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Veröffentlicht von:Jan Gärtner Geändert vor über 7 Jahren
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08.09.2015 Vergleich von Berechnungsansätzen zur standortspezifischen Ermittlung der Stickstoff-Mineralisation von Ackerböden Vortrag zur DBG-Jahrestagung 2015 in München Theresa Seith, Dr. Richard Beisecker (IfÖL) IfÖL
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08.09.2015 Inhalt des Vortrags Veranlassung und Zielsetzung Standorte Methodik zur Berechnung der N-Mineralisation Ergebnisse N-Poolgrößen N-Mineralisation Einfluss von Bodenparametern und Kulturart Zusammenfassung 2 IfÖL
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08.09.2015 DVGW F-&E-Vorhaben: „Abschätzung der standort- und kulturartspezifischen N-Nachlieferung von Ackerböden zur Verbesserung der gewässerschonenden N-Düngebedarfsermittlung“ B EISECKER et al., 2015 Veranlassung und Zielsetzung 3 IfÖL
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08.09.2015 Einrichtung von 8 Feldmessflächen mit jeweils 2 Messplätzen Standorte Feldmessflächen 4 kontinuierliche Messung von Bodenfeuchte und Bodentemperatur in 3 Bodentiefen (15, 45, 75 cm) an 2 Messplätzen pro Fläche (16 Messplätze) für 3 Jahre (2012 - 2014) begleitende Boden- und Pflanzenanalysen (N min -Gehalte, gravimetrische Wassergehalte, N- Gehalte im Pflanzenaufwuchs) praxisübliche landwirtschaftliche Bewirtschaftung während der Projektlaufzeit IfÖL
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08.09.2015 Bodenkennwerte Standorte Feldmessflächen 5 IfÖL
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08.09.2015 Mineralisationsfunktion abgeleitet aus Inkubationsversuchen (MIN N ) z.B. S TANFORD & S MITH (1972), N ORDMEYER & R ICHTER (1985), K ERSEBAUM (1989) u.a. Reaktionskinetik 1. Ordnung mit 2-Komponenten-Modell Berechnung nach zwei Ansätzen: Berechnung der N-Mineralisation 6 N slow -Poolgröße: langsam abbaubare N- Fraktion N fast -Poolgröße schnell abbaubare N-Fraktion TTemperatur Θ Wassergehalt IfÖL
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08.09.2015 Berechnung der N-Mineralisation Reaktionskoeffizienten (k-Faktoren): 7 L ORENZ, 2004 IfÖL
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08.09.2015 Berechnung der N-Mineralisation N-Poolgrößen: 8 IfÖL
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08.09.2015 Berechnung der N-Mineralisation 9 N slow -Poolgröße: langsam abbaubare N-Fraktion N fast -Poolgröße schnell abbaubare N-Fraktion TTemperatur Θ Wassergehalt Messdaten der Temperatur Funktion über kontinuierliche Messdaten f (T) kontinuierlich erfasste Eingangsparameter Messdaten der Bodenfeuchte (HERMES nutzt simulierte Daten) Faustzahl in Abhängigkeit von N t N USKE (1983) Pedotransferfunktion in Abhängigkeit von Tongehalt und mittlerer Herbsttemperatur H EUMANN et al. (2011b) Faustzahl in Abhängigkeit von N in Ernteresten HERMES Pedotransferfunktion in Abhängigkeit von Tongehalt und N t H EUMANN et al. (2011b) diskontinuierlich erfasste Eingangsparameter IfÖL
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08.09.2015 Ergebnisse: N-Poolgrößen Mittlere N-Poolgrößen nach Berechnungsansätzen und Jahren 10 IfÖL
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08.09.2015 Ergebnisse: N-Poolgrößen Mittlere N-Poolgrößen in Abhängigkeit der Hauptbodenart 11 IfÖL
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08.09.2015 Ergebnisse: N-Poolgrößen 12 N t -Gesamtvorrat N slow N-MineralisationN-Immobilisation N fast N min (NH 4 + +NO 3 - ) 5.500 kg/ha (3.400 – 9.150) 780 kg/ha (600 - 915) 70 kg/ha (0-135) 40 kg/ha (11 – 92; max. 288) PTF 1 : N slow -Pool (HERMES)±48,08 [kg/ha] = 170,81±61,6 x C org -Gehalt [%] + 4090,07±603,21 x N t -Gehalt [%] + 5,77±1,60 x Tongehalt [%]; korr. R 2 = 0,996 Quelle: B EISECKER et al., 2015 IfÖL
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08.09.2015 Ergebnisse: N-Mineralisation im Jahresverlauf 13 Fläche K 2013: WW nach ZR AZ: 79 Ba: Uls N t : 0,103 % C/N: 8,24 IfÖL
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08.09.2015 Ergebnisse: N-Mineralisation Berechnete mittlere jährliche MIN N nach den verschiedenen Ansätzen (N = 46) mit Spannweiten 14 aab**aab**a**a**a** IfÖL
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08.09.2015 Ergebnisse: N-Mineralisation Einfluss der Bodeneigenschaften: Rangkorrelationskoeffizienten nach Spearman zwischen berechneter jährlicher MIN N und Bodenparametern (N = 46) 15 IfÖL
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08.09.2015 Ergebnisse: N-Mineralisation Einfluss der Kultur (Dauer der Wachstumsperiode) 16 IfÖL
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08.09.2015 Ergebnisse: N-Mineralisation Einfluss der Kultur (Dauer der Wachstumsperiode) 17 Quelle: B EISECKER et al., 2015 IfÖL
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08.09.2015 Zusammenfassung Mit beiden Ansätzen konnte die N-Mineralisation der Feldmessflächen berechnet werden N-Poolgrößen der verschiedenen Ansätze sind vergleichbar Verschiedene Ansätze mit signifikant unterschiedlicher Gewichtung der MIN Nfast und MIN Nslow führen zu vergleichbaren Gesamtmineralisationen Mittlere jährliche N-Mineralisation beträgt 180 kg N ha -1 Literaturvergleich zeigt ähnliche Ergebnisse N t -Gehalt hat signifikanten Einfluss auf MIN Nslow Die N-Mineralisation kann kulturartspezifisch in Abhängigkeit der Wachstumsdauer berechnet werden 18 IfÖL
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08.09.2015 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 19 Dank an den DVGW, die Wasserversorgungsunternehmen und den LLH für die Unterstützung und Förderung des Projekts
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08.09.2015 Quellen Beisecker, R.; Piegholdt, C.; Seith, T. & Helbing, F. (2015): Abschätzung der standortspezifischen Stickstoffnachlieferung zur Optimierung der gewässerschonenden Stickstoff-Düngung – Band II: Textband (Auswertungen und Ergebnisse); Vorläufiger Abschlussbericht zum DVGW-Forschungsvorhaben W1-01-11; Kassel. Heumann, S. & Böttcher, J. (2004a): Temperature functions of the rate coefficients of net N mineralization in sandy arable soils - Part I. Derivation from laboratory incubations. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 167, 381–389. Heumann, S. & Böttcher, J. (2004b): Temperature functions of the rate coefficients of net N mineralization in sandy arable soils - Part II. Evaluation via field mineralization measurements. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 167, 390–396. Heumann, S.; Ringe, H. & Böttcher, J. (2011a): Field-specific simulations of net N mineralization based on digitally available soil and weather data. I. Temperature and soil water dependency of the rate coefficients. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 91, 219- 324. Heumann, S.; Ringe, H. & Böttcher, J. (2011b): Field-specific simulations of net N mineralization based on digitally available soil and weather data. II. Pedotransfer functions for the pool sizes. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 91, 339-350. Heumann, S.; Ratjen, A.; Kage, H. & Böttcher, J. (2014): Estimating net N mineralization under unfertilized winter wheat using simulations with NET N and a balance approach. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 99, 31-44. Heyn, J. (2006): Ergebnisse hessischer Feldversuche seit 1998: Ertrag, Ertragskomponenten, Qualitätseigenschaften, Rentabilität, N-Saldo und N-Ausnutzung bei steigender N-Düngung bei den wichtigsten Ackerfrüchten. Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen (Hg.), Fachgebiet Pflanzenproduktion; Kassel. Kersebaum, K. C. (1989): Die Simulation der Stickstoff-Dynamik von Ackerböden. Dissertation, Universität Hannover. Nordmeyer, H. und Richter, J. (1985): Incubation experiments on nitrogen mineralization in loess and sandy soils. Plant and Soil, 83, 433-445. Nuske, A. (1983): Ein Modell für die Stickstoff-Dynamik von Acker-Lößböden im Winterhalbjahr – Messungen und Simulationen. Dissertation, Universität Hannover. Stanford, G. & Smith, S.J. (1972): Nitrogen mineralization potentials of soils. Soil Science Society of America Journal, 36, 465-472. 20 IfÖL
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08.09.2015 21 Kontakt IfÖL Theresa Seith, Dr. Richard Beisecker Windhäuser Weg 8 34123 Kassel Tel.: 0561/701515-0 Fax: 0561/701515-19 E-Mail: info@ifoel.deinfo@ifoel.deIfÖL
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