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Frostschutz, 29.01.2013

DIE ISOLATIONSWIRKUNG VON BODENABDECKUNGEN

In Geisenheim wurde die Frostschutzwirkung unterschiedlicher Bodenabdeckungen hinterfragt.
Traditionell werden die Rebstöcke vor dem Winter angehäufelt, um die Veredlungsstelle vor Frostschäden zu schützen - im Weinanbaugebiet Sachsen ist dies auch heute noch verbreitet. Nahe liegend wäre es daher, zum Winter 09/10 den Pflug wieder zu aktivieren und einen schützenden Erdwall um den kritischen Bereich des Stockes anzulegen.
Diesem vorbeugenden Ansinnen könnten mittlerweile andere Interessen entgegen stehen. Wurde auf Grund der letzten milden Winter - und der Einsparung von Arbeitszeit - auf das Anpflügen und wieder Wegräumen der schützenden Erdanhäufung verzichtet, kann dies heute durch gesetzliche Führungsgrößen reglementiert werden, z. B. wenn der Betrieb den Kriterien von Cross Compliance unterliegt. Diese besagen zum Beispiel, dass mindestens 40 % der Ackerfläche des Betriebes in der Zeit vom 1. Dezember bis 15. Februar mit Pflanzen bewachsen sein müssen oder die hierauf verbliebenen Pflanzenreste nicht untergepflügt werden dürfen. Insbesondere die Kollegen des Acker- und Gemüsebaus sind hier betroffen, besonders wenn sie ihren Betrieb ökologisch führen.
Ein weiterer Grund für den Pflugverzicht ist das Bundes-Bodenschutzgesetzes (BBodSchG), in dem im Teil 4 (§17) die landwirtschaftliche Bodennutzung geregelt wird. Hier sind die Grundsätze der guten fachlichen Praxis niedergeschrieben. Der den Weinbau besonders betreffende 4. Punkt lautet:
Zu den Grundsätzen der guten fachlichen Praxis gehört insbesondere, dass "Bodenabträge durch eine standortangepasst Nutzung, insbesondere durch Berücksichtigung der Hangneigung, der Wasser- und Windverhältnisse sowie der Bodenbedeckung, möglichst vermieden werden". Dies kann vor allem dann, wenn das angekündigte Erosionskataster auch im Weinbau angewendet werden sollte, in der Gesamtwirkung der Gesetzestexte und ihrer Anwendung zu einem faktischen Bodenbearbeitungsverbot führen.
 

Pflanzenphysiologische Führungsgrößen

Frostschäden können durch verschiedene Faktoren ausgelöst werden. Die absolute Temperatur beeinflusst Augenschäden und Schäden im Rebstammbereich. In Kombination mit Sonneneinstrahlung werden insbesondere die Schäden im Stammbereich durch Temperaturunterschiede zwischen Sonnen- und Schattenseite und daraus resultierenden Frostrissen verstärkt. Dies kann zum Absterben des Stammes führen und damit zum Totalverlust des Rebstockes. Belastungen der Rebe durch überhöhten Traubenertrag, verspätete Lese (z. B. Eisweinlese), unzureichende Holzausreife, phytopatologische Schädigungen und ähnliches leisten Frostschäden Vorschub. Zu bedenken ist auch die unterschiedliche Frosthärte verschiedener Rebsorten (Pfaff 2009).
 

Ökonomische Führungsgrößen

Liegt der Weinbaubetrieb in einer meteorologischen Gebietsstruktur, die Spätfroste, Kahlfröste und lang andauernde Tiefsttemperaturen öfter erwarten lässt, sind Frostschutzmaßnahmen bei den Rebstöcken erforderlich, um den Ertrag zu sichern. Diese können durch flankierende ökonomische Maßnahmen zwingend werden. Zum einen sind Versicherungen wie z.B. Agro Risk - ähnlich der Hagelversicherung - als Absicherung möglich um den Kapitaldienst bei stark in Eigentumsfläche gewachsenen, baulich aktiven und neue Geschäftsfelder erschließenden weinbaulichen Unternehmern zu sichern. Andererseits verlangen infolge der Finanzkrise Banken deutlich risikomindernde Maßnahmen seitens der Kreditnehmer. Eine Versicherung auf der Basis einer Ertragsausfallabsicherung ist für viele Banken Voraussetzung für eine Kreditvergabe.
Aufgrund der oben angegebenen Führungsgrößen sollten Maßnahmen zum Frostschutz ergriffen werden, die aus rechtlicher, pflanzenphysiologischer und ökonomischer Sicht Erfolg versprechen.
Dazu sollte ein Vergleich verschiedener Materialien für die Abdeckung der Weinstöcke unter einheitlichen, reproduzierbaren Bedingungen in einer Kühlzelle dienen.
 

Material und Methoden

Die Untersuchungen erfolgten in einer Kühlzelle, Fabrikat Melzer mit folgenden Eigenschaften: Luftkühler: Roller, 703 HVST; Anschlussleistung elektrisch: 1,6 kW; Temperaturbereich: -35°C bis +20°C [siehe Abbildung 1].
Um im Freiland mögliche Abdeckungen zu simulieren, kamen folgende Materialien zum Einsatz: Variante 1: Biomasse, Variante 2: Mutterboden, Variante 3: Rohrisolation und Variante 4: Miscanthus (Schilfgrasgattung)
Zur Untersuchung wurden dreijährige Pfropfreben der Sorten Weißer Riesling Kl. 198-44 Gm auf S04 Kl. 47 Gm und Blauer Spätburgunder Klon 1-44 Gm auf Börner Kl.l Gm verwendet. Bei allen Reben handelte es sich um Topfreben mit einer verholzten Trieblänge von ca. 100 cm. Die Pflanzen twurden bis zum Versuchsbeginn im Freiland gehalten und waren auf Grund der Vorwitterung und ihrer Holzausreife gut für den Frostversuch vorbereitet. Die Reben wurden in den vier Varianten, jeweils mit den vorher genannten Materialien, bis ca. 3 cm über die Veredlungsstelle, abgedeckt.
Zur Messung der Temperatur fanden vier Datenlogger des Typs Datahog 2 der Firma Eijkelkamp (Niederlande) Verwendung. Die Datenlogger sind mit jeweils 4 Eingängen mit 15-Bit-Auflösung ausgestattet. Die angeschlossenen wasserdichten Temperaturfühler haben einen Messbereich von -40 °C bis +60 °C und eine Genauigkeit von 0,1 °C bei 0 bis 50 °C und 0,2 °C über den gesamten Temperaturbereich. Es wurde je ein Temperaturfühler in jeder der vier Varianten an der Veredlungsstelle und im Wurzelbereich platziert. Der dritte Fühler wurde als Referenz zur Messung der Außentemperatur verwendet. Über den gesamten Zeitraum des Versuches wurde die Temperatur von allen Fühlern im Abstand von fünf Minuten erfasst. Zum Auslesen der Daten kam die Software HogWin der Firma Eijkelkamp zum Einsatz. Die Auswertung der Daten erfolgte mit dem Tabellenkalkulationsprogramm Microsoft Excel.
 

Versuchsablauf

Der Versuch in der Kühlzelle fand vom 7.11.2008 bis 20.11.2008 statt. Die Temperatur wurde am 7.11.2008 auf 0 °C eingestellt. Im Abstand von 48 Stunden erfolgte die Absenkung um jeweils 5 °C bis -20 °C [siehe Tab. 1]. Am 19.11.2008 wurde die Kühlung abgeschaltet und am 20.11.2008 konnten die Reben aus der Kühlzelle entnommen werden.
Ab dem 22.11.2008 erfolgte das Vortreiben der Reben bei 22 °C in einem Gewächshaus des Fachgebietes Rebenzüchtung.


Ergebnisse

Der Temperaturverlauf im Wurzelbereich zeigt die abpuffernde Wirkung der Isolationsmaterialien [siehe Abbildung 1]. Über die einzelnen Stufen der gezielten Absenkung der Raumtemperatur ist die Differenz deutlich zu erkennen. Mit abnehmender Außentemperatur stieg der absolute Unterschied zwischen der Raumtemperatur und der Temperatur im Wurzelbereich unter den verschiedenen Abdeckungen. Während bis -10 °C geringfügige Unterschiede zwischen den Abdeckmaterialien bestanden, ist beim Absenken auf -20 °C ein deutlicher Unterschied im Isolationsverhalten zu erkennen: dieser beträgt bis zu 5 °C.
Nachfolgend dieselbe Betrachtung für die Messungen an der Veredlungsstelle: Der in Abbildung 2 dargestellte Temperaturverlauf an der Veredlungsstelle unterscheidet sich deutlich von dem im Wurzelbereich. An der sensiblen Veredlungsstelle ist eindeutig eine bessere Kälte hemmende Wirkung der Materialien Biomasse und Miscanthus zu erkennen. Absolut ausgedrückt bedeutet dies, dass vier Tage nach dem Absenken der Temperatur auf 0 °C immer noch +5 °C im Bereich der Veredlungsstelle gemessen wurde. Die Abdeckung mit Mutterboden bzw. ISO-Rohr bewegten sich nahe der Raumtemperatur. Dies lässt sich auch bei jeder weiteren gezielten Absenkung der Temperatur erkennen. Die Abdeckmaterialien Mutterboden und ISO-Rohr erbrachten nicht die gewünschte isolierende Wirkung. Effektiver verhielten sich Miscanthus und Biomasse, wobei Miscanthus bei den tiefsten Raumtemperaturen nahezu die gleiche isolierende Wirkung zeigte als die Biomasse.
Unterschiede von 1 bis 2 °C im Verlauf der Kurven sollten jedoch nicht überbewertet werden. Wichtig ist nur festzuhalten, dass beide Isolationsmaterialien eine deutlich bessere Wirkung erzielten als Mutterboden und ISO-Rohr.
Um die gefundenen Daten deutlicher zu erläutern, sind diese in einem Säulendiagramm beim Absolutwert von -20 °C als Vorgabe der Kältekammer dargestellt [siehe Abbildung 3 u. 4]. Der Verlauf der gemessenen Werte im Wurzelbereich zeigt eine deutliche Zweiteilung der Abdeckmaterialien. Mutterboden und das ISO-Rohr hatten bei der -20 °C Raumtemperaturvariante den Effekt, dass an der Wurzel der Rebstöcke -5,5 °C gemessen wurden, während die Varianten Miscanthus (-1 °C) und Kompost (0 °C) eine deutliche isolierende Wirkung zeigten.
Für das Überleben der Rebe ist der Temperaturverlauf an der Veredlungsstelle entscheidend. Während das ISO-Rohr und der Mutterboden mit Werten von -16 °C und -15,5 °C bei Raumtemperaturen von -17,5 °C fast keine isolierende Wirkung aufwiesen, konnten bei Miscanthus und Kompost Werte von -8 °C gemessen werden. Die Isolation bewirkte also eine Temperaturdifferenz von fast 10 °C.
 

Einfluss auf die Lebensfähigkeit

In einem nachfolgenden Austreibversuch sollte der Einfluss auf die Lebensfähigkeit der Reben überprüft werden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Obwohl Temperaturunterschiede sowohl im Wurzelbereich als auch an der Veredlungsstelle nachgewiesen wurden und die verwendeten Isolationsmaterialien zum Teil beachtliche Unterschiede aufwiesen, trieben alle Varianten wieder aus. Dies bedeutet, dass Temperaturen bis -16°C unter den gegebenen Verhältnissen an der Veredlungsstelle keine negativen Auswirkungen zeigen.
 

Zusammenfassung

Ziel der Untersuchung war es, ein nach rechtlichen, pflanzenphysiologischen und ökonomischen Führungsgrößen geeignetes Abdeckmaterial zum Schutz der Reben vor direkter Frostwirkung zu finden. Die Abdeckung Mutterboden wurde als Nullvariante herangezogen, da diese allgemein bekannt ist und in der Praxis angewendet wird. Aus Gründen des Erosionsschutzes ist dies in Zukunft allerdings zu überdenken. Aus ökonomischen Gründen ist ebenfalls von der Abdeckung Mutterboden abzuraten, da zwei Arbeitsgänge (An- und Abpflügen) durchgeführt werden müssen. Eine Isolation mit ISO Rohren scheitert an der Wirtschaftlichkeit, da erhebliche Kosten entstehen. Bleiben die Materialien Biomasse und Miscanthus. Biomasse, falls diese in ausreichender Menge vorhanden ist, wäre das Mittel der Wahl, da sie überall verfügbar, relativ preiswert und beim Winzer bekannt ist. Nachteilig könnten sich N-Bilanz, Unkrautpotenzial und Schadstoffe auswirken. Mit zertifizierter Ware, beikrautarm und schwermetallfrei, wäre dem zu begegnen. Die N-Bilanz sollte, auch bedingt durch Cross Compliance, nachgerechnet werden. Die relativ unbekannte Variante 4, Abdeckung mit Miscanthus, ist überdenkenswert. Miscanthus als C4-Pflanze ist anspruchslos und könnte auf Brachflächen des Betriebes angebaut werden. Durch vorhandene Mechanisierung in Form von Häckslern ist eine Aufbereitung im Betrieb möglich. Beobachtet werden muss die Unkrautunterdrückung im Unterstockbereich. Alle anderen Anforderungen erfüllt die Miscanthuspflanze.
 

Fazit

Es stehen dem Winzer, der über einen Frostschutz nachdenkt, zwei äußerst isolierende Abdeckmaterialien zur Verfügung, die auch allen anderen Anforderungen entsprechen: Biomasse und die C4-Pflanze Miscanthus.
Diese Arten der Abdeckung können jedoch lediglich einen Totalausfall der Rebanlage durch strenge Winterfröste vermeiden und sichern so den Anlagenerhalt. Frostschäden im Bereich der Fruchtrute und damit einhergehende Ertragsausfälle lassen sich so nicht verhindern.
 

Medium

 
  • Die Forschungsanstalt Geisenheim ist eine der ältesten Forschungseinrichtungen des Wein- und Gartenbaus im deutschsprachigen Raum.
  • Im Rahmen einer engen Verknüpfung mit der Hochschule RheinMain werden in Geisenheim rund 1000 Studierende der Fachrichtungen Weinbau und Oenologie, Getränketechnologie, Gartenbau sowie Landschaftsarchitektur von den Mitarbeitern der Forschungsanstalt in Vorlesungen und Übungen mit betreut.
  • Ziel unserer Arbeit ist es, innovative Forschungen in anwendbare Handlungsansätze für die Praxis umzusetzen und anzubieten, um deren Konkurrenzfähigkeit zu stärken. Die zukünftigen Diplomingenieure, Bachelors und Masters sollen sowohl national als auch international Leitungsfunktionen in den von uns vertretenen Industrien übernehmen können.
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