Parametrisierung der Stickstoffmineralisation in Sandb\u00f6den – Voraussetzung f\u00fcr den effektiveren regi<\/p>\n
Untertitel:<\/p>\n
Vorraussetzung f\u00c3\u00bcr den effektiveren regionalen Einsatz von Simulationsmodellen in der grundwasserschutz-orientierten landwirtschaftlichen Beratung<\/p>\n
Kurzfassung:<\/p>\n
F\u00c3\u00bcr die Optimierung des Grundwasserschutzes in Trinkwassergewinnungsgebieten ist es entscheidend, die Vorhersage der Stickstoff (N)-Nettomineralisation mit Hilfe von Simulationsmodellen zu verbessern. N-D\u00c3\u00bcnger k\u00c3\u00b6nnten effizienter eingesetzt werden, wenn D\u00c3\u00bcngeempfehlungen die N-Freisetzung aus organischer Substanz (OS) im Boden einbeziehen w\u00c3\u00bcrden. Simulationsmodelle k\u00c3\u00b6nnten auch hilfreich sein, um Trinkwasserschutzma\u00c3\u0178nahmen genauer zu beurteilen. Au\u00c3\u0178erdem k\u00c3\u00b6nnten die N-Mineralisationsparameter der \u00e2\u20ac\u02dcalten\u00e2\u20ac\u02dc, weitgehend humifizierten OS als Ma\u00c3\u0178zahl \u00e2\u20ac\u02dcN-Mineralisationspotential\u00e2\u20ac\u02dc geeignet sein. Das \u00e2\u20ac\u02dcFuhrberger Feld\u00e2\u20ac\u2122, Niedersachsens gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178tes Trinkwassergewinnungsgebiet, bietet eine Vielzahl von charakteristischen Bodentypen (Podsole, Gleye, Braunerden) und fr\u00c3\u00bcheren Landnutzungen auf NW-deutschen sandigen Ackerb\u00c3\u00b6den mit hohem Auswaschungsrisiko. Wegen ausgedehnter Landnutzungs\u00c3\u00a4nderungen (Gr\u00c3\u00bcnland, Wald, Heide) liegen die Gehalte an OS meistens weit \u00c3\u00bcber denen von B\u00c3\u00b6den, 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\u00c3\u00b6den. Dieses war notwendig, weil deren Standard- Poolgr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178en, Reaktionskoeffizienten und Temperaturfunktionen haupts\u00c3\u00a4chlich an norddeutschen L\u00c3\u00b6ssb\u00c3\u00b6den (zumeist Alt\u00c3\u00a4cker) bestimmt wurden. Die Mineralisationsparameter zweier organischer N-Pools wurden mittels Langzeit-Laborinkubationen (> 200 Tage; 35\u00c2\u00b0C) an 147 NW-deutschen sandigen Ackerb\u00c3\u00b6den und 8 Referenz-L\u00c3\u00b6ssb\u00c3\u00b6den 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\u00c3\u00bcr die Koeffizienten kfast und kslow wurden mittels Inkubationen von 7 sandigen Ackerb\u00c3\u00b6den und einem Referenz-L\u00c3\u00b6ssboden bei 3, 10, 19, 28 und 35\u00c2\u00b0C bestimmt und anhand von Vergleichen mit Messungen der Freilandmineralisation in ungest\u00c3\u00b6rten Bodens\u00c3\u00a4ulen evaluiert. Daten \u00c3\u00bcber fr\u00c3\u00bchere Landnutzungen und Bodentypen aus topografischen, historischen und Bodenkarten wurden benutzt, um spezielle Pedotransferfunktionen (PTFs) f\u00c3\u00bcr die Poolgr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178e Nslow zu ermitteln. In den Sandb\u00c3\u00b6den sind zwei Pools klar zu erkennen, und meistens konnte die Mineralisationsgleichung angepasst werden, obwohl die Kurvenverl\u00c3\u00a4ufe oft etwas vom typischen Verlauf abweichen. Die \u00e2\u20ac\u02dcStandard\u00e2\u20ac\u02dc-Modellparameter sind f\u00c3\u00bcr Sandb\u00c3\u00b6den nicht geeignet – au\u00c3\u0178er evtl. Poolgr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178e Nfast, die im Modell anhand von Ernter\u00c3\u00bcckst\u00c3\u00a4nden und organischer D\u00c3\u00bcngung ermittelt wird. Die zwei Reaktionskoeffizienten zeigen sehr unterschiedliche Temperaturfunktionen, die beide stark von den L\u00c3\u00b6ss-Arrheniusfunktionen abweichen, aber die K\u00c3\u00b6rnung hatte keinen einheitlichen Einfluss. Grund ist eher die unterschiedliche Qualit\u00c3\u00a4t der OS. Nur komplexe, multiple Gleichungen konnten die Verl\u00c3\u00a4ufe nachzeichnen, w\u00c3\u00a4hrend Arrhenius- und Q10- Funktionen in kritischen Temperaturbereichen (< 5\/10\u00c2\u00b0C; > 30\/35\u00c2\u00b0C) nicht pa\u00c3\u0178ten. Die Referenz-L\u00c3\u00b6ssb\u00c3\u00b6den best\u00c3\u00a4tigten die Mineralisationsparameter und Temperaturfunktionen der Modelle. Die multiplen Temperaturfunktionen konnten anhand von Freilandinkubationen \u00c3\u00bcber Winter validiert werden. Kleinste Abweichungen k\u00c3\u00b6nnen gro\u00c3\u0178e Unterschiede in der simulierten N-Mineralisation bewirken. Unter 10\u00c2\u00b0C \u00c3\u00bcbersch\u00c3\u00a4tzt die Standard-Funktion der Modelle kslow um den Faktor 2. Trotzdem tr\u00c3\u00a4gt Pool Nslow bedeutend zur N-Nettomineralisation \u00c3\u00bcber Winter bei, z.T. reicht es fast aus (21 kg N ha-1), um den EU-Trinkwassergrenzwert f\u00c3\u00bcr Nitrat zu erreichen. Poolgr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178e Nslow h\u00c3\u00a4ngt sehr stark vom Bodentyp und der fr\u00c3\u00bcheren Landnutzung ab, durch stabilisierende Einfl\u00c3\u00bcsse der Podsolierung und fr\u00c3\u00bcherer Wald- oder Heidenutzung bzw. durch Anreicherung von leicht abbaubarer OS in fr\u00c3\u00bcherem Gr\u00c3\u00bcnland. Nslow kann bei Gruppierung nach fr\u00c3\u00bcherer Landnutzung sehr genau aus ein oder zwei Bodeneigenschaften (z.B. Corg, Ntot, C\/N, Fraktion < 20 \u00c2\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\u00c3\u00b6\u00c3\u0178e 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\u00c3\u00b6\u00c3\u0178e Nfast f\u00c3\u00bcr unterschiedliche Ernter\u00c3\u00bcckst\u00c3\u00a4nde zu untersuchen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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