Standort und Methode der Sickerwassergewinnung

Der Standort ist dem mitteldeutschen Binnenlandklima zugehörig. Die vieljäh-rige Niederschlagssumme beläuft sich auf 544 mm, das vieljähvieljäh-rige Tempera-turmittel auf 8,3 °C (1961 bis 1990).

Ausgangssubstrat des Braunerde-Tschernosem ist Löss, der sich in den Kaltzeiten des Pleistozän bis zu mehreren Meter mächtig auf den Keuper-sedimenten abgelagert hat. Der Humushorizont weist eine Mächtigkeit von 40 cm auf und die Entkalkungstiefe liegt bei 65 cm. Es handelt sich in der durchwurzelbaren Bodenzone durchgängig um schluffigen Lehm (Tab. 1). Bei Grobporenvolumen von > 6 Vol. % und Bodendichten < 1,6 g/cm³ bis in 2 m Tiefe bestehen günstige Bedingungen für die Durchwurzelung. Langjährige Messungen der Bodenwasserausschöpfung mit Hilfe einer Neutronensonde ergeben für Ackernutzung eine effektive Durchwurzelungstiefe von 160 cm.

Multipliziert mit dem nutzbaren Bodenwassergehalt (FK bei pF 2,5) ergibt sich daraus ein nutzbares Bodenwasserdargebot von etwa 185 mm. Messungen mit der Neutronensonde haben gezeigt, dass während Perioden mit

ergiebi-ger Sickerwasserbildung der Boden einen Wassergehalt aufweist der dem in der Druckstufe pF 2,5, ermittelt mit der Drucktopfmethode, entspricht. Der im Vergleich zu anderen Quellen, wie z. B. der KA 5, niedrige Wert der nutzbaren Feldkapazität (pF 2,5) von 7,2 bis 11,8 Vol. % ist im Zusammenhang mit den für die Lösse im Thüringer Becken typisch hohen Tongehalten im Bereich von 19,2 bis 29,4 % zu sehen.

Die Ackerkrume ist mit einem C_org-Gehalt von 1,7 % als mittel humos einzu-stufen.

Tabelle 1: Ausgewählte bodenphysikalische und -chemische Kennwerte des Braunerde-Tschernosem aus Löss im Thüringer Keuperbecken

Hori-zont

Tiefe Bodenart Tongehalt Skelett þt Grob-Porenvo- lumen Bodenwas- sergeh. bei nFK bei

kf C_org N_t pH CaCl₂

pF 2,5 pF 2,5

cm % G.-% g/cm³ Vol. % Vol. % cm/d % % Ap - 25 Lu 26,6 0,08 1,33 20,5 29,2 11,7 0,67 1,7 0,14 6,6 Ah - 43 Lu 1,46 13,1 31,9 10,6 0,32 1,2 0,1 6,5 Ah-Bv - 65 Lu 29,4 0,08 1,49 9,8 34,2 7,2 0,18 0,8 0,06 6,7 Ckc1..3 - 85 Lu 20,6 6,5 1,59 8,4 31,8 10,8 0,19 0,3 0,02 7,6

Der Braunerde-Tschernosem aus Löss gehört zur Bodenlandschaft des Thü-ringer Keuperbeckens bzw. zur Landschaft der lössbeeinflussten mesozoi -schen Hügelländer und Lössbörden und vertritt im Hinblick auf Ertragsfähigkeit und Bodenwasserhaushalt etwa 41 % der landwirtschaftlichen Nutzfläche des Thüringer Beckens (Abb. 1).

Nach Kategorisierung der EU-WRRL ist dieser Standort dem Oberflächenwas -serkörper Untere Unstrut und dem Grundwas-serkörper Keuper des Thüringer Beckens zugehörig. Laut Bestandsaufnahme der EU-WRRL (Stand 2008) ver-fehlen diese Wasserkörper den guten Zustand der Gewässer aufgrund signifi -kanter Nitratbelastung.

Die Feldlysimeter Buttelstedt sind monolithisch befüllt, um das den Stoffum-satz und Wasserfluss beeinflussende Bodengefüge nicht zu stören (Abb. 2).

Sie weisen eine Oberfläche von 2 m² für die Etablierung eines repräsentati-ven Pflanzenbestandes und eine Tiefe von 2,5 m für ein uneingeschränktes Wurzelwachstum landwirtschaftlicher Kulturen auf. Sie befinden sich inmitten eines 30 ha-großen Feldschlages mit einem den Lysimetern vergleichbaren Bewuchs zur Vermeidung von Oaseneffekten für eine fehlerfreie Messung der Verdunstung. Das Sickerwasser wird in 2,3 m Tiefe unter Einwirkung eines Un-terdruckes mit Hilfe keramischer Saugkerzen gewonnen und die Menge durch

Auslitern erfasst. Aliquote des Sickerwassers werden zu einer wöchentlichen bzw. ereignisbezogenen Probe zusammengefasst und im Labor der TLL auf Nährstoffe, pH, elektrische Leitfähigkeit, organische Bestandteile, Schwerme-talle und an ausgewählten Proben auf Pflanzenschutzmittel untersucht. Die Feldlysimeter sind wägbar mit einer Genauigkeit von 0,05 mm.

Abbildung 1: Bodengeologische Übersichtskarte Thüringen, Maßstab 1:100 000 und Lage des Versuchsstandortes

Abbildung 2: Ansicht der Lysimeteranlage Buttelstedt Inmitten eines Feldschlages installiert

wägbar mit einer Genauigkeit von 0,05 mm monolithisch befüllt

lö1: Löss-Schwarzerde k1: Lehm-Schwarzerde (Sedimente d. unt. Keupers) k2: Lehm, steinig (Sedimente d. unt. Keupers) t2: Ton, lehmiger Ton (Sedimente d. mittl. Keupers) tk: Ton, lehmig-steinig (Sedimente d. oberen Muschelkalkes)

Die N-Deposition wird mit Hilfe eines bulk-Sammlers erfasst. Es handelt sich um Trichter-Flasche-Sammler mit einer Öffnungsfläche von jeweils 143 cm², die in fünffacher Wiederholung in 1,5 m Höhe aufgestellt sind. Der bulk-Samm-ler misst die feuchte Deposition und sedimentierende Partikel der trockenen Deposition. Das Niederschlagswasser wird wöchentlich entnommen und für die Analyse zu einer vierzehntägigen Sammelprobe vereinigt. Die N-Deposi-tion in kg/ha ergibt sich aus der Niederschlagsmenge des Hellmann-Nieder-schlagssammlers, aufgestellt in 1 m Höhe, multipliziert mit der im Labor ermit-telten Konzentration an NO₃-N, NH₄-N und NO₂-N in mg/l.

3 Bewirtschaftung

Im Zeitraum von 1983 bis 2004 werden zwei Varianten der Wasserversorgung geprüft. Variante I zielt auf die Bestimmung der potenziellen Evapotranspira-tion der Pflanze durch Verabreichung von Zusatzwasser zur Aufrechterhaltung von 70 bis 80 % nFK im Wurzelraum. Variante II dient der Bestimmung der aktuellen Evapotranspiration (ET) unter der Bedingung natürlicher Nieder-schläge. Während des Anbauzeitraums mit Feldgemüse wird in der Variante II i. d. R. die Ertragswirkung einer reduzierten Zusatzwassermenge geprüft. Die Versorgung mit Zusatzwasser setzt erst dann ein, wenn die ET des Lysimeters II unter 80 % der des Lysimeters I fällt.

Die N-Düngung der beiden Wasserversorgungsstufen ist etwa gleich und ori-entierte sich am pflanzlichen N-Bedarf und dem Ertragspotenzial des Stand-ortes, bei Feldgemüse zusätzlich an der Produktqualität. Während der Jah-re 1983 bis 1994 erfolgt eine mineralisch-organische Düngung. Jeweils vor der Hackfrucht wird Stallmist ausgebracht und zum 1. und 2. Aufwuchs von Welschem Weidelgras Rindergülle appliziert. Das Stroh wird abgefahren. Der Boden-N_min-Gehalt geht als ungefähre Schätzgröße ein, eine Beprobung des Lysimeterbodens entfällt.

Die Fruchtfolge von 1983 bis 1994 ist Kartoffel-Winterweizen-Zuckerrübe-Som-mergerste-W. Weidelgras-Silomais-Brachebewuchs mit Phacelia und von 1995 bis 2004 Buschbohne-Gurke-Weißkohl (Frischvermarktung)-Winterraps-Zwiebel-Blu-menkohl-Weißkohl (Industrieverarbeitung)-Pfefferminze-Pfefferminze-Blumenkohl.

Ab dem Jahr 2005 erfolgt die N-Düngung für die Bestimmung der Größe der unvermeidbaren N-Auswaschung empfehlungskonform nach den Regeln Gu-ter fachlicher Praxis, d. h. unGu-ter Berücksichtigung des pflanzlichen N-Bedarfes, der Ertragserwartung des Standortes und des N-Nachlieferungsvermögens des Bodens. Für die Ermittlung des Boden-N_min-Gehaltes sind in unmittelbarer Nähe der Entnahmeorte der Lysimeter Feldparzellen, die ebenso wie die Lysi-meter bewirtschaftet werden, angelegt (Abb. 3).

Die Fruchtfolge umfasst Silomais/Sorghum bicolor, Braugerste, Winterraps, Winterweizen. Es werden eine mineralische und eine mineralisch-organische Düngung geprüft. Von der empfohlenen N-Düngermenge erhalten Silomais/

Sorghum bic. in der mineralisch-organischen Düngungsvariante 100 kg/ha als Gülle-N und Winterraps 50 kg/ha Gülle-N zur wachsenden Frucht. Nach Ernte von Braugerste werden 50 kg/ha Gülle-N zur Strohrotte appliziert. Das Stroh bleibt auf dem Feld. Im folgenden Beitrag wird nur die mineralische Düngungs-variante ausgewertet.

Die Bearbeitung des Bodens erfolgt von 1983 bis 2004 per Hand mit dem Spaten bis in etwa 25 cm Tiefe für die Bereitung der Saat- und Herbstfurche, in etwa vergleichbar einer Bearbeitung mit Pflug im Feld. Ab dem Jahr 2005 wird eine pfluglose, nicht wendende Grundbodenbearbeitung mit einer Bear -beitungstiefe von 12 bis 15 cm Tiefe mit Hilfe von Hacke und Spaten durchge-führt, in etwa vergleichbar einer Grubberbearbeitung im Feldversuch mit einer Bearbeitung mit Grubber im Feldversuch.

Der N-Zufuhr-Abfuhr-Saldo der Bewirtschaftung der Lysimeter errechnet sich nach der Vorgabe im Kap. I.3.