Stickstoff-EmissionenEinleitung:Nachhaltigkeit ist national wie auch global zu einem Leitbegriff der Umwelt- und Agrarpolitik geworden. Deutschland hat sich selbst dazu verpflichtet, die Emissionen der sechs im Kyoto-Protokoll genannten Treibhausgase bis sp\u00e4testens 2012 um 21 % gegen\u00fcber 1990 zu reduzieren (UBA 2002). Es hat sich gezeigt, dass mit der landwirtschaftlichen Produktion betr\u00e4chtliche Umweltbelastungen verbunden sein k\u00f6nnen, u.a. in Folge der ? teilweise sehr hohen ? Stickstoff-D\u00fcngung von landwirtschaftlich genutzten Fl\u00e4chen. Solche Bewirtschaftungspraktiken bedingen die Freisetzung von umwelt- und klimarelevanten Stickstoff-Spurengasen (N2O, NO) wie auch Gew\u00e4sserbelastungen durch Nitrat (NO3-).Die landwirtschaftlich bedingten bodenb\u00fcrtigen N-Emissionen k\u00f6nnen durch technische Verfahren in der Pflanzenproduktion weder vermieden noch reduziert werden. Daher weisen geringe Stickstoffaustr\u00e4ge und -spurengasemissionen auf eine nachhaltige Nutzung hin. Um die Nachhaltigkeit landwirtschaftlicher Betriebssysteme bewerten zu k\u00f6nnen, wurden Instrumente entwickelt, die auf Basis von Umweltindikatoren arbeiten. Diese Informationssysteme geben Prognosen \u00fcber die Auswirkung der Bewirtschaftung ab und k\u00f6nnen auf Grund dessen eine Bewertung der Nachhaltigkeit vornehmen.REPRO:Mit dem Modell REPRO (= REPROduktion der organischen Bodensubstanz) steht ein Leitungs- und Beratungsinstrument f\u00fcr den Einsatz in der landwirtschaftlichen Praxis zur Verf\u00fcgung. Dieses Modell wurde zur \u00f6konomischen und \u00f6kologischen Analyse und Bewertung von Umweltwirkungen landwirtschaftlicher Betriebssysteme entwickelt (H\u00dcLSBERGEN 2002 ). Die Beurteilungen basieren auf Indikatoren, die aus einer system- und prozessorientierten Analyse der betrieblichen Stoff? und Energiekreisl\u00e4ufe, differenziert nach einzelnen Produktionsverfahren, abgeleitet werden. Der aktuelle Status der REPRO-Entwicklung zeigt jedoch noch eine Reihe von landwirtschaftlich bedingten Umweltbelastungen, die nicht oder nur unzureichend durch Indikatoren abgebildet werden. Beispielsweise werden zur Beurteilung der N-Emissionen in REPRO teilschlagbezogen N-Bilanzen berechnet. Dabei beschreibt das Stickstoffsaldo das N-Verlustpotential und die Differenzierung in N-Verlustpfade (NO3-, NH4+, N2O, NH3) erfolgt nach einfachen Sch\u00e4tzungen. Ziele:Ziel des Vorhabens ist daher:a)\tDie Entwicklung und Implementierung weiterer Umweltindikatoren in REPRO zur Bewertung landwirtschaftlicher Betriebe bzgl. ihrer Nachhaltigkeit.b)\tDie quantitative Absch\u00e4tzung der Freisetzung von prim\u00e4r und sekund\u00e4r klimarelevanten Stickstoffspurengasen (N2O und NO) sowie der Verlagerung von Nitrat (NO3-) in das Grundwasser auf Schlagebene in Abh\u00e4ngigkeit von Standort (Klima, Boden, unges\u00e4ttigte Zone) und Bewirtschaftung (Fruchtfolge, N-D\u00fcngung, Bodenbearbeitung) f\u00fcr alle relevanten Betriebssysteme und Agrarregionen in Deutschland.Methodik und Vorgehensweise:Die Stoffumsetzungen im Boden und der Austausch mit seinen benachbarten Kompartimenten sowie die Umweltfaktoren, die auf die Prozesse einwirken (Klima, Boden, Kulturart, N-D\u00fcngepraxis etc.), stellen ein sehr komplexes System dar.F\u00fcr die Abbildung der wesentliche Stoffumseztungsprozesse in den B\u00f6den wird das Modell DNDC (= DENITRIFICATION DECOMPOSITION) verwendet (LI 2000, LI et al. 1996). DNDC simuliert auf Tagesschrittbasis die C- und N-Aufnahme und ?Bindung in der pflanzlichen Biomasse, Mineralisation, Nitrifikation und Denitrifikation, des weiteren bodenphysikalische und bodenchemische Prozesse, O2-Verf\u00fcgbarkeit u.a.m. Zur Durchf\u00fchrung der Simulationsrechnungen ben\u00f6tigt das Modell Informationen \u00fcber Bodeneigenschaften, Klimabedingungen, Fruchtfolgen (bzw. angebaute Kulturarten), N-D\u00fcngungen, N-Depositionen und Verfahren der Bodenbearbeitung. Da die verschiedenen Umweltfaktoren und Prozesse eine sehr hohe r\u00e4umliche und zeitliche Variabilit\u00e4t aufweisen, ist es sinnvoll die Beschreibung der Emissionen von N-Spurengasen bzw. gel\u00f6sten N-Verbindungen aus dem durchwurzelten Bodenbereich schlagsspezifisch vorzunehmen. Dieses soll erreicht werden, indem die Modelle REPRO und DNDC miteinander gekoppelt werden. Somit wird gew\u00e4hrleistet, dass die Vorhersagen bzgl. der N2O-, NO- und NO3-Emissionen bzw. -Austr\u00e4ge f\u00fcr die jeweiligen Betriebe m\u00f6glichst spezifisch sind. Im Vorfeld der Modellkopplung m\u00fcssen einige Voraussetzungen bzgl. der verwendeten Datenbasis geschaffen werden. Zun\u00e4chst ist es erforderlich, die Datengrundlagen von REPRO und DNDC aufeinander ab zu stimmen. Weiterhin ist zu pr\u00fcfen, in wie weit noch genauere Abfragen zu verschiedenen Eingangsdaten erfolgen m\u00fcssen. Gerade bei dem Angleichen der Daten ist darauf zu achten, wie stark diese die Modellergebnisse beeinflussen. Dadurch soll vermieden werden, dass durch die Verschneidung oder Umformung von Daten wichtige Parameter zu stark ver\u00e4ndert werden und diese danach zu nicht mehr plausiblen Modellergebnisse f\u00fchren. Um sehr einflussstarke Eingangsgr\u00f6\u00dfen herauszustellen, wird der Angleichungsprozess der Daten von Sensitivit\u00e4tsanalysen begleitet.Im Anschluss daran sollen mit DNDC die potentiellen N2O, NO und NO3-Austr\u00e4ge berechnet werden. Diese Ergebnisse werden einer Plausibilit\u00e4tskontrolle unterzogen, mit Hilfe von Messergebnissen aus der Literatur bzw. von Versuchsbetrieben. Darauf wird dann das DNDC Modell kalibriert und soweit m\u00f6glich validiert.Bez\u00fcglich der Absch\u00e4tzung \u00fcber die Nitratauswaschungen in das Grundwasser schlie\u00dft sich an die Simulationsrechnungen ein zus\u00e4tzlicher Schritt an. In Abh\u00e4ngigkeit von Grundwasserneubildung, Abstand zur Grundwasseroberfl\u00e4che, mittlerer Verweildauer sowie Nitratabbau in der unges\u00e4ttigten Zone soll mittels regionsspezifischen Transferfunktionen der Nitrateintrag in den Grundwasserk\u00f6rper gesch\u00e4tzt werden.Nachdem diesen Vorarbeiten k\u00f6nnen dann die Modelle miteinander verbunden werden. Wobei unter einer Kopplung von REPRO und DNDC nicht verstanden werden darf, dass DNDC als Modul von REPRO integriert werden soll. Dazu sind beide Modelle zu komplex. Bei der nun geplanten Modellkopplung bleiben die Modelle f\u00fcr sich als geschlossene Einheit bestehen. Bei Bedarf werden beide parallel Simulationsrechnungen durchf\u00fchren und \u00fcber Schnittstellen ben\u00f6tigte Daten bzw. Ergebnisse austauschen.Literatur:H\u00dcLSBERGEN KJ, 2002. Entwicklung und Anwendung eines Bilanzierungsmodells zur Bewertung der Nachhaltigkeit landwirtschaftlicher Systeme. Shaker, Aachen, 278 S.LI CS, 2000. Modeling trace gas emissions from agricultural ecosystems. Nutr Cycl Agroecosys 58(1-3): 259-276.LI CS, NARAYANAN V, HARRISS RC, 1996. Model estimates of nitrous oxide emissions from agricultural lands in the United States. Global Biogeochem Cy 10(2): 297-306.UBA, 2002. Nachhaltige Entwicklung in Deutschland ? Kurzfassung. Umweltbundesamt (Hrsg). E. Schmidt, Berlin, 25 S.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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