Dr. Bernd Steingrobe

Scientist

Modellierung von Nährstofftransport und -aufnahme

Prof. Dr. Norbert Claassen, Dr. Bernd Steingrobe

Das Modell (Claassen, Syring und Jungk, 1986; Claassen 1990; Syring und Claassen, 1995) verknüpft vier grundlegende Prozesse zur Beschreibung der Nährstoffdynamik in der Rhizosphäre. Diese Prozesse sind Transport der Nährstoffe durch Diffusion und Massenfluß, Sorption der Nährstoffe (Freundlich-Funktion) und Aufnahme in die Wurzel (Michaelis-Menten-Kinetik). Als Ergebnis werden die gesamte Nährstoffaufnahme und mittlere Aufnahmerate im Simulationszeitraum, sowie die Verarmungskurven (Verteilung der Nährstoffkonzentration um die Wurzel herum) der gelösten und insgesamt verfügbaren Nährstoffe zu jedem gewünschten Zeitpunkt innerhalb des Simulationszeitraumes ausgegeben. Als Eingabeparameter sind notwendig:

Bodenparameter:

Diffusionskoeffizient in Wasser (DL)
volumetrischer Wassergehalt (Q)
Widerstandsfaktor (f)
Sorptionsparameter (Freundlich-Parameter) (b, a, c)
Ausgangskonzentration in der Bodenlösung (CLi)

Pflanzenparameter:

maximale Aufnahmerate (Imax)
Michaelis-Konstante (Km)
Minimumkonzentration (Cmin)
mittlerer Wurzelradius (r0)
mittlerer halber Abstand zwischen den Wurzeln (r1)
evtl. Gesamtwurzellänge und Wachstumsrate
evtl. Wurzelhaarradius und -besatz

Das Modell wurde für P und K validiert.

Derzeit wird es in der Lehre benutzt, um Vorgänge in der Rhizosphäre zu verdeutlichen und mittels Sensitivitätsanalysen die Bedeutung einzelner Parameter für verschieden Nährstoffe darzustellen. Der Einsatz in der Forschung liegt zur Zeit maßgeblich darin, Rhizosphärenprozesse zu erkennen, die über die beschriebenen (Diffusion, Massenfluß, Sorption, Michaelis-Menten-Kinetik) hinausgehen, d.h. nach Ursachen zu suchen, wenn Modell- und Meßergebnisse nicht übereinstimmen.