A01: Pflan­zen­wachs­tum, Was­ser­qua­li­tät, Koh­len­stoff- und Nähr­stoff­flüs­se in rural-ur­ba­nen An­bau­sys­te­men auf ver­schie­de­nen räum­li­chen Ska­len

Projekt A01 untersucht Pflanzenwachstum, Wasserqualität, Stoffumsätze und Stofflüsse im urbanen, peri-urbanen und ruralen Bereich von Bengaluru. Im Mittelpunkt der Arbeiten stehen die Nutzung der beiden zentralen Feldexperimente an der UASB (GKVK Campus) sowie von 12 bäuerlichen Standorten entlang der gemeinsamen rural-urbanen Transekte. Ziel der umfangreichen Datenerhebung auf den Versuchsflächen ist die Modellierung von Kohlenstoff- und Nährstoffkreisläufen unter verschiedenen Intensitätsstufen im Hinblick auf Ertragspotential, Effizienz der Wasser- und Nährstoffnutzung, langfristige Auswirkungen auf die Bodenfruchtbarkeit und Bereitstellung anderer Ökosystemdienstleistungen. Zusätzlich werden in Zusammenarbeit mit A02 und C01/C02 Surveys zur Analyse der zeitlichen Entwicklung und Wasserqualität der auf der Transekte liegenden Seen in Bengaluru (Analyse von Pb, Cd, As und der Pestizidrückstände BHC und Chlorophyripos, DDT sowie von Antibiotikarückständen) durchgeführt. Ihre Ergebnisse dienen der beispielhaften Analyse und Auswahl von Standorten mit kritischen Inhaltsstoffen bei der für die Milchkuhfütterung wichtigen traditionellen Rauhfutterproduktion an den Seenstandorten (A03). Das Projekt bedient sich dabei des „One Health“ Konzepts, wobei der Anfangsbereich der tropischen Nahrungskette im Mittelpunkt steht.

In Phase III sollen die untersuchten Stoffumsätze und -flüsse mit Hilfe der von den Teilprojekten C01 und C02 erstellten Landnutzungskarten auf das Niveau des Großraumes Bengaluru („Bengaluru Metropolitan Region“ mit den Distrikten Bengaluru Urban und Bengaluru Rural/Ramanagara) skaliert werden.

Pro­jekt­lei­tung

Prof. Dr. A. Bürkert
OPATS, Universität Kassel

Ar­beits­grup­pe

Suman Kumar Sourav
Doktorand

Andrea Mock
Technische Assistentin

Indisches Partner-Projekt:
Soil and water quality in agricultural systems along the rural-urban interface
V.R.R. Parama, University of Agricultural Sciences, Bangalore

Pha­se I

Intensivierungseffekte auf Stoffflüsse in rural-urbanen Anbausystemen

Land, Wasser und Arbeit sind die wichtigsten ertragsbegrenzenden Ressourcen für die landwirtschaftliche Produktion entlang des Land-Stadt-Gradienten von Bangalore. Dies hat zum weitgehenden Ersatz des Regenfeldbaus durch intensiv bewässerte Gemüseproduktion geführt. Die Folgen solcher Veränderungen der traditionellen indischen Anbausysteme auf die Nährstoffdynamik und die Bodenfruchtbarkeit sind bisher weitgehend unbekannt.

Dieses Projekt befasst sich mit den transformationsbedingten Änderungen in der Intensität der landwirtschaftlichen Produktionssysteme auf der Mikro- (Versuchsparzelle) und Meso-Ebene (Feld und Betrieb). Analysiert werden horizontale und vertikale Flüsse von Nährstoffen (Stickstoff (N), Phosphor (P), Kalium (K) und Schwefel (S)) und Kohlenstoff (C), der Umsatz von bodenbürtigem C und N in verschiedenen Pools in Feld- und Laborexperimenten, deren Auswirkungen auf die Nährstoff- und Wassernutzungseffizienz unter Regenfeldbau und bewässerten Bedingungen auf der Forschungsstation unseres indischen Kooperationspartners UASB, sowie auf 72 ausgewählten bäuerlichen Feldern. Das Vorhaben trägt zu den Gesamtzielen von FOR2432 bei, indem räumlich explizite Daten über die Auswirkungen von intensivierungsbedingten Landnutzungsänderungen für die wichtigsten Ackerkulturen erhoben werden. Zudem sollen die Wirkungen auf die wichtigsten chemischen Bodenparameter (Pools von C, N, P, K und S), die pflanzliche Erzeugung und die Ökosystemdienstleistungen geprüft werden.

Damit wird auch eine Kalibrierung und Validierung von Modellen zu längerfristigen Veränderungen dieser Parameter ermöglicht. Dazu werden wir die Aufnahme und den Umsatz von C, N, P, K und S einschließlich gasförmiger (N2O, NH3, CO2) und auswaschungsbedingter Verluste (NO3-, gelöster organischer C, organisches P und SO42-) untersuchen. Die photoakustische Spektroskopie und Gaschromatographie sowie der Einsatz von Anionen-/Kationenaustauschern und Mikro-Lysimetern, erfolgen in engem Austausch mit dem Teilprojekt A02 (bodenhydrologische Untersuchungen) sowie C01 und C02 (Erhebung multi-spektraler Signaturen). Der Einsatz von 15N im Feldexperiment ermöglicht es, das Umsetzungsgeschehen des zugesetzten Dünger-N (auch aus Tierdung in Zusammenarbeit mit Projekt A03 in Phase II von FOR2432) zu verfolgen. Die Daten werden dazu verwendet, das DNDC Modell zu parametriseren. Hochauflösende Luftaufnahmen und Hexakopter-gestützte, multispektrale Scans der Biomassenoberfläche erlauben in Zusammenarbeit mit C01 ein zerstörungsfreies Monitoring der Wachstumsverläufe der untersuchten Pflanzen unter Berücksichtigung kleinräumiger Variabilität auf der Station und auf kleinbäuerlichen Feldern sowie das Sammeln von Bestandessignaturen aus mittlerer Höhe.

Das Projekt trägt zudem dazu bei, den Ertragswert landwirtschaftlicher Flächen genauer abschätzen zu können, der eine wesentliche Entscheidungsgröße eines Landwirts dafür ist, die pflanzliche Erzeugung entweder zu intensivieren oder aufzugeben (B02).

Poster A01 (2016)

Alum­ni

Dr. Renuka P. Suddapuli Hewage

Dr. Rajasekaran Murugan

Beate Madan