Gaiser, Thomas; Srivastava, Amit; Enders, Andreas: Modellierung der Auswirkungen von unterschiedlichen mineralischen und organischen Düngergaben auf Erträge und Umwelt in betriebstypischen Anbausystemen ausgewählter Regionen von NRW. Bonn: Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Landwirtschaftliche Fakultät, Lehr- und Forschungsschwerpunkt Umweltverträgliche und Standortgerechte Landwirtschaft USL, 2019. In: Forschungsbericht / Lehr- und Forschungsschwerpunkt "Umweltverträgliche und Standortgerechte Landwirtschaft" an der Landwirtschaftlichen Fakultät der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität, 191.
Online-Ausgabe in bonndoc: http://hdl.handle.net/20.500.11811/1365
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volume = 191,
note = {Das Forschungsvorhaben „Modellierung der Auswirkungen von unterschiedlichen mineralischen und organischen Düngergaben auf Erträge und Umwelt in betriebstypischen Anbausystemen ausgewählter Regionen von NRW“ war Teil des Clusterprojektes „Skalenübergreifende Modellierung von Änderungen der Agrarstruktur und landwirtschaftlichen Stoffflüssen in Regionen von Nordrhein- Westfalen“. Anlass für das Clusterprojekt war die im Juni 2017 verabschiedete, überarbeitete Düngeverordnung DüV2017 (BMEL, 2017) nach einem mehrjährigen Novellierungsprozess der DüV2007. Ziel des Clusters war die gekoppelte Simulation und Analyse von Nährstoffflüssen auf Ebene des Pflanzenbestandes (Teilprojekt TP1), des landwirtschaftlichen Betriebes (Teilprojekt TP2) und der Region unter expliziter Betrachtung des Nährstoffaustausches zwischen typischen landwirtschaftlichen Betrieben (Teilprojekt TP3). Ziel des Teilprojektes TP1 („Modellierung der Auswirkungen von unterschiedlichen mineralischen und organischen Düngergaben auf Erträge und Umwelt in betriebstypischen Anbausystemen ausgewählter Regionen von NRW “) war die Abschätzung von standortspezifischen Nährstoffflüssen in betriebstypischen Anbausystemen der Boden- Klima -Regionen Nordrhein- Westfalens mit Hilfe der Modellplattform SIMPLACE (Scientific Impact Assessment and Modelling Platform for Advanced Crop and Ecosystem Management). Gemeinsam mit Teilprojekt TP2 wurden in jeder Boden -Klima -Region Betriebe mit typischer betriebswirtschaftlicher Ausrichtung und einer betriebstypischen Fruchtfolge definiert, um eine konsistente Modellierung von Erträgen und Nährstoffflüssen auf der Standort - und Betriebsebene zu erreichen. Außerdem wurden gemeinsam mit TP2 108 Düngeszenarien für jede Fruchtart bzw. Fruchtfolge definiert. In der Modellplattform SIMPLACE wurde eine komplexe Modell -Solution entwickelt, die in der Lage ist alle 108 Düngeszenarien in Kombination mit allen Fruchtfolgen auf drei Standorten in jeder Boden- Klima -Region zu rechnen. Bei den drei Standorten handelte es sich um die drei jeweils flachenmäßig bedeutendsten Ackerböden. Dies führte zu mehr als 3.000.000 Simulationsläufen über eine Periode von 26 Simulationsjahren (18 Jahre Spin-up Phase und 8 Jahre Auswertungsphase). Für die große Anzahl an Simulationen wurde der Rechner -Cluster des Lehrstuhls für Pflanzenbau verwendet. Die Simulationsergebnisse wurden für TP2 über alle drei Standorte einer Boden -Klima -Region aggregiert. In diesem Bericht werden beispielhaft die Simulationsergebnisse der drei Standorte (Norm -Parabraunerde, Pseudogley -Parabraunerde und Gley -Parabraunerde) in der Region 141 (Börde/Niederungslagen) für zwei Fruchtfolgen (Winterweizen- Wintergerste -Zuckerrüben bzw. Winterweizen -Silomais -Silomais) vorgestellt. Die mittleren simulierten Erträge über 9 Jahre stiegen für alle betrachteten Fruchtarten mit steigenden Stickstoffmengen bis zu einem Höchstertrag an, wobei der Höchstertrag von der Fruchtart und dem einzelnen Standort in den Boden-Klima-Regionen abhängt. Beispielsweise waren die Erträge von Winterweizen, Zuckerrüben, und Silomais in der Region 141 auf der Norm -Parabraunerde immer höher als auf den beiden anderen Ackerstandorten (Pseudogley -Parabraunerde und Gley -Parabraunerde). Die Stickstoffausswaschungsraten waren auf der Norm -Parabraunerde bei vergleichbaren Gesamtstickstoffgaben und Stickstoffformen hingegen geringer, was sich durch die höheren Stickstoffentzüge erklären ließ. Im Vergleich der mittleren simulierten Stickstoffauswaschungsraten auf den 27 Standorte der neun Boden -Klima -Regionen wurden die höchsten Auswaschungsraten (gemittelt über alle 108 Düngeszenarien) in den Reg ionen 146 (Südliche Lüneburger Heide/sandige Böden), 147 (Mittleres Niedersachsen/leichte Lehmböden) und 191 (Teutoburger Wald) gefunden. Sehr hohe Auswaschungsraten waren mit den Bodentypen Gley und Gley-Podsol (Region 146), Podsol-Gley und Gley (Region 147) und Braunerde und Podsol-Gley (Region 191), die, außer dem Gley in der Region 147, durch sandige Unterböden charakterisiert waren. Vergleicht man die simulierten Auswaschungsraten gemittelt über alle Standorte und Düngeszenarien für die einzelnen Fruch tarten, waren die Auswaschungsraten und der Anteil des ausgewaschenen Stickstoffs an der Gesamtstick- stoffgabe bei Winterraps und Zuckerrüben am höchsten. Wenn man nur über die Düngeszenarien mittelt, die vom ökonomischen Betriebsmodell FARMDyn (Teilprojekt TP2) als optimal ausgewählt wurden, also bei „betriebsüblicher Düngung“, waren die absoluten Auswaschungsraten bedeutend niedriger, und lagen im Schnitt bei 40 bis 60 kg N ha -1 und a -1. Auch in diesem Fall hatte der Winterraps die höchsten Auswaschungsrat en (> 60 kg N ha a -1) gefolgt von Zuckerrüben, Triticale und Corn-Cob-Mix. Abschließend wurde beispielhaft die agronomische Düngeeffizienz für die o.g. Fruchtfolgen und Fruchtarten in der Region 141 als das Verhältnis zwischen Masse des Ernteguts und eingesetzter Gesamtstickstoffmenge berechnet. Im Vergleich der drei Ackerstandort in der Region 141, hatte die Norm -Parabraunerde bei vergleichbaren Gesamtstickstoffgaben die höchste agronomische Düngeeffizienz bei allen drei betrachteten Fruchtarten unabhängig von der Art der Stickstoffform (vorwiegend mineralisch oder organisch). Die Simulationsergebnisse (Ertragsfunktionen in Abhängigkeit von Stickstoffmenge, -form und -ausbringungszeitpunkt sowie Auswaschungsraten pro Fruchtart in den betriebstypischen Fruchtfolgen der Bodenklimaregionen) dienten als Eingangsgrößen in das einzelbetriebliche ökonomische Modell FARMDYN im Teilprojekt TP2. Die Integration des Teilprojektes in das Clusterprojekt „Skalenübergreifende Modellierung von Änderungen der Agrarstruktur und landwirtschaftlichen Stoffflüssen in Regionen von Nordrhein- Westfalen“ hat gezeigt, dass ein enge Zusammenarbeit zwischen pflanzenbaulich und betriebswirtschaftlich orientierten Disziplinen einen beträchtlichen Mehrwert generieren kann und dass die dynamische Modellierung bzw. die Kopplung von Modellen ein effektives Werkzeug zur Integration der zwei wissenschaftlichen Disziplinen (Pflanzenbau und Betriebsökonomik) darstellt. Aus dieser Integration konnten schließlich praxisrelevante Abschätzungen zur Auswirkung der DüV2017 im Vergleich zur DüV2007 gemacht werden.},
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