Regionales Boden-Monitoring-Tool für nachhaltige Stoffkreisläufe

Die landwirtschaftliche Nutzung beeinflusst die Stoffkreisläufe und damit wichtige Funktionen der Böden. Die Dauerbeobachtung liefert deshalb wichtige Erkenntnisse zum Zustand und zur Dynamik dieses Ökosystems und ermöglicht eine wirksame Erfolgskontrolle umweltpolitischer Massnahmen.

Aus den beprobten landwirtschaftlich genutzten Böden werden Fallstudiengebiete ausgewählt, um die Kreisläufe der letzten Jahrzehnte für Nährstoffe (N, P), Schwermetalle (Cu, Zn, Cd) und Pflanzenschutzmittel zu berechnen. Diese Stoffkreisläufe werden als unterschiedliche Szenarien für die künftige Bewirtschaftung der Böden, unter Berücksichtigung verschiedener sozio-ökonomischer Rahmenbedingungen, prognostiziert. 

ZHO_P_balance_2010_14_kaur
ZHO_N_balance_2010_14_kaur
Abbildungen: Beispiel einer regionalen Bilanz für Phosphor (oben) und Stickstoff (unten) für Acker und Grasland.

Das zu entwickelnde Boden-Monitoring-Tool soll ausgeglichene Stoffkreisläufe in landwirtschaftlich genutzten Böden auf regionalem Massstab fördern (vgl. Abbildungen). Dabei ist die Frage zentral, unter welchen Bedingungen sich Nährstoffkreisläufe in der Landwirtschaft einer Region optimieren und die damit verbundenen Schadstoffeinträge in die Böden vermeiden lassen.


Das Boden-Monitoring-Tool wird als Entscheidungshilfe für die nachhaltige Bodennutzung in einer Region dienen. Nicht nachhaltige Entwicklungen werden frühzeitig erkannt und können mit präventiven Massnahmen aufgefangen werden. Das Monitoringtool liefert daher wichtige Grundlagen für den Vollzug im gesetzlichen Bodenschutz und fördert einen nachhaltige Bodennutzung in der Landwirtschaft.

 

Projektinformation

Projekt-Team: A. Keller, M. Gomez-Gimenez und R. Della Peruta

Projektpartner:

  • Prof. Dr. M. Schaepman, Dr. R. de Jong, Universität Zürich, Remote Sensing Laboratories (RSL);
  • Prof. Dr. R. Schulin, ETH Zürich, Institut für terrestrische Ökosysteme;
  • Dr. S. Mann, A. Zimmermann, Agroscope ART, Forschungsbereich Agrarökonomie und Agrartechnik

 

Projektdauer: 2013 - 2016

Link: Nationales Forschungsprogramm Boden NFP68

Publikationen

  • Marta Gómez Giménez; Rogier de Jong; Raniero Della Peruta; Armin Keller; Michael E Schaepman. 2016. Determination of grassland use intensity based on multi-temporal remote sensing data and ecological indicators. Remote Sensing of Environment. (submitted)
  • Gómez Giménez M., R. Della Peruta, R. de Jong, A. Keller, and M. Schaepman. 2016. Spatial differentiation of arable land and permanent grassland to improve a Land Management Model for nutrient balancing. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing 99:1-11. 10.1109/JSTARS.2016.2551729.
  • Della Peruta R., and A. Keller. 2016. A regional modelling tool to assess the risk of accumulation of nutrients, trace metals and pesticides in agricultural soils (iMSoil). BGS-Bulletin 37.
  • Della Peruta R., Keller A., Schulin R. (2014), Sensitivity analysis, calibration and validation of EPIC for modelling soil phosphorus dynamics in Swiss agro-ecosystems, in Environmental Modelling & Software , 62, 97-111.


Frühere Arbeiten zur regionalen Modellierung von Stoffbilanzen in landwirtschaftlich genutzten Böden:

  • Karami M., M. Amini, M. Afyuni, A. Khoshgoftarmanesh, A. Keller, A. Abdi, R. Schulin. 2014 Agricultural zinc fluxes into soils and crops of central Iran at regional scale. Archives of Agronomy and Soil Science 60:3, 437-456.
  • Gärtner D. , Keller A., Schulin R. 2013. A simple regional downscaling approach for spatially distributing land use types for agricultural land. Agricultural Systems. 120, 10-19.
  • Kägi, N. 2010. Regionale Stoffbilanzen landwirt-schaftlicher Böden im Kanton Thurgau. Masterarbeit an der Universität Zürich und Agroscope.
  • Keller, A., and Schulin, R. 2003. Modelling heavy metal and phosphorus balances for farming systems. Nutrient Cycling in Agroecosystems 66: 271 – 284.
  • Keller A. and Schulin, R. 2003. Modelling regional-scale mass balances of phosphorus, cadmium and zinc fluxes on arable and dairy farms. European Journal of Agronomy 20: 181 – 198.
  • Keller, A., Abbaspour, K. C., and Schulin, R. 2002. Assessment of uncertainty and risk in modeling regional heavy-metal accumulation in agricultural soils. Journal of Environmental Quality 31: 175 – 187.
  • Keller, A., B. von Steiger, R. Schulin and S.E.A.T.M. van der Zee. 2001. A Stochastic Empirical Model for Heavy-Metal Balances in Agroecosystems. Journal of Environmental Quality 30: 1976-1989.
  • von Steiger, B., Keller, A., Schulin, R., 1998. Regional mass flux balancing for controlling gentle soil remediation operations. Nutrient Cycling in Agroecosystems 50, 303-306. 

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