Home Überblick Welche Prozesse beschreibt MONICA?

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Asseng et al. (2015): 
Rising heat reduces global wheat production. Nature Climate Change 5 (2), 143–147.

 


Welche Prozesse beschreibt MONICA? PDF Drucken E-Mail

MONICA beschreibt Prozesse in Boden und Pflanze sowie Austauschprozesse mit der angrenzenden Hydro- und Atmosphäre. Auf der Basis der eingehenden Wetterdaten berechnet MONICA zunächst die Bodentemperatur für die einzelnen diskreten Schichten des Bodens. Die Bewegung des Wassers im Boden wird nach dem Kapazitätsansatz beschrieben. Dabei wird Wasser, das nicht in der Bodenschicht gespeichert werden kann, in die nächste, darunter befindliche Bodenschicht weitergegeben. Die Speicherkapazität und die Flussrate werden durch die Textur und den Humusgehalt des Bodens bestimmt. Evaporation und die Aufnahme von Wasser durch die Pflanzenwurzel beeinflussen den Wasserhaushalt. In Grundwassernähe kann Wasser kapillar in den Wurzelsaum aufsteigen.

Fließendes Wasser transportiert Nitrat. Es entsteht durch den Umsatz organischer Substanz in Ammonium (Ammonifikation) und den weiteren Umsatz von Ammonium in Nitrat (Nitrifikation). Unter Sauerstoffarmut kann auch eine Reaktion von Nitrat zu Luftstickstoff erfolgen (Denitrifikation), bei der das klimawirksame Gas N2O entsteht. Die dabei beteiligten Mikroorganismen und deren Stoffwechsel, bei dem CO2 freigesetzt wird, werden ebenso simuliert. Bei der Ausbringung von Wirtschaftsdüngern gast NH3 aus. Aber auch Harnstoff, ausgebracht als Pflanzendünger, hydrolysiert im Boden und setzt NH3 frei.

Für die Pflanze, deren Masse täglich entsprechend dem Strahlungsangebot und der Temperatur zunimmt, werden ein anzustrebender und ein kritischer Stickstoffgehalt berechnet. Der erste Wert ist die Grundlage der Berechnung der Stickstoffaufnahme der Pflanze aus dem Boden, der zweite Wert zeigt an, wann der Pflanze zu wenig Stickstoff zum Wachsen zur Verfügung steht. In diesem Fall, wie auch bei Wassermangel, wird der tägliche Zuwachs der Pflanze reduziert. Im Tagesschritt wächst auch die Wurzel in die Tiefe. Die berechnete Wurzelmasse wird dabei entsprechend auf die Bodenschichten verteilt. Daran orientiert sich die Menge des aufgenommenen Wassers und Stickstoffs durch die Pflanze aus der jeweiligen Schicht.

Wird die Pflanze geerntet, verbleiben Ernterückstände im Boden, die wiederum abgebaut werden und zum Humuserhalt und zur Stickstoffmineralisation im Boden beitragen. Jedes organische Material hat dabei bestimmte Eigenschaften, die beim Abbau berücksichtigt werden. So wird ein Salatblatt viel schneller mineralisiert als Weizenstroh. MONICA kann derzeit acht verschiedene Pflanzen simulieren.

Zuletzt aktualisiert am Montag, den 20. Februar 2012 um 10:03 Uhr