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DOK - Versuch: Anbausystem-Effekte auf die Regenwürmer

Authors:
66 AGRARForschung
Umwelt
Werner Jossi, Urs Zihlmann und David Dubois, Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, CH-8046 Zürich
Lukas Pffner, Forschungsinstitut für biologischen Landbau (FiBL), Ackerstrasse, CH-5070 Frick
Auskünfte: Werner Jossi, E-Mail: werner.jossi@art.admin.ch, Fax +41 44 377 72 01, Tel. +41 44 377 73 91
AGRARForschung 14 (2): 66-71, 2007
DOK-Versuch:Anbausystem-
Effekte auf die Regenwürmer
Zusammenfassung
Im DOK-Versuch werden seit 1978 zwei biologische und zwei konventionelle Anbauver-
fahren sowie ein ungedüngtes Kontrollverfahren miteinander verglichen. Regenwurm-
Erhebungen von 2001 bis 2005 haben gezeigt, dass sowohl bei der Biomasse wie bei der
Anzahl Regenwürmer keine gesicherten Unterschiede zwischen den mit Mist und Gülle
gedüngten Verfahren D2, O2 und K2 festzustellen sind. Dabei waren die Werte generell
auf einem für Ackerböden hohen Niveau. Gegenüber früheren Erhebungen konnten mit
dem Verzicht regenwurmtoxischer Panzenschutzmittel seit 1992 die Regenwürmer auch
in den konventionellen Verfahren geschont und regeneriert werden. Das rein mineralisch
gedüngte Verfahren M2 wies gegenüber den Hauptverfahren eine 13 % geringere Re-
genwurm-Biomasse auf, was mit der fehlenden organischen Düngung erklärt wird. Die
tiefsten Werte wurden im ungedüngten Verfahren N festgestellt (minus 25 %). Sowohl im
biologischen als auch im konventionellen Anbau wurden die Regenwurm-Populationen
in den gedüngten Verfahren am stärksten durch die Bodenbearbeitung (Pug) beein-
usst. Der Anbau von Kleegras förderte die Regenwürmer deutlich. Insgesamt wurden
in sieben Erhebungen elf verschiedene Regenwurmarten festgestellt.
Die Regenwürmer tragen mit
ihren vielfältigen Tätigkeiten
massgeblich zur Erhaltung der
Bodenfruchtbarkeit bei. Mit ih-
rem Gangsystem erhöhen sie
die Wasserdurchlässigkeit und
den Luftaustausch. Sie durch-
mischen organische und mine-
ralische Substanz und tragen so
wesentlich zur Nährstoffumset-
zung und Strukturbildung im
Boden bei. Zahlreiches Regen-
wurm-Vorkommen und hohe
Biomasse werden deshalb als
Indikatoren für eine gute Bo-
denqualität verwendet.
Im DOK-Versuch werden seit
1978 die Anbauverfahren bio-
logisch-dynamisch (D), orga-
nisch-biologisch (O), konven-
tionell (K) sowie die Zusatzver-
fahren konventionell mit rein
mineralischer Düngung (M)
und Null-Düngung (N) mitein-
ander verglichen. Erste Regen-
wurm-Beprobungen wurden
im DOK-Versuch von 1990
bis 1992 nach den ersten zwei
Fruchtfolgeperioden durchge-
führt (Pffner et al. 1993; Pff-
ner und Mäder 1997). Mit dem
Beginn der dritten Fruchtfol-
geperiode 1992 haben die An-
baumethoden einige Änderun-
gen erfahren (Kasten). Deshalb
war es von Interesse, die Aus-
wirkungen auf die Regenwurm-
Populationen erneut während
der vierten Fruchtfolgeperiode
von 1999 bis 2005 in den ge-
düngten Verfahren D2, O2, K2,
M2 und im ungedüngten Ver-
fahren N zu untersuchen.
Bestimmung der Arten
Die Regenwurm-Beprobungen
wurden im Schlag b von 2001
bis 2005 in Kunstwiese, Kar-
toffeln, Winterweizen 1, Soja,
Silomais und im Schlag c 2004
und 2005 in Silomais und Win-
terweizen 2 durchgeführt. Im
Oktober, wenn sich die Regen-
würmer in der obersten Boden-
schicht aufhalten, wurden auf
den 100 m2 grossen Parzellen je
zwei 0,25 m2 (50 mal 50 cm)
grosse Flächen beprobt; bei vier
Wiederholungen ergaben sich
so acht Stichproben pro Ver-
fahren. Mit dem Spaten wur-
de die Erde 25 cm tief ausge-
hoben und von Hand zweimal
durchsucht. Die eingesammel-
ten Regenwürmer wurden in ei-
ner vierprozentigen Formalin-
lösung konserviert und später
im Labor gezählt, gewogen und
die Artzugehörigkeit bestimmt
(Cuendet 1995). Weil mit der
Handauslese die Regenwürmer
efzient erfasst werden können,
wurde auf das aufwändige Aus-
treiben der Regenwürmer mit
Formalin oder Senfpulveremul-
sion verzichtet. Die Ergebnisse
beziehen sich jeweils auf die
vorangegangene Hauptkultur.
Nach Winterweizen 1 und Soja
wurden die Erhebungen in der
nachfolgenden puglos bestell-
ten Gründüngung, nach Winter-
weizen 2 in der ohne Pugein-
satz neu angesäten Kunstwiese,
durchgeführt. Für die Beurtei-
lung der Regenwurm-Popu-
lationen wird in der Regel die
Biomasse bevorzugt, weil sie
die ökologische Wirkung der
Regenwürmer auf den Boden
besser widerspiegelt als die In-
dividuenzahl.
Regenwurmbestand und
mineralische Düngung
Während den fünf Kontrolljah-
ren zeigten sich im Mittel der
sieben Erhebungen sowohl bei
der Biomasse wie bei der An-
zahl Regenwürmer keine gesi-
cherten Unterschiede zwischen
den Hauptverfahren D2, O2 und
K2 (Tab. 1). Die tiefsten Durch-
schnittswerte hatten die im un-
gedüngten Verfahren N bear-
beiteten Flächen, die höchsten
AGRARForschung
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jene im konventionellen Anbau-
verfahren K2. Die Erhebungen
in den einzelnen Kulturen und
Jahren zeigten eine beträchtli-
che Variabilität im Regenwurm-
Vorkommen. Die Mittelwerte
der Regenwurm-Biomasse im
Verfahren K2 waren besonders
in Schlag c höher und im Durch-
schnitt der beiden Kontrolljah-
re 2004 und 2005 gegenüber
den übrigen Anbauverfahren
statistisch gesichert (Abb. 2).
Die kombinierte Düngung mit
Hof- und Mineraldüngern hin-
terliess den Regenwürmern im
konventionellen Verfahren K2
vermutlich mehr organisches
Material in Form von Mist und
Ernterückständen als Nahrung
(Marhan 2004). Im Schlag b wa-
ren die jährlichen Unterschiede
zwischen den Anbauverfahren
jedoch widersprüchlich und nur
bei der Individuenzahl zwischen
den Verfahren K2 und N statis-
tisch gesichert (Abb. 2 und 3).
Gegensätzlich waren die Ergeb-
nisse vor allem nach Soja 2004.
Beim Weglassen dieses «Aus-
reissers» verbessern sich die
Signikanzen etwas (Tab. 1).
Die tieferen Regenwurmbe-
stände im rein mineralisch ge-
düngten Verfahren M2 gegen-
über den Hauptverfahren waren
bei der Biomasse im Durch-
schnitt der sieben Erhebungen
gegenüber dem Verfahren K2,
bei der Anzahl Individuen ge-
genüber den Verfahren K2 und
O2 statistisch gesichert (Tab. 1
und Abb. 2). Von den vier Ar-
tengruppen waren vor allem die
endogäischen Regenwürmer
gegenüber allen Hauptverfah-
ren signikant schwächer ver-
treten. Die Unterschiede sind
vermutlich auf die fehlende
Zufuhr von organischer Sub-
stanz in Form von Frischmist
zurückzuführen, da die übrigen
Bewirtschaftungsmassnahmen
in den Verfahren K2 und M2,
mit Ausnahme der Güllegaben
in K2, identisch sind. Marhan
(2004) hat nachgewiesen, dass
Tab. 1. Mittlere Biomasse g/m2 und Anzahl Individuen pro m2 der Regenwurm-Artengruppen in
den fünf Anbauverfahren des DOK-Versuchs 2001 bis 2005 (Mittelwerte aus sieben Erhebungen
in Schlag b und c).
Biomasse g/m2
Anbau- epigäische endogäische anözische anözische Summe ohne Soja
Verfahren Nicodrilus Lumbricus 2004
N 4,5 a * 13,7 b * 109,0 b * 15,1 c * 142,3 b * 136,3 c *
M2 3,7 a 19,4 b 124,7 ab 17,6 bc 165,5 b 160,9 bc
D2 3,4 a 28,4 a 140,1 ab 11,1 ab 183,0 ab 188,7 ab
O2 4,0 a 27,5 a 130,5 ab 18,1 ab 180,1 ab 193,8 ab
K2 3,4 a 34,4 a 143,8 a 22,9 a 204,5 a 219,6 a
Anzahl Individuen/m2
N 11,9 a 54,6 c 88,2 b 9,2 c 163,8 c 163,3 b
M2 11,5 a 75,2 bc 93,5 ab 9,9 bc 190,1 bc 189,7 b
D2 12,6 a 105,2 a 109,3 ab 7,2 ab 234,2 ab 248,6 a
O2 16,9 a 101,5 ab 116,9 a 11,7 ab 246,9 a 270,3 a
K2 11,9 a 119,1 a 114,9 a 13,4 a 259,2 a 281,4 a
*Tukeys HSD Test p <0,05: Verfahren mit gleichen Buchstaben in derselben Spalte unterscheiden sich nicht
signifikant.
Anlage des DOK-Versuchs
Standort: Therwil BL, 300 m ü.M.
mittlere Jahrestemp.: 9,5 °C; Jahresniederschlag: 792 mm
Boden: schwach pseudovergleyte, tiefgründige Parabraunerde aus Löss
Humusgehalt 2,3 %
Fruchtfolgeperioden (FFP) 1978 bis 2005:
1. FFP 1978-1984 2. FFP 1985-1991 3. FFP 1992-1998 4. FFP 1999-2005
Kartoffeln* Kartoffeln* Kartoffeln Kartoffeln
Winterweizen 1* Winterweizen 1* Winterweizen 1* Winterweizen 1*
Weisskohl Randen Randen Soja*
Winterweizen 2 Winterweizen 2 Winterweizen 2 Silomais
Wintergerste Wintergerste Kunstwiese 1 Winterweizen 2
Kunstwiese 1 Kunstwiese 1 Kunstwiese 2 Kunstwiese 1
Kunstwiese 2 Kunstwiese 2 Kunstwiese 3 Kunstwiese 2
* anschliessend Zwischenfutter oder Gründüngung
Anbauverfahren, Versuchsanlage:
Drei Hauptverfahren (D, O, K) mit zwei Düngungsstufen (1, 2), zwei Zusatzverfahren (M, N)
D1: Biologisch-dynamisch 0,7 DGVE/ha (DGVE = Düngergrossvieheinheiten)
D2: Biologisch-dynamisch 1,4 DGVE/ha
O1: Organisch-biologisch 0,7 DGVE/ha
O2: Organisch-biologisch 1,4 DGVE/ha
K1: Konventionell (IP/ÖLN) 0,7 DGVE/ha ergänzend NPK-Mineraldünger (0,5 Normdüngung)
K2: Konventionell (IP/ÖLN) 1,4 DGVE/ha ergänzend NPK-Mineraldünger (1,0 Normdüngung)
M2: rein mineralische Düngung (IP) seit 2. FFP (1,0 Normdüngung)
N: ohne Düngung, mit bio-dynamischen Präparaten
Die Parzellen sind in drei parallel verlaufenden Fruchtfolgeschlägen (a, b, c), viermal wiederholt, als
lateinisches Quadrat angeordnet; Teilparzelle 5 m mal 20 m = 1 Are. Bis 1991 entsprachen die aus-
gebrachten Hofdüngermengen in den Hauptverfahren D/O/K 0,6 beziehungsweise 1,2 DGVE/ha.
Seit 1992 wurden sie auf 0,7 beziehungsweise 1,4 DGVE/ha erhöht. Die konventionellen Verfahren
werden seither nach den Richtlinien der integrierten Produktion (IP) beziehungsweise des ökologi-
schen Leistungsnachweises (ÖLN) angebaut. Alle Verfahren wurden gleich bearbeitet.
68 AGRARForschung
leicht verfügbare organische
Substanz wie Frischmist zu ei-
ner Zunahme der endogäischen
Regenwurm-Biomasse führt.
Der reine Mineraldüngerein-
satz im Verfahren M2 hat sich
wahrscheinlich auch ungüns-
tig auf die Regenwürmer aus-
gewirkt (Pffner et al. 1993).
Hingegen sollte die Regen-
wurm schädigende Wirkung
der Gülle beim konventionellen
Verfahren K2 nicht überbewer-
tet werden, da, wie im DOK-
Versuch, die höchsten Gaben
oft in der Kunstwiese ausge-
bracht werden, in denen sich
die Regenwurm-Populationen
in der Regel gut erholen (Jossi
et al. 2004).
Tiefste Werte im
ungedüngten Verfahren
In dem seit 1978 ungedüngten
Verfahren (N) wurde die tiefs-
te Regenwurmbesiedlung fest-
gestellt. Wie beim mineralisch
gedüngten Verfahren M2 waren
vor allem die endogäischen Re-
genwürmer schwächer vertreten
(Abb. 2 und Tab. 1). Offensicht-
lich fanden die Tiere in diesen
Parzellen zu wenig Nahrung.
Die schwache Panzendecke
in den Ackerkulturen mit ge-
ringer Durchwurzelungsintensi-
tät könnte die Lebensbedingun-
gen der Regenwürmer im Bo-
den auch indirekt verschlechtert
haben, indem kompaktere Bo-
denstrukturen mit schlechterer
Durchlüftung entstanden sind.
Bei den Grabungen wurden in
diesen Parzellen mehrmals re-
duzierende (anaerobe) Bedin-
gungen beobachtet und die
Messwerte für die Lagerungs-
dichte waren in den ungedüng-
ten Parzellen am höchsten. Die
ungedüngten Parzellen wiesen
zudem tiefere pH-Werte auf,
was die Lebensbedingungen
für die Regenwürmer zusätzlich
verschlechtert.
Wie in allen Verfahren hatten
sich die Regenwürmer in den
ungedüngten Parzellen nach der
zweijährigen Kunstwiese 2001
anfangs gut erholt. In den Acker-
kulturen nahmen die Populatio-
nen rasch ab und erreichten nach
Winterweizen 1 den Tiefststand.
Erstaunlicherweise wurden nach
Soja im Folgejahr 2004 in den
Verfahren N und M2 die höchs-
ten Regenwurmbestände festge-
stellt (Abb. 3). Die Stichproben-
werte wiesen jedoch bei allen
Verfahren eine starke Streuung
auf. Die inhomogene Verteilung
der Regenwürmer wurde vermut-
lich durch die Ansammlung der
Würmer unter Sojastrohhaufen
verursacht, die beim Bearbeiten
für die Einsaat der Gründüngung
Ende September entstanden sind.
In Tabelle 1 sind die Auswirkun-
gen auf die Ergebnisse ohne die
stark streuenden Messwerte nach
Soja 2004 in der letzten Kolonne
angegeben.
Gegenüber dem Durchschnitts-
wert der Hauptverfahren D2, O2
und K2 elen die Regenwurm-
Biomassen im Verfahren N um
25 % und ohne Soja um 32 %
tiefer und im konventionellen
Verfahren M2 um 13 % bezie-
hungsweise 20 % tiefer aus. Bei
der Anzahl Individuen waren
die Reduktionen im Verfahren
N mit 34 % und 39 % sowie
im Verfahren M2 mit 23 % und
29 % noch stärker.
Erhebungen 1990 bis 1992
Die Differenzen zwischen den
Anbauverfahren im DOK-Ver-
such waren in den Erhebungen
von 2001 bis 2005 generell klei-
ner als in den Untersuchungen
von 1990 bis 1992 (Pffner et
al. 1993; Pffner und Mäder
1997). Die Regenwürmer wur-
den in beiden Erhebungen mit
der Methode der Handauslese
erfasst. In den biologischen An-
bauverfahren D2 und O2 waren
jedoch die Regenwurm-Biomas-
sen von 1990 bis 1992 um 30 bis
40 % höher, in den konventio-
nellen Verfahren K2 und M2 da-
gegen 15 bis 30 % tiefer als 2001
bis 2005. Nur das ungedüngte
Verfahren N wies in beiden Er-
hebungen etwa gleich hohe Re-
Abb. 1. Dem Tod
durch das Pflugschar
entronnen: Grosse
anözische Regen-
würmer legen im
Boden tiefe, stabile
Wohnröhren an, die
für die Entwässerung,
Belüftung, Durchwur-
zelung und Struktur-
bildung von beson-
derem agrarökolo-
gischem Wert sind.
(Foto: Werner Jossi,
Forschungsanstalt
Agroscope Recken-
holz-Tänikon ART)
Ökologische Gruppen der Regenwurmarten
Auf Grund ihres Verhaltens, ihrer Grösse und Färbung werden die Regenwürmer in drei Haupt-
gruppen eingeteilt.
Epigäische Arten: Kleine, rot pigmentierte Arten. Sie leben in der Streuschicht des Bodens und
ernähren sich von Panzenresten. Diese Arten sind im Ackerland in der Regel selten.
Endogäische Arten: Unpigmentierte, rosa bis graublau gefärbte Regenwürmer. Sie leben im Wur-
zelbereich des Oberbodens. Durch die Aufnahme organischer Bodensubstanz wird diese weiter
abgebaut und mit der umgebenden Erde vermischt. Sie bauen meist horizontale, labile Gänge, die
nicht dauerhaft sind.
Anözische Lumbricus-Arten: Grosse, rotbraun pigmentierte Regenwürmer. Sie legen vertikale,
dauerhafte Gänge an, die tief in den Unterboden reichen. Als Nahrungsvorrat ziehen sie Panzenres-
te von der Bodenoberäche in die Gänge. Sie deponieren ihren Kot meistens im Boden und bleiben
das ganze Jahr über aktiv. In Trockenperioden ziehen sie sich in tiefere Bodenzonen zurück.
Anözische Nicodrilus-Arten: Grosse, braunschwarz pigmentierte Würmer, die ebenfalls in vertika-
len, stabilen Wohnröhren leben (Abb. 1). Sie ernähren sich von abgestorbenen Panzenteilen. Die
ausgewachsenen Tiere produzieren viel Kot, welcher an der Oberäche des Bodens ausgestossen
wird. Trockene Sommerperioden überdauern sie in tieferen Bodenschichten.
AGRARForschung
69
genwurm-Biomassen auf. Die
Unterschiede in den Bio-Ver-
fahren können auf verschiedene
Ursachen zurückgeführt wer-
den. Neben der längeren Ver-
suchsdauer mit zum Teil ande-
ren Kulturen haben wahrschein-
lich jährliche Klimaschwankun-
gen das Wachstum der Regen-
würmer unterschiedlich beein-
usst. Bei gutem Futterangebot
entwickeln sich die Regenwür-
mer nur dann optimal, wenn der
Boden ausreichend feucht und
warm ist. Ebenso bestimmt die
Länge der Vegetationsperiode
die Aktivität der Regenwürmer.
Im Anbausystemversuch Bur-
grain wurden in sechs Schlägen
während einer sechsjährigen
Fruchtfolge jährliche Schwan-
kungen von 20 bis 30 % der Re-
genwurm-Biomasse festgestellt
(Jossi et al. 2004). Vermutlich
wegen der gleichen Ursache
war die Regenwurm-Biomasse
im Silomais in Schlag c 2004
im Durchschnitt aller Verfahren
um 40 % höher als im Silomais
in Schlag b 2005 (Abb. 3 und 4).
Die Individuendichte hingegen
war in beiden Schlägen etwa
gleich hoch.
Die Hauptursache für die tiefe-
ren Regenwurmbestände in den
konventionellen Verfahren 1990
bis 1992, wurde von Pffner et
al. (1993) dem Einsatz chemi-
scher Panzenschutzmittel zuge-
schrieben. Tatsächlich wurden in
der zweiten Fruchtfolgeperiode
(1985 bis 1991) noch stark re-
genwurmtoxische Produkte mit
Wirkstoffen wie Carbendazim
(Getreidefungizid) und Dino-
seb (Herbizid) angewendet. Der
letzte Einsatz eines für Regen-
würmer stark toxischen Präpa-
rates erfolgte 1989 im Schlag b
mit dem Abbrennen des Kartof-
felkrautes mit Dinoseb (DNBP).
Mit der Einführung der integrier-
ten Produktion anfangs der neun-
ziger Jahre wurde auch im DOK-
Versuch auf den Einsatz solcher
Produkte verzichtet und die Re-
genwürmer konnten seither in
den konventionellen Verfahren
geschont werden. Gleiche Be-
funde wurden im Anbausystem-
versuch Burgrain festgestellt
(Jossi et al. 2004) und wurden
auch von Schmidt und Gutsche
(2000) in einer Studie zum Ein-
satz von Panzenschutzmitteln
in Deutschland bestätigt.
Die Anzahl eingesetzter Pan-
zenbehandlungsmittel in den kon-
ventionellen Verfahren K2 und
M2 während der vierten Frucht-
folgeperiode (1999 bis 2005) sind
in der angefügten Tabelle in Ab-
bildung 3 angegeben. Die ange-
wandten Wirkstoffe dürften die
Regenwürmer wenig beeinusst
haben. Auch der Einsatz von Fun-
giziden auf Kupferbasis im Ver-
Mittelwerte Schlag b Mittelwerte Schlag c Gesamtmittelwerte
5 Kontrollen 2001 - 2005 2 Kontrollen 2004 - 2005 7 Kontrollen
0
50
100
150
200
250
300
N M D2 O2 K2 N M2 D2 O2 K2 N M2 D2 O2 K2
Biomasse (g/m2)
n. g.
c bcbbc a
aab
abbb
0
50
100
150
200
250
300
N M2 D2 O2 K2 N M2 D2 O2 K2 N M2 D2 O2 K2
Anzahl pro m2
b ab ab a
ab
abbc ac abbc
ac a a
Biomasse g/m
Kunstwiese 2 Kartoffeln Winterweizen 1 Soja Silomais Silomais Winterweizen 2 Naturwiese
2001 2002 2003 2004 2005 2004 2005 2003
Pflugeinsätze: 1 1111(DOK-Areal)
Kreiseleggeeinsätze: 1 2 1 1 1
PBM K2/M2: 1H, 6F, 1I 1H, 1W, 1F 1H 1H 1H 1H, 1W, 1F
F6:2O
MBP
0
50
100
150
200
250
300
350
N M2 D2 O2 K2 N M2 D2 O2 K2 N M2 D2 O2 K2 N M2 D2 O2 K2 N M2 D2 O2 K2 N M2 D2 O2 K2 N M2 D2 O2 K2
epigäische Arten
endogäische Arten
anözische Lumbricus
anözische Nicodrilus
Schlag b Schlag c
ab b ab ab a
b
a
ba
a
b
a
b
a
a
b
a a
b
b
a
a
ba b b n. g.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
b ab ab ab a c bc bc ab a
2
Abb. 2. Biomasse
(g/m2) und Individu-
enzahl pro m2 in den
Anbausystemen der
Fruchtfolgeschläge
b und c des DOK-
Versuchs, Mittelwerte
2001 bis 2005. Tukeys
HSD Test, p <0,05:
Verfahren mit gleichen
Buchstaben unter-
scheiden sich nicht
signifikant; n.g. = nicht
gesichert.
Abb. 3. Biomasse (g/m2) der Regenwurmbestände in den verschiedenen Kulturen in Schlag b und c der Verfahren N, M2, D2, O2, K2
des DOK-Versuchs 2001 bis 2005 im Vergleich mit Naturwiese im DOK-Areal. Die Bodenbearbeitungseinsätze sind in allen Verfahren
gleich. Tukeys HSD Test, p <0,05; PBM = Pflanzenbehandlungsmittel in Verfahren K2, M2, O2: I = Insektizide, F = Fungizide, H = Herbi-
zide, W = Wachstumsregulatoren (Halmverkürzung)
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fahren O2 gegen die Kraut- und
Knollenfäule bei Kartoffeln 2002
hatte auf die Regenwürmer kaum
eine nachweisbare Wirkung, weil
die eingesetzte Kupfermenge von
4 kg/ha, aufgeteilt auf sechs Be-
handlungen alle sieben Jahre, nur
gering war.
Einfluss der Kulturen
Wie im Burgrain (Jossi et al.
2004) haben die ackerbaulichen
Massnahmen für die einzelnen
Kulturen im Laufe der Fruchtfol-
ge die Regenwurm-Populationen
im DOK-Versuch stärker beein-
usst als die einzelnen Anbausys-
teme. Vor allem die Bodenbear-
beitung insbesondere durch den
Einsatz von Pug und Kreiseleg-
ge haben die grossen, tief graben-
den Regenwürmer im Verlauf
der Fruchtfolge im Schlag b stark
beeinträchtigt. Der stärkste Ein-
bruch im DOK-Versuch entstand
bei allen Anbauverfahren 2002
nach Umbruch der zweijährigen
Kunstwiese und intensiver Bo-
denbearbeitung für die Kartof-
feln (Abb. 3). Etwas schwächer
war die Reduktion im nachfol-
genden Winterweizen 1, wo das
Saatbeet ohne Pugeinsatz nur
mit der Kreiselegge hergerichtet
wurde. Trotz des jeweiligen Pü-
gens im Frühjahr konnten sich
die anözischen Regenwürmer in
Soja und Silomais wieder etwas
erholen.
Vergleich mit
Dauergrünland
In Dauergrünland können sich
die Regenwürmer optimal ent-
wickeln, weil Störungen wie bei
der ackerbaulichen Bewirtschaf-
tung weitgehend ausbleiben und
den Regenwürmern zudem aus-
reichend Nahrung zur Verfügung
steht. Um festzustellen, wie sich
die Population bei idealen Bedin-
gungen entwickeln kann, wurden
2003 zusätzliche Kontrollgrabun-
gen in den an die DOK-Parzellen
angrenzenden Dauerwiesenstrei-
fen durch-geführt. Diese unge-
düngten Wiesenstreifen werden
jährlich mehrmals gemulcht. Mit
438 g/m2 war die Regenwurm-
Biomasse mehr als doppelt so
hoch wie im Durchschnitt der
Hauptanbauverfahren von 2001
bis 2005. Der tiefgründige Löss-
boden mit gutem Wasserspeicher-
vermögen bietet den Regenwür-
mern am Standort des DOK-Ver-
suchs offensichtlich einen idealen
Lebensraum. Aus den Ergebnis-
sen in der Dauerwiese ist ersicht-
lich, dass vor allem die Regen-
wurm-Biomasse wesentlich hö-
her ist als bei den Ackerkulturen
(Abb. 3). Anzahlmässig wurden
in den Wiesenstreifen mit 450
Regenwürmern pro m2 ähnliche
Individuendichten festgestellt
wie in den Hauptverfahren nach
zwei Jahren Kunstwiese (2001)
in Schlag b. Anteilmässig domi-
nierten die anözischen Nicodrilus
Arten mit 80 % der Biomasse.
Vermutlich wegen des trockenen
Hitzesommers 2003 wurden
praktisch keine epigäischen Re-
genwürmer festgestellt.
Artenvielfalt
Im DOK-Versuch bildeten die
tief grabenden Regenwürmer
mit 84 % den Hauptanteil der
Regenwurm-Biomasse. Davon
gehörten 74 % den Nicodrilus-
Arten und 10 % der Art Lum-
bricus terrestris an. Wie auf
Burgrain wurden die kleineren
im Oberboden lebenden endo-
gäischen Arten (14 %) durch
die Bodenbearbeitung weniger
stark geschädigt. Die epigä-
ischen Arten (2 %) wurden in-
folge der geringen Streueschicht
in den Ackerkulturen stark redu-
ziert (Abb. 4). Auch anzahlmäs-
sig dominierten die änözischen
Nicodrilus Regenwürmer mit
47,5 %, gefolgt von den endo-
gäischen Arten mit 41,5 %. Nur
5 % waren von Lumbricus ter-
restris und 6 % von epigäischen
Arten besetzt. Der Anteil adul-
ter Regenwürmer betrug bei der
Gesamtbiomasse 58 %.
Anzahlmässig bildeten die ju-
venilen Regenwürmer mit 63 %
die Mehrheit. Etwa gleiche Pro-
zentanteile wurden in allen An-
bauverfahren ebenso in der Dau-
erwiese festgestellt.
In den fünfjährigen Erhebungen
wurden in allen Verfahren elf Ar-
ten registriert. Die verschiedenen
Regenwurmarten unterscheiden
sich zwischen den Hauptverfah-
ren D2, O2 und K2 anteilmäs-
sig nur wenig. Anders war der
Populationsaufbau in den Ver-
fahren N und M2, wo die epi-
gäische Art Lumbricus rubellus
anteilmässig fast doppelt, die en-
dogäische Art Nicodrilus caligi-
nosus im Verfahren N hingegen
nur etwa halb so stark wie in den
Hauptverfahren vertreten waren.
Ähnlich wie bei den Untersu-
chungen von 1990 bis 1992 do-
minierten bei den tief grabenden
Regenwürmern die Arten Nico-
drilus nocturnus und Nicodrilus
longus, letztere trat jedoch von
2001 bis 2005 deutlich schwä-
cher auf. Der Tauwurm (Lum-
bricus terrestris) war in beiden
Erhebungsserien verhältnismäs-
sig schwach vertreten. Vor al-
lem in den Ackerkulturen nach
der zweijährigen Kunstwiese
2001 sank der Anteil dieser tief
grabenden Regenwurmart ab
(Abb. 3). Selbst in der angren-
zenden Dauerwiese wurde L. ter-
restris 2003 mit einem Biomas-
seanteil von nur 4 % registriert.
Nach Cuendet (1997) ist jedoch
nicht auszuschliessen, dass der
Biomasseanteil von L. terrestris
bei reiner Handauslese ohne vor-
heriges Austreiben mit einer For-
malinlösung unterschätzt wird.
0
50
100
150
200
Kunstwiese 2 Kartoffeln Winterweizen 1 Soja Silomais Winterweizen 2
2001 2002 2003 2004 2005 2004 2005
Biomasse g/m2
Streuebewohner (epigäische)
Schlag b Schlag c
Oberbodenbewohner (endogäische)
Tiefgraber (anözische)
Abb. 4. Einfluss der
Kulturabfolge auf die
Biomasse (g/m2) der
tiefgrabenden und
der Oberboden be-
wohnenden und der
Streue bewohnenden
Regenwürmer; Mittel-
werte aller Anbauver-
fahren 2001 bis 2005
und 2004 bis 2005 in
den Fruchtfolgeschlä-
gen b und c.
AGRARForschung
71
SUMMARY
DOC Trial: effects of the farming systems on the earth-
worms
The DOC long-term trial in Therwil has been comparing two organic
farming systems with one another since 1978: two conventional sys-
tems and one unfertilized control system. Earthworm surveys from
2001 to 2005 revealed no statistically signicant differences between
the farming systems which were fertilized with solid and liquid ma-
nure, either in terms of biomass or number of earthworms. Values
were relatively high for arable soils. Since the use of plant-protection
products, which are toxic to earthworms, was dispensed as from 1992,
earthworm populations have been better protected and regenerated
than in earlier investigations, even in conventional farming systems.
The conventional farming system using mineral fertilizers exclusively
had an earthworm biomass that was 13 % lower than that of the main
systems, which is explained by the lack of organic fertilizers. The low-
est values were found in the unfertilized treatment N (minus 25 %). In
both the organic and conventional farming systems, earthworm popu-
lations were inuenced most strongly by the tillage system (plough-
ing). The cultivation of clover-grass appreciably boosted earthworm
numbers. A total of eleven different earthworm species were found
in seven investigations.
Key words: Earthworms, arable farming systems, crop rotation
RÉSUMÉ
Essai DOC: effets des systèmes culturaux sur les vers de
terre
Depuis 1978, l’essai DOC mis en place à Therwil compare deux
systèmes culturaux biologiques, deux systèmes conventionnels et un
procédé de contrôle sans fumure. Les recensements de populations
de vers de terre effectués de 2001 à 2005 n’ont pas montré de
différences statistiquement signicatives entre les systèmes fertilisés
avec du fumier et du lisier. Les valeurs se situaient en général à un
niveau relativement élevé pour des terres assolées. En comparaison
avec des études réalisées antérieurement, les vers de terre ont pu
être préservés, également dans les systèmes conventionnels, grâce
à l’abandon depuis 1992 des produits phytosanitaires toxiques. Le
système avec fumure minérale exclusive a révélé une biomasse de
ver de terre de 13 % inférieure par rapport au procédé principal,
ce qui s’explique par le manque de fumure organique. Les valeurs
les plus basses ont été constatées dans le procédé sans fumure N
(moins 25 %). Aussi bien dans les systèmes biologiques que dans les
systèmes conventionnels, c’est dans les variantes fertilisées que les
populations de vers de terre ont été le plus inuencées par le travail
du sol (charrue). La mise en place de trèe a considérablement
favorisé le développement des vers de terre. Onze espèces différen-
tes de vers de terre ont été répertoriées au total dans sept enquêtes.
Bei den im Oberboden lebenden
endogäischen Arten gehörten,
wie in den Untersuchungen von
1990 bis 1992, Nicodrilus caligi-
nosus und Allolobophora rosea,
bei den epigäischen Arten Lum-
bricus rubellus zu den häugsten
Arten. Zusätzlich wurde in allen
Anbauverfahren die endogäische
Art Allolobophora riparia fest-
gestellt.
Schlussfolgerungen
Die ausgeglichenen Regenwurm-
Populationen in den mit Mist und
Gülle gedüngten Verfahren D2,
O2 und K2 zeigen, dass die Re-
genwürmer dank mehrjähriger
Kunstwiese, organischer Dün-
gung und gemässigtem Panzen-
schutzmittel-Einsatz auch bei in-
tegrierter Bewirtschaftung eben-
so günstige Lebensbedingungen
vornden wie im Bio-Anbau.
Die Ergebnisse bestätigen die Er-
kenntnisse, die bereits im Anbau-
systemversuch Burgrain gemacht
wurden (Jossi et al. 2004). Mehre-
re On-farm Vergleichsstudien in
Bio- und IP-Ackerächen bele-
gen jedoch, dass die Regenwurm-
fauna in konventionellen IP-Be-
trieben nicht selten schwächer ist,
weil in vielen Fällen die erwähn-
ten Regenwurm fördernden Be-
wirtschaftungsnormen nicht ein-
gehalten werdennnen (Pffner
und Luka 1999). Das Pügen im
Herbst oder Frühjahr, wenn sich
die Regenwürmer meistens im
Oberboden aufhalten, schädigt die
Regenwurm-Populationen hinge-
gen in allen Anbausystemen.
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der Bundesrepublik Deutschland im
Zeitraum 1980 bis 1998. Gesunde
Panzen 52 (6), 172-182.
... In a controlled experiment where plant seeds were placed near the soil surface, anecic earthworms transported intact seeds to the bottom of the 0.4 m long soil column (Zaller and Saxler, 2007). In the DOK trial after grass-clover ley, anecic earthworms were found to be as abundant as in neighboring grassland strips (Jossi et al., 2007) and might have been relevant for translocation of above ground plant residues. ...
Article
Full-text available
Root biomass is one of the most relevant root parameters for studies of plant response to environmental change, soil carbon modeling or estimations of soil carbon sequestration. A major source of error in root biomass quantification of agricultural crops in the field is the presence of extraneous organic matter in soil: dead roots from previous crops, weed roots, incorporated above ground plant residues and organic soil amendments, or remnants of soil fauna. Using the isotopic difference between recent maize root biomass and predominantly C3-derived extraneous organic matter, we determined the proportions of maize root biomass carbon of total carbon in root samples from the Swiss long-term field trial " DOK. " We additionally evaluated the effects of agricultural management (bio-organic and conventional), sampling depth (0–0.25, 0.25–0.5, 0.5–0.75 m) and position (within and between maize rows), and root size class (coarse and fine roots) as defined by sieve mesh size (2 and 0.5 mm) on those proportions, and quantified the success rate of manual exclusion of extraneous organic matter from root samples. Only 60% of the root mass that we retrieved from field soil cores was actual maize root biomass from the current season. While the proportions of maize root biomass carbon were not affected by agricultural management, they increased consistently with soil depth, were higher within than between maize rows, and were higher in coarse (>2 mm) than in fine (≤2 and >0.5) root samples. The success rate of manual exclusion of extraneous organic matter from root samples was related to agricultural management and, at best, about 60%. We assume that the composition of extraneous organic matter is strongly influenced by agricultural management and soil depth and governs the effect size of the investigated factors. Extraneous organic matter may result in severe overestimation of recovered root biomass and has, therefore, large implications for soil carbon modeling and estimations of the climate change mitigation potential of soils.
... See text for explanation of DOC treatments and abbreviations used Values within rows with different letters are significantly different according to ANOVA and post hoc Tukey test (p<0.05) a Measured data from Zihlmann (unpublished results) b Measured data fromOberholzer et al (2009) c Measured data fromJossi et al. (2007) ...
Article
Soil quality is recognised as being a key parameter of sustainable agricultural management. Existing methods of life cycle impact assessment (LCIA) do not include any soil quality indicators other than soil organic matter content. This paper rectifies this omission by presenting Swiss Agricultural Life Cycle Assessment for Soil Quality (SALCA-SQ), a LCIA conform method, to assess effects of agricultural management practices on soil quality. SALCA-SQ characterises all major types of impacts of land management practices on the quality of arable soils by means of nine indicators covering soil physical, chemical and biological aspects: rooting depth of soil, macropore volume, aggregate stability, organic carbon content, heavy metal content, organic pollutants, earthworm biomass, microbial biomass and microbial activity. Since these indicators are not measured directly, the impacts of agricultural management activities are assessed via impact class modelling to determine the most probable changes in soil quality indicators as a result of on-farm agricultural practices. To illustrate the application and results of SALCA-SQ, treatment effects of a long-term field trial on soil quality were assessed and compared against measured field data. The data generated by SALCA-SQ revealed the important influence of fertiliser regime on soil quality. Field measurements generally confirmed SALCA-SQ assessments, but small differences between measured data in different treatments could not be predicted. Case studies on theoretical scenarios covering a broad spectrum of site conditions and management practices demonstrated the potential of SALCA-SQ to assess the effects of the major impact classes on the nine soil quality indicators, thus giving a refined picture of the potential effects of a farming system on soil quality. In principle, these results support the assumption that SALCA-SQ has the potential to assess effects of agricultural management practices on soil quality, but validity in a strict scientific sense remains to be substantiated. In addition, SALCA-SQ can be used by agricultural advisory services and farmers to analyse agricultural management effects on soil quality and move soil management in a more sustainable direction.
... Since there were favouring and inhibiting factors, no differences were predicted by the model between D1-D2 and between O1-O2 for the earthworm biomass. Jossi et al. (2006) detected no significant differences in earthworm populations between systems D2, O2 and C2. On the other hand they showed the significant effect of organic manure, since the lowest earthworm biomass was found in the treatments without organic fertilisers (D0 and M2). ...
Article
Organic farming (OF) is considered a promising solution for reducing environmental burdens related to intensive agricultural management practices. The question arises whether OF really reduces the environmental impacts once lower yields and all the changes in farming methods are taken into consideration. This question is addressed in a comprehensive study of Swiss arable cropping and forage production systems comparing OF to integrated production (IP) systems by means of the life cycle assessment (LCA) method.
... Fakten & Hintergründe zu den Leistungen des Biolandbaus ten Flächen des DOK-Versuchs wieder erholen, da die schädlichsten Pestizide nicht mehr zum Einsatz kamen (Jossi et al., 2007). Untersuchungen über Mikroorganismen (Bakterien, Pilze) in biologisch bewirtschafteten Böden des DOK-Versuchs zeigen eine signifikant höhere mikrobielle Biomasse, mikrobielle Bodenenzyme und Mineralisierung an (Fließbach et al. 2007; Mäder et al. 2002), verbunden mit einer höheren Vielfalt an Mikroorganismen (Fließbach und Hartmann et al. 2006a; Esperschütz et al., 2007) und grösseren Menge, Funktionalität und Vielfalt von Mykorrhizapilzen ( Oehl et al., 2004). ...
Article
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Zusammenfassuung: In diesem Bericht werden die wissenschaftlichen Ergebnisse nationaler und internationaler Studien zu den gesellschaftlichen Leistungen des Biolandbaus zusammengefasst. Als Referenzen werden dabei sowohl die konventionelle wie auch die integrierte Landwirtschaft herangezogen. Es ist den Autoren bewusst, dass alle Landwirtschaftsmethoden in der Schweiz und im Ausland eine grosse Streubreite aufweisen, da der Einfluss der regionalen sozioökonomischen Rahmenbedingungen, der Standortfaktoren, der Betriebsleiter und der unterschiedlichen staatlichen und privaten Regulierungen gross ist. Trotzdem ergeben sich für die verschiedenen Landwirtschaftsmethoden klare Unterschiede, die bei den agrarpolitischen Massnahmen berücksichtigt werden müssen. Bezüglich der positiven Externalitäten weist der Biolandbau klare Mehrleistungen in der Biodiversität auf. Dies sowohl auf der Ebene der Genetik, der Arten und besonders auch der Habitate. Deutlich sind die Mehrleistungen des Biolandbaus auch im Bereich des Humusaufbaus, was eine höhere CO2-Sequestrierung zur Folge hat. Obwohl eine dauerhafte Honorierung der Vermeidung negativer Externalitäten im bisherigen Konzept der Weiterentwicklung des Direktzahlungssystems (WDZ) nicht vorgesehen ist, sind hier die Vorteile der biologischen Landwirtschaft beträchtlich. Dies betrifft die Nährstoff- und Pflanzenschutzmittelverluste in Grund- und Oberflächengewässer sowie in andere Umweltkompartimente, der Verbrauch von nicht erneuerbarer Energie, die Emissionen von Klimagasen und die Belastungen mit Tiermedikamenten. Die nationalen und internationalen Studien zeigen auf, dass der Biolandbau sich besonders durch Systemwirkungen auszeichnet: erhöhte Biodiversität, verbesserter Schutz des Bodens, wirksame Vermeidung von Umweltbelastungen, effiziente Nutzung von natürlichen Ressourcen, geringer Verbrauch nicht erneuerbarer Energie und verbessertes Tierwohl. Dies sind die Effekte von komplexen Response-Massnahmen der Betriebsleiter auf einfach zu kontrollierende Einschränkungen und Verbote. Dadurch entstehen nicht zu unterschätzende Zusatzleistungen und Synergien bei der Erreichung der vom Bund definierten Ziele. Um den Mehrleistungen des Biolandbaus gerecht zu werden, schlagen die Autoren zwei neue Massnahmen vor: 1) Biodiversitätsbeitrag für Acker, Sonderkulturen und intensive Wiesen und 2) CO2-Sequestrationsbeiträge. Damit sind aber die gesellschaftlich wichtigen Mehrleistungen des Biolandbaus noch nicht abgegolten. Bei der Vermeidung negativer Externalitäten werden höhere umweltschutzrelevante Effekte erzielt. Diese können i) durch die Einführung eines negativen Anreizsystems nach dem Polluter-Pays-Principle (z.B. Stickstoffsteuer, CO2 - Abgabe), ii) durch ein höheres Einstiegsniveau bei den Cross-Compliance-Massnahmen für alle Betriebe (ÖLNplus) oder iii) durch einen finanziellen Ausgleich für die Mehrleistungen des Biolandbaus abgegolten werden. Die „Förderung des Biolandbaus“ als systemorientierte Massnahme macht auch nach dem Grundsatz des effizienten Einsatzes von Steuermitteln Sinn und stellt eine kosteneffektive Massnahme dar. Einerseits können damit die deutlich höheren positiven Externalitäten abgegolten werden, andererseits wird die stärkere Vermeidung von negativen Externalitäten genügend berücksichtigt.
Article
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In a long-term trial, the earthworm populations of two biological farming systems, two conventional systems and one control treatment were compared in a seven year crop rotation on a Luvisol from loess. The earthworms were investigated by handsorting at four dates during 1990–92. Nicodrilus longus (Ude), N. nocturnus (Evans), N. caliginosus (Savigny) and Allolobophora rosea (Savigny) were the dominant earthworm species in all treatments. The earthworm biomass and density, the presence of anecic species, and the number of juveniles were significantly higher in the biological than in the conventional or unfertilized plots. In addition, more earthworm species were found in the biological plots. In this trial, plant protection management seems to be the main factor responsible for the differences in earthworm populations.
Die Regenwurmfauna von Dauergrünland des Schweizer Mittellandes
  • G Cuendet
Cuendet G., 1997. Die Regenwurmfauna von Dauergrünland des Schweizer Mittellandes. Buwal Schriftenreihe Umwelt Nr. 291, 1-92.
Förderung der Nützlingsfauna im biologischen Ackerbau am Beispiel der Nutzarthropoden-und Regenwurmfauna
  • L Pfiffner
  • H Luka
Pfiffner, L. & Luka, H., 1999. Förderung der Nützlingsfauna im biologischen Ackerbau am Beispiel der Nutzarthropoden-und Regenwurmfauna. 5. Wissenschaftstagung Berlin 23.2.-25.3. 1999, Hrsg. H. Hoffman & S. Müller. 402-406.
Analyse der Entwicklung des Pflanzenschutzmittel-Absatzes in der Bundesrepublik Deutschland im Zeitraum 1980 bis 1998
  • H.-H Schmidt
  • V Gutsche
Schmidt H.-H. & Gutsche V., 2000. Analyse der Entwicklung des Pflanzenschutzmittel-Absatzes in der Bundesrepublik Deutschland im Zeitraum 1980 bis 1998. Gesunde Pflanzen 52 (6), 172-182.
Identification des lombriciens de Suisse, Vauderens
  • G Cuendet
Cuendet G., 1995. Identification des lombriciens de Suisse, Vauderens, 19 S.
Das Auf und Ab der Regenwurmfauna
  • W Jossi
  • A Valenta
  • R Tschachtli
Jossi W., Valenta A. & Tschachtli R., 2004. Das Auf und Ab der Regenwurmfauna. Schriftenreihe der FAL 52, Zürich, 53-58.