Projekt "Climagrocycle"

Zuletzt geändert: 03.03.2021

Projekt "Climagrocycle"

Ausgangslage

Für die kommenden Jahre werden im pannonischen Raum längere und häufigere Trockenperioden und häufigere Starkregenereignisse prognostiziert. Das Ziel des Projekts CLIMAGROCYCLE war es zu ermitteln, wie die zukünftigen Niederschlagsmuster die Funktion(en) des Agroökosystems beeinflussen. Die kombinierten Effekte von veränderten Niederschlägen und Bodentypen auf den Nährstoffkreislauf, das Pflanzenwachstum und das Bodenleben wurden in der AGES-Lysimeteranlage in Wien untersucht.

Methoden

Diese Anlage besteht aus 18 Lysimetern, welche die drei Hauptbodentypen des Marchfeldes repräsentieren, nämlich seichtgründigen Tschernosem (Ps), tiefgründigen Tschernosem (Ch) und Feuchtschwarzerde (Pg). Die Hälfte der Lysimeter wurde nach den aktuellen Niederschlagsmustern bewässert und die andere Hälfte nach dem für den Zeitraum 2071-2100 im pannonischen Raum prognostizierten Niederschlagsmuster. Mineralisierungsraten und Nährstoffkreisläufe wurden mit markiertem Stickstoff (N) und Kohlenstoff (15N, 13C) bewertet, Nährstoffparameter wurden in Boden-, Pflanzen- und Grundwasserproben analysiert und Mikroorganismen und Mesofauna im Boden wurden ausgewertet.

Ausgewählte Ergebnisse

Hinsichtlich der Erträge der Kulturpflanzen (Sommerweizen, Sommergerste, Winterweizen) führten die simulierten Trockenperioden zu einem signifikanten Rückgang der Biomasseproduktion von Korn und Spreu und tendenziell zu einer Abnahme der Strohbiomasse. In ähnlicher Weise nahm die Beikrautbiomasse in den Lysimetern unter dem vorhergesagten Niederschlagsszenario signifikant ab, wohingegen wir keinen eindeutigen Effekt auf die Abundanz der Beikrautarten feststellen konnten. Die Stickstoffnutzungseffizienz wurde nur im Jahr 2017 in Pg signifikant vom Niederschlag beeinflusst und war bei Winterweizen am höchsten.

Hinsichtlich der Reaktionen der Mesofauna fanden wir signifikante Auswirkungen sowohl des Bodentyps als auch der Bewässerung auf die Gesamtzahl der Oribatiden-Milben, wobei sich in Ch-Böden etwa dreimal mehr Individuen befanden als in Ps-Böden, was auf günstige Bedingungen für Milben schließen lässt.

Die mikrobielle Gemeinschaft im Boden, verhielt sich resistent gegenüber dem Niederschlagsregime. Allerdings zeigte das Isotopenmarkierungs-Experiment, dass mikrobielle Nährstoffkreisläufe, wie z.B. die Mineralisierung von frisch zugegebenem Gründünger und die Denitrifikation, unter dem vorhergesagten Niederschlagsregime verlangsamt werden. Die verringerte Pflanzenproduktion bedingte eine verringerte Stickstoffaufnahme durch die Pflanzen, welche wiederum zu einer Anreicherung von verfügbarem mineralisierten Stickstoff im Boden führte. Wir schätzten die Abnahme der pflanzlichen Biomasse und somit der Stickstoffaufnahme und des Kohlenstoffeintrags als Folge des vorhergesagten Niederschlagsmusters als den dominierenden Faktor im Kohlen- und Stickstoffkreislauf ein. Die Auswirkung des verringerten Abbaus organischer Substanz wurde nachgewiesen, ist aber von sekundärer Bedeutung.

Projekttitel: Consequences of Climate change for Agroecosystem Carbon and Nitrogen Cycling
Projektlaufzeit: April 2017 – September 2020
Projektkonsortium: Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit, Bundesamt für Wasserwirtschaft, Universität für Bodenkultur

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