Pflanzenwachstum, Wasserqualität, Kohlenstoff- und Nährstoffflüsse in rural-urbanen Anbausystemen auf verschiedenen räumlichen Skalen

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Bürkert
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik ; Bodenwissenschaften ; Ökologie der Landnutzung
• Förderung: Förderung seit 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 279374797

Land, Wasser und Arbeit sind die wichtigsten ertragsbegrenzenden Ressourcen für die landwirtschaftliche Produktion entlang des Land-Stadt-Gradienten von Bangalore. Dies hat zum weitgehenden Ersatz des Regenfeldbaus durch intensiv bewässerte Gemüseproduktion geführt. Die Folgen solcher Veränderungen der traditionellen indischen Anbausysteme auf die Nährstoffdynamik und die Bodenfruchtbarkeit sind bisher weitgehend unbekannt. Dieses Projekt befasst sich mit den transformationsbedingten Änderungen in der Intensität der landwirtschaftlichen Produktionssysteme auf der Mikro- (Versuchsparzelle) und Meso-Ebene (Feld und Betrieb). Analysiert werden horizontale und vertikale Flüsse von Nährstoffen (Stickstoff (N), Phosphor (P), Kalium (K) und Schwefel (S)) und Kohlenstoff (C), der Umsatz von bodenbürtigem C und N in verschiedenen Pools in Feld- und Laborexperimenten, deren Auswirkungen auf die Nährstoff- und Wassernutzungseffizienz unter Regenfeldbau und bewässerten Bedingungen auf der Forschungsstation unseres indischen Kooperationspartners UASB, sowie auf 72 ausgewählten bäuerlichen Feldern. Das Vorhaben trägt zu den Gesamtzielen von FOR2432 bei, indem räumlich explizite Daten über die Auswirkungen von intensivierungsbedingten Landnutzungsänderungen für die wichtigsten Ackerkulturen erhoben werden. Zudem sollen die Wirkungen auf die wichtigsten chemischen Bodenparameter (Pools von C, N, P, K und S), die pflanzliche Erzeugung und die Ökosystemdienstleistungen geprüft werden. Damit wird auch eine Kalibrierung und Validierung von Modellen zu längerfristigen Veränderungen dieser Parameter ermöglicht. Dazu werden wir die Aufnahme und dem Umsatz von C, N, P, K und S einschließlich gasförmiger (N2O, NH3, CO2) und auswaschungsbedingter Verluste (NO3-, gelöster organischer C, organisches P und SO4[2-]) untersuchen. Die photoakustische Spektroskopie und Gaschromatographie sowie der Einsatz von Anionen-/Kationenaustauschern und Mikro-Lysimetern, erfolgen in engem Austausch mit dem Teilprojekt A02 (bodenhydrologische Untersuchungen) sowie C01 und C02 (Erhebung multi-spektraler Signaturen). Der Einsatz von 15N im Feldexperiment ermöglicht es, das Umsetzungsgeschehen des zugesetzten Dünger-N zu verfolgen. Die Daten werden dazu verwendet, das DNDC Modell zu parametrieren. Hochauflösende Luftaufnahmen und Hexakopter-gestützte, multispektrale Scans der Biomassenoberfläche erlauben in Zusammenarbeit mit C01 ein zerstörungsfreies Monitoring der Wachstumsverläufe der untersuchten Pflanzen unter Berücksichtigung kleinräumiger Variabilität auf der Station und auf kleinbäuerlichen Feldern sowie das Sammeln von Bestandessignaturen aus mittlerer Höhe. Das Projekt trägt zudem dazu bei, den Ertragswert landwirtschaftlicher Flächen genauer abschätzen zu können, der eine wesentliche Entscheidungsgröße eines Landwirts dafür ist, die pflanzliche Erzeugung entweder zu intensivieren oder aufzugeben.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2432: Social-Ecological Systems in the Indian Rural-Urban Interface: Functions, Scales, and Dynamics of Transition
• Internationaler Bezug: Indien
• Kooperationspartner: Professor Dr. D.C. Hanumanthappa; Professor Dr. Mr. Muddalagiriyappa; Professor Dr. C. Subbarayappa