Parametrisierung der Stickstoffmineralisation in Sandb\u00f6den – Voraussetzung f\u00fcr den effektiveren regi<\/p>\n
Untertitel:<\/p>\n
Vorraussetzung f\u00fcr den effektiveren regionalen Einsatz von Simulationsmodellen in der grundwasserschutz-orientierten landwirtschaftlichen Beratung<\/p>\n
Kurzfassung:<\/p>\n
F\u00fcr die Optimierung des Grundwasserschutzes in Trinkwassergewinnungsgebieten ist es entscheidend, die Vorhersage der Stickstoff (N)-Nettomineralisation mit Hilfe von Simulationsmodellen zu verbessern. N-D\u00fcnger k\u00f6nnten effizienter eingesetzt werden, wenn D\u00fcngeempfehlungen die N-Freisetzung aus organischer Substanz (OS) im Boden einbeziehen w\u00fcrden. Simulationsmodelle k\u00f6nnten auch hilfreich sein, um Trinkwasserschutzma\u00dfnahmen genauer zu beurteilen. Au\u00dferdem k\u00f6nnten die N-Mineralisationsparameter der \u2018alten\u2018, weitgehend humifizierten OS als Ma\u00dfzahl \u2018N-Mineralisationspotential\u2018 geeignet sein. Das \u2018Fuhrberger Feld\u2019, Niedersachsens gr\u00f6\u00dftes Trinkwassergewinnungsgebiet, bietet eine Vielzahl von charakteristischen Bodentypen (Podsole, Gleye, Braunerden) und fr\u00fcheren Landnutzungen auf NW-deutschen sandigen Ackerb\u00f6den mit hohem Auswaschungsrisiko. Wegen ausgedehnter Landnutzungs\u00e4nderungen (Gr\u00fcnland, Wald, Heide) liegen die Gehalte an OS meistens weit \u00fcber denen von B\u00f6den, die im Gleichgewicht mit der aktuellen Nutzung sind. Ziel dieser Untersuchung war die Anpassung der Mineralisationsparameter einer doppelt-exponentiellen Freisetzungsgleichung wie in den Modellen HERMES und MINERVA an sandige Ackerb\u00f6den. Dieses war notwendig, weil deren Standard- Poolgr\u00f6\u00dfen, Reaktionskoeffizienten und Temperaturfunktionen haupts\u00e4chlich an norddeutschen L\u00f6ssb\u00f6den (zumeist Alt\u00e4cker) bestimmt wurden. Die Mineralisationsparameter zweier organischer N-Pools wurden mittels Langzeit-Laborinkubationen (> 200 Tage; 35\u00b0C) an 147 NW-deutschen sandigen Ackerb\u00f6den und 8 Referenz-L\u00f6ssb\u00f6den bestimmt. An die Kurven der kumulativen N-Nettomineralisation wurde die Freisetzungsgleichung mit zwei Pools erster Ordnung angepasst, um zwischen N-Mineralisation aus schnell mineralisierbarer, frischer OS (Nfast) und langsam mineralisierbarer OS (Nslow) in alter, weitgehend humifizierter OS zu unterscheiden. Temperaturfunktionen f\u00fcr die Koeffizienten kfast und kslow wurden mittels Inkubationen von 7 sandigen Ackerb\u00f6den und einem Referenz-L\u00f6ssboden bei 3, 10, 19, 28 und 35\u00b0C bestimmt und anhand von Vergleichen mit Messungen der Freilandmineralisation in ungest\u00f6rten Bodens\u00e4ulen evaluiert. Daten \u00fcber fr\u00fchere Landnutzungen und Bodentypen aus topografischen, historischen und Bodenkarten wurden benutzt, um spezielle Pedotransferfunktionen (PTFs) f\u00fcr die Poolgr\u00f6\u00dfe Nslow zu ermitteln. In den Sandb\u00f6den sind zwei Pools klar zu erkennen, und meistens konnte die Mineralisationsgleichung angepasst werden, obwohl die Kurvenverl\u00e4ufe oft etwas vom typischen Verlauf abweichen. Die \u2018Standard\u2018-Modellparameter sind f\u00fcr Sandb\u00f6den nicht geeignet – au\u00dfer evtl. Poolgr\u00f6\u00dfe Nfast, die im Modell anhand von Ernter\u00fcckst\u00e4nden und organischer D\u00fcngung ermittelt wird. Die zwei Reaktionskoeffizienten zeigen sehr unterschiedliche Temperaturfunktionen, die beide stark von den L\u00f6ss-Arrheniusfunktionen abweichen, aber die K\u00f6rnung hatte keinen einheitlichen Einfluss. Grund ist eher die unterschiedliche Qualit\u00e4t der OS. Nur komplexe, multiple Gleichungen konnten die Verl\u00e4ufe nachzeichnen, w\u00e4hrend Arrhenius- und Q10- Funktionen in kritischen Temperaturbereichen (< 5\/10\u00b0C; > 30\/35\u00b0C) nicht pa\u00dften. Die Referenz-L\u00f6ssb\u00f6den best\u00e4tigten die Mineralisationsparameter und Temperaturfunktionen der Modelle. Die multiplen Temperaturfunktionen konnten anhand von Freilandinkubationen \u00fcber Winter validiert werden. Kleinste Abweichungen k\u00f6nnen gro\u00dfe Unterschiede in der simulierten N-Mineralisation bewirken. Unter 10\u00b0C \u00fcbersch\u00e4tzt die Standard-Funktion der Modelle kslow um den Faktor 2. Trotzdem tr\u00e4gt Pool Nslow bedeutend zur N-Nettomineralisation \u00fcber Winter bei, z.T. reicht es fast aus (21 kg N ha-1), um den EU-Trinkwassergrenzwert f\u00fcr Nitrat zu erreichen. Poolgr\u00f6\u00dfe Nslow h\u00e4ngt sehr stark vom Bodentyp und der fr\u00fcheren Landnutzung ab, durch stabilisierende Einfl\u00fcsse der Podsolierung und fr\u00fcherer Wald- oder Heidenutzung bzw. durch Anreicherung von leicht abbaubarer OS in fr\u00fcherem Gr\u00fcnland. Nslow kann bei Gruppierung nach fr\u00fcherer Landnutzung sehr genau aus ein oder zwei Bodeneigenschaften (z.B. Corg, Ntot, C\/N, Fraktion < 20 \u00b5m) abgeleitet werden. So kann auf der Basis von Nslow-Werten aus PTFs die winterliche Mineralisation aus Nslow angemessen simuliert werden. Jedoch sind weder N noch C in der leichten Fraktion geeignet um Poolgr\u00f6\u00dfe Nslow abzuleiten. Die neuen Parameter und Temperaturfunktionen sind detaillierter als die Standardwerte, aber immer noch relativ einfach in der Anwendung. Es erscheint notwendig, ihre Integration in ein Simulationsmodell zu testen und Wechselwirkungen mit dem Wassergehalt sowie die Ableitung von Poolgr\u00f6\u00dfe Nfast f\u00fcr unterschiedliche Ernter\u00fcckst\u00e4nde zu untersuchen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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