Von Bewirtschaftungsdaten zu Stoffflüssen

Seit 1985 erhebt die NABO jährlich die Bewirtschaftungs- und Nutzungsdaten an ausgewählten, landwirtschaftlich genutzten NABO-Parzellen direkt von den Landwirten. Daraus resultiert für jede Parzelle eine einheitliche, jährlich validierte Bewirtschaftungsliste, ergänzt mit einem einheitlichen Codeschlüssel für landwirtschaftliche Hilfsstoffe. Aktuell liegen rund 30-jährige Zeitreihen für etwa 50 NABO-Parzellen vor, mit Detailangaben zur Düngepraxis (Mineral- und Hofdünger, Düngeintensität), zur Anwendung von Pflanzenschutzmitteln und zur Fruchtfolge. Diese Bewirtschaftungsdaten sind für verschiedene Fragestellungen betreffend Bodenfunktionen oder Bodengefahren sehr wertvoll und stellen die Basis für viele Umweltmodelle dar.

Nähr- und Schadstoffbilanzen

Basierend auf den Angaben zur Düngepraxis, zur Anwendung von Pflanzenschutzmitteln und zur Fruchtfolge können wir langjährige Oberflächenbilanzen für Nähr- und Schadstoffe erstellen. Diese geben einen guten Überblick, welche Stoffflüsse aufgrund von Bewirtschaftung und Fruchtfolge für die einzelnen Substanzen relevant sind.

bewirtschaftungsdaten_standorte — Stickstoffbilanz für einen Ackerbaustandort (oben) und Phosphorbilanz für einen extensiv genutzten Graslandstandort (unten.).

Modellierung von Bodenprozessen

Im Vergleich zu einer stoffbezogenen Oberflächenbilanz berücksichtigen komplexere Modellansätze weitere relevante Bodenprozesse, wie zum Beispiel die Bioturbation (Durchmischung des Bodens durch Bodenlebewesen), den Wasserhaushalt, die Verlagerung in tiefere Bodenschichten und den Oberflächenabfluss. Das Boden-Prozessmodell EPIC kalibrieren wir anhand von Bewirtschaftungsdaten, wodurch wir Prognosen für die NABO-Parzellen erstellen können. Dazu gehören einerseits Aussagen, wie sich die Nähr- und Schadstoffgehalte im Boden bei gleicher Bewirtschaftung verändern werden. Andererseits können sie Hinweise auf diejenigen Bodenprozesse geben, die für die Dynamik der Stoffkreisläufe eine wesentliche Rolle spielen.

bewirtschaftungsdaten_organic — Beispiel einer Bodenprozessbilanz für Phosphor: die relevanten Ein- und Austräge (oben); der geschätzte Verlauf der Phosphorgehalte im Oberboden (unten) mit der Oberflächenbilanz (surface balance) und dem Prozessmodell (EPIC).

Stoffkreisläufe landwirtschaftlich genutzter Böden im Mittelland

Ausgeglichene Nähr- und Stoffkreisläufe sind für eine nachhaltige Bewirtschaftung der landwirtschaftlich genutzten Böden essenziell. Zwar sind Mitte der 1990er-Jahre ökologische Massnahmen in der Schweizer Landwirtschaft eingeführt worden. Trotzdem konnten nationale Ziele zur Reduzierung von Nährstoffüberschüssen in der Landwirtschaft nur teilweise erreicht werden. Mit einem Stoffkreislaufmodell für das Mittelland können wir sichtbar machen, wo und wie sich Landnutzung und Bewirtschaftung über die Jahre ändern und Trends für Stoffflüsse in der Landwirtschaft abschätzen. Landnutzungsänderungen detektieren wir mit Hilfe von Fernerkundungsdaten und der Google-Engine Plattform. Die Stoffflüsse können wir mit ausgewählten Bodenfunktionen verknüpfen, um beispielsweise Filter- und Regulierungsfunktionen für Nährstoffe in Böden zu bewerten. Das Modell identifiziert Risikogebiete mit hohen Nährstoffdefiziten respektive Nährstoffüberschüssen ebenso wie Böden, in denen die Regulierungsfunktionen stark beeinflusst oder sogar überbeansprucht werden.