Erweitertes DNDC-Modell zur Untersuchung der Auswirkungen von Bodenbearbeitung, Reststoffbegrabung und Güllebewirtschaftung auf die Produktivität von Kulturen und den Kohlenstoffgehalt im Boden in Quebec

Die durch die Bodenbearbeitung verursachte Bodenwende und begrabene Reste werden in Agroökosystemmodellen häufig übersehen, insbesondere in Kombination mit Gülleanwendungen. Dies kann dazu führen, dass Modelle die Verluste an organischem Kohlenstoff (SOC) aus der Pflugbearbeitung überschätzen und die Kohlenstoffbilanz im Verhältnis zu anderen Bodenbearbeitungsverfahren verzerren. Diese Studie verbesserte das DeNitrification DeComposition (DNDC)-Modell, um die Moldboard- und Chiselbearbeitung besser darzustellen, mit und ohne Gülle, hinsichtlich der SOC-Dynamik in der Tiefe. DNDC wurde erweitert, indem die Bodenwende unter der Moldboardbearbeitung integriert und die Reste in tiefere Schichten zugewiesen wurden, wo die Zersetzung verlangsamt. Die Feldstudien umfassten eine Gerstenmonokultur und eine Gersten-Mehrjahrespflanzenrotation auf schluffigen Tonböden in Normandin, Quebec, sowie eine Mais-Sojabohnen-Weizenrotation auf einem Sand-Löß-Boden an der Université Laval, Quebec. In Normandin simulierte DNDC die Gerstenkorn- und Reststofferträge (NRMSE 18,4–47,4%) vernünftig, hatte jedoch Schwierigkeiten mit der zwischenjährlichen Variabilität der Futtersorten, wahrscheinlich aufgrund von Wintersterben. Simuliertes SOC stimmte mit den Beobachtungen über Düngemittel- und Bodenbearbeitungsverfahren hinweg überein (NRMSE 2,8–14,8%). DNDC erfasste die beobachteten Trends, wobei Gülle plus Gersten-Futter das SOC in größeren Tiefen unter der Moldboardbearbeitung erhöhte, während die Chiselbearbeitung mehr SOC nahe der Oberfläche behielt. An der Université Laval simulierte DNDC die Erträge (NRMSE 8,3–27,1%) und die Ernteüberreste (NRMSE 8,8–29,6%) effektiv und erfasste die Oberflächen-SOC-Unterschiede zwischen den Behandlungen, wobei die Minimale Bodenbearbeitung das Oberflächen-SOC und die Moldboardbearbeitung das gesamte SOC durch Reststoffbegrabung erhöhte. DNDC zeigte eine begrenzte Empfindlichkeit gegenüber der Bewirtschaftung in tieferen Schichten, was die Einschränkungen bei der Simulation des Transports von gelöstem organischem Kohlenstoff widerspiegelt. Insgesamt betonten die Ergebnisse die Bedeutung der expliziten Modellierung von Reststoffbegrabung und Bodenwende, da Modelle zunehmend regionale Bewertungen und Kohlenstoffkreditprogramme unterstützen. • DNDCv.CAN wurde modifiziert, um umgedrehten Boden und begrabene Ernteüberreste zu simulieren. • Das Modell reflektiert die Moldboardbearbeitung mit höherem SOC in der Tiefe aufgrund von Reststoffbegrabung. • Das Modell erfasste die Effekte von Bodenbearbeitung, Rotation und Gülle und stimmte mit den gemessenen Daten überein. • DNDC-Erweiterungen verbessern die Bewertung des Wachstums von Kulturen und der Veränderung des Bodenkohlenstoffs.