Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Stickstoffeintr\u00e4ge aus der Landwirtschaft stellen sowohl im Trinkwasser- als auch im Gew\u00e4sserschutz nach wie vor ein Problem dar. Das Ziel des Projektes besteht in einer effizienteren Gestaltung der mine-ralischen N-D\u00fcngung und des G\u00fclleeinsatzes unter verschiedenen System- und Rahmenbedingungen, um die daraus resultierenden \u00f6kologischen Gef\u00e4hrdungspotentiale so gering wie m\u00f6glich zu halten. Bei der L\u00f6sung des Problems greifen wir auf prozessorientierte Modelle zur\u00fcck, die die Wechselwirkungen zwischen Management, Standort- und Witterungsfaktoren und dem Zustandekommen charakteristischer Ertragskomponenten kausal beschreiben.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Forschungsvorhaben soll Aufschluss dar\u00fcber geben, ob und inwieweit sich die weltweit verbreiteten Pflanzensimulationsmodelle DSSAT, CROPSYST und APSIM f\u00fcr die D\u00fcngungsberatung im deutschen Klimaraum eignen und welche eventuellen Anpassungen vorgenommen werden m\u00fcssen. Die \u00dcberpr\u00fcfung der Modelle erfolgt in enger Zusammenarbeit mit den Entwicklern.
\nIn der ersten Projektphase werden die Modelle zun\u00e4chst anhand von niedrig aggregierten Datens\u00e4tzen eines Gro\u00dfforschungsprojektes getestet, das unter Schleswig-Holsteinischen Standortbedingungen am Versuchsgut der Universit\u00e4t Kiel \u00fcber einen zehnj\u00e4hrigen Zeitraum durchgef\u00fchrt wurde. Hierdurch soll die Prognoseg\u00fcte der Modelle an einem konkreten Beispiel quantifiziert und gegebenenfalls Strategien zur Modelloptimierung vorgenommen werden.
\nIn der zweiten Phase werden eventuelle Modellverbesserungen vorgenommen. Die anschlie\u00dfend vorzunehmende Verifizierung bildet die Entscheidungsgrundlage f\u00fcr die Wahl eines Modells f\u00fcr den praktischen Beratungseinsatz. Hierbei wird die M\u00f6glichkeit der Neukombination von Modellkomponenten explizit eingeschlossen.
\nDie dritte Phase ist durch die praktische Umsetzung der Forschungsergebnisse gepr\u00e4gt. In ihrem Verlauf werden Schnittstellen und Datenstandards zur Verkn\u00fcpfung des D\u00fcngemodells mit einem dann zur Verf\u00fcgung stehenden, \u00fcberregionalen Beratungs-System (z. B. InfoService Integrierte Pflanzenproduktion ISIP) entworfen. Falls ein solches nicht existiert, werden wir eine Stand-Alone-Plattform f\u00fcr den direkten Beratungseinsatz zur Verf\u00fcgung stellen. Die abschlie\u00dfende Phase endet mit der Ver\u00f6ffentlichung der gewonnenen Erkenntnis.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Umfangreiche Tests ergaben, dass sich das CERES-Wheat und das CERES-Barley Modell in der Form wie sie innerhalb der DSSAT-3.0-Shell vorliegen am Standort Hohenschulen nicht zur Optimierung der Weizen- und Gersteanbausysteme eignen. Wir begr\u00fcnden dies wie folgt:
\n1.\tZwischen den gemessenen und simulierten Ertragskomponenten konnte kein systematischer Zusammenhang festgestellt werden. Die Streuungen wurden durch systematische Jahreseffekte her-vorgerufen. Das Management \u00fcbte einen geringf\u00fcgigen Einfluss auf die Fehlsch\u00e4tzungen aus.
\n2.\tDie bodenspezifischen Standortbedingungen spielten eine untergeordnete Rolle bei der Verursachung der Modellfehlsch\u00e4tzungen
\n3.\tDas Sch\u00e4tzergebnis wurde durch die Niederschlagsh\u00f6he beeinflusst.
\n4.\tSimulationen der Ressourcenmobilisierung, der Entwicklung und des Wachstums waren sowohl zeitlich als auch quantitativ nicht immer synchronisiert.
\n5.\tWasser- und Strahlungsausnutzungseffizienz zeigten mangelnde Reaktionen auf wechselnde Umweltbedingungen
\nEine genauere Analyse der Gr\u00fcnde f\u00fcr die mangelnde Abbildungsg\u00fcte der CERES-Modelle war aufgrund des Fehlens detaillierterer Messdaten zur Bestandesentwicklung nicht durchf\u00fchrbar. Anpassungen von Modellparametern sind innerhalb der DSSAT-Shell nur f\u00fcr wenige, die Entwicklungsprozesse steuernde Parameter, sogenannte genetische Koeffizienten m\u00f6glich. Eine jahreswitterungsabh\u00e4ngige Anpassung dieser Koeffizienten konnte zwar die Abbildungsg\u00fcte des Modells verbessern, hierdurch wird jedoch der mechanistische Ansatz des Modells g\u00e4nzlich in Frage gestellt. Diese Parameter sollten sich eigentlich nur f\u00fcr unterschiedliche Genotypen unterscheiden. Weitergehende Eingriffsm\u00f6glichkeiten in die Formulierung einzelner, evtl. fehlerhaft formulierter Prozesse sind innerhalb von DSSAT nicht m\u00f6glich. Begonnene Tests der Modellsysteme CROPSYST und APSIM konnten durch einen Bearbeiterwechsel nicht mehr abgeschlossen werden.
\nParallel zur Evaluierung des CERES-Modelles anhand vorhandener experimenteller Daten wurden Arbeiten durchgef\u00fchrt, die es prinzipiell erm\u00f6glichen, die CERES-Modelle in der DSSAT-Implentation \u00fcber spezielle Schnittstellen aus Internetplattformen wie z. B. der ISIP heraus zu steuern. Diese Arbeiten wur-den weitgehend abgeschlossen, blieben jedoch letztlich ohne praktische Relevanz, da die erreichte Abbildungs- und Prognoseg\u00fcte von CERES-Wheat unbefriedigend blieb.
\nInnerhalb der letzten 4 Monate des Projektes wurde nach \u00dcbergabe der Projektleitung eine tiefergreifende Analyse und Neuimplementierung des CERES-Wheat-Modelles begonnen. Erstes greifbares Resultat dieser Arbeiten ist ein Modellmodul, dass EC-Stadien von Weizen mit hinreichender G\u00fcte prognostiziert. Hierzu waren Erg\u00e4nzungen der CERES-Algorithmen, d.h. eine Umrechnung der nicht EC-kompatiblen Entwicklungsstadien in EC-Stadien sowie eine Parameteranpassung notwendig. Dieses Modul wird jetzt unterst\u00fctzend innerhalb der Halbruchprognose durch das Modell SIMCERC eingesetzt (Zentralstelle der Bundesl\u00e4nder f\u00fcr computergest\u00fctzte Entscheidungshilfen im Pflanzenschutz und Pflanzenbau, ZEPP).<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Ergebnisse und Daten des Projektes sind in folgende wissenschaftliche Publikationen eingeflossen:
\nLangensiepen M., Hanus H., Schoop P. and Gr\u00e4sle W. (2003) Modelling wheat growth and yield in North Germany using CERES-Wheat: Calibration and Validation under Optimum Conditions (submitted to Agricultural and Forest Meteorology)
\nLangensiepen M., Hanus H., Schoop P. and Gr\u00e4sle W. (2003) Modelling wheat growth and yield in North Germany using CERES-Wheat: Validation under contrasting nitrogen management conditions (submitted to Agricultural and Forest Meteorology)
\nGabrielle B., Roche R., Angas P., Cantero-Martinez C., Cosentino L., Mantineo M., Langensiepen M., Henault C., Laville P., Nicoullaud B. and Gosse G. (2002) A priori parameterisation of the CERES soil-crop models and tests against several European data sets. Agronomie 22: 119 – 132
\nEine praktische Nutzung der Projektergebnisse ist durch die Nutzung des Modellmodules zur Prognose der Entwicklungsstadien von Weizen innerhalb des SIMCERC Modells der ZEPP gegeben.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die gesetzten Ziele des Projektes konnten nur teilweise erreicht werden. Die Erfahrungen innerhalb des Projektes zeigen deutlich, dass eine unver\u00e4nderte \u00dcbernahme der h\u00e4ufig als universell einsetzbar bezeichneten, komplexen Agrar\u00f6kosystemmodelle nur bedingt m\u00f6glich ist. Die vorhandenen Implementierungen dieser Modelle machen es generell sehr schwierig bis unm\u00f6glich problem- und standortorientiert Anpassungen an den Modellen vorzunehmen. Ihre Nutzung f\u00fcr Beratungszwecke erscheint daher zur Zeit wenig erfolgversprechend.
\nDie Ergebnisse zur Modellierung der Entwicklungsstadien von Weizen zeigen allerdings, dass bei systematischer Herangehensweise deutliche Verbesserungen der Modelle und deren Abbildungsg\u00fcte erreichbar sind und somit ihr Einsatz f\u00fcr Beratungszwecke auch f\u00fcr den Bereich der Stickstoffd\u00fcngung prinzipiell m\u00f6glich erscheint.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Stickstoffeintr\u00e4ge aus der Landwirtschaft stellen sowohl im Trinkwasser- als auch im Gew\u00e4sserschutz nach wie vor ein Problem dar. Das Ziel des Projektes besteht in einer effizienteren Gestaltung der mine-ralischen N-D\u00fcngung und des G\u00fclleeinsatzes unter verschiedenen System- und Rahmenbedingungen, um die daraus resultierenden \u00f6kologischen Gef\u00e4hrdungspotentiale so gering wie m\u00f6glich zu halten. […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[2422,70,2423],"class_list":["post-21412","projektdatenbank","type-projektdatenbank","status-publish","hentry","tag-landnutzung","tag-schleswig-holstein","tag-umweltkommunikation"],"meta_box":{"dbu_projektdatenbank_az_ges":"16873\/01","dbu_projektdatenbank_medien":"","dbu_projektdatenbank_pdfdatei":"A-16873-ki.pdf","dbu_projektdatenbank_bsumme":"214.274,76","dbu_projektdatenbank_firma":"Christian-Albrechts-Universit\u00e4t zu KielInstitut f\u00fcr Pflanzenbau und -z\u00fcchtungLehrstuhl Allgemeiner Pflanzenbau","dbu_projektdatenbank_strasse":"Hermann-Rodewald-Str. 6","dbu_projektdatenbank_plz_str":"24118","dbu_projektdatenbank_ort_str":"Kiel","dbu_projektdatenbank_p_von":"2000-01-01 00:00:00","dbu_projektdatenbank_p_bis":"2002-12-31 00:00:00","dbu_projektdatenbank_laufzeit":"2 Jahre und 12 Monate","dbu_projektdatenbank_telefon":"0431\/880-3472","dbu_projektdatenbank_inet":"www.uni-kiel.de\/plantbreeding","dbu_projektdatenbank_bundesland":"Schleswig-Holstein","dbu_projektdatenbank_foerderber":"39","dbu_projektdatenbank_ab_bericht":"","dbu_projektdatenbank_ist_nachbewilligung_von":"","dbu_projektdatenbank_hat_nachbewilligung":"","dbu_headerimage_cover":"","dbu_submenu":"","dbu_submenu_position":"","dbu_submenu_entry":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/21412","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/projektdatenbank"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/21412\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":34415,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/21412\/revisions\/34415"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=21412"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=21412"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=21412"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}