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

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Die zugrunde liegenden Modellannahmen sollten ebenfalls mit bestehenden Modellen (Stoffumsatz und/oder C-N-Modelle) verglichen werden. Bestehen hier keine signifikanten Abweichungen, so könnte die prinzipielle Anwendbarkeit angenommen werden. Im Detail wäre es aber dennoch erforderlich diese einzelnen Modellkomponenten mit konkreten Versuchsergebnissen, zum Beispiel zum Stoffumsatz und der Beeinflussung der Aggregatstabilität, zu vergleichen. Kann dabei die Gültigkeit der Modellannahmen bestätigt werden, wäre eine Übertragbarkeit der RUSLE gegeben.

Obwohl der Carry-over-Effekt nicht explizit in den RUSLE-Beschreibungen erwähnt ist wird angenommen, dass dieser durch den Subfaktor berücksichtigt werden kann: Aufgrund der unterschiedlichen Biomassepools und des Funktionsprinzips (Umsatzprozesse) sollte beispielsweise der Anbau eines Kleegrases zu einer positiven Beeinflussung führen und mehr Biomasse in den Boden einbringen. Aufgrund der Stabilisierungsmechanismen müsste sich Anpassung bestehender Methoden zur Abschätzung der Bodenerosion an den Ökolandbau daraus eine entsprechend verminderte Erosionsanfälligkeit ergeben. Da die zugeführte Wurzelmasse als ertragsabhängige Größe im Modell ermittelt wird, müssten sogar unterschiedlich leistungsfähiger Systemen (Produktivität / Ertragsleistung) abgebildet werden können.

Nach bisherigem Kenntnisstand sollten selbst kumulative Effekte, z.B. durch den mehrfachen Anbau von Kleegras hintereinander, durch die im Modell abgebildeten Pools und deren Umwandlungsprozesse erfasst werden. Wird durch eine Fruchtart ein Menge X organisches Material in den Boden eingebracht, so bleibt diese bis zur Zersetzung im System und wirkt entsprechend. Wird diese bis zur nächsten Fruchtart nicht vollständig umgesetzt, sollten sich kumulative Wirkungen ergeben. Dabei stellt sich jedoch die Frage, wie der Startpunkt bei der Simulation dieser Entwicklungen gesetzt wird bzw. welche Informationen hierzu einfließen.

Diese Passage zum Carry-over-Effekt beinhaltet einige Annahmen, die aufgrund der vorhandenen Angaben zu den Wirkungsmechanismen getroffen wurden. Für endgültige Aussagen wäre ein entsprechender Informationsaustausch mit den Entwicklern und Anwendern in den USA sinnvoll. Die sollte nach Möglichkeit im Rahmen eines „Übersetzungsvorhabens‚ (RUSLE  rABAG) angestrebt werden.

Soil-consolidation-Subfaktor Ausgehend vom beschriebenen negativen Carry-over-Effekt, der sich möglicherweise auf den Bodenbearbeitungseffekt zurückführen lässt, ist auf den Einfluss von Bodenbearbeitungssystemen über die organische Bodensubstanz und die indirekte Beeinflussung der Aggregatstabilität einzugehen. Wie bei der Beschreibung der modifizierenden Effekte aufgeführt, kann die Bodenbearbeitung zur Störung von Aggregaten führen. Um die direkten Wirkungen der Bodenbearbeitung durch die mechanische Zerstörung von Aggregaten berücksichtigen zu können, wurde der Soil-consolidation-Subfaktor integriert.

Die mit einer Bodenbearbeitung verbundene Lockerung und Destabilisierung wird in Abhängigkeit vom gewählten Verfahren und der Störungsintensität abgeschätzt. Dazu wurde zunächst für jedes Verfahren (Operation) die Wirkungsintensität (Soil Disturbing Action) durch physikalische Störung in Folge vom Wenden, dem Durchmischen, dem Heben, der Zerkleinerung, der Durchlüftung und der Wiederverdichtung des Bodens abgeschätzt (Abb. 12).

Für jede dieser Kategorien wurde das jeweilige Verfahren auf einer Skala von 0 – 5 bewertet.

Der Wert 0 entspricht keiner Wirkung, der Wert 5 der höchsten Intensität. Zur Charakterisierung der Störungsintensität (Soil Tillage Intensity Rate; STIR) des Verfahrens wird die Summe über die Kategorien gebildet. Mit steigenden STIR-Werten nimmt damit die Intensität des Bodenbearbeitungsverfahrens zu. Um den Gesamteffekt des Bodenmanagements abzubilden, werden die STIR-Werte der einzelnen Verfahrensschritte zum SDR-Wert (Soil Disturbance Rating) addiert. Entspricht die Summe der Verfahren = 100, so wird von einem „Steady State‚ (keine Veränderungen) ausgegangen. Ist der Wert hingegen 100 wird dem Bodenbearbeitungssystem ein positiver, aggregierender und bei Werten 100 ein negativer, degradierender Effekt zugewiesen.

Anpassung bestehender Methoden zur Abschätzung der Bodenerosion an den Ökolandbau Abb. 12: Beispiele für die Einschätzung der Effekte der Bodenbearbeitung zum „Soil Disturbance Rating“ Dieser Ansatz bietet zahlreiche Möglichkeiten unterschiedliche Bodenbearbeitungsverfahren und –systeme bzgl. ihrer Wirkungen einzuschätzen und direkt im Erosionsprozess zu integrieren. Dieser Subfaktor bzw. der SDR-Wert sollte insbesondere beim Vergleich unterschiedlicher Bodenbearbeitungssystem (Direktsaat, Mulchsaat und konventionelle Systeme) deutliche Unterschiede hervorbringen und so auch bei der Erosionsabschätzung konventioneller Systeme Vorteile bringen.

Hinweis für die Anwendung der RUSLE unter Mitteleuropäischen Bedingungen:

Dieser Subfaktor ist grundsätzlich übertragbar, sollte jedoch ebenfalls vor einer Anwendung bezüglich der Einschätzung der Verfahren überprüft werden. Eine gewisse Unsicherheit ergibt sich aus der Tatsache, dass bei der Einschätzung der Verfahren/Geräte lediglich deren Arbeitsweise / Funktionsprinzip betrachtet wird. Innerhalb der Verfahren kann jedoch die konkrete Anwendung des Gerätes unterschiedlich intensiv, z.B. durch Variation der Bearbeitungstiefe oder –geschwindigkeit erfolgen. Hierzu sind ggf. weitere Untersuchungen erforderlich.





Antecedent-Soil-moisture-Subfaktor Der Subfaktor der Ausgangsbodenfeuchte (Am; Antecedent-Soil-moisture) bildet den Effekt der Vorbefeuchtung des Bodens ab. Ein Wirkungszusammenhang ergibt sich beispielsweise mit der Luftsprengung. Vorbefeuchteter Boden ist bzgl. der Neigung zur Luftsprengung deutlich herabgesetzt. Zusätzlich sind von der Bodenfeuchte weitere erosionsrelevante Prozesse (z.B. der Stoffumsatz) abhängig. Neben der Eingabe der Ausgangsbodenfeuchte wird im Modell zusätzlich der Entzug der Bodenfeuchte durch die vorangegangene Kultur abgeschätzt.

Die Ausführungen zum C-Faktor verdeutlichen die umfangreichen Veränderungen gegenüber der USLE und die sich daraus ergebenden Möglichkeiten. Mit Bezug zur Aggregatstabilität ist einschränkend anzumerken, dass in der RUSLE bisher keine Wirkungen von dissoAnpassung bestehender Methoden zur Abschätzung der Bodenerosion an den Ökolandbau ziierenden Substanzen (K+, Na+, NH4+..) integriert sind (vgl. Kap. 2.5.3.3). Dieser Aspekte müsste nach dem Modellverständnis innerhalb der C-Subfaktoren berücksichtigt werden, ist aber nicht als Wirkungskategorie aufgeführt. Möglicher wurde dieser aufgrund der weniger ausgeprägten Kalium-Düngung in den USA und der sich daraus ergebenden geringeren Bedeutung vernachlässigt.

P-Faktor Der P-Faktor ist wie bisher darauf ausgerichtet besondere Anpassungsmaßnahmen zum Erosionsschutz aufzunehmen und in der Erosionsabschätzung zu integrieren. Hierunter zählen die Konturnutzung, Anbau in Streifensystemen (Puffer, Filter, Streifennutzung, Barrieren), Terrassen, Rückhaltebecken (-anlagen) und Drainage (tile drainage).

Fazit und Schlussfolgerungen Wie gezeigt werden konnte, ist die RUSLE ein Fortschritt der Erosionsmodellierung mit Verbesserungen in vielen Bereichen. Es ist zu erwarten, dass die Verwendung die Analysen der Bodenerosion und die Ableitung von Optimierungsstrategien deutlich verbessert. Dabei beziehen sich diese Möglichkeiten nicht nur auf ökologische Systeme, sondern im gleichen Maße auch auf konventionelle.

Betrachtet man die im Kapitel 2 beschriebenen Effekte und Ursachen für den modifizierenden Einfluss des Ökolandbaus auf die Bodenerosion, so lassen sich prinzipiell viele davon in

der RUSLE abbilden. Dazu zählen:

Vielfältigere Fruchtfolgen und die Anteile an Futterleguminosen und Reihenfrüchte Zwischenfrüchte und Untersaaten Die Wirkung der organischen Substanz mit Gründüngung und Wirtschaftsdüngern Die Anwendung von Mulchsaat- und Direktsaatverfahren Die Verzögerte Pflanzenentwicklung und veränderte Entwicklungsverläufe Die Modifikationen der Anbauverfahren (z.B. weiterer Reihenabstand) Den Einfluss der häufigeren Bodenstörung durch Bodenbearbeitungsverfahren Ausstehend sind hingegen Effekte, die sich aus dem Verzicht der mineralischen Düngung und des Pflanzenschutzmitteleinsatzes ergeben und über die Bodenorganismen wirken. Im Detail bleibt abzuwarten, ob die Effekte auch praktisch integrierbar sind.

Als negativ erweist sich allerdings, dass die RUSLE im Vergleich zur ABAG deutlich aufwändiger ist und die Abschätzung einen umfangreicheren Datensatz zur Bewirtschaftung erfordert. Zur vollständigen Berechnung der Bodenabträge sind beispielsweise Angaben wie die Fruchtfolge, die spezifische Verfahrensgestaltung, die Maßnahmen inklusive der Zeitpunkte, die Erträge, die zugeführte org. Substanz (Wirtschaftsdünger), die Zeitpunkte des Vegetationsbegin (typischerweise Start mit Pflanzung oder Aussaat) usw. erforderlich. Aus Sicht der Anwendbarkeit scheint dies die Eignung des Modells etwas herabzusetzen. Es zeigt sich jedoch, dass die benötigten Daten prinzipiell mehr oder weniger mit Angaben aus AckerAnpassung bestehender Methoden zur Abschätzung der Bodenerosion an den Ökolandbau schlagkarteien übereinstimmen. Für eine Minimierung der Datenerfassung sollten die Möglichkeiten eines Datenaustausches geprüft werden. Als vorteilhaft erweist sich, dass durch den umfangreichen Datenbedarf des Modells dieses so exakt wie möglich an den spezifischen Bedingungen des jeweiligen Betriebes anzupassen ist und eine hohe Realitätsnähe erreicht wird.

Für eine Anwendung der RUSLE spricht zusätzlich, dass diese als freiverfügbare Software zur Verfügung steht31 und deren Umsetzung prinzipiell leicht verständlich ist. Um beispielsweise für einen Betrieb eine Abschätzung der Bodenerosion durchzuführen, erfolgt eine schrittweise Dateneingabe (Abb. 13, rote Umrandung).

Das Modell hat dazu eine umfangreiche Datenbank hinterlegt, die die meisten der benötigten Eingangsdaten32 bereitstellt. Vom Arbeitsablauf werden in den ersten Schritten Klima, Boden und Topografie charakterisiert (STEP 1 – 3). Während die Angaben zum Klima und Boden betriebsbezogen erfolgen, müssen die Angaben zur Topografie (wie bei der ABAG auch) schlagbezogen (kleinste Bewirtschaftungseinheit des Betriebes) bzw. hangspezifisch definiert werden.

Im nächsten Schritt (STEP 4) muss die Bewirtschaftung eingegeben werden. Neben typischen Profilen, die gängige Anbauverfahren beinhalten, können diese frei definiert werden.

Dazu lassen sich Verfahren anpassen, individuell zusammenstallen usw.. Diese Form der Umsetzung sichert somit ein hohes Maß an Flexibilität gegenüber den in der Praxis vorzufindenden Bewirtschaftungsmaßnahmen. Sind zusätzlich Erosionsschutzmaßnahmen durchgeführt oder sollen solche integriert werden, muss dies im Schritt 5 (STEP 5) erfolgen.

Hier kann aus umfangreichen Listen ausgewählt werden.

Abb. 13: Bildschirmabdruck der Startansicht der RUSLE

Sollen für die Optimierung des Betriebes bzw. der Bewirtschaftung des Schlages unterschiedliche Strategien untersucht werden, so können verschiedene Managementstrategien miteinander verglichen werden. Dazu lassen sich Szenarien erarbeiten und bezüglich ihrer URL: http://fargo.nserl.purdue.edu/rusle2_dataweb/About_RUSLE2_Technology.htm Für eine Anwendung der Daten unter mitteleuropäischen bzw. deutschen Bedingungen wäre jedoch eine Überprüfung der Anwendbarkeit der Daten erforderlich.

Anpassung bestehender Methoden zur Abschätzung der Bodenerosion an den Ökolandbau Wirkungen überprüfen. Daraus ergeben sich optimale Möglichkeiten die beste Strategie zum Erosionsschutz zu erarbeiten und so einen Beitrag zum Bodenschutz zu leisten (Abb. 14).



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