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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2018-09-01 - 2022-08-31

SHui is conceived as a network integrating long-term experiments of its 19 academic and SME partners across different environmental conditions and cropping systems in the EU and China. It provides a platform for research on soil-water resources management under water scarce conditions, to better understand the linkages between agricultural soil hydrology and sustainability and for a systematic assessment of adaptation and mitigation methods. It will develop and implement new strategies to increase water use efficiency and yield, based on sustainable intensification through integrated use of soil and water across different spatial scales. At farm level, this includes digital agriculture solutions integrating in situ and remote sensors and simulation models to exploit an improved understanding of the relationship between crop yield variability and soil hydraulic properties, optimizing circular approaches to re-use water and using waste water sources. These technical approaches are reliant on optimum data utilization and transdisciplinary research with multiple stakeholders. At regional scales, the aggregation of biophysical and socioeconomic variables in dynamic models will evaluate the impact of different policy strategies, to support decision makers to evaluate different scenarios of land-use dynamics, economic context and current and future climate in EU and China, including assessments of water and carbon footprint. SHui will exploit scientific, technological and social innovations by disseminating and communicating these to multiple stakeholders, and implementing novel technological packages from farm to large regional scales. It aims to make a significant contribution to the EU and China Research Agenda for Agriculture in providing food security and optimum use of scarce soil and water resources.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2017-04-01 - 2020-03-31

Bodenerosionsprozesse hängen wesentlich von der Energie des Niederschlages ab. Diese stellt eine Funktion der Größe und Fallgeschwindigkeit der Regentropfen dar. Interaktionen zwischen Tropfengröße, -geschwindigkeit und –form, Windgeschwindigkeit und Intensität des Ereignisses bestimmen die Kraft des erosiven Regens. Nimmt die Tropfengröße zu steigt auch ihre Fallgeschwindigkeit und ihr Impuls, was sich auf das Loslösen der Bodenpartikel und auf Transportprozesse auswirkt. Über die Charakteristika von Tropfengrößen gibt es nur beschränkt Daten. Die meisten Untersuchungen wurden unter Laborbedingungen durchgeführt, nur wenige Studien erfolgten unter natürlichen Bedingungen im Feld, wobei stets nur wenige Ereignisse gemessen wurden. Ziele des Projektes bestehen in 1) der Quantifizierung und dem Vergleich der Tropfengrößenverteilung von Niederschlagsereignissen an vergleichbaren Standorten in Österreich, Tschechien und Neuseeland, 2) der Ableitung von Beziehungen zwischen kinetischer Niederschlagsenergie (KE) und Regenerosivität, 3) der Abschätzung von zeitlichen/saisonalen Variabilität der KE-I Beziehungen und 4) Untersuchung zwischen Regenerosivität und Bodenerosion. An mehreren Standorten in Österreich, Tschechien und Neuseeland sind bzw. werden Distrometer installiert und die die kinetische Energie von Niederschlägen sowie deren Erosivität analysiert. Beziehungen zwischen kinetischer Regenenergie und –intensität werden im Hinblick auf saisonale/monatliche Variabilität untersucht. Für jene Stationen, bei welchen auch Winddaten registriert werden, erfolgt die Abschätzung des Windeinflusses auf die kinetische Energie. Direkt neben den Distrometern werden kleine Erosionsplots installiert, um die erosionauslösende Wirkung dieser Niederschlagsereignisse zu erfassen. Anhand aller Messdaten sollen die bestehenden Beziehungen zwischen Regenenergie und Bodenloslösung und-transport überprüft und gegebenenfalls modifiziert werden.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2015-10-01 - 2018-09-30

Die steigende Nachfrage nach Agrarprodukten und das zunehmende Auftreten meteorologischer Extreme rücken weltweit die Ressourcen Boden und Wasser in den Fokus der Öffentlichkeit. Deshalb gewinnt eine adaptierte Landnutzung als vorbeugendes Element des Boden- und Gewässerschutzes an Bedeutung. Die Planung von Anpassungsstrategien beruht meist auf dem Einsatz numerischer Modelle. Dadurch kann die Wirkung hypothetischer Änderungen der Landnutzung (Landnutzungsszenarien) bei gegenwärtigem und verändertem Klima (Klimaprojektionen) auf Pflanzenwachstum und Wasserhaushalt abgeschätzt und bewertet werden. Vorausgesetzt wird dabei, dass sich die wasserhaushaltsrelevanten Bodeneigenschaften nicht ändern. Vorangegangene Studien haben jedoch gezeigt, dass sich die Bodenstruktur und damit die Wasserspeicherfähigkeit und das Wasserleitvermögen als Folge der Landnutzung signifikant ändern können. Bleiben diese Bodenveränderungen unberücksichtigt, erhöht sich die Unsicherheit der Modellergebnisse. Die Folge könnten Fehlplanungen und eine stärker ressourcenverbrauchende Landnutzung sein. Ziel der Studie ist daher a) die Messung der durch Landbewirtschaftung ausgelösten Änderungen in der Bodenstruktur und damit in den bodenhydraulischen Eigenschaften und b) die Implementierung dieser Ergebnisse in hydrologische Modelle, welche diese Änderungen mittels mathematischer Funktionen quantifizieren. Diese Funktionen beschreiben die Änderungen der Porengrößenverteilung und aufbauend darauf die zeitlichen Änderungen im Wasserspeicher- und Wasserleitvermögen für verschiedene Maßnahmen der Landnutzung (Bodenbearbeitung, Fruchtfolgen, Aufforstung). Um verallgemeinerbare Gesetzmäßigkeiten zum Einfluss der Landnutzung auf die hydrologisch relevanten Bodeneigenschaften abzuleiten, untersuchen wir vergleichbare Landnutzungmaßmahmen bei ähnlichen Böden entlang eines Klimagradienten von Brandenburg bis in die Steiermark. Zur Charakterisierung der hydraulischen Bodeneigenschaften werden Feldmethoden (Haubeninfiltrations- und Farbtracerversuche) und Labormethoden (instationäre Verdunstungsexperimente) miteinander kombiniert. Dies ermöglicht eine verbesserte Trennung zwischen Makroporen- und Matrixporenregion, was grundlegend für die Entwicklung von Funktionen zur Beschreibung nutzungsbedingter Änderungen des Porenraums sein könnte. Wir erwarten, dass sich die verschiedenen Maßnahmen der Landnutzung eher auf die Makroporen auswirken. Die Studie wird unser Wissen über Änderungen des Porenraums bei unterschiedlichen Landnutzungsmaßnahmen vertiefen. Basierend auf dem besseren Prozessverständnis werden wir Methoden und Modelle entwickeln, die den Einflusses einer adaptiven Landnutzung auf die hydrologisch relevanten Bodeneigenschaften, auf den Wasserhaushalt (Bodenwasservorrat, Grundwasserneubildung und Wasserqualität), und die Biomassebildung quantifizieren können. Damit werden Grundlagen für die Entwicklung nachhaltiger Landnutzungssysteme geschaffen.

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