Implementierung und Validierung der DFG-SPP Ergebnisse mit Hilfe einer Erweiterung des Rothamstedt Carbon Models
Final Report Abstract
Da Veränderungen des Kohlenstoffvorrates im Boden in der Regel sehr langsam vonstatten gehen, liegt die einzige Möglichkeit zur Vorhersage dieser Veränderungen in der Modellierung. Die meisten derzeit angewendeten Modelle beziehen sich auf Oberböden und bestehen aus verschiedenen konzeptionellen Kohlenstoffpools unterschiedlicher Stabilität (z. B. labil, stabil, inert). Um diese Pools spezifizieren zu können, müssen diese Pools durch messbare Kohlenstofffraktionen verifiziert werden. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Ausweitung der Modellierung auf Unterböden, da diese aufgrund der erheblichen Mengen an Kohlenstoff (bis zu 50% des gesamten im Boden gespeicherten C) die Kohlenstoffdynamik maßgeblich beeinflussen können. Im Rahmen dieses Projektes wurden verschiedene Varianten des Rothamsted Carbon Model getestet, in denen die Größe der C-Einträge sowie der Pool an inerter organischer Substanz mittels verschiedener Ansätze (konzeptionell oder über gemessene Daten) abgeschätzt wurden und das Modell über gemessene C-Daten optimiert bzw. anhand von Langzeit-Experimenten kalibriert wurde. Weiterhin wurde untersucht, inwieweit sich einfache Modelle für die Simulation der Kohlenstoffdynamik in Unterböden eignen. Die Abschätzung der C-Einträge in den Boden über die Erträge lieferte die besten Ergebnisse in der Vorhersage der Kohlenstoffdynamik, sofern die Rhizodeposition in die Kalkulation mit einbezogen wurde. Für die Kalibrierung erwies sich die Verwendung einer Langzeit-Behandlungsvariante für eine gute Modellvorhersage als essentiell. Es zeigte sich, dass Unsicherheiten in der Größe der C-Einträge und des lOS- Poots sich deutlich stärker auf die Modellperformance auswirken als Änderungen in der Zersetzbarkeit des Pflanzenpools. Die Einbeziehung von 14C-Daten erwies sich unter den untersuchten Ansätzen zur Abschätzung der Größe des lOS-Pools für zwei von drei Standorten als am besten geeignet. Für die Simulation der Kohlenstoffdynamik in Unterböden erwies sich die Verwendung einfacher Modelle als zufrieden stellend. Solange die die Kohlenstoffdynamik in Unterböden steuernden Größen noch unzulänglich untersucht sind, empfiehlt sich der Einsatz hoch komplexer Modelle derzeit noch nicht, da diese zur Zeit aufgrund mangelnder Datengrundlage für Unterböden nicht validiert werden können, vermutlich überparameterisiert sind und zu Fehlern in der Simulation von Änderungen der organischen Bodensubstanz neigen.
Publications
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2007. Evaluation of soil 14C data for estimating inert organic matter in the RothC model. Radiocarbon 49, 1079-1091
Rethemeyer J., Grootes, P.M., Brodowski, S. and Ludwig, B.
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2007. Predictive modelling of C dynamics in the long-term fertilization experiment at Bad Lauchstädt with the Rothamsted Carbon Model. European Journal of Soil Science 58, 1155- 1163
Ludwig, B., Schulz, E., Rethemeyer, J., Merbach, I. and Flessa, H.
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2008. Comparison of two quantitative soil organic carbon models with a conceptual model using data from an agricultural long term experiments. Journal of Plant Nutrition and Soil Science 171, 83-90
Ludwig, B., Kuka, K., Franko, U. and von Lutzow, M.
