Modellierung der Nährstoffaufnahme durch Kulturpflanzen mit besonderer Berücksichtigung von Bioporen

• Antragsteller: Professor Dr. Frank Ewert; Professor Dr. Jan Vanderborght
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 259987567

Ein quantitatives Verständnis der Interaktionen zwischen Bodenstruktur, Nährstoffvorräten, Wurzelarchitektur und Wasser- und Nährstoffaufnahme erfordert Ansätze, welche die Komplexität der beteiligten Prozesse insbesondere Sproßwachstum, Wurzelentwicklung, Bodenwasserdynamik und Nährstoffumsatz berücksichtigen. Die mathematische Modellierung ist ein geeignetes Mittel für die quantitative Beschreibung von Wasser- und Nährstoffdynamik im System Boden-Pflanze. Die zentrale Hypothese dieses Antrags ist, dass die Simulation der Nährstoffaufnahme durch Kulturpflanzen insbesondere aus dem Unterboden nicht nur die Kulturart mit ihrem spezifischen Wurzelsystem, sondern auch die Bodenstruktur und vor allen Dingen die Bioporen berücksichtigen muss. Wir nehmen an, dass die Berücksichtigung der Effekte von Bioporendichte und Bioporenqualität im Zusammenspiel mit der Bodenfeuchte auf den Nährstoffumsatz und die Nährstoffzugänglichkeit im Unterboden die dynamische Simulation der Nährstoffaufnahme auf der Feldskala verbessern wird. Damit wird eine bessere Basis für Entwicklung zukünftiger agronomischer Maßnahmen und für die Züchtung geschaffen. Ein besonderer Schwerpunkt der Arbeiten liegt auf der Aufnahme von N und P in ihrer Interaktion mit der Bodenfeuchte und dem Nährstoffbedarf der Pflanze. Das Projekt entwickelt innerhalb der Modellplattform SIMPLACE spezifische Teilmodelle für den Umsatz von N und P in einem Kompartimentenansatz sowohl in der Bodenmatrix als auch in den Bioporen. Die Modellentwicklung, -kalibrierung und -validierung profitiert von den in der Forschergruppe FOR1320 gesammelten Daten und den Messungen im Rahmen der vier anderen Projekte im Bündelantrag. Zusätzlich werden bei der Entwicklung des Feldskala-Modells Ergebnisse und Algorithmen bezüglich des Einflusses der Mioporeneigenschaften, der Wurzelarchitektur und der Nährstoffaufnahme aus einem hochauflösenden 3D Wurzelwachstumsmodell am FZ Jülich integriert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Dr. Thomas Gaiser