Abgeschlossene Promotionen
Zwei IGZ-Mitarbeiter verteidigen erfolgreich ihre Dissertationen
Anton Gasser beschäftigte sich in seiner Arbeit im Rahmen des FNR-geförderten Projekts „HUMOR“ mit der Bewertung der Qualität von organischen Reststoffen hinsichtlich ihrer Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphordynamiken auf landwirtschaftlich genutzten Böden. Die Dissertation entstand überwiegend am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) in Halle unter der Betreuung von Dr. Uwe Franko und Prof. Dr. Martin Volk.
Im ersten Teil seiner Arbeit befasste sich Anton Gasser mit der Bewertung von organischen Reststoffen. Die Qualitätsbewertung erfolgte über die Mineralisationsdynamiken von Inkubationsversuchen, bei welchen die Freisetzung über die Zeit gemessen wird. Anton Gasser verwendete mechanistische Kohlenstoff-Landschaftsmodelle, um diese Umsatzprozesse zu erfassen. Über die Verteilung des Kohlenstoffs in die verschiedenen Pools konnte ein Qualitätsparameter (EHUM) abgeleitet werden, welcher Auskunft über den Beitrag eines organischen Reststoffes zum Aufbau von Humus gibt. Hierbei steht ein Wert von eins für eine hohe Humusaufbaueffizienz und null, wenn der Reststoff nicht zum Humusaufbau beiträgt.
Anschließend konnte Gasser zeigen, dass die aus den Inkubationsversuchen gewonnenen Parameter, welche die Umsatzdynamiken von verschiedenen organischen Reststoffen sowie von pflanzlichen Ernte- und Wurzelrückständen beschreiben, auch dafür geeignet sind, die Kohlenstoff- und Stickstoffumsätze der gleichen Stoffe für Feldbedingungen zu modellieren. Durch die Parametrisierung der organischen Reststoffe an den Inkubationsversuchen sind keine weiteren Optimierungen oder Parametrisierungen im Feld notwendig, so dass die Inkubationsparameter für die Beschreibung des Umsatzes unter Feldbedingungen genutzt werden können.
Abschließend befasste sich der studierte Umweltwissenschaftler mit den Phosphor-Dynamiken auf landwirtschaftlichen Böden. Hierfür erweiterte er das Kohlenstoff-Umsatzmodell CCB um ein Phosphor-Modul, welches die Dynamiken des pflanzenverfügbaren und des Gesamtphosphorgehalts modellieren kann. Das neue CNP-Modell (Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor) berücksichtigt neben dem organischen Phosphor-Pool auch noch zwei mineralische Pools, welche in einem dynamischen Gleichgewicht zueinander stehen. Das Modell wurde auf vier Dauerfeldversuchen getestet. Hierbei wurden durchweg gute Resultate erzielt mit relativen mittleren quadratischen Abweichungen von weniger als 10% für pflanzenverfügbaren Phosphor über alle Dauerfeldversuche.
Die Ergebnisse wurden in begutachteten wissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht.
Eric Bönecke beschäftigte sich in seiner kumulativen Doktorarbeit mit den Ursachen zeitlicher und räumlicher Schwankungen von Weizenerträgen und wie diese mittels verschiedener Verfahren auf unterschiedlichen zeitlichen und räumlichen Skalen sichtbar gemacht werden können. Der studierte Geograph zeigte zudem einen Lösungsansatz auf, Böden unter Berücksichtigung ihrer Heterogenität umweltgerechter zu bewirtschaften.
Im ersten Teil der Arbeit analysierte er mit Hilfe von Mischeffektmodellen und Daten aus einer Metadatensammlung die Auswirkungen von Klimaveränderungen und Wetterextremen der letzten sechs Jahrzehnte auf die Ertragsschwankungen und das Ertragsniveau von Winterweizen an verschiedenen Standorten und Regionen in Deutschland. Um die Einflussstärke der auf das Weizenwachstum verschiedenen umwelt- und agronomischen Faktoren getrennt voneinander zu bewerten, wurde zum ersten Mal das während der Arbeit entwickelte Bestimmtheitsmaß für Mischeffektmodelle genutzt. Die Arbeit entstand im Rahmen eines DFG-geförderten Projektes und der Leibniz Universität Hannover unter der Leitung von Prof. Dr. Hartmut Stützel.
Im zweiten Teil der Arbeit wurden erstmalig Naherkundungsdaten der Geophilus-Sensor-Plattform invertiert, um daraus in Kombination mit Feldproben Bodentexturkarten zu erstellen und diese für prozessorientierte Agrar-Stoffumsatzmodellierung auf Feldebene nutzbar zu machen. Für einen Schwarzerdestandort konnte gezeigt werden, dass die Winterweizenerträge vor allem durch die Wasserverfügbarkeit im Unterboden beeinflusst wurden. Dieser Teil der Arbeit entstand im Rahmen eines von der BLE-geförderten Projektes und wurde von Dr. Uwe Franko am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) in Halle betreut.
Im letzten Teil seiner Promotion erarbeitete Bönecke einen Lösungsvorschlag, wie Naherkundungssensorik die Datengrundlage zur teilflächendifferenzierten Düngung verbessern kann. Hier wurde zum ersten Mal auch der am IGZ-entwickelte stufenlose Ansatz bei der Düngebedarfsberechnungen herangezogen. Am Beispiel der Kalkung zeigten sich die Vorteile dieser präzisen Landwirtschaft deutlich gegenüber herkömmlichen flächeneinheitlichen Bewirtschaftungsansätzen. Dieser Teil der Arbeit entstand im Rahmen des von der EU-geförderten Projektes (EIP-Agri) „pH-BB – Präzise Kalkung in Brandenburg“ – einem Verbundprojekt zwischen der Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde (HNEE), dem ATB Potsdam-Bornim und dem IGZ, welches mit dem EIP-AGRI Innovationspreis im Bereich Digitalisierung ausgezeichnet wurde.
Im Rahmen der Dissertation entstanden drei begutachtete wissenschaftliche Artikel, die in hochrangigen Fachjournalen publiziert wurden.
Die Arbeit wurde von Prof. Dr. Hans-Jörg Vogel vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) und der Martin-Luther Universität Halle-Wittenberg sowie von Prof. Dr. Dr. Kurt-Christian Kersebaum von der Universität Göttingen und dem Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) begutachtet.
Wir gratulieren Dr. Anton Gasser und Dr. Eric Bönecke zur abgeschlossenen Promotion und wünschen ihnen alles Gute für ihre berufliche Zukunft!
Publikationen der kumulativen Dissertationen von A. Gasser und E. Bönecke:
- Gasser, S. A. A., Diel, J., Nielsen, K., Mewes, P., Engels, C., & Franko, U. (2022). A model ensemble approach to determine the humus building efficiency of organic amendments in incubation experiments. Soil Use and Management, 38(1), 179-190.
- Gasser, S. A. A., Nielsen, K., & Franko, U. (2023). Transfer of carbon incubation parameters to model the SOC and SON dynamics of a field trial with energy crops applying digestates as organic fertilizers. Soil Use and Management, 39(1), 342-356.
- Gasser, S. A. A., Nielsen, K., Eichler‐Löbermann, B., Armbruster, M., Merbach, I., & Franko, U. (2023). Simulating the soil phosphorus dynamics of four long‐term field experiments with a novel phosphorus model. Soil Use and Management, 39(2), 867-880.
- Bönecke, E., Breitsameter, L., Brüggemann, N., Chen, T.W., Feike, T., Kage, H., Kersebaum, K.C., Piepho, H.P. and Stützel, H., 2020. Decoupling of impact factors reveals the response of German winter wheat yields to climatic changes. Global Change Biology, 26(6), pp.3601-3626.
- Boenecke, E., Lueck, E., Ruehlmann, J., Gruendling, R. and Franko, U., 2018. Determining the within-field yield variability from seasonally changing soil conditions. Precision Agriculture, 19(4), pp.750-769.
- Bönecke, E., Meyer, S., Vogel, S., Schröter, I., Gebbers, R., Kling, C., Kramer, E., Lück, K., Nagel, A., Philipp, G. and Gerlach, F., Palme, S., Scheibe, D., Zieger, K., Rühlmann, J., 2021. Guidelines for precise lime management based on high-resolution soil pH, texture and SOM maps generated from proximal soil sensing data. Precision Agriculture, 22(2).
E.B. & J.R.