Untersuchungen zur Veränderung des Gefüges in aggregierten Böden während des Verdichtungsprozesses bei unterschiedlicher Ausgangsstruktur

Mit der vorliegenden Untersuchung soll an Bodenbearbeitungsvarianten (Pflug und konservierend) zweier unterschiedlich texturierter Böden (Warin: Bodenart Sl3; Görzig: Bodenart Ut4) geklärt werden, wie sich die Dichte im Gesamtboden und in den einzelnen Aggregaten während des Verdichtungsprozesses verändert sowie in welcher Größenordnung die Vorbelastungen von Gesamtboden und Aggregaten liegen. Dazu wurden Stechzylinderproben (220 cm³) aus dem Ap-Horizont (Bodenschicht 15....20 cm) entnommen und auf einen Wassergehalt bei einer Wasser-spannung von -6 kPa eingestellt. Auf die einzelnen Stechzylinderproben wurde im Ödometer nur jeweils eine Druckstufe aufgebracht (Druckstufen 5-550 kPa). Im Anschluss an den einzelnen Kompressionsvorgang wurden die Bodenproben zerlegt und an Aggregaten der Größe 8-10 mm die Aggregatdichte ermittelt. Aus der Aggregatdichte und der Trockenrohdichte kann das ARD/TRD-Verhältnis für jede Druckstufe berechnet werden.Die Druck-Trockenrohdichtefunktionen des Gesamtbodens folgen an beiden Standorten und in den jeweiligen Bearbeitungsvarianten dem typischen Verlauf überkonsolidierter Böden. Die Vorbelastungswerte des Gesamtbodens sind insgesamt niedrig. Dabei besitzen die konservierend bearbeiteten Varianten eine etwas höhere Vorbelastung als die Pflugvarianten. Ein anderes Bild zeigen die Druck-Aggregatdichtefunktionen. Am Standort Warin folgen sie einem fast linearen Verlauf. Dabei nimmt die Aggregatdichte von der kleinsten zur höchsten Laststufe nur gering zu. Die mechanische Vorbelastung ist nicht bestimmbar. Am Versuchsstandort Görzig weist zumindest die Aggregatdichte der höchsten Druckstufe eine deutliche Zunahme gegenüber den Werten bei niedriger Belastung auf. Auch hier ist eine sichere Ableitung der Vorbelastung nicht möglich. Es lässt sich aber vermuten, dass die Vorbelastung einen Wert über 160 kPa annimmt und damit deutlich über der Vorbelastung des Gesamtbodens liegt. Allen untersuchten Varianten ist gemeinsam, dass sich Aggregatdichte und Trockenrohdichte in den höchsten Laststufen angleichen. Die ARD/TRD-Verhältnisse nehmen als Maß für die Dichteheterogenität bis zur Vorbelastung des Gesamtbodens nur gering ab und verengen sich darüber hinaus sehr deutlich bis sie auf den höchsten Druckstufen einen Wert von etwa 1,0 (völlig geschlossener Aggregatverband) erreichen

The influence of soil gravel content on compaction behaviour and pre-compression stress

AbstractMany arable soils have significant horizon-specific gravel content levels. Just how these influence compaction behaviour, and in particular precompression stress as an important criterion of a soil's susceptibility to compaction, has yet to be sufficiently clarified. This article is intended to contribute towards answering this question.Firstly, three different fine earths, from the “Clay”, “Silt Loam” and “Sandy Loam” soil texture classes were mixed with staggered proportions (0, 10, 20, 30, 40% by volume) of a quartz gravel (the shape of which was subrounded to rounded, average weighted diameter 6mm). Soil core samplers were filled with the mixtures at a typical density for a natural site. In the case of the 30% by volume variant only, in addition to the quartz gravel an angular to subangular limestone gravel with the same size graduation was also used. The tests were supplemented by 20 samples from a natural site; the gravel content of these varied between 0.1 and 23.5% by volume. All of the disturbed and natural samples were adjusted to a water content at a matric potential of −6kPa. Subsequently, an oedometer test was used to apply loads to them in stages (5–550kPa). Precompression stress was calculated using the resulting stress–bulk density functions.While fine earth bulk density remained constant, the staggered addition of quartz gravel led to an increase in the whole soil density after packing, and thus also to a vertical shift in overall stress–bulk density functions. However, the stress–density functions of the fine earth do show that the overall compaction of fine earth decreased as gravel content increased. In the case of low gravel content levels of no more than 10% by volume, the increase in precompression stress (log) in the disturbed samples was, on the whole, very low. In the disturbed samples, however, as gravel content increased precompression stress (log) increased exponentially. Contrary to this, a continuous linear increase in precompression stress (log) could be observed with increasing gravel content in the natural samples. The angular to subangular shape of the gravel only resulted in greater precompression stress (log) in the “Silt Loam”.At gravel-rich sites, gravel content influences soil compaction behaviour and precompression stress very strongly. For this reason, it is essential that it be considered when assessing such sites' risk of compaction damage

Bodenstrukturzustand der unteren Ackerkrume auf langjährig konservierend und tiefenreduziert bewirtschafteten Ackerflächen in Mitteldeutschland

Bisher liegen nur wenige Untersuchungen vor, die den Einfluss langjähriger konservierender und tiefenreduzierter Bodenbearbeitung auf den Bodenstrukturzustand der unteren, nicht mehr bearbeiteten, Ackerkrume unter Praxisbedingungen erfasst haben. Daher wurden im Frühjahr 2011 auf 24 langjährig pfluglos bewirtschafteten Flächen in Mitteldeutschland Bodenproben entnommen, um daran den Bodenstrukturzustand (Parameter: Trockenrohdichte, effektive Lagerungsdichte, Spatendiagnose, gesättigte Wasserleitfähigkeit, Luftkapazität) im Bereich unterhalb des Bearbeitungshorizontes zu bestimmen. Es sollte überprüft werden, ob sich in der unteren Ackerkrume Bodenverdichtungen einstellen, welche die Funktionalität der Bodenstruktur einschränken. Die Ergebnisse zeigen, dass die in der Literatur getroffenen Aussagen zur besseren Tragfähigkeit und geringeren Verdichtungsgefährdung konservierend bearbeiteter Flächen auf die realen Bedingungen in der Praxis nur bedingt übertragbar sind. Vielmehr werden die funktionellen Anforderungen an den Bodenstrukturzustand in der beprobten Schicht auf einem Großteil der untersuchten Flächen nicht vollständig erfüllt

Einfluss von Mineral-, Rohgülle- und Gärrestdüngung auf ausgewählte Bodenparameter sowie Trockenmasseertrag von Mais (Zea mays)

In den letzten Jahren hat die Biogasbranche immer mehr an Bedeutung gewonnen. Durch die gesteigerte Produktivität hat sich auch die anfallende Gärrestmenge stetig erhöht.In einem Gefäßversuch zeigt sich, dass der pH-Wert sich nicht zwischen den unterschiedlichen Düngevarianten differenziert, wohl aber zwischen den bewachsenen und nicht mit Mais bewachsenen Varianten. Zudem weist die mikrobielle Biomasse nicht nur eine deutlich positive Wirkung des Bewuchses sondern auch der Düngerart auf. Die Trockenmasseerträge von Mais werden im Vergleich zur ungedüngten Variante durch alle Düngungsvarianten positiv beeinflusst

Effect of intercrop cultivation in maize stands on arthropods biomasses and diversity

In einem Feldversuch wurden acker- und pflanzenbauliche Effekte von sechs Zwischenfruchtmischungen sowie der Kon­trol­le ohne Zwischenfrucht im Maisanbau untersucht. Ebenfalls wurde die Arthropodenfauna mit Bodenfallen an drei Terminen im Jahr 2020 erfasst (10.-17.7.; 17.8. – 24.8.; 14.9. – 17.9.). Versuchsziel war es zu überprüfen, ob die auf dem Feld verbleibende pflanzliche Biomasse (dt TM/ha) und ihr Energiegehalt (GJ/ha) einen Einfluss auf die Diversität (Shannon-Weaner-Index) der Arthropodengemeinschaft und ihre Biomasse hat. Es wurde festgestellt, dass sich die Diversität der Arthropodengesellschaft zwischen einigen Varianten sig­nifikant unterschied. Die Differenzen konnten jedoch nicht mit der eingebrachten pflanzlichen Biomasse und Energie oder anderen Faktoren (Anzahl Pflanzenarten in der Saatgutmischung, Winterfestigkeit der Zwischenfrüchte) erklärt werden. Jedoch nahm die Ar­thro­po­den­bio­mas­se mit dem Anstieg der pflanzlichen Biomasse und des Energieeintrages zu. Das Ergebnis steht im Einklang mit Literaturbefunden zum Energietransfer im Nahrungsnetz und der unterschiedlichen Ressourcennutzung durch Arthropodenarten. Ebenso wird das Ergebnis im Rahmen mit politischen Ansätzen zur Förderung des Insektenschutzes diskutiert.In a field trial, agronomic and crop effects of six intercrop mixtures and control (without catch crop) were investigated in maize cultivation. Additionally, the arthropod fauna was recorded with ground traps on in three dates in 2020 (10.-17.7.; 17.8. – 24.8.; 14.9. – 17.9.). The experimental objective was to verify whether the plant biomass remaining on the field (dt DM/ha) and its energy content (GJ/ha) have an impact on the diversity (Shannon-Weaner index) of the arthropod community and its biomass. It was found that the diversity of arthropod community differed significantly between some variants. However, the differences could not be explained by the introduced plant biomass and energy or other factors (number of plant species in the seed mixture, winter hardiness of the catch crops etc.). However, arthropod biomass increased as plant biomass and energy input increased. The result is consistent with literature findings on food web energy transfer and differential resource use by arthropod species. Similarly, the result is discussed in the context of policy approaches to promote insect conservation

Einfluss langjähriger Bodenbearbeitung auf Corg-Gehalte bei Löß-Schwarzerde und pseudovergleyter Parabraunerde

Nichtwendende Bearbeitung führt im Vergleich zum Pflügen zur C-Anreicherung im oberflächennahen Einarbeitungsbereich (0-15 cm) der Pflanzenreststoffe und zur Verminderung der C-Gehalte in der langjährig unbearbeiteten Unterkrume. Auf den bindigen Standorten nehmen bei konservierender Bodenbearbeitung und Direktsaat die gespeicherten C-Mengen in der Ackerkrume insgesamt zu. Mit den Untersuchungen wird zugleich deutlich, dass die derzeit vorliegenden Ergebnisse für eine standortbezogene Präzisierung der VDLUFA-Humusbilanzierungskoeffizienten nach unterschiedlichen Bearbeitungsintensitäten nicht ausreichend sind

Ein einfaches Modell zur Abschätzung der Veränderung der mechanischen Vorbelastung als Funktion des Wassergehaltes auf Basis der Vorbelastung bei Feldkapazität

Zur Bewertung der Verdichtungsgefährdung von Ackerböden sollte die mechanische Vorbelastung für eine breite Spanne des Bodenwassergehaltes bekannt sein. Die standortspezifische Bestimmung von Beziehungen zwischen der Vorbelastung und dem Wassergehalt ist jedoch sehr aufwändig. Deshalb wird die Ableitung sowie Überprüfung eines einfachen Modells vorgestellt, mit dem die Vorbelastung stufenlos für abnehmende Bodenwassergehalte in Prozent der Feldkapazität und der Ausgangsvorbelastung bei Feldkapazität berechnet werden kann. Das Modell basiert zunächst auf der Auswertung zahlreicher Literaturarbeiten, in denen die Vorbelastung bei unterschiedlichen Wasserspannungen bestimmt wurde. Analog dazu wurden im Labor Beziehungen zwischen der Vorbelastung bei einer Wasserspannung von -6 kPa und dem relativen Wassergehalt in % der Feldkapazität bei höheren Wasserspannungen abgeleitet. Aus diesen Daten wurde ein mathematisches Modell für vier Texturklassen und insgesamt für „Alle Böden“ entwickelt. Das Modell wurde durch Druck-Setzungsversuche und die Bestimmung der Vorbelastung an 25 Standorten überprüft. Alle Druck-Setzungsversuche wurden zunächst bei einer Wasserspannung von -6 kPa durchgeführt. Parallel dazu erfolgten Versuche mit höheren Wasserspannungen (-10 bis -1500 kPa). Die Genauigkeit des vorgestellten Modellansatzes ist sowohl bei der Nutzung der Gleichungssysteme für „Alle Böden“ als auch nach differenzierten Texturklassen gut

Gefügemorphologie (Packungsdichte) und mechanische Bodeneigenschaften rekultivierter Böden aus Löß

Rekultivierte Böden aus Löss weisen in Abhängigkeit vom Rekultivierungsverfahren und der Folgebewirtschaftung sehr unterschiedli-che Gefügezustände und damit eine sehr differenzierte Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen Belastungen auf. Die visuelle Gefüge¬diagnose ist auf diesen Flächen ein einfaches Hilfsmittel zur Beurteilung des Bodengefüges und kann aufwändige Bodenanalysen ersparen. Eine Feldmethode der Gefügeansprache ist die Bestimmung der Packungsdichte. Mit ihr wird der Grad der Kompaktheit bzw. Lockerheit eines Bodenhorizontes in 5 Stufen definiert. Die mechanische Vorbelastung wird ebenfalls wesentlich von der Ausprägung des Interaggregatporensys-tems und damit der Dichteheterogenität innerhalb des Bodengefüges bestimmt. Ziel dieser Arbeit ist es deshalb, Bezie-hungen zwischen Indikatoren der visuel-len Gefügebe¬wertung und der mechani-schen Vorbelastung zu quantifizieren. Zudem wird untersucht, ob die Vorbelas-tung nach einem Regressionsmodell aus der Trockenrohdichte und dem Aggregatdichte/Trockenrohdichte-Verhältnis hinreichend genau berechnet werden kann. Auf nordrhein-westfälischen Ackerflächen wurden dazu aus Unterbodenschichten Stechzylinderproben zur Bestimmung der mechanischen Vorbelastung bei einer Wasserspannung von -6 kPa (pF 1,8) entnommen und mit den Resultaten der visuellen Ge¬füge¬an¬sprache verglichen. Im Ergebnis der Untersuchungen lassen sich den Stufen der Packungsdichte Spannbreiten der mechanischen Vorbelastung zuordnen. Dieser Zusammenhang begründet sich vor allem aus der Lagerungsart der Aggregate

Einfluss des Grobbodengehaltes in Böden auf das Verdichtungsverhalten und die mechanische Vorbelastung

Vorliegende Arbeit soll einen Beitrag zu der Frage leisten, inwieweit zunehmende Grobbodengehalte das Verdichtungsver-halten und die mechanische Vorbelastung beeinflussen. Dazu wurden drei unterschiedliche Feinböden (Tu2, Ut3, Sl3) mit gestaffelten Anteilen (0, 10, 20, 30, 40 Vol.-%) eines Quarzkieses versetzt und mit standortüblicher Dichte des Feinbodens in Stechzylinder gefüllt. Ergänzt wurden die Versuche durch Proben eines natürlichen Standortes Grobbodengehalte 0,1-23,5 Vol.-%). Alle Proben wurden auf einen Wassergehalt bei einer Wasserspannung von 6 kPa eingestellt und im Ödometer stufenweise belastet (5-550 kPa). An den resultierenden Druck-Dichtefunktionen wurde die Vorbelastung bestimmt. Die gestaffelten Grobbodenanteile führten sowohl bei den künstlichen wie bei den natürlichen Proben bei konstanter Feinbodendichte zur Zunahme der Trockenrohdichte des Gesamtbodens und damit zur Verschiebung der gesamten Druck-Dichtefunktionen. Die Druck-Dichtefunktionen des Feinbodens zeigen bei den künstlichen Proben jedoch eine mit zunehmendem Grobbodenanteil ab-nehmende Gesamtverdichtung des Feinbodens. Bei geringen Grobbodenanteilen von maximal 10-20 Vol.-% ist die Zunahme der Vorbelastung (log) bei den gestörten Proben insgesamt sehr gering. Mit steigendem Grobbodenanteil nimmt die Vorbelastung (log) bei diesen Proben jedoch exponentiell zu. Abweichend davon ist bei den natürlichen Proben eine kontinuierlich lineare Zunahme der Vorbelastung (log) zu verzeichnen

Lysimeter- und Feldversuche als Grundlage zur modellgestützten Be-wertung der Stickstoffkinetik in der ungesättigten Zone in Abhängigkeit von Bodenphysik und Bewirtschaftung

In der nördlichen Altmark in Sachsen-Anhalt wurden analoge Lysimeter- und Feldversuche zur Bewertung der N-Effizienz des Gülle-Strip-Till-Verfahrens im Vergleich zur konventionellen Boden-bearbeitung zu Mais angelegt. Der For-schungsschwerpunkt war dabei die ver-gleichende Beurteilung von Nitrat (NO3-N)-Austrägen über das Sickerwasser bzw. über Dränagen, wodurch sowohl Abflussmenge bzw. Dränabflussmenge sowie die darüber ausgetragene NO3-N-Fracht untersucht wurden. Die Anlage der Lysimeterexperimente erfolgte bereits im März 2013 und analog dazu im März 2014 mit den Varianten Strip-Till (ST), Strip-Till mit Nitrifikationsinhibitor (ST+NI) sowie konventionelle Bewirtschaftung und Gülleapplikation (K). Ebenfalls im März 2014 wurden analog zu den Lysimeterex-perimenten in nur 20 km Entfernung Feldversuche auf zwei dränierten Flächen mit einer vergleichbaren Größe angelegt, wobei auf Schlag I die Variante ST+NI, auf Schlag II K+NI umgesetzt wurde. Die Varianten ST, ST+NI und K der Lysimete-rexperimente zeigten keine statistisch signifikanten Unterschiede hinsichtlich Sickerwassermenge und ausgetragener NO3-N Fracht. Bei den Feldversuchen hingegen resultierte, dass Schlag I nur 1/10 der ausgetragenen Dränabfluss-menge und NO3-N-Fracht von Schlag II aufweist. Bodenkundliche Analysen und numerische 2D-Simulationen ergaben, dass diese Unterschiede nur aus ver-schiedenen pedo-hydrologischen Eigen-schaften der beiden Versuchsschläge resultieren. Dabei wird der Effekt der ak-tuellen Bewirtschaftung durch den Effekt der Bodenheterogenität überdeckt