SALCA-eigene Emissions- und Wirkungsabschätzungsmodelle

Um die direkten Emissionen aus dem Acker- und Futterbau sowie aus der Tierhaltung zu berechnen, hat Agroscope eigene Emissionsmodelle für die Verwendung in Ökobilanzen entwickelt. Diese beschreiben die wahrscheinliche Umweltwirkung einzelner landwirtschaftlicher Aktivitäten und berücksichtigen dafür soweit erforderlich auch die Standortbedingungen.

Die Emissionsmodelle für Nitrat, Phosphor, Schwermetalle, Pestizide und Tieremissionen liefern Ergebnisse auf Ebene der Sachbilanz, also für einzelne Substanzen wie Methan oder Lachgas. Diese werden anschliessend mittels Charakterisierungsfaktoren zu Umweltwirkungen wie Treibhauspotenzial oder Eutrophierung zusammengefasst.

Zur Bewertung der Bodenqualität und der Biodiversität auf landwirtschaftlich genutzten Flächen haben wir Modelle auf Ebene der Wirkungsabschätzung erstellt. Die Modelle werden bei Agroscope gepflegt und laufend weiterentwickelt.

SALCA-Nitrat: Das Modell SALCAnitrate quantifiziert die Auswaschung...

...von überschüssigem Stickstoff aus der Wurzelzone ins Grundwasser und Fliessgewässer.

Die Nitratauswaschung wird als Überschuss zwischen Zufuhr (Mineralisierung und Düngung) und Entzug durch die Pflanze definiert. Das Modell SALCAnitrate berücksichtigt das Umpflügen von Gründüngung und Wiesen. Zudem wird konsequent für alle Kulturen während der niederschlagsarmen, aber wachstumsintensiven Monate keine Auswaschung miteinberechnet. Das am Ende dieser Periode verbleibende Nitrat wird als auswaschungsgefährdet betrachtet. Die Methode ist für das schweizerische Mittelland anwendbar und lässt sich für weitere Regionen sowie das angrenzende Ausland anpassen.

SALCA-Phosphor: Der Austrag von Phosphor von landwirtschaftlichen...

...Flächen trägt massgeblich zur Anreicherung von Phosphor in Gewässern bei.

Das Modell SALCAfieldP berücksichtigt Phosphorausträge durch Bodenerosion, Oberflächenabschwemmung und Auswaschung ins Grundwasser. Das Modell gibt für jeden Austragspfad einen Startwert vor, der dann durch verschiedene Korrekturfaktoren an die gegebenen Standortbedingungen bzw. Düngeregime angepasst wird. Diese Korrekturfaktoren berücksichtigen neben der Bodenstruktur, dem Bodenwasserhaushalt und dem Vegetationstyp auch topographische Faktoren wie etwa die Hangneigung oder Hangform sowie die Distanz zum nächsten Gewässer.

SALCA-Schwermetall: Die Landbewirtschaftung kann zu einer...

...Anreicherung durch Schwermetalle mit potenziell toxischer Wirkung in Böden und Gewässern führen. Das Modell SALCAheavymetal erstellt Schwermetallbilanzen und berechnet Emissionen ins Wasser und in den Boden.

Das Modell SALCAheavymetal berücksichtigt die Schwermetalle Cadmium, Kupfer, Zink, Blei, Nickel, Chrom und Quecksilber. In einem ersten Schritt werden durch eine Massenbilanz die Ausscheidungen der Tiere und die Metallkonzentrationen in den Hofdüngern berechnet. In einem zweiten Schritt erfolgt die Bilanzierung auf Stufe Parzelle. Diese berücksichtigt die Einträge durch Saatgut, Dünger, Pflanzenschutzmittel sowie Deposition und die Austräge durch die Ernteprodukte. Emissionen in Oberflächengewässer entstehen durch Erosion oder Drainage und Emissionen ins Grundwasser durch Auswaschung. Aus der Bilanz ergeben sich die Einträge in den landwirtschaftlichen Boden. Für die Unterscheidung zwischen diffusen und landwirtschaftlich bedingten Einträgen wird ein Allokationsfaktor verwendet.

SALCA-Pestizide: Pestizide haben potenziell toxische Wirkungen...

...auf aquatische und terrestrische Ökosysteme bzw. auf Menschen. Eine besondere Herausforderung sind die grosse Anzahl der Wirkstoffe sowie Änderungen der zugelassenen Wirkstoffe. Dies bedingt eine effiziente Operationalisierung, welche im internationalen Projekt "Operationalising Life Cycle Assessment of Pesticides" (OLCA-Pest) erfolgte.

Das Projekt OLCA-Pest hatte zum Ziel, eine Konsensmethode umzusetzen, um die Auswirkungen von Pestiziden in Ökobilanzen zu operationalisieren und zu harmonisieren. Das dort entwickelte Berechnungswerkzeug PestLCI Consensus (https://pestlciweb.man.dtu.dk/) schätzt die Verteilung der Wirkstoffe auf verschiedene Umweltkompartimente ab. Für die Anwendung in Ökoinventar-Datenbanken haben wir Default-Werte für diese Verteilung berechnet und Empfehlungen für die Umsetzung erarbeitet. Ausserdem wurden noch fehlende Charakterisierungsfaktoren für eine Anzahl von Wirkstoffen berechnet. In verschiedenen Fallstudien im Acker-, Gemüse- und Weinbau haben wir die Methoden und Tools getestet.

SALCA-Tieremissionen: Die Emissionen aus der Tierhaltung führen zu...

...hohen Umweltwirkungen wie Klimawandel, Nährstoffanreicherung in empfindlichen Ökosystemen (Eutrophierung) oder Versauerung. Das Modell SALCAanimal berechnet die Ausscheidungen der Tiere und die Emissionen von Ammoniak, Lachgas und Methan aus der Tierhaltung.

SALCAanimal berechnet mittels einer Massenbilanz die Ausscheidungen und Gehalte von Stickstoff, Phosphor, Kalium und Schwermetallen in den Hofdüngern. Verzehrte Futtermittel und Zukäufe von Tieren werden als Inputs, die tierischen Produkte und Verkäufe von Tieren als Outputs gerechnet. Daraus ergeben sich die Ausscheidungen und die Konzentrationen in den Hofdüngern. Anschliessend berechnet das Modell die Emissionen von Ammoniak, Lachgas, Stickoxiden, Nitrat und Methan im Stall, Laufhof und auf der Weide mittels Emissionsfaktoren von IPCC, EMEP und Agrammon.

SALCA-Biodiversität: Die Methode berechnet die Wirkung...

...landwirtschaftlicher Aktivitäten auf die Biodiversität. Sie berücksichtigt 11 Indikator-Artengruppen und berechnet eine Note für die Gesamtbewertung einer Kultur. Die Noten lassen sich auf die Ebene Landwirtschaftsbetrieb hochrechnen.

Die Wirkungskategorie Biodiversität umfasst 11 Indikator-Artengruppen: Graslandflora, Ackerflora, Vögel, Säugetiere, Amphibien, Mollusken, Bienen, Spinnen, Laufkäfer, Tagfalter und Heuschrecken. Die potenzielle Wirkung von landwirtschaftlichen Aktivitäten auf die Biodiversität wird in zwei Schritten ermittelt: Als erstes werden die landwirtschaftlichen Aktivitäten aufgrund ihrer Auswirkungen auf die Artenvielfalt und die Artenzusammensetzung jeder Indikator-Artengruppe benotet. Je tiefer der Notenwert, desto ungünstiger wirkt sich eine Aktivität auf die Biodiversität aus. In einem zweiten Schritt lässt sich aus diesen Noten über eine Gewichtung – basierend auf trophischen Verbindungen und Artenreichtum der Indikator-Artengruppen – eine Gesamtnote berechnen. Diese lässt sich für eine Kultur, eine Parzelle, einen Betriebszweig oder Betrieb hochrechnen.

SALCA-Bodenqualität: Die Methode SALCAsoilquality schätzt die Wirkung...

...landwirtschaftlicher Aktivitäten auf die Bodenqualität ab. Die Methode deckt Aspekte der Bodenphysik, -chemie und -biologie ab.

Die Wirkung der landwirtschaftlichen Aktivitäten auf die Bodenqualität wird anhand von neun Indikatoren auf Parzellenebene abgeschätzt. Je drei Indikatoren für die Bodenphysik (pflanzennutzbare Gründigkeit, Grobporenvolumen, Aggregatstabilität), die Bodenchemie (organischer C-Gehalt, Schwermetalleintrag, organische Schadstoffe) und die Bodenbiologie (Regenwurmbiomasse sowie mikrobielle Biomasse und Aktivität) werden berechnet. Das Modell aggregiert die Ergebnisse auf Parzellenebene zu einem einzigen Indikator. Dieser dient dazu, den Einfluss eines Anbausystems oder Betriebes auf die Bodenqualität abzuschätzen. Die werden zur Zeit ergänzt, um eine Bewertung der ganzen Wertschöpfungskette zu ermöglichen. Dies verlangt die Verknüpfung des bestehenden detaillierten Modells mit einem generischen Modell, welches zur Bewertung der Vorketten eingesetzt wird. Diese methodischen Erweiterungen sollen eine verbesserte Bewertung von Wertschöpfungsketten unter Berücksichtigung von Importen und Exporten erlauben.