Vergleichsökobilanz bei Direktsaat und Pflug

Umweltwirkungen imÜberblickIn Tabelle 2 sind sämtliche beurteiltenUmweltwirkungen beiderSysteme in absoluten Zahlen sowierelativ (System PF = 100 %)aufgeführt. In den eingefärbtenZellen werden die Unterschiededes Systemvergleichs, entsprechenddem Interpretationsschemavon Nemecek et al. (2005),als «günstiger» eingestuft undbei fehlender Einfärbung als«ähnlich», das heisst «tendenziellgünstiger aber nicht gesichert».Die Beurteilung allerUmweltwirkungen fällt im SystemDS im Vergleich zum SystemPF tendenziell günstiger(nicht gesichert) bis günstigeraus.EnergiebedarfDie Umweltwirkung Energiebedarfwird im System DS umdurchschnittlich 1,3 GJ-Äquivalentpro Hektare und Jahr günstigerbeurteilt als im System PF(Tab. 2). Diese Differenz entsprichteiner Einsparung von36 Litern Diesel-Äquivalent proHektare Anbaufläche und Jahr.Der gesamte Energiebedarfsetzt sich zusammen aus demEnergiebedarf, welcher benötigtwird für den «Einsatz vonMaschinen» (M) inklusive derenHerstellung, sowie aus derHerstellungsenergie der eingesetzten«Produktionsmittel» (P)wie Pflanzenschutzmittel, Mineraldünger,Saatgut sowie Energieträgerfür Abflammen undTrocknen. Während im SystemPF der Energiebedarf für Mbeziehungsweise P fast gleichhoch ist, werden im System DSvom totalen Energiebedarf 64 %für P und 36 % für M benötigt(Abb. 3). Der höhere Anteilfür P im System DS ist infolgeentfallener Bodenbearbeitungdurch einen leicht erhöhten Einsatzvon Pflanzenschutzmittelnsowie leicht höhere Mineraldüngergabenzu erklären. In beidenSystemen benötigt die Herstellungdes Mineraldüngers ammeisten Energie, gefolgt von derHerstellung und dem Einsatz derErntemaschinen. Der drittgrössteAnteil im System PF betrifftdie Bodenbearbeitung, die imSystem DS entfällt.In Abbildung 3 ist das energieaufwändigeTrocknen der sehrfeucht geernteten und einmaligim Jahr 2002 angebauten Sojamiteinbezogen. Dafür wurde,gemessen am Gesamtenergiebedarf,im System DS ein Anteilvon 3 % und im System PFvon 2 % benötigt. Für die übrigenDreschkulturen war der Trocknungsanteilpro Parzelle und Jahrgering: Bei total 23 abgeerntetenParzellen liegt der Durchschnittim System DS bei 0,2 % und imSystem PF bei 0,1 %.Abflammeinsätze erfolgten imSystem DS drei- und im SystemPF zwei Mal und benötigten einenwesentlichen Anteil am Gesamtenergiebedarfder jeweiligenFruchtfolge.Die in Abbildung 3 getrennt aufgeführtenEnergiebedarfsanteilevon M und P wurden in Abbildung4 zusammengefasst undfür jede Hauptkultur (ohne Soja)einzeln dargestellt. Den geringstenEnergiebedarf pro HektareAnbaufläche und Jahr weisendie Kulturen Winterroggen undEiweisserbsen auf; im Gegensatzzu den anderen Kulturen wurdensie wenig oder nicht gedüngt. ImJahr 2002 wurde auf allen sechsParzellen eine Grunddüngungmit Phosphor und Kalium durchgeführt.Deshalb erscheint derEnergiebedarf dieser Massnahmezwar anteilsmässig zu einemSechstel beim Winterroggen,nicht aber bei den Eiweisserbsen,da ausnahmsweise in diesemJahr Soja angebaut wurde.Den günstigsten Energiebedarfpro Kilogramm geerntete TSweisen die Kulturen Silomaisund Zuckerrüben dank ihren hohenBiomasseerträgen auf, gefolgtvon den wenig oder nichtgedüngten Winterroggen undEiweisserbsen.OzonbildungspotenzialDie Umweltwirkung Ozonbildungspotenzialbeschreibt dieBildung von bodennahem Ozon(Sommersmog). Dieser ProzessTab. 2. Umweltwirkungen der Anbausysteme Direktsaat (DS) und Pflug (PF) inklusive Gründüngungen. Mittelwerte pro Hektare Anbauflächeund Jahr oder pro Kilogramm geerntete TS. Dauerbeobachtungsfläche Oberacker, Rütti-Zollikofen (1999 bis 2005).Management- Umweltwirkung Einheit pro ha und Jahr relativ pro t TS relativBereich DS PF (PF = 100%) DS PF (PF = 100%)Ressourcen- Energiebedarf MJ-Äq. 14’747 16’050 92 1’459 1’655 88Management Ozonbildungspotenzial kg C 2H 4-Äq. 0,485 0,595 82 0,05 0,06 78Treibhauspotenzial kg CO 2-Äq. 2’070 2’141 97 205 221 93Nährstoff- Eutrophierungspotenzial kg N-Äq. 45 48 93 4,47 4,99 90Management Versauerungspotenzial kg SO 2-Äq. 13,2 14,13 93 1,3 1,5 87Schadstoff- Aquatische Ökotoxizität AÖP 1 840’749 1’006’119 84 83’163 103’714 80Management Humantoxizität HTP 2 517 716 72 51 74 691AÖP = aquatisches Ökotoxizitätspotenzial; 2 HTP = Humantoxizitätspotenzial484 AGRARForschung

wird in erster Linie durch dieVerbrennung von Treib- undBrennstoffen gefördert. Am meistenOzon wird in beiden Systemendurch die Ernte gebildet,gefolgt von der Mineraldüngungund im System PF von der Bodenbearbeitung.Infolge entfallenerBodenbearbeitung weistdas System DS beim Ozonbildungspotenzialeine günstigereUmweltwirkung sowohl proHektare Anbaufläche und Jahrals auch pro Kilogramm geernteteTS auf (Tab. 2).Vergleicht man das Ozonbildungspotenzialder verschiedenenKulturen, sind dieselbenRangfolgen festzustellen wiebeim Energiebedarf: Der Winterroggenweist die günstigste,die Zuckerrübe die ungünstigsteUmweltwirkung auf. ProKilogramm geerntete TS hingegenist diese Umweltwirkungbei den ertragsstarken KulturenSilomais und Zuckerrüben amgünstigsten.TreibhauspotenzialDie Umweltwirkung Treibhauspotenzialwird in Ackerbausystemenvor allem durchdie Freisetzung von Lachgas alsFolge der N-Düngung und vonKohlendioxid durch die Verbrennungvon Treibstoffen beeinflusst.Sowohl pro HektareAnbaufläche und Jahr als auchpro Kilogramm geerntete TSwird eine tendenziell günstige-MJ-Äq. / ha20000180001600014000120001000080006000400020000SM DSSM PFWG DSWG PFMJ-Äq. / ha180001600014000120001000080006000400020000DirektsaatPflugre Beurteilung (nicht gesichert)zugunsten des Systems DS berechnet(Tab. 2).Aufgrund der ausgebrachtenN-Mineraldüngermenge weisenin beiden Systemen die amintensivsten gedüngten KulturenSilomais und Winterweizenpro Hektare Anbaufläche undJahr im Vergleich zu den wenigoder nicht gedüngten KulturenWinterroggen und Eiweisserbsenein etwa drei Mal höheresTreibhauspotenzial auf. Pro Kilogrammgeerntete TS werdendie ertragsschwächeren KulturenWinterweizen und -gersteam ungünstigsten beurteilt.Eutrophierung undVersauerungDas Eutrophierungspotenzial gibtAuskunft über die unerwünschteAnreicherung von Stickstoff undPhosphor in empfindlichen Ökosystemenwie Seen, Hochmoore,und Magerwiesen. Der grössteZR DSZR PFWW DSWW PFEE DSEE PFWR DSP: Trocknen (DS: 8%; PF: 5%)P: Pflanzenschutzmittel (DS: 7%; PF: 3%)P: Dünger (DS: 36%; PF: 32%)P: Abflammen (DS: 6%; PF: 3%)P: Saatgut (DS: 8%; PF: 7%)M: Transport (DS:

kung aquatisches Ökotoxizitätspotenzialwird im System DS imMittel pro Hektare Anbauflächeund Jahr um 16 % und pro Kilogrammgeerntete TS um 20 %tiefer, das heisst tendenziell günstiger(nicht gesichert), beurteiltals im System PF (Tab. 2).Die einzelnen Kulturen unterscheidensich in ihren Toxizitätspotenzialendeutlich. Beispielsweiseweisen Silomais undEiweisserbsen wegen der verwendetenPflanzenschutzmittelMikado, Gallant und Urlac einezwei- bis drei Mal höhere Toxizitätauf als Winterweizen undWinterroggen. Da die Toxizitätsdatendieser Wirkstoffe nochnicht bekannt sind, werden sieals «unspezifisch» erfasst underhalten dadurch eine ungünstigereBewertung als beispielsweisedie in Getreidekulturen eingesetztenWirkstoffe Isoproturon,Metamitron, Ethofumesate oderPhendimethalin. Mit dem Einbezugvon möglichst vielen Wirkstoffenkann die Methode jedochfortlaufend verbessert werden.Auch die Umweltwirkung Humantoxizitätwird zu 45 % imSystem DS und zu 50 % im SystemPF durch die eingesetztenPflanzenschutzmittel beeinflusst.Sowohl pro Hektare Anbauflächeund Jahr als auch pro Kilogrammgeerntete TS wird diese Umweltwirkungim System DS deutlichgünstiger beurteilt als im SystemPF (Tab. 2).Bei der Rangfolge der Kulturenweisen die Eiweisserbsengefolgt von Winterweizen undWinterroggen im System DS,sowie Eiweisserbsen gefolgtvon Zuckerrüben und Silomaisim System PF eine weit geringereHumantoxizität auf als Wintergerste.Dies gilt für beideSysteme. Bei der Betrachtungpro Kilogramm geerntete TS ergebensich bei den ertragsstarkenKulturen Silomais und Zuckerrübendie günstigsten undbei der Wintergerste aufgrundder eingesetzten Wirkstoffe wiezum Beispiel Carfentrazone,Fenoxaprop die ungünstigstenUmweltwirkungen.BodenqualitätIn beiden Systemen waren mitAusnahme der Bodenbearbeitungalle wichtigen, die UmweltwirkungBodenqualität beeinflussendenProduktionsfaktoren(Fruchtfolge, Dünger- undPflanzenschutzmitteleinsatz)fast identisch. Deshalb werdenvon den neun untersuchten Indikatorenin beiden Systemen derensechs mit Hilfe des Interpretationsschemasvon Oberholzeret al. (2006) als «keine relevantenVeränderungen» beurteiltund fehlen in Tabelle 3. Es sinddies pflanzennutzbare Gründigkeit,Schwermetall- und C org-Gehalt, organische Schadstoffeund mikrobielle Aktivität beziehungsweiseBiomasse.Tab. 3. Wirkung der Bewirtschaftung der Anbausysteme Direktsaat (DS) und Pflug (PF) aufdie Bodenqualität. Dauerbeobachtungsfläche Oberacker, Rütti-Zollikofen (1999 bis 2005).Anbausystem Direktsaat PflugIndikator - - - 0 + ++ - - - 0 + ++Regenwurmbiomasse ++ 0Grobporenvolumen ++ +Aggregatstabilität + +Bewertung der Bodenqualitätsindikatoren: -- = stark negative Veränderung, - = leicht negative Veränderung,0 = keine relevante Veränderung, + = leicht positive Veränderung, ++ = stark positive VeränderungDer Indikator Regenwurmbiomassewird im System DS alsstark positiv bewertet, dies imGegensatz zum System PF; dortkann infolge der regelmässigenBodenbearbeitungseinsätze keinerelevante Veränderung festgestelltwerden. Vermutlich ausdem gleichen Grund sind beimIndikator GrobporenvolumenVeränderungen festzustellen,die im System DS stark positiv,im System PF leicht positivsind. In beiden Systemenlässt sich beim Indikator Aggregatstabilitäteine leicht positiveVeränderung ausmachen.Abschätzung desErosionsrisikosDie DauerbeobachtungsflächeOberacker befindet sich aufeiner Parzelle ohne Hangneigung.Um das Erosionsrisikoin hügeligem Gelände abzuschätzen,wurden mit den bereitsverwendeten Daten Modellrechnungenmit verschiedenenHangneigungen durchgeführt.Diese zeigen, dass dieErosion im System DS wederbei 5 % noch bei 18 % Hangneigungzu einem Problemwird. Im System PF dagegenerhöht sich der potenzielleFeinerdeverlust bei 5 % Hangneigungvon praktisch Null auf0,87 mm/ha und Jahr bei 18 %Hangneigung. Demgegenüberbleibt das P-Abschwemmungsrisikoim System DS selbst beistarker Hanglage konstant sehrtief, während es im System PFbei einem Gefälle von 18 % auf4,6 kg P/ha und Jahr ansteigt.SchlussfolgerungenAm Fallbeispiel Oberacker kannaufgezeigt werden, dass mit einemauf das Anbausystem DSumgestellten Ackerbau, dasheisst mit dem Verzicht auf jeglicheBodenbearbeitung wie Pflügenund Eggen, alle Umweltwirkungender gerechneten Ökobilanzim Vergleich mit demSystem PF tendenziell günstiger(nicht gesichert) bis günstiger beurteiltwerden. Gleichzeitig wirddie Bodenqualität bei einigen deruntersuchten Indikatoren verbessert,und Modellrechnungen belegeneine Verringerung des Risikosfür Feinerde- beziehungs-486 AGRARForschung

weise Phosphorabschwemmungbei Hanglagen.Grösser als der Einfluss der Bodenbearbeitung,insbesondereauf die Umweltwirkungen desRessourcenmanagements, istallerdings der Einfluss der Mineraldüngung.Erfolgt die Beurteilungflächenbezogen, werdendie nicht oder wenig gedüngtenKulturen wie Eiweisserbsen undWinterroggen günstiger bewertetals die stärker gedüngten.Bei der ertragsbezogenen Betrachtungsweisewerden hingegendie ertragsstarken Kulturenwie Zuckerrüben und Silomaisam günstigsten beurteilt.Die Umweltwirkungen desSchadstoffmanagements werdenam entscheidendsten durch diegewählten Wirkstoffe der Pflanzenschutzmittel(selektive Herbizide)beziehungsweise derenWirkungsbeurteilung je nach angewendeterMethodik geprägt.LiteraturChervet A., Maurer C., SturnyW. G. & Müller M., 2001. Direktsaatim Praxisversuch; Einflussauf die Struktur des Bodens. Agrarforschung8 (1), 12-17.Chervet A., Ramseier L., SturnyW. G. & Tschannen S., 2005. Direktsaatund Pflug im 10-jährigenSystemvergleich. Agrarforschung12 (5), 184-189.Eidg. Forschungsanstalt fürAgrarökologie und LandbauReckenholz (FAL) & Eidg. Forschungsanstaltfür PflanzenbauChangins (RAC), 2001. Grundlagenfür die Düngung im AckerundFutterbau 2001. Agrarforschung8 (6), 80 S.Gaillard G., Freiermuth R.,Baumgartner D., Calanca P. L.,Jeanneret P., Nemecek T., OberholzerH. R., Prasuhn V., RichnerW. & Weisskopf P., 2006. Methodezur Ökobilanzierung landwirtschaftlicherSysteme. Schriftenreiheder ART. In Vorbereitung.ISO, 1997. ISO 14040 – Umweltmanagement/Ökobilanz,14 S.Nemecek T., Huguenin-Elie O.,Dubois D. & Gaillard G., 2005.Ökobilanzierung von Anbausystemenim Schweizerischen AckerundFutterbau. Schriftenreihe derFAL 58, 155 S.Oberholzer H.-R., Weisskopf P.,Gaillard G., Weiss F. & FreiermuthR., 2006. Methode zur Beurteilungder Wirkungen landwirtschaftlicherBewirtschaftung auf die Bodenqualitätin Ökobilanzen - SALCA-BQ.Bericht Agroscope Reckenholz-TänikonART, 69S.Prasuhn V. & Grünig K., 2001.Evaluation der Ökomassnahmen.Phosphorbelastung der Oberflächengewässerdurch Bodenerosion.Schriftenreihe der FAL 37, 152 S.Schweizerische Eidgenossenschaft,1983. Bundesgesetz vom7. Oktober 1983 über den Umweltschutz(Umweltschutzgesetz,USG). Systematische Sammlungdes Bundesrechts, SR-Nr. 814.01RésuméBilan écologique comparatif du semis direct et du labourLes systèmes de culture avec labour (LA) ou en semis direct(SD) sont comparés depuis 1994 sur un sol mi-lourd de l’InforamaRütti, Zollikofen (BE), dans le cadre d’une rotation degrandes cultures sans périodes de jachère. Les effets des deuxsystèmes sur l’environnement ont été calculés sous la forme d’unbilan écologique pour la période de culture 1999 à 2005.Les calculs ont pris en compte la gestion des ressources, des nutrimentset des pollutions. Le système SD, qui évite tout travaildu sol, peut être considéré comme favorable par rapport au systèmeLA, dans lequel un travail du sol intervient régulièrement.Ceci vaut que la comparaison soit faite par rapport à la surfaceagricole ou par rapport aux rendements en matière sèche. Un effetpositif a aussi été obtenu quant à la qualité du sol. Il s’agit desuivre les effets un peu accrus du besoin en herbicides dans lesystème SD; les effets polluants des deux systèmes sont toutefoistrès dépendants du choix des matières actives.Les risques d’érosion et d’entraînement du P ont été estimés àl’aide d’un modèle de calcul prenant en compte l’inclinaisondu terrain. Jusqu’à une pente de 18 %, les risques sont toujoursfaibles dans le système SD, mais l’entraînement augmente fortementavec la pente dans le système LA.SummaryLife cycle assessment of a system under no-tillage andploughingNo-tillage and conventional plough tillage have been compared ona soil of medium heavy texture in a crop rotation without fallowperiod at the Inforama Ruetti in Zollikofen (Berne) since 1994.For the crop rotation period from 1999 to 2005 the environmentalimpact of both systems was calculated via life cycle assessment.With regard to resources, nutrients and pollutant management,the environmental impact of the no-tillage system is more favourablethan the conventional system involving periodical tillageoperations, both per hectare of arable land and annum, andper kilogram of harvested dry matter. For the no-tillage systempositive changes were also found in the assessment of soil quality.It is essential to follow up the impacts of the slightly higherherbicide requirement characterizing the no-tillage system. Inboth systems, however, pollutant management is strongly influencedby the choice of the active ingredient applied.According to model calculations in which slope gradient wasvaried, the risk of soil erosion and P-runoff remained constantlylow up to a gradient of 18 % in the no-tillage system. In contrast,the risk of runoff increased steeply with increasing slope gradientin the conventional tillage system.Key words: Life cycle assessment, energy demand, ecotoxicity,tillage system, no-tillage487AGRARForschung