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«FKZ: 06OE256 Projektnehmer: Technische Universität München Lehrstuhl für Ökologischen Landbau und Pflanzenbausysteme Alte Akademie 12, 85350 ...»

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Fh = Faktor zur Berücksichtigung der Bodenfeuchte a = Anpassungsfaktor (0,2) H = Bodenfeuchtigkeit zum Zeitpunkt i Hf =Bodenfeuchtigkeit beim Welkepunkt Hc = Bodenfeuchte bei Feldkapazität

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Anpassung bestehender Methoden zur Abschätzung der Bodenerosion an den Ökolandbau Ft = Faktor zur Berücksichtigung der Bodentemperatur p = Konstante (-0,566) q = Konstante (0,62) r = Konstante (0,9125) T = Bodentemperatur zum Zeitpunkt i Tref = Referenztemperatur (25 °C) Die beschriebenen Gleichungen (7 + 8) werden auf Tagesebene über den Gesamtzeitraum berechnet und gehen in Gl. 3 ein.

Dieser Ansatz ist als ein Vorschlag anzusehen, durch den der modifizierende Einfluss eingebrachter org. Substanz im Erosionsgeschehen erfolgen kann. Eine Prüfung und Validierung dieser Modellannahmen ist bisher nicht erfolgt, sollte aber in weiteren Vorhaben durchgeführt werden. Vorher sollte keine allgemeine Anwendung in der Praxis erfolgen.

Anzumerken bleibt, dass die Methodik primär darauf ausgelegt ist die Wirkungen direkt zugeführter organischer Substanzen, zum Beispiel im Rahmen der Düngung, abzubilden. Effekte indirekt zugeführter Substanz, zum Beispiel durch die Ernte- und Wurzelrückstände als auch Bestandsabfälle der Fruchtarten, sind damit nicht abgebildet. Dies kann u.U. zu Fehleinschätzungen führen, da diese Stoffe ebenfalls als relevante Inputgrößen anzusehen sind.

Im Rahmen der Erosionsabschätzung stellt sich aber die Frage, wie die benötigten Angaben zu den anfallenden Mengen betriebsspezifisch (fruchtarten- und ertragsabhängig) bereitgestellt werden können. Da die Verwendung solcher Angaben für die Praxisanwendung als schwierig eingeschätzt wird, wurde dieser Effekt zunächst unberücksichtigt gelassen. Für Einzelanwendung ließen sich diese Angaben zwar ableiten, aber eine allgemeine Anwendbarkeit ist bisher nicht gegeben.

Ein weiterer in diesem Zusammenhang zu diskutieren Aspekt ist die Wirksamkeit der Substanzen: Betrachtet man die unterschiedlichen Wurzelsysteme der angebauten Fruchtarten so wird schnell klar, dass dieselbe Menge an Wurzeldeposition sehr unterschiedlich im Boden verteilt vorliegen kann und somit eine unterschiedliche Wirkung anzunehmen ist.

Damit können die Ausführungen zur transiente Aggregatstabilität (Agt) und deren Beeinflussung durch die Zufuhr organischer Substanzen (Agt 1) abgeschlossen werden. Bleibt darauf hinzuweisen, dass neben den beschriebenen Wirkungen der organischen Substanz über die Bodenbiologie auf die Aggregierung noch weitere Beeinflussungen des Erosionsprozesses vorhanden sein können: So kann ein organische Düngung beispielsweise durch eine Bodenbedeckung und die Veränderung der Oberflächenrauigkeit (zumindest zeitweise) zu einer zusätzlichen Beeinflussung des Erosionsprozesses führen. Bisher bleibt dies unberücksichtigt. Für die Integration in die ABAG müsste zunächst die Düngung als ein „Bedeckungsparameter‚ integriert und deren Effekte auf die verschiedenen Wirkungsbereiche (Aggregatstabilität, Bodenbedeckung) beschrieben werden. Analog zu der bei den Fruchtarten und den Relativen Bodenabträgen beschriebenen Entwicklung von Subfaktoren für die „Zerlegung‚ verschiedener Wirkungsmechanismen, wäre dies auch für die Düngung denkbar. Allerdings wäre es sinnvoll, die Subfaktoren für Wirkungsbereiche wie z.B. die Bodenbedeckung zu entwickeln, in denen die Wirkungen von Fruchtarten, Düngern usw. gemeinsam abgebildet werden. Da dies eine sehr weitreichende und tiefgehende Veränderung der ABAG wäre und eine Umsetzung dazu bereits in der RUSLE (s.u.) erfolgt ist, wurde an dieser Stelle auf eine entsprechende Eigenentwicklung verzichtet (vgl. Kap. 5).

Neben der positiven Beeinflussung der Aggregatstabilität sind seitens der Bewirtschaftung auch negative Wirkungen vorhanden (vgl. Kap. 2.5.1). Mit Bezug auf das Konzept der tranAnpassung bestehender Methoden zur Abschätzung der Bodenerosion an den Ökolandbau siente Aggregatstabilität (Agt) ist insbesondere der Einfluss der mineralischen Düngung bzw.

der von dissoziierend wirkenden Ionen aufzuführen. Wie beschrieben wurde, kann die Zufuhr von Kationen zur Herabsetzung der Aggregatstabilität und damit zur Zunahme der Erodibilität des Bodens beitragen.

Da im ökologischen Landbau kalium- und ammoniumhaltige Mineraldünger restriktiv eingesetzt werden und damit systemspezifische Unterschiede, die einen Effekt im Erosionsgeschehen haben, bestehen, sollte deren Effekt entsprechend berücksichtigt werden. Durch eine geringere K-Sättigung ist davon auszugehen, dass so bewirtschafteter Böden eine geringere Bodenerodierbarkeit aufweisen. Nimmt man an, dass NH4+-Ionen ähnlich wirken wie Na+ und K+, so ist bei Ammoniumdüngung (im konventionellen Landbau) zusätzlich mit einer erhöhten Bodenerodierbarkeit zu rechnen (Kainz 2007). Um dies berücksichtigen und in der ABAG integrieren zu können, können Arbeiten von Auerswald et al. (1996) verwendet werden. Auf der Grundlage umfangreicher Auswertung von Abfluss-und Abtragsdaten konnten sie die Wirkung von Kaliumdüngern auf die Aggregierung und den Bodenabtrag nachweisen. Sie fassen zusammen, dass die Wirkung auf den K-Faktor der ABAG durch die

Gleichung 9 beschrieben werden kann. Dadurch ist der um diese Wirkung korrigierte KFaktor (Kadj) zu ermitteln:





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Kadj = Korrigierter K-Faktor (adjusted) Na+ = prozentuale Austauscherbelegung durch Natrium K+ = prozentuale Austauscherbelegung durch Natrium Die Anwendung dieser Korrektur des K-Faktors könnte direkt übernommen werden und so die Aussagegenauigkeit der ABAG verbessern. Im Weiteren sollte jedoch diskutiert werden, ob der Effekt nicht ebenfalls über eine dynamische Betrachtung, ähnlich dem der Wirkung durch die Zufuhr org. Substanz, ergänzt werden müsste, da hier ebenfalls von einem zeitlichen Verlauf der Wirkung auszugehen ist. Folgt der Ausbringung entsprechender Substanzen z. B. in einer Periode mit geringer Bodenfeuchte, so ist der dissoziierende Effekt geringer einzuschätzen. Die Wirkungsdauer kann sich aber ggf. verlängern und in Perioden mit höherer Niederschlagswahrscheinlichkeit wirken. Im Rahmen spezieller Vorhaben sollten daher die verschiedenen Bedingungen untersucht und bezüglich ihrer Wirkungen analysiert werden.

4.3 Pflanzenschutz, Unkrautmanagement und Bodenbearbeitung Für die Abschätzung der Wirkungen chemisch-synthetischer Pflanzenschutzmittel ist der Kenntnisstand zum Ausmaß des Effektes bisher als unzureichend zu charakterisieren. Eine Ableitung von Korrekturfaktoren konnte daher nicht erfolgen. Zunächst sollten aus diesem Grund entsprechende Untersuchungen durchgeführt und die Relevanz dieses Aspektes überprüft werden.

Dagegen können Verfahren des mechanischen Pflanzenschutzes (z.B. Striegeln gegen Unkraut) abgebildet werden. Für eine Vielzahl der angebauten Fruchtarten bestehen RBAWerte für konventionelle (Pflugeinsatz), reduzierte oder Mulchsaatverfahren. Darüber hinaus durchgeführte (individuelle) Veränderungen im Anbauverfahren (z.B. intensives Grubbern und Striegeln, mechanische Unkrautregulierungsmaßnahmen) werden in der derzeitigen Form der ABAG nicht abgebildet. Für alle Kombinationen aus Kulturpflanze, EntwicklungsAnpassung bestehender Methoden zur Abschätzung der Bodenerosion an den Ökolandbau stadium und Pflegemaßnahme müssten RBA erarbeitet werden – ein sehr aufwändiges Vorhaben. Eine auf Subfaktoren basierenden Berechnung des C-Faktors, der die Effekte der Fruchtart (Bedeckung, Zufuhr org. Substanz) und der Bodenbearbeitung (Oberflächenrauigkeit und Aggregatstabilität) trennt, würde dies möglich machen. Dadurch ließe sich die von den Bodenbearbeitungs- und Pflegemaßnahmen ausgehende Wirkung auf die Oberflächenrauigkeit und die Aggregatstabilität ergänzen. Die Umsetzung dieses Ansatzes wird im Kap.

5 zur RUSLE vorgestellt.

4.4 Fazit Ein wichtiger Aspekt des Projektes war die Ableitung praxistauglicher Algorithmen und Parameterwerte für die Berücksichtigung der modifizierenden Effekte des Ökologischen Landbaus in der ABAG. Dabei hat sich gezeigt, dass die Modellstruktur der ABAG eine solche

Anpassung aufwändig macht. Während für einige der Effekte aufgrund mangelnder Forschungsergebnisse (z.B. zu den Veränderungen der Bedeckungsverläufe, dem Carry-overEffekt usw.) keine Korrekturen vorgenommen werden konnten, bestehen für andere Wirkungen grundsätzliche Limitation des Modells. Hierzu zählen nach Auffassung der Autoren folgende Sachverhalte:

Die Effekte der Bewirtschaftung, insbesondere der Einfluss der Fruchtarten und der Bodenbearbeitung werden als ein Komplexfaktor (C-Faktor) abgebildet. Einflüsse auf den Boden durch jegliche Formen der Bodenbedeckung, Veränderungen der Oberflächenrauigkeit, der Aggregatstabiliät und der Infiltration, können somit nur integrativ dargestellt werden. Dadurch geht die Sensitivität und Anpassbarkeit gegenüber spezifischen Anbaumaßnahmen einzelner Betriebe verloren. Insbesondere der Ökolandbau ist im Vergleich zu konventionellen Standardverfahren als sehr variabel und heterogen einzuschätzen. Ein Modell für die Anwendung im Ökolandbau sollte daher umfangreiche Möglichkeiten für betriebsspezifische Anpassungen bieten, um die Bewirtschaftungsmaßnahmen so exakt wie möglich abzubilden.

Die Wirkungen des Ökolandbaus sind stark von Modifikation der organischen Bodensubstanz bzw. unterschiedlicher Boden-C-Pools, den Bodenorganismen und der biologische Aktivität geprägt. Verallgemeinernd ist davon auszugehen, dass dies zu einer verbesserten Bodenstruktur (höhere Aggregatstabilität und Infiltration) führt und somit die Bodenerosion reduziert. Zur Abschätzung dieser Effekte wären die Kombination der Bereiche Bodenerosion, Aggregierung, C-Bilanzen bzw. die Veränderung der org. Substanz (Input und Mineralisation) sowie Wirkungen der Bodenbearbeitung erforderlich. Eine Integration dieser Aspekte würde in vielen Bereichen weit über die ursprüngliche Zielstellung der ABAG hinausgehen und diese „überstrapazieren‚.

Die in der ABAG verwendete zeitliche Auflösung (Anbaujahr bzw. Fruchtfolge) kann die beschriebenen Effekte aufgrund der hohen zeitlichen Variabilität nicht adäquat abbilden. Bei der Abschätzung der Managementeffekte ist in der Regel immer der Zeitpunkt der Aktivität von Bedeutung, da die meisten Aktivitäten innerhalb einer gewissen Zeitspanne wirken. Ausgehend von dieser potenziellen Wirkung kann jedoch nur ein Effekt im Erosionsgeschehen entstehen, wenn Erosion passiert, also ein erosives Niederschlagsereignis statt findet. Daraus ergibt sich, dass prinzipiell alle Managementbeeinflussten Wirkungen eine gewisse Dynamisierung und den Wechsel der zeitlichen Auflösung (Tag) erforderlich machen.

Einige Wirkungen können quantifiziert werden:

Anpassung bestehender Methoden zur Abschätzung der Bodenerosion an den Ökolandbau

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Für einige der Komplexwirkungen, wie den Wechselwirkung zwischen Kulturpflanzenbedeckung und Untersaaten bzw. Verunkrautung sowie der modifizierten Bodenbearbeitungsverfahren, müssten theoretisch für alle möglichen Zustände Relative Bodenabträge bestimmt werden. Dafür wären wiederholte Messungen durchzuführen, was sehr aufwändig ist. Zusätzlich müssten für jede neu hinzukommende Modifikation neue RBA entwickelt bzw. abgeleitet werden. Dies erweist sich als arbeitsintensiv und wenig zielführend.

Eine Lösung dieses Problem ergibt sich aus dem Konzept der Subfaktoren (s.o.). Durch die Zerlegung der verschiedenen Wirkungen und die Einteilung in Subfaktoren ergibt sich ein wesentlich flexibler Ansatz. Da viele der andiskutierten Möglichkeiten und Aspekte bereits in der RUSLE integriert sind wird vorgeschlagen, diese weiterentwickelte „Neuauflage‚ der USLE für die Anwendung im Ökolandbau zu übertragen (analog dem Vorgehen von der USLE zur ABAG), ggf. weiterzuentwickeln und für künftige Anwendungen bereitzustellen.



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