Dynamics of soil organic matter in agricultural systems : assessing the impact of bioenergy production, agri- environmental measures and climate at regional scales

Abstract

Increasing soil organic matter (SOM) stocks is recognised as a crucial element in addressing the challenges of global change and achieving the UN sustainability goals. The aim of this thesis is to provide a regional perspective on SOM in agricultural systems. This is accomplished by quantifying significant agricultural matter fluxes and conducting spatially distributed simulations of soil carbon and nitrogen dynamics at regional scales. For the case study region of Saxony, the thesis evaluated the impact of climate and best management practices on SOM stocks and developed methods to operationalise SOM modelling for policy support. It has been demonstrated that a sound management of the world's largest terrestrial carbon reservoir requires integrated approaches that consider a multitude of drivers operating at diverse scales.

Die Erhöhung der organischen Bodensubstanz ist ein entscheidender Faktor, um den Herausforderungen des globalen Wandels zu begegnen und die Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen zu erreichen. Das Ziel dieser Dissertation ist es, eine regionale Perspektive auf die organische Bodensubstanz in landwirtschaftlichen Systemen zu bieten. Dies wird durch die Quantifizierung wichtiger landwirtschaftlicher Stoffflüsse und die Durchführung räumlich verteilter Simulationen der Bodenkohlenstoff- und Stickstoffdynamik auf regionaler Ebene erreicht. Für die Fallstudienregion Sachsen wurden die Auswirkungen von Bioenergiesystemen, Bewirtschaftungsmaßnahmen und Klimatrends auf die organische Bodensubstanz bewertet und Modellierungsmethoden auf verschiedenen Skalen entwickelt. Es konnte gezeigt werden, dass das Management des weltweit größten terrestrischen Kohlenstoffspeichers integrierte Ansätze erfordert, die eine Vielzahl von Faktoren auf unterschiedlichen Skalen berücksichtigen.