P. Saggau, M. Kuhwald, and R. Duttmann

Integrating Soil Compaction Impacts of Tramlines Into Soil Erosion Modelling: A Field-Scale Approach

Soil Systems 2019, 3(3), 51

Auch in diesem Jahr war das SOILAssist-Team wieder auf der EGU in Wien vertreten.

Beiträge:

Rush hour on arable soils - A spatial analysis of three-year traffic intensity on arable land. (K. Augustin, M. Kuhwald and R. Duttmann)

Soil degradation by soil compaction: a new integrative modelling approach. (M. Kuhwald, K. Augustin and R. Duttmann)

In der zweiten Phase von SOILAssist wenden wir uns auch der Regeneration von Bodenverdichtung zu. Besonders die Vorgewende von Feldern weisen häufig Bodenstrukturschäden und Bodenverdichtungen auf, da dort durch das Wenden der Maschinen, häufig mit ausgehobenen Anbaugeräten, ein großer mechanischer Lasteintrag stattfindet. Das Resultat solcher Schädigungen der Bodenstruktur und der vielfältigen Bodenfunktionen ist beispielsweise ein geringerer Ertrag verglichen mit dem Kernfeld.

Bei der diesjährigen Gärrestausbringung am 27. und 28.03.2019 zum Silomais haben wir vier unterschiedliche Technikvarianten in Bezug auf ihren Einfluss auf Bodendruck und -setzung sowie Bodenfunktionsänderungen untersucht.

• Traktor mit Tridemgüllefass (ohne Einarbeitung)
• Traktor mit Tandemgüllefass (ohne Einarbeitung)
• Selbstfahrer mit Hundeganglenkung und Gülleschlitzgerät
• Traktor mit Gülleverschlauchung und Grubberinjektion

Unser Kollege, Michael Kuhwald (CAU Kiel), hat erfolgreich seine Promotion abgeschlossen. Dazu gratulieren wir ihm sehr herzlich!

"Detection and modelling of soil compaction of arable soils: From field survey to regional risk assessment"

Augustin, K., Kuhwald, M., Brunotte, J. and Duttmann, R.

FiTraM: A model for automated spatial analyses of wheel load, soil stress and wheel pass frequency at field scale

Biosystems Engineering, 180, 108-120

SOILAssist war auf der „Soils Across Latitudes International Soils Meeting“ der Soil Science Society of America vom 06.-09.01.2019 in San Diego, USA vertreten.

Beitrag: M. Lorenz, M. Siekmann and J. Brunotte: Liquid manure application in spring – effects of different application techniques on soil properties

Das Kick-off-Meeting für die zweite Projektphase von SOILAssist fand vom 10.-12.12.2018 in Kiel statt.

Bei dieser Gelegenheit haben wir auch eine Besichtigung unseres neuen Versuchsstandortes "Hohenschulen" bei Kiel vorgenommen.

Elsbe von der Lancken hat erfolgreich ihre Bachelorarbeit im Projekt SOILAssist geschrieben.

„Auswirkungen der technischen Entwicklung von Zuckerrübenrodern auf bodenphysikalische Parameter“

Die Zuckerrübenernte mit dem Grimme Rexor 630 fand am 25.10.2018 statt. In diesem Jahr lag der Fokus unserer Untersuchungen auf dem Einsatz der Reifenmessboxen. Um den Einfluss der Maschine an der Schnittfläche Reifen/Boden beurteilen zu können, reicht es nicht aus, die statische Radlast (ermittelt mit einer Fuhrwerkswaage) der Maschine zu kennen. Bei einer Feldüberfahrt variiert die Radlast, abhängig etwa von Schlupf und Hangneigung, erheblich.

Die Reifenmessboxen wurden in allen sechs Felgen des Rübenroders integriert. Mit den in den Felgen eingebauten Ultraschallsensoren konnte somit kontinuierlich die Reifeneinfederung bei der Zuckerrübenernte aufgezeichnet werden. Durch das Verschneiden der Werte aus den Messboxen mit dem GPS-Signal des RTK-GPS auf der Maschine kann die dynamische Radlast während der Ernte punktgenau auf dem Feld ermittelt werden.

Nach erfolgreicher Evaluierung startet SOILAssist in die zweite Projektphase.

Wir freuen uns auf weitere drei Jahre spannende Forschung!

Auch bei der Silomaisernte am 11.09.2018 waren die Wetter- und Bodenbedingungen unverändert trocken. Von Juli bis September fielen lediglich 112 mm Niederschlag auf unserem Untersuchungsstandort. Der Bodenzustand war entsprechend sehr fest und damit auch tragfähig. Aufgrund der extremen Trockenheit war eine Bodenprobenahme nicht möglich, da sich die Stechzylinder nicht in den Boden einschlagen ließen. Auch die Messung von Bodendruck und -setzung war nur in 20 cm Tiefe möglich. Im Vorfeld führten wir eine Handernte im Silomais durch.

Erstmalig kamen auch unsere neu entwickelten Reifenmessboxen während der gesamten Erntekampagne zum Einsatz.

M. Kuhwald, K. Dörnhöfer, N. Oppelt, and R. Duttmann

Spatially Explicit Soil Compaction Risk Assessment of Arable Soils at Regional Scale: The SaSCiA-Model

Sustainability 2018, 10(5), 1618

S. Ledermüller, M. Lorenz, J. Brunotte, and N. Fröba

A Multi-Data Approach for Spatial Risk Assessment of Topsoil Compaction on Arable Sites

Sustainability 2018, 10(8), 2915

Das Zusammentreffen von hohen Niederschlagsmengen im Herbst 2017 mit daraus resultierend ungünstigen Bodenverhältnissen bei der Silomais- und Zuckerrübenernte sowie die anhaltende Dürreperiode in vielen Regionen im Frühjahr/Sommer 2018 haben zu einer starken Beeinträchtigung des Wurzelwachstums beim Getreide geführt. Dies hat zu erheblichen Ertragseinbußen geführt.

Neben den fachlichen Vorträgen wurde den ca. 35 Teilnehmern eine Felddemonstration des Bodendruck- und Bodensetzungsmesssystems anhand eines Befahrungsversuches mit einem Kartoffelroder vorgeführt. Darüber hinaus wurde die ‚Einfache Feldgefügeansprache für den Praktiker‘ von Joachim Brunotte anhand einer kleinen Profilgrube demonstriert.

Zur Veranschaulichung des Themas wurden „Infomaterialien Boden“, wie unterschiedliche Bodenprofil-Banner und eine begehbare Bodenkarte von Niedersachsen, vom LBEG in Hannover zur Verfügung gestellt.

Unter Einbeziehung von Bodenschutzaspekten sowie Anforderungen und Möglichkeiten der Agrartechnik wurden abschließend zukünftige Strategien für ein bodenschonendes Befahren von Ackerflächen diskutiert und erörtert.

Wir bedanken uns bei allen Teilnehmenden für den regen Austausch!

Die Projektpartner Thünen-Institut für Agrartechnologie und CAU Kiel haben sich vom 17.-18.05.2018 in Kiel zu einem Workshop „Feldversuche“ getroffen. Wir haben uns über die bisherigen Ergebnisse der Feldversuche aus 2016 und 2017 ausgetauscht und die in der Erntesaison 2018 anstehenden Feldversuche geplant.

SOILAssist war auf der diesjährigen Tagung der European Geoscience Union (EGU) 2018 in Wien vertreten.

Beitrag: Liquid manure application in spring – are soil conserving measures available? (M. Siekmann, M. Lorenz, K. Nolting, B. Ortmeier and J. Brunotte)

Der Workshop fand im Rahmen unseres Forschungsprojektes SOILAssist statt und wurde vom Thünen-Institut und der Landwirtschaftskammer Niedersachsen gemeinsam ausgerichtet. Der Workshop zeigte, dass das Thema Bodenschutz bei der Düngeausbringung für die Teilnehmenden sowohl eine große Bedeutung hat als auch eine große Herausforderung darstellt. Die größte Herausforderung besteht in den kürzeren Ausbringungsfenstern und den Mengeneinschränkungen. Dabei sind vor allem technische Lösungen gefragt, die eine bodenschonende Bewirtschaftung bei gleicher Leistung ermöglichen. Vor allem die finanzielle Mehrbelastung, die Technikverfügbarkeit beispielsweise für Lohnunternehmen und die technischen Möglichkeiten zur Güllevollaufbereitung wurden kritisch diskutiert. Die Ergebnisse des Workshops fließen in die weitere Projektarbeit ein.

Wir bedanken uns bei allen Teilnehmenden für den regen Austausch und die Unterstützung.

Am 30.10.2017 fand auf unseren Versuchsflächen die Zuckerrübenernte statt.

Die Maisernte in diesem Jahr fand am 13.10.2017 auf den SOILAssist Versuchsflächen statt, nachdem die Ernte aufgrund des schlechten Wetters in der Woche zuvor verschoben werden musste. Im Vergleich zum sehr trockenen letzten Jahr 2016, fand die Maisernte in diesem Jahr bei deutlich höheren Bodenfeuchtewerten statt.

In diesem Jahr haben wir nicht nur Fotos gemacht, sondern auch Videos vom Maishäckseln, Überladen und dem Befahrungsversuch gedreht.

Die Erntekette bestand aus dem von New Holland zur Verfügung gestellten Maishäcksler (FR 550), unserem Versuchstraktor (New Holland T7), einem von der Firma Fliegl Agrartechnik GmbH zur Verfügung gestellten Abschiebewagen (Fliegl Gigant ASW 268) und einem Traktor (New Holland M160) mit Mulcher (Agrimaster). Der Abschiebewagen mit Überladeschnecke ermöglicht ein Überladen des Häckselguts direkt am Feldrand auf bereitstehende LKW. Dadurch können die Reifeninnendrücke, im Vergleich zur Straßenfahrt, deutlich abgesenkt werden, was unter den feuchten Bodenbedingungen, zu einer bodenschonenderen Befahrung führt.

Um bereits vor der Ernte eine Ertragsschätzung durchführen zu können, fand im Vorfeld eine Handernte statt. Die Wissenschaftler von SOILAssist führten bei der Maisernte drei verschiedene Befahrungsversuche durch. Zuerst wurden Bodendruck- und Bodensetzung der gesamten Erntekette gemessen. Dabei wird die Messstelle nacheinander von Maishäcksler, Schlepper mit Abschiebewagen und Schlepper mit Mulcher überrollt. Anschließend fanden gesonderte Befahrungsversuche statt, bei denen der Maishäcksler und der Schlepper mit Abschiebewagen jeweils einzeln untersucht wurden. Um neben Bodendruck und -setzung auch den Einfluss der Befahrungen auf die Bodenstruktur und die Bodenfunktionen bestimmen zu können, fanden vor und nach der Befahrung Bodenprobenahmen ungestörter Stechzylinder statt. Neben den Befahrungsversuchen wurden Messungen mit dem Penetrologger durchgeführt, um den Eindringwiderstand des Bodens zu messen und auch die Reifenkontaktflächen der an der Ernte beteiligten Maschinen wurden aufgenommen. Mit mobilen Fuhrwerkswaagen konnte das Gewicht der einzelnen Maschinen ermittelt werden, welches für die Befahrungsversuche relevant ist.

Status Quo Erhebung zu Techniken und Werkzeugen zur Vermeidung von Bodenverdichtung von Nachwuchskräften in der Landwirtschaft (Technischer Bodenschutz)

Kontakt: Dr. Johanna Fick (johanna.fick@  thuenen.  de)

Im September 2017 haben Wissenschaftler von SOILAssist an der Tagung der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft in Göttingen teilgonmmen.

Beitrag: Entwicklung eines räumlich-zeitlichen Bodeninformationsmodells zur Befahrbarkeitsanalyse von Ackerflächen (M. Kuhwald, K. Augustin, R. Duttmann)

Auch in diesem Jahr fanden zur Winterweizenernte auf den SOILAssist Versuchsflächen umfassende Befahrungs- und Feldversuche statt. Bereits vor der Ernte haben die Wissenschaftler eine Handernte des Weizens an unterschiedlichen Plots im Feld durchgeführt und auch Bodenproben des unbefahrenen Ackers entnommen.

Die Kollegen der Christian-Albrechts-Universität in Kiel untersuchten den Schlag in Hinblick auf kumulative Befahrungseffekte ausgehend von den Befahrungen der letzten Jahre. Mithilfe des Befahrungsmodells wurden unterschiedliche Belastungsklassen auf dem Acker berechnet. Die Wissenschaftler suchten diese mit RTK-GPS auf und markierten diese vor Ort. Anschließend fand, gemeinsam mit den Braunschweiger Kollegen des Thünen Instituts eine gezielte Beprobung des Bodens in unterschiedlichen Tiefen statt, um ihn anschließend bodenphysikalisch zu untersuchen.

Die Kollegen des Thünen-Instituts für Agrartechnologie in Braunschweig führten Befahrungsversuche mit einem Mähdrescher TX 63 von New Holland durch. Mithilfe des GPS-Trackings während der Ernte des Weizens konnte berechnet werden, dass der Mähdrescher im Kernfeld durchschnittlich zwei Überrollungen (eine Überfahrt, zwei Achsen) und im Vorgewende durchschnittlich acht Überrollungen (vier Überfahrten) ausführt. Diese zwei Varianten wurden mit dem TX 63 mit vollem Korntank nachgestellt und während der Überfahrt Bodendruck und -setzung gemessen. Die anschließende Bodenprobenahme diente der bodenphysikalischen Untersuchung im Labor.

Neben den Feldversuchen haben die Wissenschaftler auch Parameter, wie das Gewicht des Mähdreschers, die Reifenaufstandsflächen, die Fahrspurtiefe und den Eindringwiderstand des Bodens ermittelt.

Kuhwald, M., Blaschek, M., Brunotte, J. and Duttmann, R. (2017)

Comparing soil physical properties from continuous conventional tillage with long-term reduced tillage affected by one-time inversion.

Soil Use and Management, DOI: 10.1111/sum.12372.

SOILAssist hat teilgenommen an der Wageningen Soil Conference 2017 vom 27. bis 31. August auf dem Campus in Ede-Wageningen. Die zwei-jährlich stattfindende Bodenkonferenz an der Wageningen University & Research (WUR) stand in diesem Jahr unter dem Motto Soil Science in a Changing World. Einer der sechs Themenschwerpunkte beschäftigte sich mit dem Thema Governance and Policy.

Governance & Policy war ein wichtiges Thema bei der Wageningen Soil Conference. Nach Keynote-Vorträgen von Annette Schneegans (Europäische Kommission, DG AGRI) und Simon Moolenaar (Commonland Foundation) hat BonaRes-SOILAssist die Governance-Session eröffnet mit einem Vortrag von Kirstin Marx (Stabsstelle Boden des Thünen-Instituts) und Marco Lorenz (Thünen-Institut für Agrartechnologie) zum Thema SOILAssist – Assisting Farmers to reach the SDG Goals 12 and 1.

Im April waren die Wissenschaftler von SOILAssist auf der Tagung der European Geoscience Union (EGU) in Wien mit 3 Beiträgen in unterschiedlichen Sessions vertreten.

Beiträge: An application to model traffic intensity of agricultural machinery at field scale (K. Augustin, M. Kuhwald, R. Duttmann)

The effects of one-time inversion tillage on soil physical properties after long-term reduced tillage (M. Kuhwald, K. Augustin, R. Duttmann)

Effects of different agricultural management on a stagnic Luvisol in Lower Saxony, Germany – Factors for sustainable soil protection (M. Lorenz, M. Siekmann, J. Brunotte, B. Ortmeier)

Auf unseren SOILAssist Versuchsflächen fanden vom 14.-17.03.2017 umfangreiche Messungen zu unterschiedlichen Gülle- und Gärrestausbringtechniken zum Silomais statt. Ziel dieser Untersuchungen war es, den Einfluss unterschiedlicher Technikvarianten auf die Bodenstruktur und die Veränderung von Bodenfunktionen zu untersuchen. Besonders im Frühjahr, in dem die Gülleausbringung stattfindet und auch durch die Änderungen der Düngeverordnung vermehrt stattfinden wird, weisen die Böden häufig erhöhte und damit in Bezug auf Bodenverdichtung kritische Bodenfeuchtewerte auf. In Hinblick auf eine möglichst bodenschonende Befahrung ist die Wahl der Technikvariante sowie der entsprechend angepassten Maschinenparameter entscheidend. Die untersuchten Technikvarianten bilden die Bandbreite der Gülleausbringung in der Praxis ab:  

• Traktor mit Tandemgüllefass (ohne Einarbeitung)
• Selbstfahrer mit Hundeganglenkung und Gülleschlitzgerät
• Traktor mit Gülleverschlauchung  und Grubberinjektion

Um eine saubere Bodenprobenahme zu gewährleisten, wurden während der Messungen keine Gärreste ausgebracht. Der Selbstfahrer und der Traktor mit Tandemfass sind dafür mit vollem Tank, jedoch ohne die Gärreste auszubringen, über die Messstelle gefahren; der Traktor mit der Verschlauchungstechnik entsprechend auch.

Die letztendliche Düngung des Feldes wurde vor der Maisaussaat mit der Gülleverschlauchung im April durchgeführt.

Silomaisernte September 2016

Am 27.09.2016 wurde auf einer SOILAssist Versuchsfläche in Adenstedt die Silomaisernte durchgeführt.

An der Ernte waren der Versuchstraktor (New Holland T7.270), ein von New Holland zur Verfügung gestellter Maishäcksler (FR550 Forage Cruiser) sowie ein Rollband-Abschiebewagen (Joskin Drakkar 7600) beteiligt. Weiterhin wurden eine Bunkermaus (Ropa Nawaro Bunkermaus System Palandt) zum Überladen am Feldrand von Lohnunternehmer J.-H. Deike und LKWs zum Transport zur Biogasanlage genutzt. Das anschließende Mulchen der Maisstoppeln erfolgte mit einem Traktor (New Holland M160), der jeweils mit einem Front- und Seitenanbaumulcher (Agrimaster und Müthing) ausgestattet war.

Im Verlauf der Maisernte konzentrierten sich die Befahrungsversuche auf die Ermittlung von Bodendruck und -setzung. Zur Einrichtung der Messstelle war eine Profilgrube erforderlich. Die Sensoren wurden mithilfe eines Einbaurahmens in drei unterschiedlichen Tiefen installiert. Anschließend konnte die präparierte Messstelle von der Erntekette überrollt werden. Um den Einfluss der Befahrungen auch auf die Bodenfunktionen untersuchen zu können, fand bereits vor der Ernte eine Bodenprobenahme im unbefahrenen Zustand statt. Anschließend wurde der Boden nach der Ernte bzw. Überrollung mit der gesamten Häckselkette beprobt. Die ungestörten Bodenproben wurden im bodenphysikalischen Labor untersucht.

Mithilfe von mobilen Fuhrwerkswaagen am Feldrand konnte das genaue Gewicht der auf dem Feld eingesetzten Maschinen ermittelt werden. Die Kenntnis des Gewichtes bzw. der Radlast ist neben weiteren Parametern, wie dem Reifeninnendruck oder der Anzahl der Überrollungen, wichtig für die Befahrungsversuche und damit für die Bewertung des Einflusses der unterschiedlichen Maschinen auf den Boden. Die Bodendruck- und Bodensetzungsmessungen zeigen uns direkt die Auswirkungen der aktuellen Befahrung auf den Boden. Die Untersuchungen an Stechzylindern im Labor geben uns im Nachgang Auskunft darüber, ob Leitfähigkeitsfunktionen für Wasser und Luft durch die Befahrung beeinflusst wurden und ob evtl. eine Schädigung stattgefunden hat. Hieraus können unterschiedliche Belastungssituationen bei der Befahrung von Ackerflächen besser bewertet werden und entsprechende Handlungsempfehlungen abgeleitet werden.

Zuckerrübenernte Oktober 2016

Die Zuckerrübenernte im Projekt SOILAssist fand am 24.10.2016 in Adenstedt statt.

Der von der Maschinengenossenschaft Ambergau zur Verfügung gestellte selbstfahrende Zuckerrübenroder war ein REXOR 630, ein 6-reihiger Roder mit 3 Achsen und einem Bunkervolumen von 30 Tonnen. Dieser wurde von der Firma Grimme im Vorfeld der Versuche für das Projekt SOILAssist angepasst, indem z.B. ein Messsystem zur Feststellung des Bunkerfüllstandes eingebaut und eine entsprechende Software zur Aufzeichnung der Werte und weiterer Maschinendaten integriert wurde.

Die Befahrungsversuche erfolgten mit den Varianten vollem und halbvollem Bunker. Auch  bei dieser Ernte wurde der Boden im unbefahrenen Zustand vor der Ernte und im überrollten und befahrenen Zustand nach der Ernte beprobt. Neben der Bodenprobenahme fanden zusätzlich Infiltrationsversuche statt. Da die Zuckerrüben im Vorgewende als Miete gelagert werden, fährt der Roder zum Leeren des Bunkers wiederholt direkt an der Miete entlang. Dadurch wird der Boden im Vorgewende stark belastet (hohe Radlast kombiniert mit hoher Überrollhäufigkeit). Um auch diese Auswirkungen zu untersuchen, wurden im Vorgewende ebenfalls vor und nach der Ernte Bodenproben entnommen.

Um das Gewicht bzw. die Radlast des Rübenroders mit vollem und halbvollem Bunker für die Befahrungsversuche ermitteln zu können, wurden mobile Fuhrwerkswaagen am Feldrand genutzt und die Lasten für jedes Rad achsweise bestimmt. Zusätzlich erfolgte die Messung der Radaufstandsfläche, die neben dem Reifeninnendruck und der Radlast einen weiteren wichtigen Parameter darstellt. Dazu mussten die Reifen der drei Achsen mithilfe von Kreidepulver von allen Seiten markiert und umstäubt werden. Der so entstehende Reifenabdruck konnte anschließend auf einer Folie abgezeichnet werden. Die komplette Aufstandsfläche des Reifens inkl. der Stollenauflage wird somit bestimmt.

Die Untersuchungen von Bodendruck und Bodensetzung sowie ungestörten Stechzylindern in Kombination mit der Aufnahme der jeweiligen Befahrungssituation und der entsprechenden Position auf dem Feld (RTK-GPS) erlaubt weiterhin eine räumliche Zuordnung von Bodenbelastungen und Belastungs-hot-spots während der Ernte. Die Betrachtung eines Feldes über mehrere Jahre ermöglicht darüber hinaus, Aussagen über die Bodenbelastungen einer gesamten Fruchtfolge bzw. unterschiedlicher Kulturfolgen. Daher arbeiten wir in SOILAssist auf mehreren Feldern gleichzeitig, um auf der einen Seite jede Kultur auch in jedem Jahr untersuchen zu können und auf der anderen Seite die gesamte Fruchtfolge eines Feldes abzubilden sowie die Akkumulation der Belastungen über die Zeit zu ergründen.

Am 14. und 15. November 2016 fand in Leipzig das Statusseminar der BMBF-Förderinitiative "Böden als nachhaltige Ressource für die Bioökonomie" statt. Neben den anderen neun Projektverbünden war auch das Team von SOILAssist beteiligt und stellte das Projekt sowie erste Ergebnisse daraus vor.