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Frühwarnsystem: Regionales Boden-Monitoring-Tool für nachhaltige Stoffkreisläufe auf landwirtschaftlich genutzten Böden
Im Projekt "Frühwarnsystem" wurde ein Modell entwickelt, das erlaubt, auf regionaler Ebene ausgeglichene Stoffkreisläufe in Ackerböden zu erzielen. Es erkennt anhand von Szenarioanalysen nicht-nachhaltige Entwicklungen in der Landwirtschaft und zeigt auf, welche Massnahmen angewendet werden können.
Hintergrund (abgeschlossenes Forschungsprojekt)
Auf landwirtschaftlichen Nutzflächen werden Düngemittel, Pestizide und anderen Bodenzusätze eingesetzt. Diese enthalten neben Nährstoffen auch kleine Mengen an Schadstoffen. Die schleichende Akkumulation dieser Substanzen und das enorme Überangebot an Nährstoffen gefährdet die Qualität der Böden und kann die Bodenfunktionen beeinträchtigen. Regelmässige Kontrollen liefern wichtige Informationen über den Zustand und die Entwicklung der Bodenqualität. Diese Kontrollen sind relativ teuer und zeitintensiv, sodass ihr Einsatz auf wenige Standorte begrenzt bleibt.
Ziel
Das Projekt befasste sich mit folgenden Kernfragen: Wie lässt sich der Einsatz von Nährstoffen und Pestiziden im regionalen Kontext optimieren? Wie lassen sich Schadstoffeinträge verringern? Wie lassen sich Risiken für landwirtschaftlich genutzte Böden grossräumig erkennen?
Ergebnisse
Im Rahmen des Projekts wurde ein Modell entwickelt, das regional eingesetzt werden kann und verschiedene Daten analysiert, unter anderem georeferenzierte Daten aus Landwirtschaftszählungen, Landnutzungskarten, Richtlinien für die Düngung, Boden- und Wetterdaten sowie sozio-ökonomische Faktoren. Das Team berechnete die Ein- und Austräge von Nährstoffen (Stickstoff, Phosphor) und Spurenmetallen (Kupfer, Zink und Kadmium) für die Böden von zwei Studienregionen in den Kantonen Zürich (41 km2) und Bern (158 km2) für die letzten Jahrzehnte. Es wurden die Nähr- und Schadstoffbilanzen in räumlich expliziten Karten abgebildet. So lassen sich Risikogebiete ("Hotspots") erkennen und zukünftige Trends in Abhängigkeit unterschiedlicher sozio-ökonomische Bedingungen vorhersagen.
Bedeutung für die Forschung
Das Projekt fokussiert auf den Einfluss regionaler Landbewirtschaftung auf die Bodenfunktionen und liefert Entscheidungshilfen für eine nachhaltige Bodennutzung. Die Ergebnisse des entwickelten Modells können auch für andere Bereiche wertvolle Hinweise liefern, etwa für die Bewertung diffuser Verschmutzungen von Oberflächengewässern.
Bedeutung für die Praxis
Eine Stärke des Modells besteht darin, dass es anhand von Szenarien geeignete Massnahmen auf regionaler Ebene aufzeigen kann und dass es Indikatoren liefert, die eine Entscheidungsfindung im Sinne einer nachhaltigen Bodenbewirtschaftung erlauben.
Originaltitel
An integrated Modelling framework to monitor and predict trends of agricultural management and their impact on Soil functions at multiple scales (iMSoil)