. Zur Analyse des Gehalts an mineralisiertem Stickstoff wurden die Proben zum Hessischen Landeslabor nach Kassel / Harleshausen gebracht. Die Untersuchung der N_min-Proben erfolgte nach DIN ISO 14255 und nach DIN EN ISO 11732. Das gesamte Probenmaterial wurde auf NO₃-N untersucht, die Proben der Krumenschicht auch auf NH₄-N.

Der Boden wurde im Frühjahr 2012 zusätzlich zu der N_min-Beprobung auf organischen Kohlenstoff untersucht. Dafür wurden Proben in den Bearbeitungstiefen gezogen, d. h. 0 – 10 cm entsprechend der Bearbeitungstiefe des Stoppelhobels, 10 – 25 cm entsprechend der Pflugtiefe und 25 – 50 cm als unbearbeitete Schicht. Die lufttrockenen und auf 2 mm gesiebten Proben wurden an das Centre de Recherche Public Gabriel Lippmann in Luxemburg (CRPGL) geschickt und dort nach der Walkley-Black Methode (ISO 14235) auf organischen Kohlenstoff untersucht. Die Lagerungsdichte wurde ebenfalls in dieser Schichtung untersucht.

Im Frühjahr 2013 wurde der Boden zusätzlich zu der N_min-Beprobung auf den Gehalt an mikrobieller Biomasse hin untersucht. Die Proben wurden in der Schichtung der Bearbeitungstiefen gezogen wie oben beschrieben. Die Analyse erfolgte nach der Chloroform-Fumigations-Extraktionsmethode (Jörgensen 1995). Das Grundprinzip dieser Methode ist es, dass durch die Begasung von Bodenmaterial Zellmembranen von lebenden Organismen zerstört werden. In der anschließenden Inkubationsphase kommt es durch autolytische Prozesse zum Abbau von Polymeren. Dadurch steigt nach der Entfernung des Chloroforms der Anteil an extrahierbaren Substanzen im Vergleich zur unbegasten Bezugsbodenprobe. Diese Zunahme ist proportional zur Biomasse, die im Boden vorhanden war (Jörgensen 1995).

Der zeitliche Ablauf der Probenahmen und Bonituren ist für ein exemplarisches Versuchsjahr in Abbildung 97 dargestellt. Die Termine der Bodenproben und Beikrautbonituren sind in Tabelle 32 und 33 wiedergegeben.

- Berechnungen und Statistik siehe Kapitel 3.2.5 -

Die Zwischenfrüchte unterschieden sich signifikant hinsichtlich ihres Biomasseertrags. Es gab einen signifikanten Einfluss der Bodenbearbeitung und eine signifikante Wechselwirkung Bodenbearbeitung*Zwischenfrucht (Tabelle 34). Das Stoppelhobelsystem (SH) führte zum geringsten Zwischenfruchtertrag bei jeder Zwischenfruchtart mit Ausnahme von V. sativa. V. sativa hatte einen ähnlichen Ertrag in jedem System. Den niedrigsten Ertrag von rund 5 dt Trockenmasse pro Hektar hatten L. perenne, P. tanacetifolia, S. alba und die Mischung aus S. alba und T. resupinatum jeweils im Stoppelhobelsystem. Den höchsten Ertrag von rund 15 dt TM pro Hektar erbrachten S. alba im Pflug-Luzernegras (PfLuz)-System und V. sativa in allen drei Systemen (Abbildung 98).

Die Zwischenfrüchte unterschieden sich signifikant in ihrer N-Aufnahme, die Bodenbearbeitung hatte einen signifikanten Einfluss und es gab eine signifikante Wechselwirkung Bodenbearbeitung*Zwischenfrucht (Tabelle 34). Die Zwischenfrüchte im PfLuz-System hatten die höchste N-Aufnahme, die Zwischenfrüchte im SH-System die niedrigste mit Ausnahme von V. sativa, die in allen drei Bodenbearbeitungssystemen die höchste N-Aufnahme der Zwischenfruchtarten hatte. Die N-Aufnahme von V. sativa reichte von 47,3 kg N ha^-1 im PfLuz-System bis 57,5 kg N ha^-1 im PF-System. Im SH-System lag die N-Aufnahme von V. sativa bei 52,8 kg N ha^-1. In diesem System war der Abstand zu den anderen Zwischenfruchtarten besonders hoch (Abbildung 99).

Die Zwischenfrüchte unterschieden sich signifikant in ihrem C/N-Verhältnis, die Bodenbearbeitung hatte einen signifikanten Einfluss und es gab eine signifikante Wechselwirkung Bodenbearbeitung*Zwischenfrucht (Tabelle 34). Von den untersuchten Zwischenfruchtarten hatte L. perenne das höchste C/N-Verhältnis, welches im Bereich zwischen 16,1 im PfLuz-System und 21,3 im SH-System lag. S. alba wies ein etwas niedrigeres C/N-Verhältnis auf (15,3 – 16,7). Die Mischung aus S. alba und T. resupinatum hatte ein C/N-Verhältnis zwischen 12,8 und 17,1. P. tanacetifolia hatte ein C/N-Verhältnis zwischen 12,8 und 15,9. V. sativa hatte das niedrigste C/N-Verhältnis (9,4-10,6). In jeder Zwischenfruchtvariante bis auf V. sativa war das C/N-Verhältnis im PfLuz-System am niedrigsten und im SH-System am höchsten. Bei V. sativa war es im PfLuz-System am höchsten und im PF-System am niedrigsten, allerdings mit nur geringen Unterschieden (Tabelle 35).

Der Anteil von NH₄-N am N_min war an allen Terminen klein und wird im Folgenden nicht gesondert dargestellt. Es werden zur Orientierung der kleinste und größte Mittelwert pro Variante genannt.

Der Gehalt an NH₄-N am 02.09.2011 lag zwischen 0,2 und 0,6 kg ha^-1 Schicht^-1. Die Varianzanalyse von N_min im Oberboden und NO₃-N im Unterboden zeigte einen signifikanten Effekt des Bodenbearbeitungs-Fruchtfolgesystems (Tabelle 36). Das PfLuz-System hatte in jeder Schicht einen signifikant höheren N_min- bzw. NO₃-N-Gehalt verglichen mit den anderen beiden Bodenbearbeitungs-/Fruchtfolgesystemen (Abbildung 100 a und Tabelle A- 9).

Am 23.11.2011 lagen die Werte von NH₄-N zwischen 0,5 und 1,3 kg ha^-1 Schicht^-1. Die Varianzanalyse von N_min im Oberboden und NO₃-N im Unterboden zeigte keine signifikanten Effekte in den oberen beiden Bodenschichten sowie der untersten Schicht. In den Schichten 20-40 cm und 40-60 cm gab es einen signifikanten Effekt des Bodenbearbeitungs-/Fruchtfolgesystems (Tabelle 36). Das PfLuz-System hatte in diesen Schichten wieder einen signifikant höheren NO₃-N-Gehalt verglichen mit den anderen beiden Bodenbearbeitungssystemen (Abbildung 100 b und Tabelle A-9).

Am 15.03.2012 wurden die Bodenproben erstmals differenziert nach Zwischenfruchtvarianten gezogen. Die Werte von NH₄-N lagen zwischen 0,5 und 2,6 kg ha^-1 Schicht^-1. Die Varianzanalyse zeigte signifikante Effekte sowohl für den Faktor Zwischenfrucht als auch für das Bodenbearbeitungs-/Fruchtfolgesystem als auch für deren Wechselwirkung (Tabelle 36). V. sativa führte in allen Bodenbearbeitungssystemen zu den signifikant höchsten N_min- und NO₃-N-Werten. Im PfLuz-System war der Abstand von V. sativa zu den anderen Zwischenfruchtvarianten geringer als in den PF- und SH-Systemen. L. perenne hatte in den PfLuz- und PF-Systemen zu den niedrigsten N_min- und NO₃-N-Werten geführt (Abbildung 101 a und Tabelle A-10).

Am 15.05.2012 lagen die Werte von NH₄-N zwischen 0,6 und 3,3 kg ha^-1 Schicht^-1. Die Varianzanalyse für die N_min- und NO₃-N-Werte zeigte einen signifikanten Effekt des Bodenbearbeitungs-/Fruchtfolgesystems auf die N-Gehalte jeder Schicht. Das PfLuz-System hatte in jeder Schicht den signifikant höchsten N_min- bzw. NO₃-N-Gehalt. Auf die N-Gehalte der obersten Schicht gab es außerdem einen signifikanten Einfluss der Zwischenfrucht und eine signifikante Wechselwirkung (Tabelle 36). Hinsichtlich der Zwischenfrüchte führten L. perenne und Schwarzbrache zu dem signifikant niedrigsten, V. sativa zu dem signifikant höchsten N_min-Gehalt in der Schicht 0-30 cm in jedem Bodenbearbeitungssystem. T. resupinatum führte im PF-System zu ähnlich hohen N_min-Werten wie V. sativa, nicht jedoch im SH-System (Abbildung 101 b und Tabelle A-11).

Am 05.09.2012 lagen die Werte von NH₄-N zwischen 0,5 und 0,9 kg ha^-1 Schicht^-1. Die N_min-Gehalte waren im PfLuz-System ungefähr doppelt so hoch wie in den beiden anderen Bodenbearbeitungssystemen. Die Varianzanalyse zeigte einen signifikanten Effekt von dem Bodenbearbeitungs-/Fruchtfolgesystem sowie eine signifikante Wechselwirkung (Tabelle 36). Signifikant am höchsten waren die N_min- und NO₃-N-Gehalte in der SATR-Variante des PfLuz-Systems. In den anderen beiden Bodenbearbeitungssystemen waren die N_min- und NO₃-N-Gehalte in der SATR-Variante so niedrig wie in den anderen Zwischenfruchtvarianten auch (Abbildung 101 c und Tabelle A-12).