Humusbilanzierung. ..mit dem Austrian Carbon Calculator SOM (HUMUS) Dr. habil. Uwe Franko, Dr. Ralf Gründling Department Bodenphysik AG C-N-Dynamik

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1 Humusbilanzierung Stofftransfer - Pflanze - Atmosphäre - Grundwasser C-Input - Menge - Qualität..mit dem Austrian Carbon Calculator C-Umsatz (2) - SOM-Mineralisierung - N-Dynamik - Umsatzbedingungen A-CC SOM (HUMUS) C-Umsatz (1) - SOM-Reproduktion - N-Dynamik - Umsatzbedingungen Dr. habil. Uwe Franko, Dr. Ralf Gründling Department Bodenphysik AG C-N-Dynamik uwe.franko@ufz.de

2 Erwartete Klimaänderung im Mühlviertel Datenbasis: BOKU-MET

3 Wie beurteilen wir den Humuszustand? 1. Beobachtung: regelmäßige Probenahme und Messung des Corg-Gehaltes Ermöglicht quantitative Aussagen zur Humus-Änderung in kg/ha Aber: viele Messungen über lange Zeit

4 Beurteilung der Corg-Änderung Dauerversuch Rutzendorf (30 Jahre, 8 Felder) Wahrscheinlichkeit richtige Einschätzung der Humusänderung mit 4 Probenahmen in verschiedenen Zeiträumen R² = Zeitraum (Jahre) Empfehlung: Kombination von Beobachtung und Berechnung!

5 Wie beurteilen wir den Humuszustand? 1. Beobachtung: regelmäßige Probenahme und Messung des Corg-Gehaltes Ermöglicht quantitative Aussagen zur Humus-Änderung in kg/ha Aber: viele Messungen über lange Zeit 2. Berechnung: Bewertung der Bewirtschaftung mittels Humusbilanz Beruht auf Bewirtschaftungsdaten Aber: nur vergleichende Aussagen

6 Humusbilanz Methoden im Überblick Methode Empfehlung Einordnung Sensitivität Bilanz-Komponenten Bilanz Grundlage Boden Klima Nutzung OrgDng. Fruchtart Ertrag C- Dyn. (abs.) VDLUFA (VDLUFA 2014) Ja Implizit Agro-Konzept Empirisch Opt. Dng. Keine Keine Intensität (Prm.wahl) Art und Menge Ja (Gruppen) Nein Nein STAND (Kolbe 2010) Ja Implizit Agro-Konzept VDLUFA Opt. Dng. Bildung von 6 Standort-Gruppen org.dng. (3 Klassen) Art und Menge Ja (Gruppen) Nein Nein SALCA (Oberholzer et al. 2006) Nein Explizit (f. Opt.) Agro-Konzept f.schweiz angepasst opt. Dng Ton, ph, (Dichte) Keine Bodenbearbeitung Art und Menge Ja Nein Nein HU-MOD (Brock et al. 2012) Nein Explizit Real; Öko-Konzept N-Bilanz SOM Ersatz Spez. N-Verwerung Spez. C/N-Verh. - Art und Menge Ja Ja Ja CCB (Franko et al. 2011) Nein Explizit Real; Öko-Konzept CANDY-Modell SOM Dynamik Textur, Dichte Temp., Nied. Beregnung Pflug j/n. Art und Menge Ja Ja Ja

7 Humusbilanz Methoden im Überblick Methode Empfehlung Einordnung Sensitivität Bilanz-Komponenten Bilanz Grundlage Boden Klima Nutzung OrgDng. Fruchtart Ertrag C- Dyn. (abs.) VDLUFA (VDLUFA 2014) Ja Implizit Agro-Konzept Empirisch Opt. Dng. Keine Keine Intensität (Prm.wahl) Art und Menge Ja (Gruppen) Nein Nein STAND (Kolbe 2010) Ja Implizit Agro-Konzept VDLUFA Opt. Dng. Bildung von 6 Standort-Gruppen org.dng. (3 Klassen) Art und Menge Ja (Gruppen) Nein Nein SALCA (Oberholzer et al. 2006) Nein Explizit (f. Opt.) Agro-Konzept f.schweiz angepasst opt. Dng Ton, ph, (Dichte) Keine Bodenbearbeitung Art und Menge Ja Nein Nein HU-MOD (Brock et al. 2012) Nein Explizit Real; Öko-Konzept N-Bilanz SOM Ersatz Spez. N-Verwerung Spez. C/N-Verh. - Art und Menge Ja Ja Ja CCB (Franko et al. 2011) Nein Explizit Real; Öko-Konzept CANDY-Modell SOM Dynamik Textur, Dichte Temp., Nied. Beregnung Pflug j/n. Art und Menge Ja Ja Ja A-CC Basis: CCB-Modell Reproduktionsindex (REP_IX)

8 Grundlagen Der im Boden (Ap Hrz.) gespeicherte Kohlenstoff strebt bei konstanter Bewirtschaftung zu einem Fließgleichgewicht, dass durch einen stetigen C-Reproduktionsfluss aufrechterhalten wird Corg Jahre

9 Grundlagen Der im Boden (Ap Hrz.) gespeicherte Kohlenstoff strebt bei konstanter Bewirtschaftung zu einem Fließgleichgewicht, dass durch einen stetigen C-Reproduktionsfluss aufrechterhalten wird. Die Wirkung eines bestimmten C-Reproduktionsflusses auf die im Boden gespeicherte C-Menge ist von der biologischen Aktivität des Standortes abhängig. BAT j =44 d: hohe Aktivität wenig Speicher BAT j =29 d: geringe Aktivität viel Speicher

10 Grundlagen Der im Boden (Ap Hrz.) gespeicherte Kohlenstoff strebt bei konstanter Bewirtschaftung zu einem Fließgleichgewicht, dass durch einen stetigen C-Reproduktionsfluss aufrechterhalten wird. Die Wirkung eines bestimmten C-Reproduktionsflusses auf die im Boden gespeicherte C-Menge ist von der biologischen Aktivität des Standortes abhängig. Die Qualität externer C-Quellen wird durch deren Beitrag zum C- Reproduktionsfluss charakterisiert. Crep qualitative Bewertung der OS

11 Systemvergleich: der Indikator Reproduktionsindex REP_IX beschreibt die Differenzierung der Humusversorgung Corg ΔREP_IX A B C D höher geringer REP_IX = CC MMMMMMMMMM QQQQQQQQQQQQQQQ = CC rrrrrr BBBBBB eeeeeeeeeeeeeeeeee Jahre Zeeeett

12 Einfluss von Bewirtschaftung und Standort Corg BAT (d) normal gering Jahre gering normal normal : REP_IX = CCCCCCCC 0+ΔCC BBBBBB gering : REP_IX = CCCCCCCC 0 BBBBBB

13 Anwendungsbeispiele Große Humus- Umsatzleistung Geringe Humus- Umsatzleistung

14 Humusbilanzierung mit dem CCB-Modell Humsversorgung in Abhängigkeit von Standort AnfangsBedingung Bewirtschaftung Umsatzbedingungen BAT Corg-Dynamik in Jahresschritten Humuszufuhr C rep Humusversorgung Reproduktionsindex REP_IX

15 Modellvalidierung 40 Standorte mit sehr verschiedenen Bedingungen Validierungsergebnis ME=0 RMSE=0.1 M% Datengrundlage und Performance des CCB: Franko et al. (2011), GEODERMA 166 S

16 Beispiel zur Modellprüfung: Verwendung der Koppelprodukte im DV Rottenhaus KP- KP+ ΔC: (rel.) % (KP-) 0.14 % (KP+) Modellfehler:10% REP_IX P 3: 150 kg P2O5; Kp P 3: 150 kg P2O5; Kp REP_IX: 33 (KP-) 83 (KP+)

17 Verwendung der Koppelprodukte Fehleranalyse für DV Rottenhaus & Rutzendorf RMSE [M% C org ] Modellparameter sind übertragbar!

18 Landwirt (flexibleszenarien) Orts-Wahl Anwendung Bodendaten Klimadaten Regional (fixe Szenarien) Raster Anbaufolge (Feld) Bewirtschaftungselemente: -Ertrag -org. Düngung -Beregnung -Bodenbearbeitung Flächennutzung Humuszufuhr (Crep); Umsatzaktivität (BAT); Humusversorgung (Rep_IX) BAT=39.5 d/a; Crep=1950 kg/ha

19 A-CC Humusbilanz-Toolbox Ausgangsinformation: Boden und Klima : biol. akt. Zeit. (BAT) Standort Bewirtschaftung : C-Reproduktionsfluss (C rep ) Humuszufuhr Ergebnis: Reproduktionsindex (REP_IX) Humusversorgung Anwendung: Regional (Mühlviertel & Marchfeld) Lokal für den Landwirt

20 Bedienung der Toolbox

21 Bedienung der Toolbox Koordinaten der ebod liefern Boden- und Klimadaten

22 Bedienung der Toolbox Standortparameter aus der Datenbank

23 Bedienung der Toolbox Dateneingabe durch den Landwirt

24 Bedienung der Toolbox Modellsimulation liefert REP_IX

25 Fruchtfolgen Fruchtfolge mit geringer Humuszufuhr: Marktfrucht+Viehhaltung: Getreide-Silomais (50/50) Fruchtfolge Fruchtfolge mit hoher Humuszufuhr Marktfrucht+Viehhaltung: Getreide-Silomais-Kleegras (40/30/30) Fruchtfolge + Gülle Extensive Fruchtfolge mit hoher Humuszufuhr: Marktfrucht+Viehhaltung: Getreide-Kleegras (50/50) Fruchtfolge mit Begrünung

26 Modellergebnisse Fruchtfolge mit geringer Humuszufuhr Getreide-Silomais (50/50) Mittlerer Rep_IX (Humusversorgung): 44 Mittlerer Crep (Humuszufuhr): 639 kg/ha

27 Modellergebnisse Fruchtfolge mit geringer Humuszufuhr Getreide-Silomais (50/50) Fruchtfolge mit hoher Humuszufuhr Getreide-Silomais-Kleegras (40/30/30) + Gülle Mittlerer Rep_IX (Humusversorgung): 44 Mittlerer Crep (Humuszufuhr): 639 kg/ha Mittlerer Rep_IX (Humusversorgung): 79 Mittlerer Crep (Humuszufuhr): 1135 kg/ha Relative Änderung der Humusversorgung: +79,5%

28 Modellergebnisse Fruchtfolge mit hoher Humuszufuhr Getreide-Silomais-Kleegras (40/30/30) + Gülle extensive Fruchtfolge mit hoher Humuszufuhr Getreide-Kleegras (50/50) + Begrünung Mittlerer Rep_IX (Humusversorgung): 79 Mittlerer Crep (Humuszufuhr): 1135 kg/ha Mittlerer Rep_IX (Humusversorgung): 95 Mittlerer Crep (Humuszufuhr): 1363 kg/ha Relative Änderung der Humusversorgung: +21,5%

29 Bewertung - Beispielfruchtfolgen BAT (d) Große Humus- Umsatzleistung Geringe Humus- Umsatzleistung Fruchtfolge mit hoher Humuszufuhr Fruchtfolge mit geringer Humuszufuhr Extensive Fruchtfolge mit hoher Humuszufuhr

30 Einfluss von Klima & Bewirtschaftung Verbesserte Humuswirtschaft bei geringer Umsatzaktivität BAT (d) Große Humus- Umsatzleistung Geringe Humus- Umsatzleistung

31 Einfluss von Klima & Bewirtschaftung BAT (d) Große Humus- Umsatzleistung Klimaänderung erhöht die Umsatzaktivität und entwertet die Verbesserungen Geringe Humus- Umsatzleistung

32 Einfluss von Klima & Bewirtschaftung Mit erhöhtem Aufwand wird der alte (gute) Zustand im neuen Klima erreicht BAT (d) Große Humus- Umsatzleistung Geringe Humus- Umsatzleistung

33 Modellergebnisse Mittlerer Rep_IX (Humusversorgung): 80 Mittlerer Crep (Humuszufuhr): 1156 kg/ha aktuelle Fruchtfolge

34 Modellergebnisse Mittlerer Rep_IX (Humusversorgung): 80 Mittlerer Crep (Humuszufuhr): 1156 kg/ha Mittlerer Rep_IX (Humusversorgung): 63 Mittlerer Crep (Humuszufuhr): 1161 kg/ha aktuelle Fruchtfolge Identische Fruchtfolge Relative Änderung der Humusversorgung: -21%

35 Modellergebnisse Mittlerer Rep_IX (Humusversorgung): 80 Mittlerer Crep (Humuszufuhr): 1156 kg/ha Mittlerer Rep_IX (Humusversorgung): 80 Mittlerer Crep (Humuszufuhr): 1468 kg/ha Mittlerer Rep_IX (Humusversorgung): 63 Mittlerer Crep (Humuszufuhr): 1161 kg/ha Verbesserte Fruchtfolge (Koppelprodukte eingearbeitet) mit höherer Humuszufuhr ursprüngliche Fruchtfolge Relative Änderung der Humusversorgung: +21% Kompensation des Klimaeffektes

36 Bewertung Beispielbetrieb ACC Zeit BAT (d) Jahresdurchschnitts temperatur ( C) Mittlerer Jahres niederschlag (mm) , , BAT (d) BAT (d) Große Humus- Umsatzleistung Geringe Humus- Umsatzleistung

37 Zusammenfassung Toolbox auf regionaler Ebene Toolbox auf lokaler Ebene: A-CC-Humusbilanz - Berücksichtigt: Bewirtschaftung, Boden & Klima - Boden- und Klimadaten sind bereits implementiert - Enthält Bewirtschaftungsbeispiele - Dient zur Modellierung der Humusbilanz Ihrer Bewirtschaftung heute und in Zukunft - Ermöglicht Bewertung der Humusversorgung im Hinblick auf Standort und Fruchtfolge - Ermöglicht mittels Eingabe von Messwerten (Bodenkohlenstoff) Modellierung der jährlichen Humus-Dynamik Ziel: - Sensibilisierung für Klimawandel und Humuserhalt - Kompensation der Einflüsse des Klimawandels - Verbesserung der guten fachlichen Praxis im Hinblick auf Humusversorgung

38 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit! Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des Programms ACRP 4th Call durchgeführt. Kontakt: