Modellierung von Wachstum und Entwicklung von Winterraps

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Karola Pfaff
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1 Modellierung von Wachstum und Entwicklung von Winterraps...als ein Bestandteil der teilflächenspezifischen Düngung Karla Müller, Ulf Böttcher, Henning Kage Christian-Albrechts-Universität zu Kiel Institut für Pflanzenbau und -züchtung

2 Gliederung N-Problematik Projektziel Erfassung der Standortvariabilität Pflanzenwachstumsmodell! Trockenmassezuwachs! N-Aufnahme! Stoffverteilung Zusammenfassung und Ausblick

3 N-Problematik im Winterraps Nährstoffüberschuss Nährstoffsalden des Sektors Landwirtschaft Bundesrepublik Saldo [kg/ha] N Bach et al. 2002

4 N-Problematik im Winterraps N-Bilanz einer Rapsfruchtfolge Fruchtfolge Winterraps Winterweizen Wintergerste N-Bilanz kg/ha potenziell auswaschungsgefährdet SFB 192

5 Projektziel Maßnahmen zur Verbesserung Geänderte Fruchtfolge Bodenbearbeitung Genotypen Bedarfsgerechte N-Düngung -Abschätzung des teilflächenspezifisch variierenden Düngebedarfs

6 Projektziel Düngebedarf Nmin Mineralisationsleistung des Bodens N in Pflanzen Ertragspotenzial & potenzielle N-Aufnahme

7 teilflächenspezifisch Projektziel Düngebedarf Nmin Mineralisationsleistung des Bodens N in Pflanzen Ertragspotenzial & potenzielle N-Aufnahme Wasserverfügbarkeit Strahlungsaufnahme

8 Projektziel Erstes Teilziel I. Erfassung teilflächenspezifischer Variabilität Ertrag/Nettomineralisation/ Wasserverfügbarkeit

9 Versuchsaufbau

10 Blockaufteilung N3 N0 N2 N1 N0 0/0 kg N/ha N1 40/40 kg N/ha N2 80/80 kg N/ha N3 120/120 kg N/ha

11 Teilflächenspezifische Standortvariabilität Standortvariabilität Hohenschulen 2004

12 Teilflächenspezifische Standortvariabilität Standortvariabilität Kuppe Kuppe Kuppe Senke Senke Senke Hang Hang Ø Ertrag N2 [dt/ha] Geländeposition Nettomineralisation [kg N/ha] Transpirationsmenge bis EC 75 [mm] 47,6 45,6 43,6 49,3 50,1 49,0 51,0 43,5 47,

13 Teilflächenspezifische Standortvariabilität Standortvariabilität Kuppe Kuppe Kuppe Senke Senke Senke Hang Hang Ø Ertrag N2 [dt/ha] Geländeposition Nettomineralisation [kg N/ha] Transpirationsmenge bis EC 75 [mm] 47,6 45,6 43,6 49,3 50,1 49,0 51,0 43,5 47,

14 Teilflächenspezifische Standortvariabilität Wasserverfügbarkeit Abbildung der simulierten Gesamtwasserverläufe Reihe1 Reihe2 Reihe5 Reihe6 Reihe3 Reihe Feb. 9. Mrz. 29. Mrz. 18. Apr. 8. Mai. 28. Mai. 17. Jun. 7. Jul. 27. Jul. 16. Aug.

15 Teilflächenspezifische Standortvariabilität Trockenstress

16 Projektziel Düngebedarf Nmin Mineralisationsleistung des Bodens N in Pflanzen Ertragspotenzial & potenzielle N-Aufnahme Wasserverfügbarkeit Strahlungsaufnahme teilflächenspezifisch

17 Projektziel Zweites Teilziel I. Erfassung teilflächenspezifischer Variabilität Ertrag/N/Wasserverfügbarkeit II. Schätzung der potentiellen N-Aufnahme

18 Entwicklung eines Pflanzenwachstumsmodells Potentielle N-Aufnahme N-Menge = Trockenmasse x N-Konzentration Pflanzenwachstumsmodell

19 System Pflanze k LUE Strahlungsaufnahmerate Trockenmassezuwachsrate GAI Trockenmasse Spross Blattfläche Stängelfläche Schotenfläche

20 Entwicklung eines Pflanzenwachstumsmodells GAI (GreenAreaIndex) Vegetationsbeginn EC 75 GAI Temperatursumme (>=3 C) ab Veg.-Beginn r²=0,90 RMSE= 0,88 N3 Variante Senke

21 Entwicklung eines Pflanzenwachstumsmodells GAI (GreenAreaIndex) Vegetationsbeginn EC GAI Lambert-Beer sches Extinktionsgesetz A= 1-e (-k*gai) Temperatursumme (>=3 C) ab Veg.-Beginn r²=0,91 Senke r²= 0,80 Hang/Kuppe

22 Entwicklung eines Pflanzenwachstumsmodells Relative Strahlungsaufnahme Vegetationsbeginn EC GAI rel. Strahlungsaufnahme Temperatursumme (>=3 C) ab Veg.-Beginn Senke Hang/Kuppe

23 System Pflanze k LUE Strahlungsaufnahmerate Trockenmassezuwachsrate GAI Trockenmasse Spross Blattfläche Stängelfläche Schotenfläche

24 Entwicklung eines Pflanzenwachstumsmodells LUE Vegetationsbeginn - EC 75 Trockenmasse Spross [g/m²] y=2.7x r²= 0,96 Senke Strahlungsaufnahme [MJ/m²/d]

25 Entwicklung eines Pflanzenwachstumsmodells LUE Vegetationsbeginn - EC 75 Trockenmasse Spross [g/m²] y=2.5x r²= 0,94 Hang/Kuppe Strahlungsaufnahme [MJ/m²/d]

26 Entwicklung eines Pflanzenwachstumsmodells Vergleich Senke - Hang/Kuppe Strahlungsaufnahme [MJ/m²/d] LUE [g/mj] Trockenmasse [g/m²] N3 Senke 534 2, N3 Kuppe/Hang 485 2, % 93% 84%

27 System Pflanze k LUE Strahlungsaufnahmerate Trockenmassezuwachsrate GAI [N] Trockenmasse Spross Blattfläche N-Menge Spross Stängelfläche Schotenfläche

28 Entwicklung eines Pflanzenwachstumsmodells N-Verdünnungsfunktion Spross Vegetationsbeginn - EC 75 N-Konzentration Spross [%] Trockenmassse Spross [g/m²] y=5,749e -0,0006x r²= 0,90 Colnenne, 1998

29 System Pflanze k LUE Strahlungsaufnahmerate Trockenmassezuwachsrate GAI [N] Trockenmasse Spross Blattfläche N-Menge Spross Stängelfläche Schotenfläche

30 System Pflanze k LUE Strahlungsaufnahmerate Trockenmassezuwachsrate GAI Trockenmasse Spross Blatt [N] N-Menge Spross Stängel [N]

31 System Pflanze k LUE Strahlungsaufnahmerate Trockenmassezuwachsrate GAI Trockenmasse Spross Trockenmasse Blatt Trockenmasse Stängel [N] [N] N-Menge Spross N-Menge Blatt N-Menge Stängel

32 Entwicklung eines Pflanzenwachstumsmodells N-Verdünnungsfunktion Stängel Vegetationsbeginn - EC 75 N-Konzentration [%] Stängel Spross y=4,7644e -0,002x r²= 0, Trockenmassse [g/m²]

33 Entwicklung eines Pflanzenwachstumsmodells N-Verdünnungsfunktion Blatt (?) Vegetationsbeginn - EC 69 N-Konzentration [%] Blatt Spross Stängel Trockenmassse [g/m²]

34 System Pflanze k LUE Strahlungsaufnahmerate Trockenmassezuwachsrate GAI Trockenmasse Spross Allometrie Trockenmasse Blatt [N] N-Menge Spross Trockenmasse Stängel [N] N-Menge Blatt N-Menge Stängel

35 Entwicklung eines Pflanzenwachstumsmodells Allometrie Vegetationsbeginn - EC 69 ln Trockenmasse Stängel [g/m²] y=1,60x - 2,90 r²= 0,89 ln Trockenmasse Blatt [g/m²]

36 System Pflanze k LUE Strahlungsaufnahmerate Trockenmassezuwachsrate GAI Trockenmasse Spross Allometrie Trockenmasse Blatt [N] N-Menge Spross Trockenmasse Stängel [N] N-Menge Blatt N-Menge Stängel

37 Entwicklung eines Pflanzenwachstumsmodells Pflanzenwachstumsmodell Auflauf - EC Trockenmasse [g/m²] N-Menge [kg/ha] TM-Stängel TM-Blatt N-Menge Spross 0 0 Sep. 04 Okt. 04 Dez. 04 Feb. 05 Mrz. 05

38 Zusammenfassung Standortvariabilität von Erträgen/Nettomineralisation/ Bodenwasser Schätzung von TM & N-Mengen LUE/[N]/Allometrie Abbildung im Pflanzenwachstumsmodell Voraussetzung für teilflächenspezifische Düngung

39 Ausblick Genauere Analyse der Bodenvariabilität TM & N nach der Blüte Umsetzung der Beziehungen im Pflanzenwachstumsmodell Rückkopplung von [N] auf LUE Kopplung mit Bodenwassermodell Verbesserung in der Abbildung der Herbst- Entwicklung Konzept für teilflächenspezifische Düngungsempfehlung

40 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit

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