Projekt 07420/01

Entwicklung eines Beratungskonzeptes zur Minimierung des Nitrateintrages in Wasserschutzgebieten mit Hilfe des Modellbaukastens Expert-N

ProjekttrÀger

AGROLAB GmbH
Kirchstr. 2
85416 LangenbachZielsetzung und Anlass des Vorhabens Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines ĂŒbertragbares Verfahren zur Betreuung von Wasserschutzgebieten, das in der Praxis genutzt werden kann. Durch die kombinierte Anwendung von Analytik und Computersimulation auf sogenannten IndikatorschlĂ€gen, deren Standorteigenschaften reprĂ€sentativ fĂŒr eine Vielzahl von FlĂ€chen innerhalb des betrachteten Wasserschutzgebietes sind, können Beratungsstrategien entwickelt und DĂŒngerempfehlungen berechnet werden. Ziel dieser Strategien ist die Reduzierung des Nitratinputs in das Grundwasser. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenEine wesentliche Aufgabe dieses Projektes war es, das vorhandene Programmpaket EXPERT-N so umzustrukturieren, daß es fĂŒr die Simulation einer großen Anzahl von EinzelschlĂ€gen verwendet werden kann. Dazu mußte eine neue Datenbankstruktur erschaffen werden, die als Schnittstelle zwischen Anwender und dem Programm EXPERT-N fungiert. Das Programm und die Datenbank mußten dahingehend verĂ€ndert werden, daß das Einlesen und die Simulation großer Datenmengen möglich wird und daß eine graphische Ausgabe auch ĂŒber ein GIS-Programm erfolgen kann. FĂŒr den Einsatz zur Wasse-schutzgebietsberatung waren Modifikationen in folgenden Programmbereichen erforderlich: Datenmanagement, Programmsteuerung, Erweiterung der Funktionsbibliothek und Visualisierung der Simulationsergebnisse. Zum Einsatz von EXPERT-N wurde ein Wasserschutzgebiet in Neuwied herangezogen. Verteilt ĂŒber das Wasserschutzgebiet wurden ca. 20 sogenannte IndikatorschlĂ€ge eingerichtet, die zur Charakterisierung des gesamten Wasserschutzgebietes dienten. Die Auswahl dieser sogenannten IndikatorschlĂ€ge erfolgte nach folgenden Kriterien: Geographische Lage, Erfassung aller wichtigen Bodenty-pen, Erfassung aller grĂ¶ĂŸeren Betriebe. Auf diesen IndikatorschlĂ€gen wurden die bodenphysikalischen Untersuchungen durchgefĂŒhrt und monatlich Nmin-Proben gezogen, um EXPERT-N zu kalibrieren. Alle anderen SchlĂ€ge (ca. 500 StĂŒck) wurden zur Simulation fĂŒr die Erstellung einer flĂ€chendeckenden DĂŒngeempfehlung einem dieser Bodentypen zugeordnet. Weiterhin wurde eine Wetterstation mittem im Wasserschutzgebiet eingerichtet, ĂŒber die die Tageswerte der wichtigsten klimatischen KenngrĂ¶ĂŸen erfaßt wurden. Ergebnisse und Diskussion Aus Sicht des Anwenders hat sich Expert-N als ein geeignetes Instrument erwiesen, eine Vielzahl von SchlĂ€gen z.B. im Rahmen eines Wasserschutzprojektes zu simulieren. Die Dateneingabe mit Hilfe der neu entwickelten Datenbank ermöglicht die Eingabe von Bewirtschaftungsdaten auch fĂŒr Personen, die nicht mit dem Programm vertraut sind. Eine wichtige HilfsgrĂ¶ĂŸe stellt der Import von Wetter- und Meßdaten dar. Der Zeitaufwand fĂŒr die Dateneingabe kann, gerade wenn mehrere Wetterstationen berĂŒck-sichtigt werden mĂŒssen, wesentlich reduziert werden. Als Voraussetzung fĂŒr die Abarbeitung einer Vielzahl von SchlĂ€gen ist die Möglichkeit geschaffen worden, eine Vielzahl von SimulationsschlĂ€gen in Projekten zusammenzufassen. Einzelne Betriebe oder aber auch das ganze Wasserschutzgebiet können in ein Projekt zusammengefaßt und anschließend mit Hilfe von ArcView visualisert werden. Mit Hilfe von EXPERT-N konnten den Landwirten im Wasserschutzgebiet der Unterschied verschiedener Fruchtarten und eine falsche Bewirtschaftung einer Zwischenfrucht im Hinblick auf den Wasserschutz, d.h. auf die Verlagerung von Nitrat unterhalb von 90 cm Bodentiefe demonstriert und erklĂ€rt werden. Auch konnten verschiedene ZeitrĂ€ume, in denen die Gefahr einer Nitrat-Auswaschung am grĂ¶ĂŸten ist, festgelegt werden. EXPERT-N konnte erfolgreich zur Berechnung der FrĂŒhjahrsgehalte von Nitrat und damit zur Berechnung der DĂŒngeempfehlung im Wasserschutzgebiet verwendet werden. AnnĂ€hernd die HĂ€lfte der FlĂ€che des Wasserschutzgebietes wurde mit der Simulation abgedeckt. Der Vorteil der Simulation gegenĂŒber Meßwerten besteht darin, daß das aktuelle Wettergeschehen bis kurz vor Ausgabe der DĂŒngerempfehlung durch die Simulation berĂŒcksichtigt werden kann. Es konnte gezeigt werden, daß dadurch die AktualitĂ€t der DĂŒngeempfehlung gegenĂŒber der DĂŒngeempfehlung auf Grund von gemessenen Werten zu bevorzugen ist. In dieser Hinsicht ist anzumerken, daß ein erfolgreicher Einsatz von EXPERT-N entscheidend von der vollstĂ€ndigen und richtigen Datenerfassung fĂŒr die einzelnen SchlĂ€ge abhĂ€ngt. Fehlende oder falsche Fruchtartenangaben (die im Wasserschutzgebiet leider immer wieder vorkommen) oder falsche und fehlende Angaben zur StickstoffdĂŒngung können die Simulationsergebnisse ad absurdum fĂŒhren. Auf folgenden Gebieten halten wir eine Weiterentwicklung der Arbeiten fĂŒr wĂŒnschenswert. Ein Import von Betriebs- und Bewirtschaftungsdaten in einem festen Datenformat, analog zum Import von Wetter- und Meßdaten erscheint uns als sinnvolle und notwendige Erweiterung. Wenn große Projekte, w.z.B. ein komplettes Wasserschutzgebiet ĂŒber mehrere Jahre mit Hilfe von EXPERT-N betreut werden sollen, ist die jĂ€hrlich notwendige Neueingabe wichtiger Daten sehr zeitaufwendig (fĂŒr das Was-serschutzgebiet Neuwied sind dies Daten fĂŒr annĂ€hernd 600 SchlĂ€ge). Da die Datenerfassung vor Ort beim Landwirt ĂŒber z.B. EXCEL-Dateien durch einen Außendienstmitarbeiter erfolgt, mĂŒssen diese Daten nochmals von Hand in die EXPERT-N Datenbank eingegeben werden. Am dringendsten erscheint uns die Weiterentwicklung im Bereich des Pflanzenmodells. Eine Kalibrierung des Pflanzenmodells ist bisher nur fĂŒr den Winterweizen durchgefĂŒhrt worden. Bei anderen Fruchtarten bleibt die Unsicherheit bestehen, ob das Wachstum und damit der Nitrat-Entzug aus dem Boden richtig erfasst wird. VerlĂ€ĂŸliche Daten fĂŒr die eigentliche Vegetationsperiode von April bis Juli, August sind nur fĂŒr den Winterweizen zu erwarten. Meßdaten auf den IndikatorschlĂ€gen zeigen, daß es in dieser Zeitperiode vor allem nach der DĂŒngung (Mais, ZuckerrĂŒben, Kartoffeln, Sonnenblumen) bei starken Niederschlagsereignissen zu einer Nitrat-Auswaschung kommen kann. Vor allem in Hinblick auf die Beratung wĂ€re es daher wĂŒnschenswert, diese Auswaschungsgefahr den Landwirten mit Hilfe der Simulation verdeutlichen zu können. Fazit Die in diesem Projekt erzielten Ergebnisse zeigen, daß das Programmpaket EXPERT-N sinnvoll zur Betreuung und Beratung in einem Wasserschutzgebiet eingesetzt werden kann. Die notwendigen Voraussetzungen hinsichtlich der Datenein- und -ausgabe wurden in diesem Projekt geschaffen. Mit Hilfe von EXPERT-N konnten kritische Fruchtarten und kritische ZeitĂ€ume fĂŒr eine Verlagerung von Nitrat unterhalb der Durchwurzelungsschicht ermittelt werden. Auch wurde EXPERT-N verwendet um fĂŒr große Teile des Wasserschutzgebietes DĂŒngeempfehlungen zu berechnen. Der Einsatz von EXPERT-N ist eng an eine Person geknĂŒpft, die den Kontakt zu den Landwirten pflegt. Nur in Zusammenarbeit mit den Landwirten und der damit verbundenen vollstĂ€ndigen Datenerfassung ist ein sinnvoller Einsatz von EX-PERT-N möglich. WĂŒnschenswert wĂ€re eine Weiterentwicklung bzw. Kalibrierung des bestehenden Pflanzenmodells fĂŒr weitere Kulturpflanzen, um das Einsatzgebiet von EXPERT-N erweitern zu können.

Übersicht

Telefon

08761/7613-0

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Bundesland

Bayern

Fördersumme

101.758,33 €

Förderzeitraum

01.04.1996 - 31.03.1998