Entwurf eines topologischen Modells der Wechselwirkungen zwischen Kulturmaßnahmen und Energiehaushalt des Bodens, dargestellt am Beispiel einer Strohmulche

Zusammenfassung

Es wird ein Modell für die komplexen Beziehungen zwischen einer Kulturmaßnahme (Strohmulche) und den Komponente des Wärme- und Wasserhaushalts eines vegetationsfreien Bodens entwickelt. Auf der Grundlage der Graphentheorie wird eine Analyse der Modellstruktur durchgeführt. Die Grundzyklen in den Beziehungen zwischen den Komponenten des Wärme- und Wasserhaushalts, welche die Steuerungsglieder des Systems bilden, werden aufgezeigt. Die Verkettung dieser Grundzyklen ergibt neue Subsysteme mit einem Selbststeuerungsbzw. Rückkopplungseffekt, der für die Stabilität des Gesamtsystems sorgt. Mittels einer speziellen Bewertung des Graphenmodells wird eine qualitative Deutung der Komponenten in ihren Wechselwirkungen gegeben und der Einfluß der Kulturmaßnahme auf die Komponenten unter Berücksichtigung des Gesamtsystems und im Hinblick auf die Ergebnisse von Messungen und Untersuchungen des Energiehaushalts des Bodens dargestellt. Wie mit diesem Modell gezeigt wird, erscheint es durchaus sinnvoll, auch in der Biophysik des Bodens Betrachtungsweisen und Methoden der Kybernetik anzuwenden.

Summary

For the complex relations between agricultural measures (straw cover) and the components of heat balance and moisture balance of a soil without vegetation a relational model is developed (Fig. 1). The structure of the model is analysed by methods of the theory of graphs. It is shown that there are some basic cycles in the relations between the components of the heat balance or moisture balance, respectively (Fig. 2), which are the control mechanisms in the system. The concatenation of the basic cycles (Fig. 3) gives new subsystems with a feedback effect which is responsible for the stabilization of the system. By means of a special valuation of the graph a qualitative assertion is given about the interactions of the components and about the influence of the agricultural measure on these interactions with regard to the totality of the system and in consideration of the results of measurements and investigations about the energy balance of the soil. As it is shown with the model developed here it will be useful also in the biophysic of soil to make use of aspects and methods of kybernetic.