Swiss Soil Monitoring Network (NABO)

• Unité de recherche: AGS
• Numéro de projet: 14.41.4.1
• Titre du projet anglais: Swiss Soil Monitoring Network (NABO)

Mots-clé (Anglais)

soil monitoring, inorganic and organic soil pollutants, soil physics, soil microbiology, quality assessment, proficiency tests, detection and prognosis of temporal trends, modelling, trace element and plant nutrient balance, agricultural management, soil information system, digital soil mapping database, soil archive, GIS, pedotransfer functions, soil inference system

Description succincte (Allemand)

Basierend auf der Verordnung über Belastungen des Bodens (VBBo, SR 814.12) beauftragen das Bundesamt für Landwirtschaft und das Bundesamt für Umwelt die FG41.4 mit der Nationalen Bodenbeobachtung (NABO). Das Tätigkeitsfeld der NABO umfasst die 4 Module Direktes Monitoring, Modelling, Mapping und Service.
Für das direkte Monitoring betreibt die NABO ein Referenzmessnetz, das aus rund 100 über die gesamte Schweiz verteilten Standorten besteht und alle wichtigen Landnutzungstypen der Schweiz beinhaltet. Sie beobachtet und berichtet über den Zustand und die Entwicklung der Schweizer Bodenbelastung und der Bodenqualität sowie die Wirksamkeit von getroffenen umweltpolitischen Massnahmen.
Die Kernaufgaben der NABO beinhalten sowohl die Erfassung der zeitlichen Veränderungen und Prognosen als auch die Prozessmodellierung von Schad- und Nährstoffen und des Kohlenstoffgehaltes.
Für die landesweite Erfassung und Beurteilung der Bodenqualität gilt es geeignete räumliche Auswertungswerkzeuge anzuwenden, um beispielsweise Aussagen zu landesweiten Kohlenstoffgehalten in landwirtschaftlich genutzten Böden treffen zu können. Im schweizerischen Bodeninformationssystem NABODAT werden räumliche Bodendaten verwaltet. Die Daten kön­nen durch das Geographische Informationssystem (GIS) und mit Hilfe der Digital Soil Mapping (DSM) Technik räum­lich dargestellt werden. Flächenhafte Darstellungen von Bodeninformationen sind eine wichtige Voraussetzung für transparente und nachvollziehbare landschafts- und raumplanerische Planungen.

Objectifs du projet (Allemand)

Das primäre Ziel der Nationalen Bodenbeobachtung ist landesweite, langfristige Beobachtung und Beurteilung der Bodenqualität mit den Zielen der Früherkennung von unerwünschten Trends von Bodeneigenschaften, der Erfolgskontrolle von Umweltschutz­massnahmen und der Prognose von Entwicklungen zum Schutze des Bodens. Dafür werden seit Mitte der 1980-er Jahre Zeitreihen mit Bodenproben von rund 100 Referenzstandorten aufgebaut.
Die NABO unterhält und bewirtschaftet ein Bodenprobenarchiv mit über 10‘000 getrockneten und gesiebten sowie mehr als 1‘000 tiefgefrorenen Bo­denproben mit dem Ziel, Material aus Zeitreihen für die Analyse von neuen Parametern (z.B. persistente organische Schadstoffe) als auch für retrospektive Analysen von Parametern mit neuen Methoden (z.B. Bodenkohlenstoff) zur Verfügung zu haben. Das Bodenprobenarchiv stellt ein unschätzbares „Umwelt-Gedächtnis“ dar.
Mit dem Ziel die Qualität der Bodenanalysen nach VBBo in der Schweiz zu verbessern und damit die Vergleichbarkeit zwischen den einzelnen Labors zu erhöhen, führt die NABO jährliche Ringanalysenauswertungen durch und publiziert die Resultate auf der NABO-Homepage.
Die Anreicherung von Stoffen in Böden als auch die Veränderung von Schlüsselgrössen im Boden, wie z.B. pH oder Humus, sind langfristige Prozesse und deshalb schwierig zu erfassen. Um die Ursachen der gemessenen zeit­lichen Veränderungen in Böden zu erforschen, werden im indirekten Monitoring Prozessmodelle zur Erklärung der im direkten Monitoring gemessenen Veränderungen in Böden angewendet. Ziel des indirekten Monitorings ist im Sinne des vorsorgenden Bo­den­schutzes und der Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit frühzeitig negative Ver­änderung im Boden zu erkennen und auf Basis der landwirtschaftlichen Bewirtschaftung Prognosen und Empfehlungen für eine nachhaltige Bewirtschaftung geben zu können. Ein weiteres Ziel ist die Übertragung der Ergebnisse von den definierten NABO Standorten auf regionale Skala, als ein regionales Boden-Monitoring Tool für den chemischen Bodenschutz.
Ein wichtiges Ziel im AP2014-17 ist die Synthese der Ergebnisse aus gemessenen Zeitreihen und den Ergebnissen der Stoffflussmodellierung. Damit sollen die Resultate der des Referenzmessnetzes validiert und die Ursachen für bestimmte Entwicklungen identifiziert werden. Zudem soll das Verständnis des Systems Boden verbessert werden mit dem Ziel, die relevanten Bodenprozesse unter den verschiedenen Bedingungen zu erfassen und wenn möglich zu quantifizieren.
Für die landesweite Erfassung und Beurteilung der Bodenqualität gilt es geeignete räumliche Auswertungswerkzeuge anzuwenden, um beispielsweise Aussagen zu landesweiten Kohlenstoffgehalten in landwirtschaftlich genutzten Böden treffen zu können. Da gegenwärtig aber die erforderlichen Boden­informationen landesweit nicht vorliegen, gliedert sich dieses primäre Ziel in weitere sekundäre Ziele, die die Zusammenführung, Harmonisierung und Verwaltung von landesweiten verfügbaren Bodeninformationen betreffen. Ein Ziel ist daher die Aufarbeitung bestehender analoger und digitaler Bodendaten in der Schweiz sowie deren Be­treu­ung, Pflege und Speicherung in einem Bodeninformationssystem. Kernstück dieses Moduls ist das nationale Bodeninformationssystem NABODAT, das seit Sommer 2012 in der Produktivphase ist.

Meilensteine:
1.   Abschluss der Sechsterhebung an den rund 100 NABO-Referenzstandorten 2014 und Beginn der Sieberhebung ab 2015 in einem für die zukünftigen Fragestellung betreffend Auswirkungen des Klimawandels optimierten Referenznetz.
2.   Aufnahme von bodenbiologischen und -physikalischen Parameter in die Langzeituntersuchung der Bodenbeobachtung.
3.   Durchführung der Evaluation betreffend relevanter organischer Schadstoffe für die Bodenbeobachtung.
4.   Erstellung der Synthese des direkten Monitorings und des indirekten Monitorings zur Plausibilisierung der gemessenen Veränderungen.
5.   Prozessmodellierung mit deterministischem Bodenmodell und Kopplung von verschiedenen Modellkomponenten (Bodenprozessmodell, Modell der landwirtschaftlichen Bewirtschaftung) sowie Verknüpfung mit Fernerkundungsdaten und sozio-ökonomischen Rahmenbedingungen.
6.   Einpflege der digital verfügbaren Bodendaten der verschiedenen Datenbesitzer (Kantone, Fachhochschulen, Forschungsanstalten, etc.) in NABODAT durch die NABODAT Servicestelle.

Connaissances nouvelles/Littérature (Allemand)

Della Peruta, R. Keller A., Schwab, P. und R. Schulin 2013. Repeated soil sampling combined with biophysical modelling to assess long-term changes of phosphorus in Swiss grassland soils. European Journal of Soil Sciences (submitted).

Della Peruta, R., Keller A. und R. Schulin 2013. Sensitivity analysis, calibration and validation of EPIC for modelling soil phosphorus dynamics in Swiss agro-ecosystems. Ecological modeling (submitted).

Desaules, A. Brändli, R.C., Ammann, S., Bucheli, T.D., Blum, F. & Keller, A., 2008. PAH and PCB in soils of Switzerland - status and critical review. Journal of Environmental Monitoring; 10, 1265-1277.

Gärtner, D., Keller, A. und R. Schulin 2013. A simple regional downscaling approach for spatially distributing land use types for agricultural land. Agricultural Systems (in press).

Gubler, A., Schwab, P., Wächter, A., Keller A. und R.G. Meuli. 2013. Ergebnisse der Nationalen Bodenbeobachtung (NABO) 1985-2009:

Grob, U., Keller, A. 2011. Inventarisierung des ART Bodendatenarchivs — Im Gesamtkonzept der Nationalen Aufarbeitung von Bodeninformationen. Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Forschungsanstalt. Zürich.

Keller, A., Rossier, N. und A. Desaules 2005. Schwermetallbilanzen von Landwirtschaftsparzellen der Nationalen Bodenbeobachtung. Schriftenreihe der FAL Nr. 54. Agroscope FAL Reckenholz, Eidg. Forschungsanstalt für Agrarökologie und Landbau, Zürich.

Keller, A., Rehbein, K., Schwierz, C., Papritz, A. 2011. Robuste geostatistische Methoden zur räumlichen Analyse und Kartierung von Bodeneigenschaften. In: Berichte der DBG »Böden verstehen - Böden nutzen - Böden fit machen«, 3.–9. September 2011, Berlin. http://eprints.dbges.de.

Meuli, R.G., Schwab, P., Wächter, A. und S. Ammann. 2013. Ergebnisse der Nationalen Bodenbeobachtung (NABO). Zustand und Entwicklung 1985-2004. Bundesamt für Umwelt (im Druck).

Rehbein, K., van der Meer, M., Grob, U., Wegmann, F., Keller, A. 2011. Das Nationale Bodeninformationssystem NABODAT in der Schweiz. In: Berichte der DBG »Böden verstehen - Böden nutzen - Böden fit machen«, 3.- 9. September 2011, Berlin. http://eprints.dbges.de.

Destinataires/Diffusion des résultats (Allemand)

Der konzeptionelle Rahmen dieses Prozesses ermöglicht es, verschiedene Kundengruppen auf verschiedenen De­taillierungsniveaus zu unterstützen. So dienen die Umweltindikatoren den Zielen des BLW während das BAFU mit der Überwachung der diffusen Bodenverschmutzung beauftragt ist. Das Bundesamt für Raumentwicklung (ARE) greift bei Abklärungen zu FFF auf die Expertise der NABO zurück. Die Kantone wiederum profitieren von den Ar­beiten der NABO in dem sie die Wirksamkeit von getroffenen Umweltschutzmassnahmen überprüfen können. Mit Hilfe von Prozessmodellen können die Entwicklungen der Nährstoff- und Schadstoffe vorausgesagt wer­den. Die wissenschaftliche Forschergemeinschaft ist folglich eine weitere wichtige Kundengruppe. Der Know-how Transfer wird durch Unterricht an den Hochschulen (z.B. ETHZ) sichergestellt.

Die Berichterstattung auf nationaler Ebene ist in der VBBo Art. 3 geregelt und erfolgt über das BAFU. Die internationale Berichterstattung erfolgt via Publikationen in wissenschaftlichen, peer reviewten Journals und via EIONET (European Environment Information and Observation Network) sowie weitere institutionalisierte Partnerschaften.