Teilprojekt 3.4 : Modellierung von Humushaushalt und Bodenfunktionen

1. Teilprojekt 3.4: Modellierung von Humushaushalt und Bodenfunktionen unter Berücksichtigung der Bodenheterogenität Arbeits- und Ergebnisbericht 2001 M.Puhlmann und U.Franko, UFZ Leipzig-Halle GmbH, Sektion Bodenforschung

2. Zielstellungen im Projekt • Quantifizierung der durch Bodenheterogenität hervorgerufenen Unsicherheit von Modellergebnissen (2001). • Szenariosimulationen (2002) Veränderung mineralischer und organischer Düngergaben im Hinblick auf  NO3- bzw. DOC-Austrag (TP 3.1)  Unterschiede in derstrukturellen bzw. funktionellen biologischen Diversität ( TP 2.4)??? • Berücksichtigung der vorhandenen Unsicherheit bei Simulationen. • Bereitstellung von Indikatoren zur Bewertung von Bodenfunktionen ( TP 3.2,  TP 3.3). M.Puhlmann und U.Franko, UFZ Leipzig-Halle GmbH, Sektion Bodenforschung

3. Arbeiten 2001 • Quantifizierung der durch Bodenheterogenität hervorgerufenenUnschärfe bei der Modellierung von Stoffumsetzungen (C, N) und Stoffausträgen (NO3) mit dem Modell CANDY. • . Berechnung von Spannweiten mit vorhandenem Datenmaterial (Messfeld V 521) • . Geoelektrische Kartierung eines Ackerschlages • mit begleitenden Untersuchungen zu Corg, Nt, Chwl, Nan M.Puhlmann und U.Franko, UFZ Leipzig-Halle GmbH, Sektion Bodenforschung

4. Berechnung von Spannweiten für CANDY Wie groß ist die aus der Bodenheterogenität zu erwartende Unschärfe der Modellergebnisse (CANDY)? Untersuchungsobjekt Messfeld Bad Lauchstädt Versuch 521 (konvent. Ackerbau, Parzelle 42, Ertrag ‘normal‘) Fruchtfolge: Winterweizen (98), Zuckerrübe (99), Sommergerste (00) Löß-Schwarzerde (Haplic Chernosem; 22 % Ton) nFK  280 mm (bis 2 m Tiefe) M.Puhlmann und U.Franko, UFZ Leipzig-Halle GmbH, Sektion Bodenforschung

5. Gemessen: Dichte des Bodens (dB), Dichte der Festsubstanz (dF), Feldkapazität (pF 2,5; FK), Hygroskopizität Feinanteil (T und fU) Berechnet: Porenvolumen (PV), nutzbare Feldkapazität (nFK), permanenter Welkepunkt (PWP) Versickerungsparameter  Ausgangsdaten zur Simulation Axp 30 cm Gemessen: Dichte des Bodens (dB), Dichte der Festsubstanz (dF), Feldkapazität (pF 2,5; FK), Hygroskopizität Feinanteil (T und fU) aus einer Probe n = 18 - 20 je Horizont Axh 50 cm aus einer Probe n = 8 je Horizont Berechnet: Porenvolumen (PV), nutzbare Feldkapazität (nFK), permanenter Welkepunkt (PWP) Versickerungsparameter  Zufallsauswahl der Bodendaten C+Axh 130 cm II Ckc >130 cm M.Puhlmann und U.Franko, UFZ Leipzig-Halle GmbH, Sektion Bodenforschung

6. Variabilität ausgewählter Bodenkenngrößen M.Puhlmann und U.Franko, UFZ Leipzig-Halle GmbH, Sektion Bodenforschung

7. N-Mineralisierung • Spannweite • 30 - 45kg N ha-1 a-1 M.Puhlmann und U.Franko, UFZ Leipzig-Halle GmbH, Sektion Bodenforschung

8. Sickerwasser in 2m Tiefe • Spannweite • 5 - 30mm (Spannweite nFK = 90 mm) M.Puhlmann und U.Franko, UFZ Leipzig-Halle GmbH, Sektion Bodenforschung

9. N-Austrag mit dem Sickerwasser • Spannweite • 1 - 4,5kg N ha-1 a-1 M.Puhlmann und U.Franko, UFZ Leipzig-Halle GmbH, Sektion Bodenforschung

10. . Berechnung von Spannweiten mit vorhandenem Datenmaterial (Messfeld V 521) • . Geoelektrische Kartierung eines Ackerschlages • mit begleitenden Untersuchungen zu Corg, Nt, Chwl, Nan Arbeiten 2001 • Quantifizierung der durch Bodenheterogenität hervorgerufenenUnschärfe bei der Modellierung von Stoffumsetzungen (C, N) und Stoffausträgen (NO3) mit dem Modell CANDY. • . Berechnung von Spannweiten mit vorhandenem Datenmaterial (Messfeld V 521) • . Geoelektrische Kartierung eines Ackerschlages • mit begleitenden Untersuchungen zu Corg, Nt, Chwl, Nan M.Puhlmann und U.Franko, UFZ Leipzig-Halle GmbH, Sektion Bodenforschung

11. Fahrspuren des EM 38 Geoelektrische Kartierung/Begleituntersuchungen M.Puhlmann und U.Franko, UFZ Leipzig-Halle GmbH, Sektion Bodenforschung

12. Fahrspuren des EM 38 Raster 1 (150 x 150m) Beprobung/Analysen 0 - 30cm Chwl, Nan 0 - 30 und 30 - 60cm Feuchte, Körnung, Corg, Nt, EC Geoelektrische Kartierung/Begleituntersuchungen M.Puhlmann und U.Franko, UFZ Leipzig-Halle GmbH, Sektion Bodenforschung

13. Raster 21 22 23 (15 x 15m) Transekt Länge: 150m Punktabstand: 1,5m Fahrspuren des EM 38 Raster 1 (150 x 150m) Raster 31 32 33 (1,5 x 1,5m) Beprobung/Analysen 0 - 30cm Chwl, Nan 0 - 30 und 30 - 60cm Feuchte, Körnung, Corg, Nt, EC Geoelektrische Kartierung/Begleituntersuchungen M.Puhlmann und U.Franko, UFZ Leipzig-Halle GmbH, Sektion Bodenforschung

14. Corg (%) Höhenmodell und Corg-Gehalte Höhenmodell M.Puhlmann und U.Franko, UFZ Leipzig-Halle GmbH, Sektion Bodenforschung

15. Beziehung: Feuchte und Corg M.Puhlmann und U.Franko, UFZ Leipzig-Halle GmbH, Sektion Bodenforschung

16. Karte der elektrischen Leitfähigkeit aus Befahrung mS m-1 M.Puhlmann und U.Franko, UFZ Leipzig-Halle GmbH, Sektion Bodenforschung

17. Fazit • Die vorhandene Bodenheterogenität (dB, nFK, PV) führt bei der N-Mineralisierung zu einer Spannweite von max. 45kg ha-1 a-1. • Die niedrige Sickerwasserbildung bedingt niedrige N-Austräge (< 10kg ha-1 a-1) mit einer Spannweite von max. 4,5kg ha-1 a-1. • Es wurde bisher ein Zusammenhang zwischen der abs. Höhe und Corg bzw. Corg und der Feuchte gefunden. • Die geoelektromagnetische Kartierung zeigt eine Differnzierung in Bereiche niedriger bzw. hoher Leitfähigkeit. • Weitere Analysenergebnisse stehen noch aus. M.Puhlmann und U.Franko, UFZ Leipzig-Halle GmbH, Sektion Bodenforschung