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Forschungsstelle
AGS
Projektnummer
14.41.3.1
Projekttitel
Grundlagen zur Beurteilung der Bodenfruchtbarkeit sowie Hilfsmittel für nachhaltige landwirtschaftliche Bodennutzung und den praktischen Vollzug Bodenschutz
Projekttitel Englisch
Fundamentals for the assessment of soil fertility and support for sustainable agricultural soil management and the practical implementation of soil protection

Texte zu diesem Projekt

 DeutschFranzösischItalienischEnglisch
Schlüsselwörter
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Kurzbeschreibung
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Projektziele
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Neue Kenntnisse/Literatur
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Kunden/Berichterstattung
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Erfasste Texte


KategorieText
Schlüsselwörter
(Englisch)
soil quality, soil functions, soil structure, soil organic matter, soil microbial parameters, redox potential, site properties, soil compaction, soil analysis, interpretation scheme, decision making tools, risk-modelling, soil compaction, agri-environmental indicators, long-term monitoring, nanoparticles, biochar, soil remediation
Kurzbeschreibung
(Deutsch)
-       Dieses Tätigkeitsfeld umfasst ein breites Feld von Tätigkeiten
i) von der Entwicklung methodischer und interpretatorischer Grundlagen zur Bestimmung und Beurteilung von Bodeneigenschaften und –prozessen,
ii) über die Anwendung dieser Hilfsmittel für die Beschreibung und das Verständnis von Bodenprozessen und ihren Wechselwirkungen mit Bewirtschaftungs- und Umwelteinflüssen,
iii) bis hin zur Nutzung dieser Hilfsmittel und Kenntnisse für das Bereitstellen von Beurteilungs- und Entscheidungshilfsmitteln für eine nachhaltige, effektive Bodennutzung und einen umfassenden vorsorglichen Bodenschutz.
-       Durch eine ganzheitliche Sicht der Bodenqualität mit Berücksichtigung physikalischer, chemischer und biologischer Aspekte soll der Lebensraum Boden umfassend abgebildet und beurteilt werden, wobei auch die intensiven Wechselwirkungen zwischen diesen Aspekten gebührend berücksichtigt werden. Auf dieser integrierten Basis von boden- und standortkundlichen Methoden, Daten und Kenntnissen werden die Bedürfnisse des Bodenschutzes und der nachhaltigen landwirtschaftlichen Bodennutzung bestmöglich berücksichtigt.
-       Neben Aspekten der Grundlagenforschung im Bereich der Bodenstrukturbildung und der Bedeutung des Bodenstrukturzustandes für Bodenprozesse, die zusammen mit in- und ausländischen Forschungsgruppen und teilweise unter Nutzung von Drittmittel-Forschungsmitteln durchgeführt werden, steht die angewandte Forschung und Entwicklung sowie die boden- und standortkundliche Beratung im Zentrum der Aktivitäten dieses TFs, um die vorhandenen Forschungsergebnisse möglichst rasch den wichtigsten Bodenakteuren und dadurch ganz direkt dem Schutz des Bodens und seiner effektiven Nutzung zugänglich machen zu können. Diesem Zweck dienen auch die Aktivitäten im Bereich der Politikunterstützung und des Vollzuges, wo Bundesstellen und kantonale Fachstellen bei bodenbezogenen Aktivitäten beraten und unterstützt werden.
-       Neben dem zentralen Thema des Schutzes der Bodenqualität in den Bereichen Bodenphysik, Bodenchemie und Bodenmikrobiologie werden neu auch Methoden und Daten für eine umfassende Risikobeurteilung der landwirtschaftlichen Anwendung neuer Materialien wie Nanopartikel (in Pflanzenschutzmitteln und Düngern) oder Pflanzenkohle (als Bodenverbesserer bzw. –sanierer) bereitgestellt sowie einzelne Aktivitäten zur Unterstützung des flächenhaften Schutzes qualitativ hochwertiger Böden entwickelt.
Projektziele
(Deutsch)
Methodik (Analyse und Interpretation):
Ziele fürs AP2014-17:
- M1: Ein Modellsystem für bodenmikrobiologische Stresstests und den Nachweis gasförmiger Produkte des aeroben bzw. des anaeroben Stoffwechsels ist ausgearbeitet, funktionsfähig und dokumentiert.
- M2: Forschungsmethoden für den Nachweis von Nanopartikeln und die Bioverfügbarkeit von organischen Schadstoffen liegen vor.
- M3: Das Vorgehen fürs Gewährleisten der Referenzstabilität von bodenmikrobiologischen Bestimmungen ist überprüft, allenfalls verbessert und dokumentiert.
- M4: Die Interpretationsschemata für bodenmikrobiologische Referenzwerte sind auf dem aktuellsten Stand.
- M5: Grundlagen für bodenphysikalische Grenzwerte sind verfügbar.
- M6: Standort- und bodenkundlich interessierte Forschungsgruppen erhalten qualifizierte Beratung.

Prozessforschung:
Ziele fürs AP2014-17:
- P1: Soil Structure Observatory-Feldversuch ist eingerichtet, versuchstechnische Betreuung und Datenerhebung mit Beprobungen und kontinuierlichen Feldmessungen funktionieren.
- P2: Die kurzfristige Entwicklung der Bodenstruktur im SSO-Feldversuch nach dem anfänglichen Verdichtungsereignis ist charakterisiert, der Einfluss der wichtigsten Strukturbildungsfaktoren (natürliche Prozesse, beeinflussende Bewirtschaftungsmassnahmen) herausgearbeitet und deren Bedeutung für die Entwicklung von strukturbezogenen Bodenfunktionen analysiert.
- P3: Die Wechselwirkung zwischen dem Gastransport im Porensystem und der biochemischen Reduktion in den SSO-Böden ist untersucht; zusammen mit Modellversuchen sind die Auswirkungen für das Verhalten von Nähr- und Schadstoffen charakterisiert.
- P4: Verbesserte Beschreibung der mechanischen Bodenfestigkeit und der Modellierung des Spannungs-Deformationsverhaltens von Böden; breitere Datengrundlage für das Simulationsmodell Terranimo verfügbar.
- P5: Das Verhalten von Nanopartikeln (Kohlenstoff-Nanoröhren, Titandioxid) in Boden-Pflanzensystemen ist bekannt und deren Effekte auf Bodenmikroorganismen (funktionelle Leistung) und Kulturpflanzen (Qualität, Quantität des Ertrages) untersucht; der Einfluss von Pflanzenkohle-Produkten auf die Schadstoff-Bioverfügbarkeit in Böden ist dargelegt und die resultierenden Totalgehalte sind nach den gesetzlichen Vorgaben beurteilt.

Anwendungen:
Ziele fürs AP2104-17:
- A1: Das Prognoseinstrument Terranimo ist bezüglich Datenbasis, verfügbaren Berechnungsalgorithmen, implementierten Belastungsmodulen, Nutzbarkeit der Bedienungsoberfläche und Programmcode auf dem aktuellsten Stand. Die vorhandenen Beratungshilfsmittel erlauben es den AnwenderInnen, Terranimo effizient und effektiv für ihre praktischen Bedürfnisse einzusetzen.
- A2: Der AUI-Indikator "Humusbilanzierung" und das entsprechende einzelbetriebliche Beratungshilfsmittel sind für die Nutzung verfügbar, die Ergebnisse des AUI-Indikators sind ausgewertet und zusammen mit dem BLW veröffentlicht.
- A3: Die Module von SALCA-SQ sind auf dem neuesten Wissensstand; ein Modul "C-Sequestrierung in Böden" ist für SALCA entwickelt worden.
- A4: Die NABO sowie interessierte KABOs werden bezüglich Langzeituntersuchung von mikrobiologischen und physikalischen Bodeneigenschaften methodisch und analytisch unterstützt.
- A5: Kantonale Vollzugsstellen sowie entsprechende Bundesstellen erhalten boden- und standortkundliche Unterstützung.
- A6: Bundesstellen und kantonale Fachstellen werden bezüglich qualitativen Aspekten des quantitativen Bodenschutzes beraten und bei ausgewählten Projekten zur Verbesserung der Bodeneignung, z.B, im Zusammenhang mit der Aufwertung bezüglich landwirtschaftlicher Nutzungseignung oder im Rahmen von Meliorationsprojekten, gutachterlich und allenfalls feldbodenkundlich begleitet.
- A7: Das Ressourcenprogramm "Boden" des Kantons BE sowie das Projekt "Agroconcept Flaachtal" sind bei ihren Aktivitäten (Projektentwicklung, Wirkungsnachweis) unterstützt worden.
- A8: Die Tauglichkeit von Pflanzenkohle zur Reduktion von bioverfügbaren Schadstofffraktionen in kontaminierten Böden von ausgewählten Feldversuchen ist geprüft. Die ausschlaggebenden Prozesse sind verstanden und ermöglichen entsprechende Verallgemeinerungen.
Neue Kenntnisse/Literatur
(Deutsch)

Brock, C., Franko, U., Oberholzer, H.-R., Kuka, K., Leithold, G., Kolbe, H., Reinhold, J., 2013. Humus balancing in Central Europe – concepts, state of the art, and further challenges. J. Plant Nutr. Soil Sci. 176, 3-11.

Desaules, A., Ammann, S., Blum, F., Brändli, R.C., Bucheli, T.D., Keller, A. 2008 PAH and PCB in soils of Switzerland - status and critical review. J. Environ. Monitor. 10, 1265-1277.

Glinski, J. und Stepniewski, W., 1985. Oxygen diffusion rate (ODR). In: Soil aeration and its role for plants. CRC, Boca Raton, Florida. p. 181-186.

Gogos, A., Knauer, K., Bucheli, T.D., 2012. Nanomaterials in plant protection and fertilization: current state, foreseen applications and research priorities. J. Agric. Food Chem. 60, 9781-9792.

Hilber, I., Bucheli, T.D. 2010. Activated carbon amendment to remediate contaminated sediments and soils: a review. Global NEST Journal 12, 305-317.

Keller T., Lamandé M., Peth S., Berli M., Delenne J.-Y., Markgraf W., Rabbel W., Radjaï F., Rajchenbach J., Selvadurai A. P. S., Or D., 2013. An interdisciplinary approach towards improved understanding of soil deformation during compaction. Soil and Tillage Research 128, 61-80.

Keller T., Arvidsson J., Schjønning P., Lamandé M., Stettler M. & Weisskopf P., 2012. In situ subsoil stress-strain behaviour in relation to soil precompression stress. Soil Science 177(8), 490-497.

Mansfeldt, T., 2003. In situ long-term redox potential measurements in a dyked marsh soil. Plant Nutrition and Soil Science 166(2), 210-219.

Molstad, L., Dorsch, P. und Bakken, L.R., 2007. Robotized incubation system for monitoring gases (O2, NO, N2O, N2) in denitrifying cultures. Microbiological Methods 71(3), 202-211.

Oberholzer H.R., Freiermuth Knuchel R., Weisskopf P., Gaillard G., 2012. A novel method for soil quality in life cycle assessment using several soil indicators. Agronomy for Sustainable Development, DOI 10.1007/s13593-011-0072-7.

Oberholzer H.-R., Marbot B., Keller T., Lamandé M. & Weisskopf P., 2012. Application of SALCA-SQ, a method for assessing management effects on soil quality in Life Cycle Assessment, with special focus on soil compaction risk. Proceedings of the ISTRO conference 2012, Montevideo Uruguay, 24-28 Sept 2012. CD-ROM.

Reiser R., Rek J., Oberholzer H.-R., Holpp M. & Weisskopf P., 2012. Soil aeration and redox conditions monitored in a controlled traffic farming field. Proceedings of the ISTRO conference 2012, Montevideo Uruguay, 24-28 Sept 2012. CD-ROM.

Stettler M., Keller T., Schjønning P., Lamandé M., Lassen P., Pedersen J., Weisskopf P., 2012. Terranimo® – a web-based tool for evaluating soil compaction: Machinery-induced stresses versus soil strength. NJF Report 8(1), 87-90.

Weisskopf P., Keller T., Stettler M., 2012. Strategies to prevent soil compaction and examples for possible applications. NJF Report 8(1), 77-81.

Weisskopf P., Oberholzer H.R., Rek J., Keller T., 2013. Evolution of structural properties of an arable soil after compaction under different regeneration pathways. Advances in Geoecology 42, 164-182.

Kunden/Berichterstattung
(Deutsch)
  • Bundesämter (BLW, BAFU; ARE)
  • Kantonale Bodenschutzfachstellen, nationale Bodenbeobachtung NABO
  • Landwirtschaftliche Beratung, Bauern, Lohnunternehmer, Bauernverbände
  • Wissenschaftliche Gemeinschaft national (SNF) und international
  • Lehre und Ausbildung

 

  • Wissenschaftliche Publikationen, Vorträge und Poster an wissenschaftlichen Tagungen
  • Berichte für oder zusammen mit Verwaltungseinheiten
  • Praxisorientierte Publikationen, Vorträge und Poster an Kursen und Weiterbildungsveranstaltungen für Bauern, Lohnunternehmer und Berater
  • Populärwissenschaftliche Artikel für Zeitungen und Zeitschriften
  • Wissenschaftliche und fachliche Informationen auf der Agroscope-Website
  • Beratungsgrundlagen und –hilfsmittel als Merkblätter oder Erläuterungen in gedruckter oder elektronischer Form sowie frei zugängliche Web-Tools.