Spatial and temporal variability of soil water content in two regions of Southwest German

Soil water content (SWC) plays a key role in partitioning of energy and water fluxes on the land surface. Knowledge about spatial and temporal variability of topsoil water content is crucial for understanding land surface processes, improving climate and hydrology modeling. In recent study, we investigated SWC variability, its relation to the mean spatial soil water content (qm) and variability of rainfall on the regional spatial and event temporal scales. To accomplish this, we used a multi-year high resolution data set, obtained from two soil moisture sensor networks (spatial extent of 25 km ×25 km), set up at croplands in Kraichgau and Swabian Alb regions in Southwest Germany. The relationship of SWC standard deviation (sq) versus áqñ was studied (sq-qm). It was found that the initial location of sq in relation to the sq at the permanent wilting point (sq-qwp) and the sq at saturation (sq-qs) – the anchor points – as well as the upper and lower bounds of the sq-qm envelope determine whether SWC variability increases or decreases upon a change in qm. sq-qm relationship forms combinations of concave and convex hyperbolas reflecting the variability of soil texture and depending on sq in relation to the anchor points. The majority of sq-qm clockwise hysteresis cases were observed in intermediate and intermediate/wet state of SWC. The sq phase-space can be used to test whether hydrological or land surface models capture the reasonable range of soil water heterogeneity

Modeling microbial dormancy in soils

Dormancy is a very effective trait of microorganisms in soil to cope with varying environmental conditions (e.g. substrate availability or moisture) that leads to a graded, switch-like microbial response to fluctuations in environmental parameters. Microbial dormancy strategies vary from rapid to delayed response to environmental change and the activation from dormant to active state is typically faster than the transition to dormant state (Blagodatskaya, E., & Kuzyakov, Y. 2013). Dormancy is typically represented in models by explicitly considering active and dormant biomass pools or by introducing a physiological state variable that describes the active fraction of the total biomass. Existing modeling approaches mainly differ in the description of the transformation process between active and dormant states and disregard the classification into active, potentially active and dormant microbial states. The growth rate, death rates and the transition rate from active to dormant state are represented by generic functions. The question arises of gauging the sensitivity of model predictions for the temporal evolution of active and dormant bacteria not only to perturbations in constants of proportionality (parameter sensitivity), but to perturbations in uncertain or assumed expressions (functional sensitivity). Instead of postulating a particular description, the functional form of the transition function can be tested by fitting a type of free-form function as a linear combination of shape functions to the experimental dataset used in Wang et al. 2014. Depending on the form of the transition function, we observe that simple SOM turnover models show qualitatively different dynamical behavior. We aim to generalize existing modeling approaches to account for diversity in dormancy strategies and to understand which strategies for transiting between dormant and active states are favoured under which environmental conditions

Population dynamic of porcine parvovirus indicates decrease of variability

Projeto/Plano de Ação: 02.11.10.600-03

Hochskalierung der räumlichen Heterogenität mikrobieller Umsatzprozesse im Boden mit einem stochastischen Ansatz

Bedingt durch kleinskalige mikrobielle und physikochemische Wechselwirkungen sind Raten mikrobieller Prozesse im Boden in erheblichem Ausmaß räumlich und zeitlich variabel. Die Komplexität und Variabilität mikrobieller Prozesse kann möglicherweise als stochastisches Systemverhalten abgebildet werden. Um diesen Ansatz zu testen, haben wir den mikrobiellen Abbau eines Pestizids in einem Pedon modelliert. Ein räumlich expliziter Ansatz (basierend auf partiellen Diferentialgleichungen) wurde mit einem stochastischen Ansatz (basierend auf stochastischen gewöhnlichen Differentialgleichungen) verglichen. Mit dem räumlich-expliziten Ansatz wurden Szenariensimulationen für unterschiedliche Realisationen der räumlichen Verteilung von Mikroorganismen auf der mm-Skala durchgeführt. Diese Simulationen wurden anschließend als Referenzdatensatz genutzt, um das stochastische Modell mittels approximate Bayesian computation zu kalibrieren und die Parameter zu identifizieren, die das stochastische Verhalten der Zustandsvariablen steuern. Unterschiedliche Summenstatistiken erlauben die Analyse und Bewertung des stochastischen Modells bezüglich der Hochskalierung mikrobieller Prozesse im Boden. Das Modellierungskonzept und erste Ergebnisse werden vorgestellt

Soma térmica de fases de desenvolvimento de cultivares de arroz irrigado em função da época de semeadura.

O desenvolvimento da planta de arroz é afetado pela temperatura do ar e assim, a influência da temperatura nos processos de desenvolvimento vegetal pode ser expressa pela soma térmica, com unidade graus dia (ºC dia). O objetivo deste trabalho foi determinar a soma térmica de fases de desenvolvimento de quatro cultivares de arroz em três épocas de cultivo. Foi conduzido um experimento na área de várzea do Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Santa Maria com três datas de semeadura (17/10/2011, 18/11/2011 e 19/12/2011) e quatro cultivares de ciclos distintos: IRGA 421 (ciclo superprecoce), BRS Querência (ciclo precoce), IRGA 424 (ciclo médio) e SCSBRS Tio Taka (ciclo tardio). A duração (º C dia) da fase de emergência - diferenciação de panícula aumentou com o atraso da data de semeadura, enquanto a duração da fase antese ? início da maturação dos grãos foi similar entre as cultivares semeadas no período recomendado pelo zoneamento agrícola

Partição de matéria seca da parte aérea em arroz para uso em um modelo de simulação baseado em processos.

A partição as matéria seca nos diversos compartimentos da planta é uma parte importante em modelos ecofisiológicos baseados em processos, com o InfoCrop. O objetivo deste trabalho foi determinar a fração da matéria seca da parte aérea alocada nos diferentes compartimentos da planta de arroz e a senescência ao longo do ciclo de desenvolvimento da cultura. Foi conduzido um experimento de campo em Santa Maria, RS, com quatro cultivares (IRGA 421, BRS Querência, IRGA 424 e BRS Tio Taka) e semeadura em 18/11/2011. A fração da matéria seca da parte aérea alocada nos diferentes compartimentos da planta e a senescência variou em função do estágio de desenvolvimento, desde 80% para folhas nos primeiros quatro dias após a emergência até 100% para panículas após floração

Modellbasierte Analyse des Stoffumsatzes von Mageren Flachland-Mähwiesen in Baden-Württemberg im Critical-Loads-Konzept

Critical Loads für eutrophierenden Stickstoff werden anhand der Simple-Mass-Balance (SMB) Methode berechnet und dienen etwa in FFH-Verträglichkeitsprüfungen dem Schutz empfindlicher Ökosysteme (Anhang I FFH-Richtlinie). Die auf Basis der SMB ermittelten standortspezifischen Spannen für Critical Loads sind auf Grund von Unsicherheiten sowohl in den Eingangsgrößen als auch in den empirisch regelbasierten Methoden zur Berechnung der einzelnen Summanden in der SMB wenig vertrauenswürdig. Im Rahmen des von der Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg (LUBW) koordinierten Forschungsprojektes „Analyse und Bewertung des Stickstoffhaushalts Baden-Württemberg (AG Critical Loads)“ soll deshalb die Schaffung einer Datenbasis für eine Weiterentwicklung der bisherigen Ansätze für den in Baden-Württemberg weit verbreiteten FFH-Lebensraumtyp 6510 „Magere Flachland-Mähwiesen“ erfolgen. Einen möglichen Weg hin zu belastbaren Abschätzverfahren für die Summanden der SMB-Formel stellen dynamische Simulationen der am N-Umsatz beteiligten Stoffflüsse mit Hilfe prozessbasierter Modelle dar. Ziel der vorgestellten Studie ist es, mit Hilfe des Modellpakets Expert-N standortspezifisch für ausgewählte Flachland-Mähwiesen die mehrjährigen Mittelwerte der Mineralisierung, Denitrifikation, Immobilisierung und Nitratauswaschung zu berechnen. Als experimentelle Datengrundlage für die Modellierung werden Feldmessungen zur Abschätzung des N-Umsatzes in Abhängigkeit von Standortbedingungen und Erhaltungszustand der Vegetation durchgeführt. Dazu wird auf 4 extensiv genutzten Grünlandflächen in FFH-Gebieten über 2 Jahre ein intensives Monitoring der Stickstoffflüsse im Boden sowie begleitende Messungen zur Bodenfeuchte, -temperatur und N-Deposition durchgeführt. Der Fokus liegt auf der in situ Quantifizierung der Bruttoraten des N-Umsatzes (Mineralisierung, Nitrifizierung) als wichtige Parameter für die Modellierung des N-Kreislaufs. Die aus der prozessbasierten Modellierung gewonnenen Mittelwerte werden mit den nach den derzeitigen SMB-Ansatz berechneten Ergebnissen verglichen und diskutiert. Die Ergebnisse der Studie werden so zur Entwicklung zuverlässigerer Berechnungsmethoden für Critical Loads in Baden-Württemberg beitragen. Auf dem Poster werden die methodischen Ansätze sowie erste Ergebnisse des Versuchs vorgestellt

Caracterização do perfil sorológico de nulíparas suínas e da progênie frente ao parvovírus suíno.

Projeto: 03.09.00.046