Bayer Gewässerschutzberater -- digitaler Gewässerschutz auf landwirtschaftlichen Flächen

Transkript

1 Bayer Gewässerschutzberater -- digitaler Gewässerschutz auf landwirtschaftlichen Flächen Hans-Joachim Duch, BCSD Applikationstechnik, Gewässer- und Anwenderschutz

2 Gewässerschutz Haupteintragspfade von PSM ins Oberflächenwasser Punktquellen sind die Haupteintragspfade: > 60 % Punktquellen lassen sich vermeiden Oberflächenabfluss Punktquellen Diffuse Quellen lassen sich reduzieren Runoff und Drainage: 30 % Drift: 5 % Drainage Drift

3 Erosion

4 Erosion

5 Runoff-Varianten Oberflächenabfluß von Wasser mit und ohne Bodenpartikel 1 - Runoff an der Bodenoberfläche a) Infiltrationsrate << Regenintensität (typisch bei Starkregen im Frühjahr, Sommer) b) Wasserkapazität erschöpft (typisch im Herbst, Winter oder bei Schneeschmelze) 2 - Runoff unter der Bodenoberfläche Wasserverlagerung durch Abfluss auf Stauzonen im Unterboden oder über Drainagen Drainage

6 Talwege Topps Prowadis

7 GIS basiertes Diagnosewerkzeug

8 Digitaler Gewässerschutzberater Fachwissen Finanzierung Digitaler Gewässerschutzberater Software Geokarten Standortdaten Modellierung Modellierung

9 Geodaten in Form von Grundkarten Grundkarten Straßenkarten Luftbilder Gewässer Feldblöcke oder Flurstücke Bodenkarte DGM 5 Topographische Karten Langjährige Klimadaten Aktuelle Wetterdaten

10 Grundkarten - Straßenkarten

11 Grundkarten - Luftbilder

12 Grundkarten Straße + Luftbild

13 Grundkarten - Gewässer

14 Grundkarten - Schummerung

15 Grundkarten - Boden Pseudogley Gley Braunerde

16 Grundkarten Feldblock + Flurstück Schlaggrenzen InVeKoS Antragstellung Schlagdatei Manueller Eintrag

17 Feldinfo Runoff Gefährdung und spezielle Felddaten Flurstück Gemarkung Ilserheide (2757), Flur 5, Flurstück 69 Pot. RunOff Pot. ABAG hoch 0,9 (hoch) monatliche Temperatur Runoff Risiko Sehr hoch Hoch mittel gering J F M A M J J A S O N D Nicht vorhanden monatlicher Niederschlag Bodenart schwach sandiger Ton Humusgehalt 1,5 %

18 Basisversion Diagnosekarte Anwender Für eine übersichtliche Darstellung können verschiedene Grundkarten miteinander kombiniert werden Alle relevanten Geo-Basisdaten werden in hoher Auflösung erfasst Langjährige Wetterdaten, insbesondere der Niederschlag, werden von allen Wetterstationen des DWDs erfasst und mittels spezieller Algorithmen auf eine Zellengröße von 100m² heruntergebrochen Hierzu werden nicht die Mittelwerte (Monat/Jahr) verwendet = statisches Modell, sondern jeder Tag wird einzeln modelliert. Das Ergebnis dient wiederum als Grundlage für die folgende Tagesmodellierung = zeitlich dynamisches Modell Alle Parameter der einzelnen Zellen werden verknüpft modelliert und das tagesaktuelle Runoff-Risiko des Feldstückes wird nach dem Ampel-Prinzip dargestellt Runoff Risiko Sehr hoch Hoch mittel gering Nicht vorhanden

19 Interpolierung zwischen den Wetterstationen mittels Wetter- und Reliefparameter Validierung mittels Regenradar Schaffung einer virtuellen Wetterstation

20 BCS DAT Modellierung Ermittlung der Überschusszellen aus Bodeneigenschaften kombiniert mit Wasserhaushaltsgrößen + - Evapotranspiration Grundwasserspende Niederschlag Modellierung Runoff Disposition (Tagesauflösung)

21 BCS DAT Modellierung Gewichtung der Überschusszellen durch Multiplikation mit Parametern, die Entfernung und Anzahl der durchflossenen Schläge parametrisieren x x = Identifikation Überschusszellen Sediment Delivery Ratio: Entfernung und Neigung auf der Abflussbahn zum Fließgewässer ermittelt aus Digitalem Geländemodell Fields visited: Anzahl der überschrittenen Feldgrenzen als Maß für die Wahrscheinlichkeit, dass der Abfluss bei Überschreiten einer Feldgrenze gestoppt wurde Zellen mit gewichtetem Runoff Modellierung Runoff Disposition (Tagesauflösung)

22 BCS DAT Modellierung Ermittlung des Runoff aus Oberflächenabflusssimulation des gewichteten Überschuss Zellen mit gewichtetem Runoff Oberflächen-Abflusssimulation durch Berechnung der Einzugsgebietsgröße aus digitalem Geländemodell Modellierter Runoff Modellierung Runoff Disposition (Tagesauflösung)

23 Basisversion Beraterversion Tagesgenaue Diagnosekarte Anwender

24 Beraterversion Maßnahmenplanung

25 Risikominderungsmaßnahmen Aus TOPPS Prowadis Beachtung der Feldgrenze Plügen quer zum Hang Pufferstreifen

26 Beraterversion, Maßnahmenplanung

27 Prognosemodell als Entscheidungshilfe für den Landwirt Vorhersage der schlagspezifischen Wettersituation Modellierung des schlagspezifischen tagesaktuellen Runoff Produktspezifische Spritzempfehlung zb. eines Bodenherbizides Spritzung: ja nein

28 Digitaler Gewässerschutzberater Basismodell: Beratermodell: Prognosemodell: tagesaktuelle Runoffdisposition ausgewählter Feldstücke betriebsspezifischer Maßnahmenkatalog, schlagspezifisch digital modelliert produktorientierte Spritzempfehlung aufgrund der schlagspezifischen Prognose

29 Diagnosekarte Runoff: Eingangsgrößen Boden Bodenschätzung Punktdaten 1: BRD 1: : Klima Zeitreihen der Tageswerte 200m Raster Relief DGM 5 NS niedrig auflösend auf 5 m gerechnet Topologie DLM Wege, Gräben, Straßen = Digitale Landschaftsmodell Bayern 5m Raster per Laser Herausforderung: Bundesweite Verfügbarkeit hochauflösender Standortdaten

30 Digitalen Gewässerschutzberater

31 Situation in Österreich Bodenkarten im Maßstab 1 : vorhanden DGM 5 auf Laserbasis vorhanden DGM 10 sogar frei verfügbar DLM in ausreichender Genauigkeit vorhanden

32 Digitaler Gewässerschutzberater Basismodell: Im Rahmen des Projektes wird ein GIS basiertes Diagnosewerkzeug entwickelt, dass die Runoffdisposition räumlich explizit auf Schlagebene erfasst und sowohl generelle als auch aktuelle potentielle Risiken identifiziert. Beratermodell: Darauf aufbauend, wird ein Maßnahmenkatalog für eine optimierte Landnutzung digital modelliert. Hierbei werden sowohl ökonomische Erfordernisse des Landwirtes, als auch die Anforderungen des Gewässerschutzes und der nachhaltiger Landwirtschaft berücksichtigt. Prognosemodell: Ziel ist eine produktorientierte Spritzempfehlung aufgrund der schlagspezifischen Runoff Prognose

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34 Gewässerschutzberater Funktionsspektrum Mittels der Webanwendung und der Android Applikation Gewässerschutzberater können schlagspezifische Standortbedingungen im Büro oder mobil im Gelände eingesehen und modifiziert werden. Einflussfaktoren des Runoff-Potentials von Flächen werden kartographisch und didaktisch mittels Spezialkarten aufbereitet und darstellt. Neue Eindrücke, welche über die einfache Darstellung von Luftbildern oder topographischen Karten hinausgehen, können dem Benutzer vermittelt werden. Die zielgerichtete, schlagspezifische und nachhaltige Beratung sowie eine thematische Sensibilisierung der Kunden wird ermöglicht. Eine Basis- und eine Beraterversion mit angepassten Funktionsumfängen stehen für die zielgerichtete Nutzung zur Verfügung.

35 Talwege Auf landwirtschaftlichen Flächen ausgebrachte Pflanzenschutzmittel können bei anhaltenden Niederschlägen oder Starkregenereignissen durch Oberflächenabfluss (Runoff) und Erosion abgeschwemmt werden. Die PSM können gebunden an Bodenpartikel (Ton, Schluff und organische Stoffe) oder im Wasser gelöst, in benachbarte Gewässer gelangen und empfindliche Organismen beeinträchtigen.

36 Diagnosekarte Runoff: Eingangsgrößen Boden Bodenschätzung Klima Zeitreihen der Tageswerte Relief DGM 5 Topologie DLM Wege, Gräben, Straßen Grundkarten Straßenkarten Luftbilder Gewässer Feldblöcke oder Flurstücke Bodenkarte DGM Topographische Langjährige Klim Aktuelle Wetterd Herausforderung: Bundesweite Verfügbarkeit hochauflösender Standortdaten

37 Einfluß von Feldgrenzen Belegung mit Minderungsfaktoren Autobahn 95% Straße 80% Feldweg 50% Knick 80% Blühstreifen 40% Schlagwechsel 20%????????????????

38 Basisversion Tagesgenaue Diagnosekarte Anwender

39 Digitaler Gewässerschutzberater Beratermodell: Darauf aufbauend, wird ein Maßnahmenkatalog für eine optimierte Landnutzung digital modelliert. Hierbei werden sowohl ökonomische Erfordernisse des Landwirtes, als auch die Anforderungen des Gewässerschutzes und der nachhaltiger Landwirtschaft berücksichtigt.