Zu vergebende Abschluss- und Projektarbeiten

Hintergrund

Der Bewässerungsbedarf in der Landwirtschaft wird in Folge des Klimawandels voraussichtlich ansteigen. Das Fachgebiet der Bodenkunde ist an zwei Projekten beteiligt, in denen der Beregnungsbedarf ermittelt wird. Ziel ist es für Hessen/ausgewählte Regionen in Hessen den heutigen und zukünftigen Bewässerungsbedarf zu quantifizieren. Dies soll entweder auf der Basis a) der Geisenheimer Bewässerungssteuerung (link), b) des DWA Merkblatts 590 (link) (Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V.), oder c) nach FAO CropWat (link) ermittelt werden. Daraus ergibt sich die Möglichkeit von drei, gerne auch parallel oder in Gruppen zu bearbeitende studentische Arbeiten.

Teil 1: Planung - Definition des Modelgebiets und benötigten Variablen, Beschaffung der Daten

Eingangsgrößen für die Berechnung des Bewässerungsbedarfs sind: die nutzbare Feldkapazität (nFK) der Böden, die angebauten Feldfrüchte und die klimatische Wasserbilanz der Vegetationsperiode. Die Definition des betrachteten Gebiets (ganz Hessen/einzelne Einzugsgebiete) erfolgt im Laufe der Arbeit. Eine präzise und enge Abstimmung der Methode mit Betreuenden ist wichtig. Eingangsdaten für die Berechnungen liegen vor. Es ist von Vorteil, die Skriptsprache R zu beherrschen oder sich damit ein wenig auseinander zu setzen. Das Prozessieren größerer Datenmengen von Hand ist anstrengender.

Teil 2: Durchführung

Ermittlung der nFK auf Basis der Bodenflächendaten und der Klimatischen Wasserbilanz der Vegetationsperiode als Differenz zwischen Niederschlagshöhe und berechneter Evapotranspiration und, wenn verfügbar, Zuweisung einzelner Schläge nach dem Feldfruchtanbau der INVEKOS Informationen. Die Daten sind angefragt.

Teil 3: Berechnung der pot. Bewässerungsmenge

Ziel ist es, auf einem 5x5km² Raster für verschiedene Klimaszenarien Berechnungen durchzuführen, um Bewässerungsmenge für die gängigen Kulturen zu berechnen.

Aufgaben (vorläufig)

• Lesen und Aneignung der ausgewählten Methode (a) Geisenheimer Bewässerungssteuerung (link), DWA Merkblatts 590 (link), FAO CropWat (link)
• Optional zur Vereinfachung: Beschäftigung und Entwicklung eines Verständnisses der Skriptsprache R. Input/Output und vektorisiertes Prozessieren von Daten.
• Sichtung der notwendigen Daten (Boden, Klimadaten, Landnutzung).
• Beschäftigung mit und Gewinnung eines Verständnisses der bodenkundlichen Informationen in einer Bodenkarte.
• Entwicklung eines Konzeptes zur Berechnung der mittleren Bewässerungsbedarfe der vergangenen 30 Jahre und der Prognose.
• Berechnung der Bewässerungsmenge für eine 5x5m km² Wetterzelle und dem ausgewählten Boden und der ausgewählten Kultur.
• Visualisierung der Ergebnisse mittels entsprechender Software. Hier bietet sich wieder R + des Pakets “grammer for graphics” (ggplot2) sehr gut an.
• Übergabe der Ergebnisse inklusive einer Beschreibung der Daten (Metadaten).

Allgemeine Informationen:

Betreuende: Prof. Dr. Tobias Weber

Prüfende: Prof. Dr. Tobias Weber

Anfangsdatum: ab sofort

Hintergrund:

Aggregatstabilität und Verschlämmungsneigung sind wichtige Größen für die Erfassung der physikalischen Bodenqualität. Die Verschlämmung von Böden basiert auf einem schnellen Zerfall von Aggregaten oder ein Abschlämmen von Partikeln an der Aggregatoberfläche. Zur Erfassung beider Größen werden unterschiedliche Methoden sowohl im Feld als auch im Labor angewandt. Ziel der Arbeit ist es, den Grad der Übereinstimmung beider Methoden zu bestimmen.

Teil 1: praktische Durchführung

Die Verschlämmungsneigung von Bodenproben wird anhand eines einfachen Feldtestes bei verschiedenen Wassergehalten bestimmt. Die Aggregatstabilität wird an lufttrockenen Proben mittels Nasssiebung durchgeführt. An den Proben soll ferner die Textur, sofern noch unbekannt, ermittelt werden.

Für die Arbeit liegen bereits lehmige Proben mit bekannter Aggregatstabilität vor. Zusätzlich soll das Bodenartenspektrum im Bereich der Tone und Schluffe durch eine Probenahme auf Frankenhausen erweitert werden.

Teil 2: Auswertung

Die Ergebnisse der Verschlämmungsneigung werden unter dem Aspekt des Einflusses der Aggregatgröße, des Bodenwassergehaltes und der Textur ausgewertet. Aus den Ergebnissen soll eine reproduzierbare Feldmethode unter Berücksichtigung der Variabilität des Wassergehaltes abgeleitet werden. Der Grad der Übereinstimmung beider Methoden wird über Korrelationsanalysen ermittelt.

Hinweise

Diese Arbeit ist nicht an einen spezifischen Bearbeitungszeitraum gebunden.

Allgemeine Informationen:

Betreuende: apl. Prof. Dr. Christine Wachendorf (c.wachendorf@uni-kassel.de)

Prüfende: apl. Prof. Dr. Christine Wachendorf und Prof. Dr. Tobias Weber

Anfangsdatum: ab sofort

Hintergrund:

Im Praxisforschungsnetzwerk werden verschiedene Bodenbearbeitungs-maßnahmen nach Zwischenfruchtanbau zur Minimierung der N-Auswaschung getestet. Im Rahmen einer Studienarbeit soll der Einfluss zwei ausgewählter Bodenbearbeitungsmaßnahmen nach Zwischenfruchtanbau auf die Verschlämmbarkeit der Böden und die Bodengefügeentwicklung untersucht werden.

Praktische Durchführung:

Dazu sollen ab Mitte Februar 2024 in den Varianten mit Bodenbearbeitung im Winter (1. Variante Pflug und 2. Variante neu entwickelter Häufler) die Verschlämmungsneigung der Oberböden untersucht werden. Die Untersuchungen dienen dazu, mögliche Auswirkungen der geringen Bodenbedeckung zwischen Bodenbearbeitung und Aussaat der Sommerungen bzw. Bestandesschluss darzustellen. Eine Beurteilung der Gefügeentwicklung des Oberbodens unter den verschiedenen Systemen soll mittels Spatendiagnose im Sommer nach der Ernte der Hauptfrüchte erfolgen.

Zeitpunkt der Arbeiten:

Probenahme 1: Februar 2024 (Beurteilung der Verschlämmungsneigung)

Probenahme 2: Juli-August 2024 nach Ernte der Hauptfrucht (Spatendiagnose)

Beprobungsorte und Logistik

Bei den Praxisbetrieben, auf denen Versuche etabliert wurden, handelt es sich um 8 ökologisch wirtschaftende Betriebe in Hessen. Die Versuche wurden in 4-facher Wiederholung mit der betriebseigenen Technik durch die Landwirte in Begleitung des Wissenschaftsteams angelegt. Zu den Probenahmen besteht Mitfahrgelegenheit mit dem Team während der N-min-Beprobung im Februar und zur Endernte im Juli/August (Leitung Johanna Hoppe).

Hinweis

Die Arbeit kann auch zur Masterarbeit ausgebaut werden (z.B. durch Hinzunahme der Varianten mit Frühjahrsumbruch) oder von 2 Studierenden gemeinsam durchgeführt werden.

Infos zum Praxisforschungsnetzwerk: https://www.pfn-hessen.de/portfolio-item/projekt-umkreis/

https://www.pfn-hessen.de/

Allgemeine Informationen:

Betreuende: apl. Prof. Dr. Christine Wachendorf (c.wachendorf@uni-kassel.de)

Prüfende: apl. Prof. Dr. Christine Wachendorf und Johanna Hoppe, FG FÖL