Teilprojekt (TP) 16

Projektnehmer: Herbst/Langensiepen

TP-Titel: Methodenentwicklung zur flächenhaften Analyse und Modellierung von Wurzelwachstum unter besonderer Berücksichtigung des Boden- und Pflanzenwasserhaushalts

TP Kurztitel: Potentielles Wurzelwachstum

TP-Ziele: Entwicklung robuster Methoden und Verfahren zur nicht invasiven Bestimmung der räumlichen Verteilung unterschiedlichen Wurzelwachstums in Zusammenhang mit dem Bodenwasserhaushalt

Stellung des TP im Verbund: Projektbereich 3 - Standortanalyse

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Kurze Vorhabensbeschreibung

Im Mittelpunkt des Projekts steht die räumliche Modellierung von potentiellen Wurzeltiefgängen. Von entscheidender Bedeutung ist die Dynamik der Wasserentleerung der Bodenschichten über den Vegetationsverlauf durch die Pflanzenwurzeln in Kombination mit der Evapotranspiration. Das Projekt wird sich mit zwei verschiedenen Forschungsschwerpunkten beschäftigen:

A) Räumliche Modellierung

• Definierung allgemeingültiger minimaler Datensets als Vorrausetzung für die räumliche Modellierung potentiellen Wurzelwachstums

• Geostatistik und Cokriging

• Ableitung neuer Pedotransferfunktionen über GIS-gestützte, multifaktorielle Modellierung – Fuzzy logic

B) Prozessorientierte Modellierung

• Pflanzenwachstumsmodellierung - Kalibrierung und Validierung von DSSAT 4

• Modellierung des Bodenwassereinflusses auf das Wurzelwachstum

Status Quo

Die flächenhafte Analyse und Modellierung von Wurzelwachstum unter Berücksichtigung des Boden- und Bestandeswasserhaushalts hat im Precision Farming eine entscheidende Bedeutung, da mit dem teilflächenspezifischen Management eine Präzisionstechnik vorhanden ist, über die exakt auf die Heterogenität reagiert werden kann. Der potentiell durchwurzelbare Bodenkörper definiert den Raum, aus dem die Pflanzen ihre Nährstoff- und Wasseraufnahme über die Wurzeln sichern und somit das Pflanzenwachstum und den Ertrag in Verbindung mit den klimatischen Bedingungen bestimmen. Bisherige Transferfunktionen zur Berechnung des effektiven Wurzelraums basieren auf statischen Verfahren, die laterale Stoffflüsse unberücksichtigt lassen und den Kapillarhub aus dem Grundwasser nur ungenau abschätzen. Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit, dynamische Pedotransferfunktionen zu entwickeln, die eine Adaption in unterschiedlichen Boden- und Landschaftsräumen ermöglichen.

Wesentliche Fragestellungen/Arbeitsvorhaben

Auf zwei Standorten in verschiedenen Bodenlandschaften werden intensive Messungen zur Bestimmung des Boden- und Pflanzenwasserhaushalts durchgeführt und mit Simulationsergebnissen verglichen. In diesem Zusammenhang ist auch ein kontinuierliches Monitoring von Bodenwasserdaten vorgesehen. Zudem wird ein Versuchskonzept umgesetzt, das eine Methodenentwicklung zur flächenhaften Abschätzung der potentiellen Durchwurzelungsintensität ermöglicht. Dieses Konzept sieht vor, dass an zwei Standorten innerhalb eines Schlages intensive Untersuchungen zum Boden- und Pflanzenwasserhaushalt vorgenommen werden. Die an den Intensivstandorten entwickelten Algorithmen können so an unterschiedliche Bodenbedingungen angepasst und GIS-gestützt unter Zuhilfenahme von flächenhaften Vorinformationen räumlich modelliert werden.

Bilder der Intensivmesspunkte

Wulfen: Finkenherd (Schlag 141)

Intensivmesspunkt 1	Intensivmesspunkt 2

Groß Twülpstedt: Rabenberg

Intensivmesspunkt 1	Intensivmesspunkt 2

Datum: 5.4.2005