Den Boden schützen und standortgerecht nutzen

• Forschungsstelle: AGS
• Projektnummer: 18.15
• Projekttitel Englisch: Sustainable and locally adapted management of soil functions and services for tomorrow’s agriculture

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Fruchtbare Böden sind ein knapper, unerlässlicher Produktionsfaktor für die Landwirtschaft. Neben der Primärproduktion erbringen landwirtschaftlich genutzte Böden weitere wichtige Ökosystemleistungen wie CO₂-Speicherung, Trinkwasserfilterung, Hochwasserschutz und -regulierung sowie Speicherung und Recycling von Nährstoffen. Die biologischen Prozesse im Ökosystem Boden sind allerdings hochkomplex und erst teilweise verstanden.

Die landwirtschaftlichen Böden in der Schweiz sind gegenwärtig Gefahren und Belastungen ausgesetzt, die zu einer Abnahme ihrer Fruchtbarkeit und Leistungsfähigkeit wie auch zu quantitativen Flächenverlusten führen. Einem besseren Verständnis der Prozesse im Boden, der Erfassung der aktuellen Belastungssituation der Schweizer Böden und der Erarbeitung von Empfehlungen für eine nachhaltige, standortgerechte Bodenbewirtschaftung und den Schutz der Bodenfunktionen kommt daher eine zentrale Bedeutung zu. Weiter benötigen Politik und Praxis Bodeninformationen und Methoden für die gezielte Planung der Landnutzung, die Erhaltung der Fruchtfolgeflächen und die Raumplanung.

Kurzbeschreibung (Englisch)

Fertile soils are a scarce but indispensable production factor for agriculture. In addition to primary production, agriculturally used soils provide further important ecosystem services such as CO₂ storage, drinking-water filtration, flood protection and control, as well as nutrient storage and recycling. The biological processes in the soil ecosystem are, however, highly complex and only partially understood.

Today, agricultural soils in Switzerland are exposed to hazards and stresses which lead to a decrease in their fertility and productivity as well as to quantitative area losses. A better understanding of the processes taking place in the soil, the recording of the current stress situation of Swiss soils and the development of recommendations for sustainable, site-appropriate soil management and the protection of soil functions is therefore of key importance. Furthermore, policy-makers and practitioners require soil information and methodologies for targeted land-use planning, the maintenance of crop-rotation land, and spatial planning.

Kurzbeschreibung (Französisch)

Des sols fertiles sont un facteur de production limité et indispensable à l’agriculture. A côté de la production primaire, les sols affectés à l’agriculture fournissent d’autres prestations écosystémiques importantes comme le stockage du CO₂, la filtration de l’eau potable, la protection contre les crues et leur régulation ainsi que le stockage et le recyclage des éléments nutritifs. Les processus biologiques dans l’écosystème «sol» sont hautement complexes et seule une partie d’entre eux a été explorée.

Les sols agricoles en Suisse sont actuellement  soumis à des pollutions et à des risques qui réduisent leur fertilité et leur productivité de même qu’une perte quantitative de surfaces.

Une meilleure compréhension des processus dans le sol, l’enregistrement de l’état actuel de pollution des sols suisses et l’élaboration de recommandations pour une exploitation des sols durable et adaptée au site et pour la protection des fonctions pédologiques sont donc d’une importance cruciale. Par ailleurs, la politique et la pratique ont besoin d’informations sur les sols et de méthodes pour une planification ciblée de l’utilisation des terres, le maintien des surfaces d’assolement et l‘aménagement du territoire.

Kurzbeschreibung (Italienisch)

I suoli fertili sono un fattore di produzione scarso e essenziale per l'agricoltura. Oltre alla produzione primaria, i suoli utilizzati a scopo agricolo forniscono altre importanti prestazioni ecosistemiche come lo stoccaggio di anidride carbonica, la filtrazione di acqua potabile, la protezione dalle inondazioni e la relativa regolazione nonché lo stoccaggio e il riciclaggio di sostanze nutritive. I processi biologici nell’ecosistema suolo sono tuttavia estremamente complessi e soltanto in parte compresi.

Attualmente i suoli agricoli svizzeri sono esposti a pericoli e fonti d’inquinamento che determinano un calo della fertilità, della produttività nonché perdite quantitative di superfici. Assumono quindi un’importanza centrale una migliore comprensione dei processi del suolo, il rilevamento dell’attuale situazione dell’inquinamento dei suoli svizzeri, l’elaborazione di raccomandazioni per una gestione del suolo sostenibile e conforme alle condizioni locali nonché la protezione delle funzioni del suolo. Inoltre la politica e la pratica necessitano di informazioni sul suolo e sui metodi per la pianificazione mirata dell’utilizzazione della terra, la preservazione di superfici per l’avvicendamento delle colture e la pianificazione territoriale.

Projektziele (Deutsch)

1. Mit welchen Methoden und Indikatoren lassen sich der Grad der Belastung und der Funktionserfüllung unserer Böden ermitteln und beurteilen? Wie definieren sich Belastungsgrenzen im komplexen Wechselspiel von physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen der Schweizer Böden und wo liegen diese Grenzen? Wie unterscheiden sich die bioverfügbaren Schadstoffgehalte von den bislang bestimmten Totalgehalten? Mit welchen Modellen und Auswertungstools können schweizweit verfügbare Bodeninformationen als Entscheidungsgrundlage für die Hauptanwender (Bund, Kantone; Landwirte, Lohnunternehmer, Berater) ausgewertet und interpretiert werden?
2. Wie ist die Belastungssituation unserer Böden sowie deren Ertragsfähigkeit und ökologische Funktionalität heute und wie ist deren zeitliche Entwicklung? Welches sind die Erkenntnisse aus Monitoring und Früherkennung in der Nationalen Bodenbeobachtung NABO und dem Agrarumweltmonitoring AUM? Welche Empfehlungen lassen sich daraus ableiten? Wie verhalten sich Schadstoffe und bodenfremde Substanzen (Pestiziden, Antibiotika, Steroidhormone, Nanopartikel, Mikroplastik usw.) im Boden und welchen Einfluss haben diese auf wichtige Bodenfunktionen (inkl. Bodenstruktur, Nährstoffaufnahme und Verluste, Resilienz) und die Bodenfruchtbarkeit?
3. Mit welchen Bewirtschaftungs- und Nutzungsmassnahmen können die Ertragsfähigkeit und die ökologische Funktionalität der landwirtschaftlich genutzten Böden erhalten oder verbessert werden? Wie wirken sich unterschiedliche Bewirtschaftungsmethoden (Bio, ÖLN, Direktsaat, usw.) auf die essentiellen Bodenfunktionen wie Ertragsbildung, Nährstoffrecycling, Kohlenstoffspeicherung und Widerstandsfähigkeit gegenüber Störungen und Stress aus? Welchen Einfluss hat die Anwendung von Maschinen und Hilfsstoffen wie z.B. Biochar auf die Böden sowie ihre Funktionen, insbesondere auf die Bodenfruchtbarkeit bzw. die Regulations- und Speicherfunktionen? Welche standort- und situationsspezifischen Entscheidungshilfen und politischen Steuerinstrumente können angeboten werden?
4. Wie beeinflussen Bodenprozesse unter dem Einfluss landwirtschaftlicher Bodennutzungsmassnahmen die Ressourceneffizienz, Kohlenstoff- und Nährstoffkreisläufe sowie die Emissionen der Landwirtschaft auf mineralischen oder organischen Böden?
5. Aufgrund welcher Kriterien und mit Hilfe welcher Massnahmen können degradierte oder anthropogene Böden mit einem eingeschränkten Produktionspotential zu Fruchtfolgeflächen aufgewertet werden? Wie wirken sich technische Bodenaufwertungsmassnahmen auf die Bodenfunktionen und Ökosystemleistungen des Bodens aus?
6. Mit welchen Bodeninformationen sowie Konzepten, Hilfsmitteln und Vorgehensweisen lassen sich nutzungsbezogene (Landwirtschaft, Wald, Siedlung, Gewässerraum) und funktionelle Bodenkonflikte (Produktion, Ökologie und Naturschutz, Erholung und Freizeit) aufgrund standortspezifischer Bodenfunktionsbeurteilung gezielt lösen?
7. Wie beeinflusst die Biodiversität im Boden das terrestrische Ökosystem und die Bodenfunktionen?

Detaillierte Projektbeschriebe

• Wechselwirkungen Bodenstruktur- und -nutzung und deren Folgen

• Nationale Bodenbeobachtung NABO

• Ökologisches Boden-Engineering

• Bodenbiologie und Rhizospärenmikrobiome

• Einfluss Pflanzenschutzmittel auf Bodenfruchtbarkeit

Zugehörige Dokumente

• Detaillierte Projektbeschriebe "Den Boden schützen und standortgerecht nutzen" [PDF] 660 kB

Projektziele (Englisch)

1. What methods and indicators allow us to determine and assess pollution levels in, and the functional performance of, our soils? In the complex interplay between physical, chemical and biological processes in Swiss soils, how are we to define pollution thresholds, and where do we place them? How do we distinguish the bioavailable pollutant content from the total pollutant content determined to date? What models and assessment tools can be used to analyse and interpret the available information on Swiss soils in order to provide a decision-making basis for the main users (Swiss federal government and cantons; farmers, contractors, extension workers)?
2. What is the pollution situation, productivity and ecological functionality of our soils today, and how do these parameters evolve over time? What are the monitoring and early detection findings reached by the Swiss Soil Monitoring Network (NABO) and Agricultural Environmental Monitoring (AEM)? What recommendations can be derived from these findings? How do pollutants and extraneous substances (pesticides, antibiotics, steroid hormones, nanoparticles, microplastics, etc.)  behave in the soil, and what influence do these have on the main soil functions (including soil structure, nutrient uptake and loss, resilience) and soil fertility?
3. Via what farming and use measures can the productivity and ecological functionality of agriculturally used soils be maintained or improved? How do different farming methods (organic, PEP, no-till, etc.) affect essential soil functions such as yield formation, nutrient recycling, carbon storage, and resistance to disturbances and stress?  How does the use of machines and auxiliary substances such as biochar affect soils and their functions, especially soil fertility or soil regulatory and storage functions? What site- and situation-specific decision-making aids and policy control instruments can be offered?
4. How, under the influence of agricultural soil-use measures, do soil processes affect resource efficiency, carbon and nutrient cycles? How do agricultural emissions act on mineral or organic soils?
5. On the basis of what criteria and with the help of what measures can degraded or anthropogenic soils with limited production potential be upgraded to crop-rotation land? How do technical soil-upgrading measures affect soil functions and soil ecosystem services?
6. What soil information and what concepts, tools and procedures allow the targeted resolution of conflicts associated with soil use (agriculture, forest, housing estate, dedicated water areas) and soil functions (production, ecology and nature conservation, recreation and leisure), bearing in mind a soil assessment based on the particularities of the site?
7. How does biodiversity in the soil influence the terrestrial ecosystem and soil functions?

Detailed Description of the projects

• Interactions between Soil Structure and Soil Use

• Swiss Soil Monitoring Network NABO

• Soil Ecological Engineering

• Harnessing Beneficial Microorganisms in the Soil

• Impact of Pesticides on Soil Fertility

Zugehörige Dokumente

• Detailed Description of the projects "Protection and location-appropriate use of the soil" [PDF] 660 kB

Projektziele (Französisch)

1. Quels méthodes et indicateurs permettent de déterminer et d’évaluer le degré de pollution et le fonctionnement de nos sols? Comment définir les seuils de pollution dans le jeu complexe des processus physiques, chimiques et biologiques des sols suisses et où les placer? Comment distinguer les teneurs en substances polluantes biodisponibles des teneurs totales fixées jusqu’ici? Avec quels modèles et outils d’analyse évaluer et interpréter les informations disponibles sur les sols suisses pour fournir des bases de décisions aux principaux utilisateurs (Confédération, cantons; agriculteurs, agro-entrepreneurs, conseillers)?
2. Quelle est la situation de la pollution de nos sols ainsi que leur productivité et leur fonctionnalité écologique aujourd’hui et comment ces paramètres évoluent-ils dans le temps? Quels sont les résultats du monitoring et de l’identification précoce dans l’Observatoire national des sols et dans le monitoring agro-environnemental MAE? Quelles recommandations en tirer? Comment les polluants et les substances étrangères au sol (pesticides, antibiotiques, stéroïdes hormonaux, nanoparticules, microplastique, etc.) se comportent-ils dans le sol et quel est leur impact sur les principales fonctions de celui-ci (y compris structure du sol, assimilation et pertes de nutriments, résilience) ainsi que sur la fertilité du sol?
3. Par quelles mesures d’exploitation et d’utilisation préserver ou améliorer la productivité et la fonctionnalité écologiques des sols agricoles? Quel est l’effet des différentes méthodes d’exploitation (Bio, PER, semis direct, etc.) sur les fonctions essentielles du sol comme la production de rendements, le recyclage des nutriments, le stockage du carbone et la résistance aux perturbations et au stress? Quel est l’impact de l’utilisation des machines et des auxiliaires comme le charbon à usage agricole sur les sols et sur leurs fonctions, notamment sur leur fertilité et sur leurs fonctions de régulation et de stockage? Quelles aides à la décision et quels instruments d’incitation politiques peuvent être proposés en fonction de l’emplacement et de la situation?
4. Comment les processus pédologiques, sous l’influence des mesures agricoles d’utilisation des sols, agissent-ils sur l’efficience des ressources, les cycles du carbone et des éléments nutritifs et comment les émissions de l’agriculture agissent-elles sur les sols minéraux ou organiques?
5. Sur la base de quels critères et à l’aide de quelles mesures, les sols dégradés ou anthropogènes au potentiel de production limité peuvent-ils être revalorisés en surfaces d’assolement? Quel est l’impact des mesures techniques de valorisation du sol sur ses fonctions et ses prestations écosystémiques?
6. Quelles informations sur les sols et quels concepts, outils, procédures permettent de résoudre de manière ciblée les conflits liés à l’utilisation des sols (agriculture, forêt, agglomération, espace réservé aux eaux) et à leurs fonctions (production, écologie et protection de la nature, détente et loisirs) compte tenu d’une évaluation du sol basée sur les spécificités du site?
7. Comment la biodiversité du sol influence-t-elle l’écosystème terrestre et les fonctions pédologiques?

Description détaillée des projets

• Interaction structure et utilisation du sol et répercussions sur le sol

• Observatoire national des sols NABO

• Génie écologique des sols

• Biologie du sol et microbiome de la rhizosphère

• Influence des produits phytosanitaires sur la fertilité et la santé du sol

Zugehörige Dokumente

• Description détaillée des projets "Protection des sols et utilisation dans le respect du site" [PDF] 660 kB

Projektziele (Italienisch)

1. Con quali metodi e indicatori è possibile rilevare e valutare il livello di inquinamento e di adempimento funzionale dei nostri suoli? Come definiamo le soglie di inquinamento nella complessa interazione di processi fisici, chimici e biologici del suolo svizzero e dove sono tali limiti? Come si differenziano i tenori di sostanze nocive biodisponibili dai tenori totali finora determinati? Con quali modelli e strumenti di valutazione è possibile analizzare e interpretare le informazioni del suolo disponibili a livello svizzero come base decisionale per gli utilizzatori principali (Confederazione, Cantoni, agricoltori, imprenditori di lavori agricoli, consulenti)?
2. Com’è la situazione per quanto concerne l’inquinamento dei nostri suoli, la capacità di resa e la funzionalità ecologica attualmente e come evolverà? Quali sono i dati derivanti dal monitoraggio e dal rilevamento precoce nell’Osservatorio nazionale dei suoli NABO e nel monitoraggio agroambientale MAA? Quali raccomandazioni è possibile trarre da ciò? Come si comportano le sostanze nocive e le sostanze estranee (pesticidi, antibiotici, steroidi, nanoparticelle, microplastiche, ecc.) nel suolo e quale impatto hanno su importanti funzioni del suolo (incl. struttura del suolo, assorbimento e perdite di sostanze nutritive, resilienza) e sulla sua fertilità?
3. Quali misure a livello di gestione e dell’utilizzo permettono di preservare o migliorare la reddittività e la funzionalità ecologica dei suoli? Che impatto hanno diversi metodi di gestione (bio, PER, semina diretta ecc.) sulle funzioni essenziali del suolo come la resa, il riciclaggio di sostanze nutritive, lo stoccaggio del carbonio e la resistenza di fronte a perturbazioni e stress? Quale impatto ha l’utilizzo di macchinari e sostanze ausiliarie, come per esempio biochar, sul suolo e sulle sue funzioni, in particolare sulla fertilità del suolo e sulle funzioni di regolazione e di stoccaggio? Quali supporti decisionali specifici al sito e alla situazione e quali strumenti di gestione politica possono essere offerti?
4. Che influsso hanno i processi del suolo, condizionati dalle misure agricole di sfruttamento del suolo, sull'efficienza delle risorse, sul ciclo del carbonio e su quello delle sostanze nutritive nonché sulle emissioni dell'agricoltura su suoli minerali o organici?
5. In base a quali criteri e con l’ausilio di quali misure è possibile valorizzare suoli degradati o antropogenici con un potenziale di produzione limitato, trasformandoli in superfici per l’avvicendamento delle colture (SAC)? Che impatto hanno le misure tecniche di valorizzazione del suolo sulle sue funzioni, anche ecosistemiche?
6. Quali informazioni sul suolo, concetti, mezzi ausiliari e modi di procedere permettono di risolvere in modo mirato i conflitti relativi all’utilizzo del suolo (agricoltura, foresta, insediamento, spazio riservato alle acque) e funzionali (produzione, ecologia, protezione della natura, ricreazione e tempo libero) grazie alla valutazione della funzione del suolo specifica al sito?
7. Quale influsso ha la biodiversità nel suolo sull'ecosistema terrestre e sulle funzioni del suolo?