Bilanzierungsmethode

Für die Berechnung des Nettofluxes eines Elementes wurden die Einträge (Input) der Elemente durch Hofdünger, Mineraldünger und Deposition betrachtet. Beim Hofdünger wurde die Menge des ausgebrachten Hofdüngers und dessen Konzentration des betrachteten Elementes berücksichtigt. Der Austrag der Elemente geschah durch die Outputgrösse Ernte (also das Mähen und den Wegtransport des Grases). Auswaschung der Elemente und Abbau durch chemische (oder biologische) Reaktionen wurden nicht berücksichtigt. Die Verlagerung von Cu und Zn in tiefere Bodenschichten wird als gering eingeschätzt, da die pH Werte der Böden für die ausgewählten Graslandparzellen durch regelmässige Kalkdüngung in der Regel im neutralen bis schwach sauren Bereich liegen.

3.2.1 Methode der Datenerhebung

Alle in dieser Arbeit verwendeten Daten wurden durch die NBO erhoben bzw. gemessen. Die Daten werden in verschiedenen Datenbanken verwaltet. Die NABO verwendet dabei folgende Methoden, um die Daten zu erheben:

Bewirtschaftung der Parzellen

Die Bauern der von der NABO untersuchten Betriebe und Parzellen werden jährlich aufgefordert, ihre vorhandenen Feldkalender, Wiesenjournale und Suisse-Bilanzen zu schicken. Diese Unterlagen werden von den Landwirten im Zusammenhang mit den Direktzahlungen und den ökologischen Ausgleichszahlungen geführt. Die Unterlagen werden

anschliessend kontrolliert und in dem Datenbanksystem Agrotech durch die AGRIDEA-Lindau erfasst. Scheinen die Angaben des Landwirtes nicht plausibel zu sein, wird er erneut kontaktiert, um so Unklarheiten zu beseitigen und die Daten korrigieren zu können (Keller et al., 2005).

Für diese Semesterarbeit wurden Wiesenjournale verwendet.

Ernte

Es wird davon ausgegangen, dass die Elemente hauptsächlich durch die Ernte ausgetragen werden. Deshalb wurde als Outputgrösse der Ernteertrag gewählt, welcher aus den jeweiligen Wiesenjournalen entnommen werden kann. Diese wurden in früheren Studien der NABO bereits überprüft und mit den Referenzerträgen aus GRUDAF (2001) verglichen oder ergänzt.

Die auf den Parzellen verbleibenden Ernterückstände wurden ebenfalls in der Datenbank erfasst.

Für die Berechnung des Outputs ist neben dem Ernteertrag, also Menge des entfernten Grases, auch der Elementgehalt der Gräser relevant. Der Gehalt der Elemente in den Gräsern hängt neben den element- und pflanzenspezifischen Eigenschaften auch vom pH des Bodens, vom Ton- sowie Humusgehalt ab, da diese die Pflanzenverfügbarkeit der Elemente in der Bodenmatrix bestimmen. Leider wurden bisher die Kulturen auf NABO-Parzellen nicht auf ihre Nährstoff- und Schwermetallgehalte analysiert. Deshalb hat die NABO für die Berechnung der Konzentrationen auf andere zuverlässige Studien aus der Schweiz zurückgegriffen, denn die Problematik von Schwermetallen in Pflanzen wurde bereits in den 1980er erkannt und ist somit ein gut untersuchtes Gebiet. Zudem handelt es sich bei all den betrachteten Parzellen um unbelastete bis gering belastete Böden (Keller et al., 2005).

Menge des ausgebrachten Hofdüngers

Die ausgebrachten Mengen wurden aus den Bewirtschaftungsprotokollen entnommen. Ein grosser Unsicherheitsfaktor ist hierbei die Angabe der Verdünnung der ausgebrachten Hofdünger.

Konzentrationen des Hofdüngers

Für die Konzentrationen der Hofdünger in der Phase I wurden die Messungen von Menzi et al. (1993) aus den Jahren 1991 und 1993 übernommen. Er hatte im Rahmen früherer Arbeiten an der NABO diese Messungen gemacht. Die für die Phase III verwendeten Werte wurden

2006 von Mitarbeitern der NABO gemessen. Jedoch wurden nicht bei allen Betrieben der betrachteten Parzellen in jeder Periode Proben genommen, manchmal wurden auch nicht alle Elemente gemessen. In Tab.3.3 wird aufgelistet, wann wo für welche Elemente Proben genommen wurden. Die Datenlücken wurden für diese Arbeit wie folgt geschlossen:

Von den ausgewählten Parzellen wurde 1993 nur bei den Betrieben der Parzellen 1, 33 und 69 der Hofdünger untersucht. 2006 wurde bei allen Betrieben der betrachteten Parzellen Proben genommen, ausser beim Betrieb mit der Parzelle Nr. 10. Aus diesem Grund wurden die fehlenden Daten durch schweizerische Mittelwerte ersetzt, welche aus der landesweiten Untersuchung von Menzi (1993) abgeleitet wurden. (siehe Anhang A-2)

Für die Phase II fehlten überall spezifische Werte, da in jener Zeitspanne keine Hofdüngeruntersuchungen gemacht wurden. Für die Stoffbilanzen wurden diese Lücken mit den Daten aus der Phase III gefüllt. Erstens wird so eine höhere Betriebsspezifität erreicht als wenn man die schweizweit gemittelten Werte übernommen hätte. Und zweitens wird angenommen, dass die Schwermetallgehalte in den Futtermittel Mitte der 90er Jahre abnahmen, da für die Schweiz entsprechende Empfehlungen erarbeitet wurden. (siehe Einleitung). Zwischen der zweiten und dritten Phase war die Abnahme kleiner, weshalb die Werte aus der dritten Phase wahrscheinlich besser den Werten der zweiten Phase entsprechen als die Werte der ersten Phase.

Messwerte für den Rindermist wurden in den Berechnungen der Fluxe auch berücksichtigt.

Da jedoch nur für den Betrieb mit der Parzelle 30 für 1993 ein spezifischer Messwert zur Verfügung stand, wurden für die Fluxe die schweizweit gemittelten Werte eingesetzt.

Für die Daten, bei welchen die gemittelten Werte eingesetzt wurden, wurde allgemein eine Standardabweichungen von 50% angenommen.

Die Deposition von den betrachteten Elementen wurde mit Hilfe des Moosmonitorings gemessen. Da Moose keine Kutikala (Wachsschicht, die vor Verdunstung schützt) und keine Wurzeln haben, nehmen sie die Nährstoffe und das Wasser, aber auch Schadstoffe aus der Luft über die Oberfläche ihrer Blätter auf. Befindet sich das Moos entfernt vom Boden (z.B.

auf einem Baumstrumpf), ist es praktisch nur von atmosphärischen Einträgen beeinflusst.

Deshalb widerspiegeln die Schadstoffkonzentrationen in den Blättern die Schadstoffbelastungen in der Luft der Umgebung.

Das retrospektive Moosmonitoring ist eine sehr einfache und günstige Methode die europaweit angewendet wird. Die Methode erlaubt jedoch keine direkten Rückschlüsse auf die Depositionsfrachten. Durch Vergleiche mit Messungen von Depositionsfrachten, welche mit technischen Geräten ermittelt wurden, sind Schätzungen der Frachten trotzdem möglich.

Die Verwendung von Pleurozium schreberi wird empfohlen, da aber diese Art vor allem im schweizerischen Mitteland eher selten vorkommt, wird in der Schweiz oft auf das Hypnum cupressiforme zurückgegriffen.

3.2.3 Unsicherheitsanalyse

Man unterscheidet zwischen drei verschiedenen Arten von Unsicherheiten:

1. Modellunsicherheiten: Ziel eines Modells ist nicht die korrekte Abbildung der Wirklichkeit, sondern die Wirklichkeit zu vereinfachen, um sie zu verstehen und so Aussagen und Prognosen machen zu können. Deshalb werden Einflüsse und Prozesse vereinfacht oder vernachlässigt, wenn diese nicht als sehr relevant betrachtet werden.

In diesem Fall betrifft dies den Einfluss der Oberflächenerosion und der Verlagerung auf die Stoffbilanz, welche nicht berücksichtigt werden.

2. Unsicherheit in den Bilanzdaten: Bei jeder Messung muss man Messfehler berücksichtigen, denn Fehler können vom Messgerät verursacht werden oder aufgrund der Handhabung geschehen. Des Weiteren streuen auch die Werte zum Beispiel im Hofdünger, dessen Konzentrationsmittelung alleine keine aussagekräftige Antwort geben würde. Deshalb müssen diese Unsicherheiten und Streuungen in der Bilanzierung mitberücksichtigt werden.

3. Räumliche und zeitliche Variation von Bilanzgrössen: Aufgrund von chemischen,

physikalischen und biologischen Prozessen weisen die Stoffgehalte und -konzentrationen in der Bio-, Hydro- und Atmosphäre eine räumliche und zeitliche

natürliche Variation auf.

Modellunsicherheiten können nur durch den Vergleich von verschiedenen Bilanzmethoden oder durch einen Vergleich mit gemessenen Veränderungen von Schadstoffgehalten in Böden quantifiziert werden. Die Unsicherheit der Messdaten kann durch zusätzliche Messungen verbessert werden. Die Unsicherheiten der natürlichen Variation werden durch stochastische Bilanzierungsmethoden miteinbezogen. Dazu werden die Häufigkeitsverteilungen der Messwerte zu einer theoretischen Verteilung abgeleitet, welche dann für die Simulation der Gehalte in die Bilanzierung verwendet wird (Keller et al., 2005).