Modellierung von Bodenfunktionen

Böden erfüllen eine ganze Reihe verschiedener wichtiger Funktionen in unserer Umwelt. Sie sind nicht nur die Grundlage der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion, sie filtern auch das Niederschlagswasser für sauberes Trinkwasser, sie beeinflussen das Klima durch die Speicherung von Kohlenstoff, sie speichern Wasser und bewahren uns damit vor häufigerem Hochwasser und sie bieten den Lebensraum für eine enorme Vielfalt von Organismen. All diese Funktionen ergeben sich aus dem Zusammenwirken von vielen physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen in Böden. Diese Prozesse und ihr Zusammenspiel müssen verstanden werden, um die Auswirkungen von Bodennutzung auf die Bodenfunktionen vorhersagen und entsprechend optimieren zu können. Die Herausforderung dabei liegt zum einen in der Komplexität der wechselwirkenden Prozesse, zum anderen darin, dass diese Prozesse in verschiedenen Böden unter verschiedenen Standortsbedingungen sehr unterschiedliche sein können -- Boden ist nicht gleich Boden. Das BonaRes-Zentrum entwickelt neue systemorientierte Modellkonzepte, die in der Lage sind Böden als komplexe Systeme abzubilden.

 

Ein erster Schritt ist eine Analyse des vorhandenen Wissens über Bodenprozesse und ihre Wechselwirkungen. Dazu wird eine Metaanalyse der vorhandenen Literatur organisiert, an der sich alle interessierte Bodenwissenschaftler beteiligen können. Eine entsprechende Infrastruktur - wird über ein Web-Portal zur Verfügung gestellt. Die Ergebnisse stehen allen Beteiligten unmittelbar zur Verfügung. Parallel dazu und aufbauend auf diese Metaanalyse werden funktionelle Bodeneigenschaften identifiziert, welche substanzielle Informationen für die Bewertung der verschiedenen Bodenfunktionen liefern und daher als Indikatoren verwendet werden können. Die Beschreibung des Systems Boden erfolgt dann durch die charakteristische, standortsspezifische Ausprägung dieser funktionellen Eigenschaften und ihren Wechselwirkungen. Damit kann die Dynamik von Bodenfunktionen als Antwort auf externe Störungen beschrieben werden genauso wie kritische Grenzen für Stabilität und Resilienz. Damit lassen sich letztlich Maßnahmen der Bodennutzung in ihrer Wirkung auf Bodenfunktionen bewerten. Dieses Konzept liefert darüber hinaus wertvolle Informationen zur Dynamik von Bodeneigenschaften für das breite Spektrum vorhandener Bodenprozessmodelle (Wasserdynamik, Stoffumsatz, etc.) wo diese Bodeneigenschaften in der Regel als statische Grundlage für Parametrisierungen verwendet werden.