Grünlandnutzung Strategien für die Zukunft

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Adolf Krause
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1 Grünlandnutzung Strategien für die Zukunft Dr. Katrin Kuka Stabsstelle Grünland Institut für Pflanzenbau und Bodenkunde

Biodiversitäts-Exploratorien DFG Schwerpunktprogramm 1374

Welche Auswirkungen hat die Landnutzungsintensität auf die

biodiversity-exploratories.de/1/home/) http://www.

id=108640 Schorfheide-Chorin Hainich-Dün Teilprojekt BIOSTRUC bis

2 Biodiversitäts-Exploratorien DFG Schwerpunktprogramm 1374 Fragestellungen u.a.: Welche Wechselwirkungen bestehen zwischen Flora und Fauna? Welche Auswirkungen hat die Landnutzungsintensität auf die Biodiversität und die Ökosystemprozesse? ( Schorfheide-Chorin Hainich-Dün Teilprojekt BIOSTRUC bis 04/14 Untersuchung der funktionellen Zusammenhänge zwischen Landnutzung, Biodiversität und C-N-Dynamik im Grünland Schwäbische Alb

3 Biodiversitäts-Exploratorien Wiesen, Weiden, Mähweiden gedüngt & ungedüngt

4 Probenahme Frühjahr/Herbst 2011 Probengröße 1 (12 cm Ø & Höhe) Schorfheide-Chorin 1-3 ungestörte Proben von allen 50 Grünlandflächen jedes Exploratoriums Probengröße 2 (3 cm Ø & Höhe) Hainich-Dün 1 2 Kuka, K. ; Illerhaus, B. ; Fritsch, G. ; Joschko, M. ; Rogasik, H. ; Paschen, M. ; Schulz, H. ; Seyfarth, M. (2012): Maschinelle Entnahme ungestörter Bodenprobensäulen für die Röntgen-Computertomographie. - ZfP-Zeitung (129): Schwäbische Alb

5 Röntgencomputertomographie Probengröße 1 (12 cm Ø & Höhe) Probengröße 2 (3 cm Ø & Höhe) 3 cm 12cm Medizinischer CT (Toshiba Aquilion CX) Auflösung ~ 250 µm aller Proben Größe 1 (~210) Mikro- CT (BAM 225 kv Tomograph) Auflösung 40 µm aller Proben Größe 2 (~500) Gemessen am Gemessen an der

Mikro-Röntgencomputertomographie Mittels einer Kombination aus

Wurzelsystem und Porenraum Volumenbestimmung Oberflächenbestimmung

3D Wurzelsystem Kuka, K., Illerhaus, B., Fox, C.A. and Joschko, M.

6 Mikro-Röntgencomputertomographie Mittels einer Kombination aus Histogrammanalyse und Raumtransformation Unterscheidung zwischen Festsubstanz, Wurzelsystem und Porenraum Volumenbestimmung Oberflächenbestimmung Konnektivität Poren Wurzeln Festsubstanz 2D Schnitt durch Probe 3D Porenraum 3D Wurzelsystem Kuka, K., Illerhaus, B., Fox, C.A. and Joschko, M. (2013) X-ray Computed Microtomography for the Study of the Soil Root Relationship in Grassland Soils. gsvadzone 12(4).

Landnutzungsintensität AEG07 AEG11 AEG05

7 Vergleich von Untersuchungsflächen Bodentyp Rendzina Zunahme der Landnutzungsintensität AEG07 AEG11 AEG05 Weide Ungedüngt Schafe Wiese Gedüngt Keine Tiere Mähweide Gedüngt Kühe und Pferde Abnahme des Wurzelvolumens (WV) und der Wurzeloberfläche (WO) WV [Vol%] 6.4 (0.6) 4.3 (1.9) 2.1 (0.8) WO [m²/m³] (29.2) (65.7) (4.6) n=3 Kuka, K., Illerhaus, B., Fox, C.A. and Joschko, M. (2013) X-ray Computed Microtomography for the Study of the Soil Root Relationship in Grassland Soils. gsvadzone 12(4).

(2013) X-ray Computed Microtomography for the Study of the Soil

8 ~ 20 mm Zusammenhang zwischen Bodenstruktur und Wurzelbildung AEG07 AEG11 AEG05 2D 3D ~ 25 mm Kuka, K., Illerhaus, B., Fox, C.A. and Joschko, M. (2013) X-ray Computed Microtomography for the Study of the Soil Root Relationship in Grassland Soils. gsvadzone 12(4).

9 Zwischenfazit Landnutzungsintensität Wurzelvolumen & -oberfläche Strukturierung des Bodens

11 CANDY & CIPS Model Parameter Umsatzraten Bodeneigenschaften Pflanzenparameter P. org. und min. Dünger Maschinendaten Wettermodul Bodenwassermodul Bodentemperaturmodul Managementmodul Bodenstrukturdynamik Pflanzenmodul Antrieb Management Klimadaten Initialisierung Startwerte Messwerte OS-Umsatz/ N-Dynamik CIPS: Größe und Alter der OS-Pools Ergebnisse und Vergleich

CANDY & CIPS Modelanwendung für Grünland Inputdaten: Klimadaten (Niederschlag, Lufttemperatur, Globalstrahlung) Bodendaten (Textur, PWK, FK, C org, LD, MD) Managementdaten

12 CANDY & CIPS Modelanwendung für Grünland Inputdaten: Klimadaten (Niederschlag, Lufttemperatur, Globalstrahlung) Bodendaten (Textur, PWK, FK, C org, LD, MD) Managementdaten (Dünger, Schnittzeitpunkt, Ertrag, Start und Ende Beweidung, GV Einheiten) Outputdaten: u.a. CN Dynamik CO 2 Emissionen N-Austrag GW Neubildungsrate Bodenfeuchte Umsatzbedingungen

13 Zusammenfassung Die Analyse der Bodenstruktur und Rhizodeposition mittels Computertomographie ist eine hilfreiche Methode für die Untersuchung des Zusammenhanges zwischen verschiedenen Komponenten der Biodiversität (Wurzeln, Bodenfauna, Mikroorganismen) Abschätzung der biogeochemischen Folgen einer veränderten Biodiversität, z.b. C-Input der Wurzeln Modellierungswerkzeuge bieten die Möglichkeit Systeme nach verschiedenen Zielkriterien, bspw. Klima-, Gewässer- und Bodenschutz Erhöhung der Wertschöpfung zu optimieren. Ableitung von Handlungsempfehlungen in Abhängigkeit der regionalen Bedingungen

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