Schwere Maschinen auf dem Feld können den Boden verdichten, was sich sowohl auf das Pflanzenwachstum als auch auf die Umweltbedingungen auswirken kann. Es ist jedoch wichtig, den Unterschied zwischen der Bodenverdichtung in den unteren Bodenschichten und in den oberen etwa 20 cm zu kennen, was bei gepflügtem Boden der Pflugschicht, auch Oberboden genannt, entspricht.
Die Verdichtung der unteren Bodenschicht führt zu langfristigen Schäden, die es unbedingt zu vermeiden gilt. Im Falle des Oberbodens kann die Verdichtung durch Bodenbearbeitung, Temperaturänderungen von Frost zu Tau oder Regen und Dürre sowie mikrobielle Aktivität des Bodens korrigiert werden.
„Dennoch ist es allgemein bekannt, dass die Struktur der obersten Bodenschicht einen großen Einfluss auf den Ernteertrag hat. Hier finden wir einen großen Vorrat an abbaubarer organischer Substanz und eine lebhafte biologische Aktivität. Ein sehr großer Teil der Wurzelmasse von Pflanzen findet sich.“ im Oberboden. Dies bedeutet, dass nicht optimale Bedingungen für die sauerstoffintensiven chemischen und biologischen Prozesse die Nährstoffverwertung der Kulturpflanzen beeinträchtigen und zu Emissionen von Lachgas und anderen Gasen führen können. Daher ist es äußerst wichtig, dass wir diesen Prozess auch untersuchen der Verdichtung des Oberbodens“, sagt der leitende Forscher und emeritierte Per Schjønning von der Abteilung für Agrarökologie der Universität Aarhus.
In einem kürzlich erschienenen wissenschaftlichen Artikel mit dem Titel „Ein empirisches Modell zur Vorhersage der Oberbodenverformung im Feldverkehr“, veröffentlicht in Boden- und Bodenbearbeitungsforschunghat er ein neues Modell vorgestellt, das die durch landwirtschaftliche Maschinen verursachte Verformung des Oberbodens vorhersagen kann.
Für die unteren Bodenschichten gilt ein gewisser Druck, der nicht überschritten werden darf, um eine Schädigung des Bodens zu vermeiden. Es wird davon ausgegangen, dass der Boden bis zu diesem Druck elastisch ist. Der Oberboden hingegen besteht aus einer Mischung aus großen und kleinen Krümeln und Erdklumpen, die sich nach und nach verformen. Daher ist ein anderer Ansatz erforderlich. Ein frisch gepflügter Boden kann tatsächlich zu locker sein. Dies ist einer der Gründe, warum Furchenpacker und Walzen zum Einsatz kommen. Andererseits darf der Boden auch nicht zu stark verdichtet werden. Daher wird ein Tool benötigt, um vorherzusagen, wie stark ein bestimmter Verkehr den Boden verdichtet.
Die Forschung basiert auf umfangreichen Feldstudien, bei denen Schjønning und seine Kollegen über viele Jahre hinweg die mechanischen Kräfte unter Reifen und die physikalischen Veränderungen gemessen und analysiert haben, die im Oberboden infolge des Feldverkehrs auftreten. Basierend auf den gesammelten Daten und fortschrittlichen statistischen Methoden hat er ein empirisches Modell entwickelt, das die Verformung des Oberbodens abschätzen kann.
„Das Modell berücksichtigt verschiedene Bodeneigenschaften – Gehalt an organischer Substanz, Dichte vor dem Verkehr, Ton- und Wassergehalt. Ebenso werden Kenntnisse über die Radlast, den Reifentyp sowie den empfohlenen und angewendeten Reifendruck verwendet. Wenn wir alle diese Variablen kombinieren, ergibt sich das „Das Modell kann eine Schätzung der zu erwartenden Verformung im Oberboden liefern. Dies kann für landwirtschaftliche Berater und nicht zuletzt für den Landwirt selbst äußerst wertvolle Erkenntnisse sein“, erklärt Schjønning.
Das neue Modell hat das Potenzial, die Planung und Verwaltung landwirtschaftlicher Aktivitäten zu verbessern. Wenn der Landwirt genau vorhersagen kann, wie sich die Dichte des Mutterbodens auswirken wird, wenn er zu einem bestimmten Zeitpunkt eine bestimmte Maschine auf einem bestimmten Feld fahren möchte, kann er die Bedingungen für das Pflanzenwachstum leichter optimieren.
„Das macht es für den Landwirt einfacher, die Radbestückung, das Gewicht und den Reifendruck der Maschinen sowie den optimalen Zeitpunkt (Feuchtigkeitsgehalt) für einen bestimmten Einsatz auf dem Feld auszuwählen“, sagt er.
Die Anwendung des Modells in der Praxis
Das Modell basiert hauptsächlich auf dänischen Böden, die relativ sandig sind. Für eine allgemeinere Anwendung des Modells auf internationaler Ebene sind Tests auf lehmigeren Böden und möglicherweise eine Anpassung anhand zusätzlicher Messungen erforderlich. Darüber hinaus können die unter den Antriebsrädern auftretenden Scherkräfte zu verzerrten Ergebnissen führen.
„Unsere Forschungsgruppe an der Universität Aarhus hat bereits eine entwickelt System zur Entscheidungsfindung Dadurch ist es möglich, die Verkehrssituation zum Schutz des Untergrundes zu simulieren. „Es wird möglich sein, das neue Modell in dieses System zu integrieren und so realistischere und relevantere Ratschläge zum Oberboden zu geben“, erklärt Per Schjønning.
Mehr Informationen:
Per Schjønning, Ein empirisches Modell zur Vorhersage der Oberbodenverformung im Feldverkehr, Boden- und Bodenbearbeitungsforschung (2022). DOI: 10.1016/j.still.2022.105589