Stoffhaushalt
Das Verständnis der Stickstofftransport- und -umwandlungsprozesse ist entscheidend, um gezielte und effektive Maßnahmen zur Reduzierung von Nitrat- und Ammoniumbelastungen zu entwickeln. Durch die Modellierung dieser Prozesse können Vorhersagen darüber getroffen werden, wie sich verschiedene Bewirtschaftungsmaßnahmen auf die Stickstoffbelastung auswirken und welche Maßnahmen am effektivsten sind, um die Qualitätsziele der EU-Wasserrahmenrichtlinie und der Trinkwasserverordnung zu erreichen. Die Modellierung ermöglicht es weiterhin, potenzielle Hotspots für Stickstoffbelastungen zu identifizieren, um gezielte Überwachungs- und Managementstrategien zu entwickeln. Darüber hinaus können verschiedene Szenarien simuliert werden, um die langfristigen Auswirkungen von Landnutzungsänderungen und Klimawandel auf die Stickstoffbelastung vorherzusagen und entsprechende Anpassungsmaßnahmen zu planen.
Die Simulation der Kohlenstoff- und Stickstoffdynamik in ArcEGMO umfasst den biochemischen Umsatz sowie die Verlagerung löslicher Komponenten mit der Bodenlösung. Diese Simulation ist eng mit der Vegetationsmodellierung verbunden, welche die Stickstoffaufnahme und die Rückführung toter organischer Substanz durch die Vegetation simuliert. Das Bodenmodell des Kohlenstoff- und Stickstoffhaushalts, ursprünglich für Waldstandorte entwickelt und in FORESEE implementiert, wird im PSCN-Modul verwendet und angepasst, um es auch für Nichtwaldflächen nutzen zu können. Dabei unterscheidet das Modell zwischen verschiedenen Fraktionen der primären organischen Substanz, Humus und mineralisiertem Stickstoff in Form von Ammonium und Nitrat. Die Prozesse der Mineralisierung, Nitrifizierung, Pflanzenaufnahme und des Transports werden für jede Bodenschicht unter Berücksichtigung von Bodenfeuchte, Bodentemperatur, pH-Wert und den Ansprüchen der Vegetation berechnet.
Der Phosphorkreislauf wird ähnlich wie in SWAT2005 beschrieben, wobei das Phosphormodell je nach Simulationsziel aktiviert oder deaktiviert werden kann. Im Bodenmodell wird zwischen gelöstem, aktivem und stabilem mineralischem Phosphor sowie organisch gebundenem Phosphor im Bodenhumus und in verschiedenen Fraktionen organischer Primärsubstanz unterschieden. Die Quellen für Phosphor sind organische und anorganische Düngung, Deposition und der Eintrag über Pflanzenreste, während die Senken die Aufnahme durch die Vegetation sowie die Ab- und Ausschwemmung des gelösten mineralischen Phosphors mit den Abflusskomponenten des Wasserhaushaltes sind. Die Mineralisierung der organisch gebundenen Phosphorfraktionen wird über eine Kinetik 1. Ordnung in Kopplung an den C/N-Umsatz beschrieben.
Im Folgenden sind einige Projektartikel verlinkt, in denen die Modellierung des Stoffhaushalts mit ArcEGMO erfolgte.
Stofftransportmodellierung im Sicker- und Grundwasser
Schriftenreihe Heft 41/2011
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