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Camila Gaviria

Master-Student

At Soil Physics Group until 12/2011
e-Mail: camilchengaviria(at)hotmail.com


MSc-Arbeit: Inverse Modellierung zur Parameterabschätzung der Nitratauswaschung in einem typischen Dammanbausystem mit Dammfolie Einleitung Der Einzugsgebiet Heaen in Südkorea befindet sich nordöstlich der Hauptstadt Seoul und bezieht ein Teil des für die Hauptstadt genutzten Trinkwassers. Durch intensive Landnutzung im Einzugsgebiet wird die Qualität des Trinkwassers verschlechtert. In den Soyang Fluss gelangen unter anderem Pestizide und Dünger, die vor allem während des Monsuns aus den Feldern stark ausgewaschen werden. Genaue Angaben über Auswaschungsraten sind bislang nicht bekannt und werden daher im Rahmen des Projekts TERRECO näher untersucht. Die traditionelle Anbaumethode im Einzugsgebiet ist der Dammanbau, wobei die Dämme mit schwarzem Plastik bedeckt werden. Bislang wurden wenige Studien über diesen speziellen Anbau und die Folgen für den Stofftransport durchgeführt. In dieser Arbeit wird der Schwerpunkt auf die Stickstoffdynamik im Boden, insbesondere auf die Nitratauswaschung während der Monsunzeit gesetzt. Eine inverse Modellierung soll dabei helfen, die ablaufenden Prozesse unter den besonderen Anbaupraktiken zu verstehen. . Methode Die Daten zur Modellierung wurden in einem Rettichfeld zwischen dem 14 Juni und dem 26 August 2010 genommen. Das Feld bestand aus insgesamt 12 Plots in denen verschiedene Stickstoffmengen aufgetragen wurden (50 kg N/ha, 150 kg N/ha, 250 kg N/ha und 350 kg N /ha). Für jede Düngerrate gab es jeweils drei Wiederholungen. Im Feld wurden Tensiometer und Saugkerzen in verschiedenen Tiefen im Damm und in der Furche eingebaut. Damit wurden Matrixpotential und Nitratkonzentrationen im Sickerwasser gemessen. In jedem Plot wurde die Textur bis 60 cm Tiefe bestimmt. Zeitgleich wurde die Entwicklung der Rettichpflanzen beobachtet, Biomasse und LAI bestimmt und der Nitratgehalt in der Pflanze gemessen. Die notwendigen Klimadaten zur Berechnung der potentiellen Evaporation und Transpiration (Verfahren nach FAO Penman- Monteith für Nutzpflanzen) stammen von einer Wetterstation neben dem Feld. Die Modellierung erfolgt in Hydrus2D. Sie wird in zwei Schritten unterteilt, im ersten Schritt wird die Wasserdynamik im Untergrund invers simuliert und im zweiten Schritt wird der Nitrattransport modelliert. Die Berechnung des variabel gesättigten Wasserflusses in Hydrus basiert auf die modifizierte Richardsgleichung. Diese Gleichung beschreibt den Wasserhaushalt (Wassergehalt und ungesättigte hydraulische Leitfähigkeit in Abhängigkeit des Matrixpotentials) in der ungesättigten Zone und berücksichtigt dabei die Wasseraufnahme durch Pflanzen. Mit Hilfe des Marquardt- Levenberg Algorithmus können die van- Genuchten- Parameter invers optimiert werden. Die kalibrierten Parameter werden dann zur Modellierung des Stofftransports verwendet. Die Berechnung des Stofftransports in der flüssigen Phase erfolgt mit der Advektions-Dispersions-Gleichung. Da Nitrat sehr mobil ist, wird die Adsorption im Modell nicht berücksichtigt. Die Denitrifikation (NO3-  NO, N2O, N2) wird als Nitratsenke betrachtet und wird dabei als erste- Ordnung- Zerfallsprozess beschrieben.

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last modified 2011-05-26