PB C: Modellierung und Upscaling
Projektbereich C befasst sich mit der Simulation zentraler Umweltauswirkungen der im Projekt betrachteten Feldversuche mittels Pflanzenwachstums- und hydrologischer Modelle. Dabei werden z.B. Veränderungen von Nährstoffflüssen, Bodenkohlenstoffgehalt, Bodenwasserhaushalt und Erträgen mit einer Kopplung aus dem prozessbasierten Modell DSSAT (Decision Support System for Agrotechnology Transfer) und dem hydrologischen Model CMF (Catchment Modelling Framework) nachgebildet. Ziel ist es, mit Hilfe der modellbasierten Simulationen die kleinräumigen Versuchsergebnisse besser zu verstehen und auf größere räumliche Skalen zu übertragen. Die für Hessen errechneten Ergebnisse sollen für zukünftige klimatische Bedingungen (z.B. bis 2050 oder 2070) analysiert werden. TP C1setzt das Pflanzenwachstumsmodell DSSAT für Weizen, Kümmel und Koriander in Rein- und Mischkulturen auf und entwickelt Routinen für die Interaktionen der einjährigen Weizen-Kümmel- und Weizen-Koriander-Mischkulturen, sowie für mehrjährige Kulturen am Beispiel des Weizens und des Kümmels. TP C2optimiert das Modell hinsichtlich der Bodenwasserbilanzierung, indem ein verbessertes Bodenwasserhaushaltsmodell (CMF) mit dem DSSAT gekoppelt wird. Dies ermöglicht eine präzisere Quantifizierung der Nährstoff- und Wasserkonkurrenz der Rein- und Mischkulturen, sowie eine verbesserte Abschätzung von Trockenstressdynamiken der Kulturen, eine wichtige wissenschaftliche Neuentwicklung vor allem im Hinblick auf die Simulationen zukünftiger Klimawandelauswirkungen. Die neuen Modellroutinen werden mithilfe der umfangreichen Ergebnisse der Feldexperimente und Praxisflächen aus PB A kalibriert und validiert (TP C1 und TP C2). TP C3nutzt das optimierte Modell, um die kleinräumig (durch die Feldversuche) erfassten Kulturpflanze-Boden-Umweltauswirkungen für potenzielle Standorte in ganz Hessen zu quantifizieren. Regionale naturräumliche und klimatische Unterschiede werden betrachtet und Klimawandeleffekte auf Nährstoffflüsse, Bodenkohlenstoffgehalt, Bodenwasserhaushalt und Erträge in Hessen untersucht. So können hessenweite Aussagen über die Eignung der untersuchten Kulturen unter zukünftigen klimatischen Bedingungen getroffen werden.