BODIUM4Farmers als Entscheidungshilfe für die Landwirtschaft
Die Landwirtschaft steht vor vielen Herausforderungen: Klimawandel, neue
Anforderungen der Gemeinsamen Agrarpolitik (GAP) und steigende Erwartungen
an Umwelt- und Ressourcenschutz treffen auf den Anspruch, wirtschaftlich
erfolgreich zu bleiben und die Ernährungssicherheit zu gewährleisten. Vor
diesem Hintergrund haben Wissenschaftler:innen des Helmholtz-Zentrums für
Umweltforschung (UFZ) aus dem am UFZ entwickelten Bodenmodell BODIUM die
Webanwendung BODIUM4Farmers erstellt und jetzt zur Nutzung freigeschaltet.
Das Praxistool will Landwirtinnen und Landwirte dabei unterstützen,
langfristige Bodennutzung, gesunde Böden und stabile Erträge miteinander
in Einklang zu bringen.
Der Boden ist ein wichtiger Teil des Ökosystems und erfüllt viele
Funktionen. Er produziert beispielsweise Biomasse, speichert und filtert
Wasser, bindet Kohlenstoff und bildet den Lebensraum für Bodenorganismen.
„Die Böden sind komplexe Systeme, in denen eine Vielzahl physikalischer,
chemischer und biologischer Prozesse auf unterschiedlichen räumlichen
Ebenen ablaufen“, sagt die UFZ-Bodenforscherin Dr. Ute Wollschläger. Wie
sich Böden bei veränderter Bewirtschaftung oder unter dem Einfluss des
Klimawandels entwickeln, lässt sich mit wissenschaftlichen Experimenten
jedoch nur eingeschränkt untersuchen, da Böden nur langsam auf veränderte
Rahmenbedingungen reagieren.
Forscherinnen und -forscher des UFZ haben im Rahmen des Forschungsprojekts
„BonaRes-Zentrum für Bodenforschung“ mit BODIUM ein solches Bodenmodell
entwickelt. Es basiert auf bewährten Modellen, die das Pflanzenwachstum
sowie die Wasser- und Stoffflüsse in Böden abbilden. Diese haben sie um
neue Erkenntnisse ergänzt. Damit lassen sich dann zum Beispiel das
Pflanzen- und Wurzelwachstum, die Verlagerung von Wasser, Sauerstoff und
Nitrat sowie der Umsatz von organischem Material simulieren. „Unser Modell
unterschiedet sich von anderen Bodenmodellen durch seinen ganzheitlichen
Ansatz“, sagt UFZ-Bodenforscherin und Leiterin des BODIUM-Teams Dr. Sara
König. So berücksichtigt BODIUM beispielsweise die zeitliche Dynamik der
Porenstruktur. Diese wird durch die Bodenbearbeitung und die biologische
Aktivität der Bodenlebewesen geformt – und ist für den Wasserhaushalt, den
Kohlenstoffhaushalt und das Wurzelwachstum von entscheidender Bedeutung.
Zudem ist BODIUM mechanistisch angelegt. „Dadurch muss das Bodenmodell
nicht für jeden Standort neu kalibriert werden“, erklärt sie. Auf diese
Weise lassen sich mittel- bis langfristige Änderungen der Bodenfunktionen
in Abhängigkeit vom Klima und von der Bodennutzung vorhersagen – und zwar
unter lokalen Standortbedingungen und Bodeneigenschaften.
BODIUM4 Farmers – das Praxistool
Das Modell BODIUM ist Basis für die Webanwendung BODIUM4Farmers. Das Tool
richtet sich an Landwirtinnen und Landwirte und kann sie dabei
unterstützen, abzuschätzen, welche Folgen Nutzungs- oder Klimaänderungen
auf ihre Flächen haben könnten. Oder mit anderen Worten: Es hilft ihnen,
die richtigen Entscheidungen zu treffen, um auf ihren Flächen ertragreich
zu wirtschaften und einen gesunden Boden zu erhalten, der möglichst
dauerhaft viele Bodenfunktionen erfüllt. Auf der interaktiven
Benutzeroberfläche wird die interessierende Ackerfläche auf einer Karte
ausgewählt und dann mit den örtlichen Wetterdaten des Deutschen
Wetterdienstes und einer vorhandenen Bodenkarte verknüpft. Die
bereitgestellten Bodendaten können dann überprüft und die
Bewirtschaftungsdaten der vergangenen Jahre eingegeben werden. Im nächsten
Schritt können die Nutzerinnen und Nutzer verschiedene
Bewirtschaftungsoptionen testen, zum Beispiel mit Fruchtfolgen
experimentieren, indem sie andere Kulturpflanzen testen oder
Zwischenfrüchte einbauen. Sie können aber auch die Düngung oder die
Bodenbearbeitung variieren – und das alles vor dem Hintergrund
verschiedener Niederschlags- und Klimaszenarien.
BODIUM4Farmers liefert dann für die gewünschte Fläche Aussagen zur
Entwicklung von Erträgen, Kohlenstoffspeicherung, Wasserspeicherkapazität,
Nährstoffverlusten und Nutzungseffizienz von Nährstoffen (z.B.
Stickstoffrückhaltevermögen). Die Unterschiede zwischen der aktuellen
Nutzung und dem gewählten Szenario lassen sich für die jeweiligen
Indikatoren als prozentuale Änderungen oder als jährliche absolute Werte
anzeigen. „Das Tool vermittelt damit Landwirtinnen und Landwirten auch
wichtiges Bodenwissen, das viele so im Detail in ihrer Ausbildung nicht
vermittelt bekommen haben“, sagt Ute Wollschläger. Natürlich hat
BODIUM4Farmers auch Grenzen. „Das Tool kann beispielsweise nicht den
exakten organischen Kohlenstoffgehalt auf einer Fläche in 30 Jahren
angeben. Es zeigt aber, in welche Richtung sich dieser bei
unterschiedlichen Bewirtschaftungsweisen und unterschiedlichen
Wetterbedingungen verändert“, sagt sie. Auch mache es wenig Sinn, sich
Szenarien nur für das folgende Jahr berechnen zu lassen: „Eine solche
Angabe ist zu sehr abhängig vom Wetter. Wir empfehlen, sich Szenarien über
mindestens zwei Fruchtfolgen angeben zu lassen, um Trends erkennen zu
können“, ergänzt Sara König.
Das Online-Tool ist frei verfügbar. Die eingegebenen Daten sind durch ein
Login geschützt und stehen nur den Landwirtinnen und Landwirten zur
Verfügung, die die Daten eingeben. BODIUM4Farmers wurde in Workshops mit
Landwirtinnen und Landwirten entwickelt. Derzeit wird es von ersten
Agrarbetrieben genutzt und im engen Austausch weiter verbessert.
Perspektivisch soll das Tool auch für Agrarbetriebe in Europa anwendbar
sein.
Link zum Webtool BODIUM4Farmers: https://bodium4farmers.de/
Weitere Informationen:
Publikation zum systemischen Bodenmodell BODIUM, der Basis von
BODIUM4Farmers:
König S., Weller U., Betancur‐Corredor B., Lang B., Reitz T., Wiesmeier
M., Wollschläger U., Vogel H. (2023). BODIUM — A systemic approach to
model the dynamics of soil functions. European Journal of Soil Science,
74(5), https://doi.org/10.1111/ejss.1
BODIUM-Website: https://www.bonares.de/service
evaluations/bodium-modell
Video: https://bodium4farmers.de/teas
