Böden sind komplexe Systeme, in denen eine Vielzahl physikalischer, chemischer und biologischer Prozesse auf verschiedenen räumlichen Ebenen interagieren. Aus diesen Wechselwirkungen resultieren die verschiedenen Bodenfunktionen. Modelle zur Beschreibung der Dynamik von Bodenfunktionen als Reaktion auf Bewirtschaftungsmaßnahmen oder klimatische Veränderungen müssen die relevanten Bodenprozesse und ihre Wechselwirkungen abbilden.
In BonaRes entwickeln wir einen systemischen Modellansatz, bei dem biotische und abiotische Komponenten von Böden über Bodenprozesse entsprechend unserem aktuellen Kenntnisstand miteinander verknüpft werden. Dies führt zu einem Netz von Wechselwirkungen, welches das komplexe Verhalten des Bodens realistisch reproduziert. Dazu gehört die nichtlinearen Dynamik von Bodeneigenschaften, ihre Konvergenz in Richtung von stabilen Zuständen aber auch ihre Instabilität als Reaktion auf externe Störungen.

Dieser Modellansatz stellt in mehrfacher Hinsicht als wertvolles Werkzeug dar:

1.  Er erlaubt  die Vorhersage der Auswirkungen von Bewirtschaftungsmaßnahmen auf Bodenfunktionen,
2.  der aktuelle Forschungsbedarf zur Vervollständigung unseres Systemverständnisses kann besser identifiziert werden und
3. die Relevanz von einzelnen Prozessen für das Gesamtsystem kann beurteilt werden. Das BODIUM Modell ist so konzipiert, dass es kontinuierlich aktualisiert und an neue Erkenntnisse angepasst werden kann. Der Quellcode wird zu gegebener Zeit frei verfügbar gemacht.

Literatur:
Vogel, H.-J., S. Bartke, K. Daedlow, K. Helming, I. Kögel-Knabner, B. Lang, E. Rabot, D. Russell, B. Stößel, U. Weller, M. Wiesmeier, and U. Wollschläger (2018): A systemic approach for modeling soil functions. SOIL, doi:10.5194/soil-4-83-2018. (pdf)

Kontakt: Hans-Jörg Vogel (hans-joerg.vogel@ufz.de)