The intensive use of maize (Zea mays) as a bioenergy crop in Germany has received severe criticism due to the relative high risk of erosion and the development of a monoculture landscape. The perennial cup plant (Silphium perfoliatum) has shown potential to partly replace maize due to its ability to reduce nitrogen leaching and surface runoff. After harvesting, cup plants continue to grow leaves in the autumn period, which will protect the underlying soil during winter and spring against soil erosion during heavy rain showers. In addition, soil cultivation takes place only in the year of crop establishment, while maize needs to be sown every year. No-till maize in comparison to annual ploughing is also seen to reduce water erosion processes. The aim of this project is to study effects of the perennial cup plant and direct seeded maize on runoff and nutrient loss in comparison to conventionally sown maize. At two locations in Germany (Erkerode, Lower Saxony and Spöck, Baden-Württemberg), nine plots (three per treatment) have been established on a gentle slope in 2021. Both locations differentiate in soil properties, slope angle, and rainfall intensity. At each plot, the eroded soil and runoff are collected downslope after each significant rain event. Subsequently, the collected sediment and water samples are weighed and analysed in the lab in order to determine the nitrogen and phosphorus loss. Parameters affecting erosion processes, like soil moisture, soil cover, soil mineral N content, and nitrogen and phosphorus uptake by plants, are measured as well. The first preliminary results show among others that cup plants tend to have the potential to decrease soil loss and water runoff compared to maize during the summer months. Additionally, a lower loss of nitrogen in the runoff from cup plant plots in comparison with maize plots was recorded in 2022. A comparison of the measurements at both locations shows that the results of the three treatments are dependent on the timing and intensity of the precipitation throughout the summer. Additional measurements during this year (2023) will help to draw conclusions about the potential of cup plant and direct seeding of maize to reduce soil erosion by water and protect water bodies from nitrogen and phosphorus pollution.
Apple farmers face an array of growing challenges, pest and disease management, to soil nutrient and water regulation, to the accumulation of Potentially Toxic Elements (PTEs). Climate change is leading to increasingly unpredictable weather patterns, characterized by extended periods of drought and extreme periods of precipitation. To match demand and produce high-quality fruit, apple farmers rely on cost-effective methods for effectively addressing these issues. Organic orchards in Germany are engaged in the "conventionalization" of organic practices, where the major difference lies in the avoidance of synthetic inputs. Intensive cultivation methods are relied upon in order to maintain output relative to conventional practices. This study examined the PTEs (Zn, Cu, Fe, Al) and micronutrients (Mg, Ca, K) in soil and composite plant samples from 16 apple orchard sites in the Eastern region of Germany comprised of conventional and organic farming systems (CFS and OFS). Bulk soil and composite plant samples (branches, leaves, apples, grasses) were collected from 16 participating orchards, providing 32 sites (2 subplots per orchard). Elemental concentration analyses were conducted using MP-AES and CNS technology. Bulk soil samples were taken at two depths (0-20, 20-40 cm), both along the tree and grass row. Homogenic properties of the soil samples were analyzed, including; pH, electrical conductivity (EC), carbonate content, and meteorological patterns of the sites. Results showed no significant difference (SD)(P < 0.05) in total mean values concentration of PTEs and micronutrients in soil other than Zinc, which had a 38% increase in total mean concentration in OFS when compared with CFS. Bioaccumulation of Zn, Cu, Mg, Ca, and K from soil to apples showed no SD based on t-test for Zn and Cu (Al, Fe not applicable), however in CFS all three micronutrients (Mg, CA, K) had a significant increase in mean values of calculated Bioaccumulation Factor (BAF), indicating higher accessibility of the apples to these nutrients. Translocation Factor (TF) calculated for the elemental concentration between fruit and leaves of the trees revealed higher mean TF in all PTEs and micronutrients in CFS, with the exception of Zinc. Our preliminary results indicate that the use of standardized farming system practices, such as fertilizers and pesticides, has a significant impact on the accumulation of PTEs and micronutrients in the tissues and fruit of apple trees in the region.
Paddock trails offer horses the possibility to follow their natural urge to move and to behave typical in a group association. This type of horse husbandry has however inevitably consequences for the physico-chemical properties and structure of soil, potentially affecting soil quality in a negative way.
The aim of this study is to determine long-term changes in the soil structure and biological activity under covered paddock trails and to compare these findings with the soils of uncovered paddock trails. Specifically, we ask if commonly used soil covers on paddock trails prevent soil from loosing critical functions due to soil compaction, loss of fertility and microbial activity in the long-term. It can be hypothesized that soils are better protected when covered and remain therefore in better condition compared to unprotected paddock trails in the long- term.
To test this hypothesis, horse farm estates with covered and uncovered paddock trails with varying soil properties and age of paddock trail establishment have been selected across Switzerland, Germany and Luxembourg. A range of physico-chemical soil parameters (Bulk density, CN, texture, pH, microbial biomass) were measured in a depth explicit way and compared to nearby on farm control sites without paddock trails. This poster will show the first results of these measurements, clarifying the influence of prevalence of soil covers on paddock trails on soil structure and microbiology.
Termination of grass-clover leys, presenting a central element in organic crop rotation systems (Oberson et al., 2013), may be a critical period with respect to N losses into the environment. Due to the decomposition of large amount of biomass accumulated above- and belowground, there is a distinct potential for nitrogen losses with seepage water or by gaseous emissions. Under the pedoclimatic conditions of the low mountain ranges of Luxembourg and depending on the subsequent crop, it is common practice to plough grass-clover leys either in autumn or in spring. Loosing as little nitrogen as possible is of high interest in organic farming; however, there is a large gap of knowledge about most suitable termination dates.
Within the frame of CloverTerm, N2O emissions and nitrate losses with seepage water are simultaneously investigated in a sophisticated approach. Therefore, different ploughing dates of grass-clover leys are compared to each other in a biennial field experiment at three sites with different soil conditions. Gathered data will serve to evaluate the current situation and to determine reduction potentials. Moreover, these data will be included in a modelling approach to estimate the behaviour of the systems if boundary conditions like ambient temperature or precipitation pattern change as predicted for the future. The modelling will also foster the mechanistic understanding of the processes.
The contribution will introduce the methodological approach and highlight the expected benefits for an even more environmental-friendly organic agriculture.
Oberson, A.; Frossard, E.; Bühlmann, C.; Mayer, J.; Mäder, P.; Lüscher, A. (2013): Nitrogen fixation and transfer in grass-clover leys under organic and conventional cropping systems. Plant Soil 371, 237-255.
Böden sind aufgrund ihrer Lebensraum-, Regulierungs- und Nutzungsfunktion besonders schützenswert. Die SDGs der UN haben u.a. das Ziel, die globale Bodendegradation zu stoppen und wenn möglich umzukehren. Die daran angelehnte Nachhaltigkeitsstrategie Deutschlands sieht vor, diese auf ca. 30 ha pro Tag zu reduzieren und bis zum Jahr 2050 keine Flächen mehr zu versiegeln. Bisher werden täglich ca. 56 ha Boden ganz oder teilweise in ihren Bodenfunktionen geschädigt, jedoch fehlen räumlich explizite, hochauflösende Informationen über die Qualität dieser Böden.
Ziel der vorliegenden Studie ist es daher Funktionen und -potentiale landwirtschaftlich genutzter Böden in Deutschland unter Verwendung der bestmöglich aufgelösten deutschlandweiten Bodenkarte zu bewerten und dabei sowohl bestehende als auch neu verfügbare digitale Datenquellen und Bewertungssysteme anzuwenden. Es werden Informationen zu Bodenqualität und Flächenverlust landwirtschaftlicher Böden generiert und erstmals Bodenverluste quantitativ und qualitativ mittels Fernerkundungsdaten bewertet.
Anhand von Kriterien aus der Bewertung der Leistungsfähigkeit des Landschaftshaushalts: biotisches Ertragspotential, Erosionswiderstand (Wasser, Wind), mechanische und physikochemische Filterfunktion, Abflussregulationsfunktion und dem Müncheberg Soil Quality Rating wird die Bodenqualität von 2006 - 2015 bewertet. Die erforderlichen Bodeninformationen werden aus der eigens weiter aufbereiteten und parametrisierten Bodenkarte BÜK200 bezogen. Für Landnutzungsdaten werden die CORINE CLC 2006 und 2012 und zur Identifizierung des Flächenverlustes die Imperviousness-Layer (IMCC) von 2006 bis 2015 des Copernicus LMS genutzt. Benötigte Klimadaten stammen vom Deutschen Wetterdienst und die Reliefparameter werden aus dem Digitalen Geländemodell (DGM10) abgeleitet.
Die Ergebnisse zeigen, dass in Deutschland zwischen 2006 und 2015 ca. 73.300 ha versiegelt wurden, was ca. 37.000 ha landwirtschaftlicher Böden betrifft. Für Deutschland entspricht das einer Versiegelungsrate von 11 ha d-1, gleichzeitig sind in Niedersachsen 1,9 ha d-1 und Brandenburg 0,8 ha d-1 Böden der Landnutzung entzogen wurden. Die Analysen verdeutlichen, dass in Niedersachsen im Gesamtzeitraum bspw. 75% Böden mit mäßig oder besser bewertetem biotischen Ertragspotential der Landnutzung entzogen wurde, in Brandenburg waren es sogar 88%. Die deutschlandweite Bewertung wird an ausgewählten regionalen Beispielen versiegelter Flächen detailliert dargestellt.
Durch eine Intensivierung der Holzernte kann unter Umständen die Nährstoffnachhaltigkeit gefährdet werden. Vor allem auf stark versauerten, nährstoffarmen Standorten werden dem Standort durch eine intensivierte Holzernte mehr Nährstoffe entzogen als durch Deposition und Verwitterung nachgeliefert werden können. Im Schweizer Mittelland findet in buchendominierten Beständen die intensivste Holznutzung statt. Unsere Arbeit verfolgt das Ziel, die Nährstoffflüsse und -pools von zwei im Schweizer Mittelland verbreiteten Standortstypen bei verschiedenen Holzerntestrategien zu vergleichen. Die Standortstypen sind Moränen des frühen bis mittleren Pleistozäns (stärker versauert) im Vergleich zu Moränen des späten Pleistozäns.
Folgende Hypothesen liegen unserer Arbeit zu Grunde: (a) Die Nährelementgehalte von Baumkompartimenten der Buche sind auf Standorten des späten Pleistozäns grösser als auf jenen des frühen Pleistozäns. (b) Dies wirkt sich in einer grösseren Biomasseproduktion aus. (c) Bei intensivierter Holzernte ist die Nährstoffnachhaltigkeit auf Standorten des frühen Pleistozäns stärker gefährdet als auf jenen des späten Pleistozäns.
Pro Standortstyp wurden je 5 Buchenbestände untersucht, ausgewählte Bäume gefällt und die Nährelementgehalte in Baumkompartimenten analysiert. Die Verwitterungsraten sowie die Sickerwasserverluste von Nährelementen wurden mit dem Modell von Posch (2022) berechnet. Die Bestandessimulationen beruhen auf dem Modell SwissStandSim von Zell et al. (2020). Es wurden die Szenarien «business as usual», «weniger intensive» und «intensivierte Holzernte» gerechnet. Basierend auf den Simulationsergebnissen wurden die Biomassekompartimente aller Einzelbäume mit Hilfe allometrischer Gleichungen aus dem Schweizerischen Landesforstinventar berechnet (Didion et al., 2019; Herold et al., 2019). Die Depositionsdaten wurden ausgehend von nahen Messstationen der Deposition modelliert. Die Nährstoffbilanz für jede Bewirtschaftungsstrategie wurde berechnet als «Verwitterung» + «Deposition» - «Sickerwasserverlust» - «Entzug durch Holzernte».
Die Verwitterungsraten sind auf Moränen des frühen Pleistozäns tendenziell geringer als auf jüngeren Moränen. Hingegen unterscheiden sich die Nährelementgehalte in Baumkompartimenten zwischen den beiden Standortstypen nicht signifikant. Wie sich unterschiedliche Bewirtschaftungsszenarien auf die Nährstoffnachhaltigkeit auswirken, werden die weiteren Analysen zeigen.
Die Belange des Bodenschutzes werden gegenwärtig gestärkt – die Handlungsanleitung zum baubegleitenden Bodenschutz (DIN 19639), neue Arbeits- und Vollzugshilfen für Planungs- und Genehmigungsverfahren und die Schaffung der Zusatzqualifikation „Bodenkundliche/r Baubegleiter/in“ sind einige Meilensteine dieser Entwicklung. Gleichzeitig ergibt sich aus den Vorhaben der Gesetze zum Ausbau von Energieleitungen (EnLAG) und über den Bundesbedarfsplan im Netzausbau (BBPlG) für Trassenbauvorhaben ein erheblicher Planungsbedarf in Deutschland (12.234 Trassen-km, Bundesnetzagentur 2022). Der vorsorgende Bodenschutz ist bei diesen Vorhaben auf Grund der Eingriffe in den Boden besonders wichtig.
Die Verfügbarkeit bodenschutzrelevanter Daten und Auswertemethoden unterscheidet sich in Bundesländern erheblich. Dies erschwert eine einheitliche Bewertung von Bodenfunktionen und -empfindlichkeiten, eine bodenschonende Lenkung der Planung und die Ausarbeitung ortskonkreter Maßnahmen des Bodenschutzes für Bodenschutzkonzepte. Planungsbüros, die länderübergreifende Projekte für Genehmigungsverfahren bearbeiten, stellen sich der Herausforderung, das Schutzgut Boden mit vertretbarem Zeit- und Arbeitsaufwand zu bewerten.
Die Fugro Germany Land GmbH stellt beispielhaft Lösungen zur Bewertung heterogener Boden-Flächen- und der Verwendung projektbezogener Kartierdaten beim länderübergreifenden SuedOstLink-Projekt vor. Diese werden im Auftrag der 50 Hertz Transmission GmbH für §21 Unterlagen erarbeitet.
Um die Wirkungskraft länderübergreifender Planungen zu verbessern, entwickelt die Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz (LABO) derzeit eine bundesweite Bodenfunktionsbewertung (Miller et al. 2020). Bis diese verwendet und auf ihre Praktikabilität getestet werden können, fördert der Erfahrungsaustausch zwischen Planungsbüro, Behörde und Wissenschaft, den Bodenschutz in Planung und Praxis voranzubringen.
Bundesnetzagentur (2022): Monitoring des Stromnetzausbaus Zweites Quartal 2022.
Miller, R., Herweg, U., Helbig, H., Kastler, M., zur Mühlen, S., Sperl, D. (2020): Eckpunkte-Papier zur länderübergreifenden Bodenfunktionsbewertung. In: Bodenschutz – Erhaltung, Nutzung, und Wiederherstellung von Böden (3).
Moore sind sensible Ökosysteme und sind durch ihre Rolle als Kohlenstoffspeicher, Regulator für den Landschaftswasserhaushalt und Hotspot für spezielle Arten besonders schützenswert. Sie werden aber durch äußere Eingriffe sehr stark verändert, insbesondere durch Maßnahmen des Rohr- und Kabeltrassenbaus. Hierbei kommt es zu Veränderungen im Profilaufbau durch den Aushub und das Wiedereinbringen der Substrate. Zusätzliche Veränderungen können durch die Mischungen der Torfe mit liegendem mineralischem Material entstehen. Diese geschütteten Substrate können teilweise deutliche Änderungen sowohl physikalischer als auch hydraulischer Eigenschaften gegenüber den natürlichen Moorsubstraten aufweisen. Die Fragen, denen hier nachgegangen werden soll sind:
1. Wie unterscheiden sie sich hinsichtlich der natürlich gelagerten Moorsubstrate?
2. Welche Eigenschaften weisen die wiedereingebrachten Substrate auf?
Mit dem Bau der EUGAL-Gasleitung von Lubmin bis an die Tschechische Grenze, parallel zur bereits bestehenden OPAL-Leitung, werden einige Moore in Mecklenburg-Vorpommern und Brandenburg gequert. Die Eigenschaften der Moorsubstrate und der wiedereingebrachten Substrate werden am Beispiel des Welsetales im Nordosten Brandenburgs und des Ziesetales in Vorpommern vergleichend gezeigt. Für den Vergleich der Eigenschaften wurden in beiden Untersuchungsgebieten mehrere Transekte angelegt, die sowohl die neue als auch die bestehende Gastrasse queren. Auf jedem Transekt wurden Profile im durch Baumaßnahmen unbeeinflussten und auf den baulich wiedereingebrachten Substrat angelegt.
Diese Profile wurden in verschiedenen Tiefen beprobt und hinsichtlich ihrer chemischen, physikalischen und hydraulischen Eigenschaften untersucht. Der Schwerpunkt dieses Beitrages liegt dabei auf Trockenrohdichten, den Wasserretentionseigenschaften und davon abgeleiteten Eigenschaften, wie z.B. Porenverteilung und pflanzenverfügbares Wasser.
Ausgehend von den zwei Fragen erfolgte die Auswertung der Laborergebnisse in zwei Schritten.
Die ersten Ergebnisse zeigen kaum Unterschiede der Eigenschaften im Oberboden. Im Unterboden sind dagegen geringere Porenvolumina sowie veränderte Porenraumanteile der Mischsubstrate gegenüber den natürlich gelagerten Substraten festzustellen, mit z.B. verringerten Makroporenanteilen. Innerhalb der Mischsubstrate können ein regelhaftes Abnehmen der Porenvolumina und verringerte Feldkapazität mit abnehmender organischer Substanz festgestellt werden.
Um die Verteilung von regenerativ erzeugtem Strom und damit die Versorgungsicherheit in Deutschland zu gewährleisten, wird das Übertragungsnetz entsprechend ausgebaut. Dies soll mit Hilfe der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungskabel (HGÜ) Technologie umgesetzt werden. Die HGÜ-Kabel sollen dabei erdverlegt werden. Im Rahmen des Übertragungsnetzausbauprojektes SuedLink sind dazu erstmalig 525 kV – Kabel geplant.
Um die baubedingten Auswirkungen auf den Boden und die Wechselwirkungen zwischen den Kabeln und dem Boden in-situ zu untersuchen, wurden im Auftrag der TenneT TSO GmbH auf drei Testflächen in Niedersachsen entlang des geplanten SuedLink-Verlaufs aufwendige Versuche als Erdkabelsimulatoren im Boden installiert. Unter der Leitung der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und den wissenschaftlichen Partnern Leibniz Universität Hannover (LUH) und Fachhochschule Kiel (FHK) sollen diese bau- und betriebsbedingten Auswirkungen von 2023 bis 2026 untersucht sowie bestehende Praxiserfahrungen validiert werden.
Auf diesen Versuchsflächen wurden Kabelgräben mit Heizrohren zur Untersuchung der betriebsbedingten Verlustleistung und Versuchsgräben ohne Beheizung zur Feststellung der rein baubedingten Auswirkungen hergestellt. Auf diesen Versuchsfeldern untersuchen die wissenschaftlichen Partner die Flächen und die Bodenprofile hinsichtlich der Schwerpunkte Pflanzenbau (FHK), Bodenregeneration (LUH) und Wärmetransport (FAU).
Es wurden umfangreiche Voruntersuchungen zur Ermittlung systemrelevanter bodenphysikalischer Parameter durchgeführt. Um den Fortschritt der Bodenregeneration zu bestimmen und Änderungen in den für den Wärmetransport entscheidenden Parametern festzustellen werden dieselben Untersuchungen über die nächsten 4 Jahre wiederholt. Dabei handelt es sich um Messungen zur Wärmeleitfähigkeit, Dichte, Wassergehalt, Feldkapazität, elektrische Leitfähigkeit, Eindringwiderstand und Versickerungsfähigkeit. Um die Vorgänge in den Gräben über den Projektverlauf noch besser verfolgen zu können, wurde ein umfangreiches Sensoriknetz eingebaut. Damit können die Parameter Temperatur, Bodenfeuchte, und Matrixpotenzial kontinuierlich aufgezeichnet werden.
Neben der Untersuchung der bau- und betriebsbedingten Auswirkungen sollen auf Basis der im Projekt erzeugter Datensätze maßgeschneiderte und praxistaugliche Konzepte zum Bodenschutz bzw. standardisierten Bodenschutzmaßnahmen entlang von Erdkabeltrassen erarbeitet werden.
Im Zuge der Energiewende in Deutschland ist der Ausbau von Hochspannungsstromleitungen eine wesentliche Komponente. Die als Erdkabel verlegten Leitungen sind mit bau- und betriebsbedingten Auswirkungen verbunden, die potenziell für die landwirtschaftliche Nutzung wichtige Bodenfunktionen beeinträchtigen können. Das Bodengefüge wird durch die starke Homogenisierung des Bodens beim Bodenaushub und der Wiederverfüllung der Kabelgräben stark gestört, wovon insbesondere Leitfunktionen betroffen sind. Der Netzbetreiber TenneT TSO hat zu Forschungszwecken mehrere Testfelder in Niedersachsen gebaut, um die bau- und betriebsbedingten Auswirkungen im Rahmen einer wissenschaftlichen Begleitung untersuchen zu lassen.
Im Rahmen der hier vorliegenden Arbeit wurden auf einem Testfeld bei Seelze (Region Hannover) Bioporen- und in situ Infiltrationsmessungen im Bereich von Kabelgräben vergleichend zu ungestörten Referenzflächen durchgeführt. Hierzu wurde der Oberboden bis auf eine Tiefe von 40 cm abgetragen, die Bioporen mit einem Bodensaugers freigelegt und anschließend mit Hilfe einer Fotobox unter immer gleichen Bedingungen fotografiert. Im Anschluss an die Bilderfassung wurde in der gleichen Grube eine Infiltrationsmessung mit einem Haubenpermeameter (Hoodinfiltrometer, UGT GmbH, Müncheberg) durchgeführt. Die Bioporen wurden bildanalytisch mit der Bildanalysesoftware Fiji (Schindelin et al. 2012) ausgewertet und mit der Infiltrationsleistung korreliert. Aus den Versuchsgruben wurden nach der Infiltrationsmessung ungestörte Bodenproben (471 cm³) entnommen und im Labor Luftleitfähigkeit und ungesättigte hydraulische Leitfähigkeit gemessen.
Erste Ergebnisse der Infiltrationsraten zeigen, dass die Infiltration der Referenzparzellen deutlich höher ist als in den Grabenparzellen. Nach bodenkundlicher Kartieranleitung (KA5) lassen sich die Infiltrationsraten der Grabenparzellen in die Kategorie kf2 (1-10 cm/d) und die Infiltration der Referenzparzellen in die Kategorie kf3 (10-40 cm/d) und kf4 (40-100 cm/d) einordnen. Aus den gewonnenen Daten kann geschlossen werden, dass durch die Zerstörung von Bioporen im Zuge der Baumaßnahme die Infiltration deutlich beeinträchtigt wird. Wiederholte Messungen dieser Art sollen in den kommenden Jahren Aufschluss darüber geben, wie schnell sich das Bodengefüge durch „Wiedereinwanderung“ von Bioporen und die damit verbundenen Leitfunktionen regenerieren können.
Im Zuge des Ausbaus erneuerbarer Energien werden leistungsstarke Gleichstromleitungen zum großen Teil durch landwirtschaftliche Flächen verlegt. Die mit dem Erdkabelbau verbundenen Baumaßnahmen (Bodenaushub und Grabenrückverfüllung) verändern die Struktur und damit auch die Belüftung der Böden nachhaltig. In dieser Arbeit wird der Effekt der baubedingten Bodenstörung auf Bioporen im Unterboden eines Lössbodens und die Auswirkungen der Bodengefügestörung auf die relativen Gasdiffusionskoeffizienten (Ds/D0) untersucht. Auf einem durch die TenneT TSO gebauten Forschungstestfeldes (Testfeld Seelze, Region Hannover) werden Unterböden von Kabelgräben und Referenzflächen in der Tiefe von 40-45 cm auf Bioporen in situ und Gasdiffusionskoeffizienten an ungestörten Bodenproben untersucht. Mithilfe einer Fotobox wurden digitale Bilder von der Bodenoberfläche unter standardisierten Lichtbedingungen aufgenommen und Bioporen bildanalytisch in Fiji (Schindelin et al. 2012) auf Anzahl, Durchmesser und Gesamtporosität quantifiziert.
Die relativen Difussionskoeffizienten (Ds/D0) wurden bei einem Matrixpotential von -6 und -15 kPa mit der Currie-Methode (1960) bestimmt. Aus Ds/D0 und dem luftgefüllten Porenvolumen wurden Porenindizes wie Porenkontinuität und Tortuosität zur Beschreibung der Porenstruktur abgeleitet. Die bildanalytische Auswertung zeigte eine deutlich geringere Bioporenporosität in den Kabelgräben im Vergleich zu den Referenzflächen. Bei beiden Matrixpotenzialen wurden im Mittel höhere Gasdiffusionskoeffizienten in der Referenzfläche gemessen. Die Kontinuität und Tortuosität der Poren, sowie die Porengrößenverteilung zeigen Veränderung der Porenstruktur durch die bauliche Maßnahme. Die Reduktion der relativen Gasdiffusionskoeffizienten kann unmittelbar auf die Störung des Bioporennetzwerkes im Boden zurückgeführt werden. Die Kombination von in situ Bioporenaufnahmen und Verknüpfung mit Gasdiffusionsmessungen erlauben eine Aussage über die baubedingten Auswirkungen des Erdkabelbau auf die Ausbildung und Funktion des Bodengefüges. Darüber hinaus werden wiederholte Messungen in den kommenden Jahren Informationen darüber liefern, wie schnell Bioporen, Bodengefüge und damit die Belüftungseigenschaften im Unterboden sich regenerieren.
Im Rahmen der Energiewende wird das 525 kV Höchstpannungs-Gleichstrom-Übertragungs(HGÜ)-Erdkabel SuedLink von Schleswig-Holstein nach Bayern und Baden-Württemberg gelegt. Die Auswirkungen des Baus und der betriebsbedingten Wärmeabgabe im Boden, die Bodenregeneration und den pflanzenbaulichen Aufwuchs werden von einem Forschungskonsortium zwischen der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, der Leibnitz Universität Hannover und der Fachhochschule Kiel untersucht.
An drei Standorten in Niedersachsen mit unterschiedlichen standörtlichen Bedingungen werden bodenkundliche und pflanzenbauliche Untersuchungen im Zeitraum 2022 – 2025 durchgeführt. Ziel der Untersuchungen ist es die Auswirkungen des Baus und des Betriebes von Erdkabeln auf die Standorteigenschaften und das Pflanzenwachstum zu erforschen. Hierbei wird die Fachhochschule Kiel während der Vegationsperiode in drei Feldversuchen (ein Versuch pro Standort) parallel zum Pflanzenwachstum Biomasseproben entnehmen, den Blattflächenindex bestimmen und multispektrale Drohnenbefliegungen durchführen. Mithilfe dieser Parameter können sowohl Variabilitäten während des Pflanzenwachstums abgebildet als auch Ursachen für potentielle Unterschiede in den gemessenen Ertragskomponenten identifiziert werden. Die zusätzlich durchgeführten Bonituren und mineralische Stickstoff(Nmin-)beprobungen, sowie die Witterungsdaten und die Ergebnisse der Projektpartner zur Bodenregeneration und Geothermie vervollständigen die multidisziplinäre Betrachtungsweise.
Die Ergebnisse sollen genutzt werden, um bei der Umsetzung der bodenkundlichen Baubegleitung nach DIN 19639 auf Linienbaustellen von Erdkabeln wissenschaftlich basierte Handlungsempfehlungen abzuleiten. Des Weiteren kann der Einfluss der erhöhten Temperatur als Teil der betriebsbedingten Auswirkung des Erdkabels wichtige Informationen hinsichtlich der Auswirkungen klimawandelbedingter Temperaturerhöhung auf die Bodenentwicklung und das Pflanzenwachstum hervorbringen.
Die Verlegung von Rohrleitungen, vor allem von Fernwasser- und Ferngasleitungen, auf landwirtschaftlichen Flächen ist seit vielen Jahrzehnten gängige Praxis. Die dabei entstandenen Bodenveränderungen wirken sich zum Teil noch Jahrzehnte nach dem Leitungsbau, beispielsweise in Form sichtbarer Wachstumsbeeinträchtigungen der Feldfrüchte aus.
In einer Geländestudie wurden die Auswirkungen der Verlegung einer Fernwasserleitung auf den Boden in der fruchtbaren Bördelandschaft bei Salzgitter untersucht. Die Leitung wurde im Jahr 2015 in offener Grabenbauweise verlegt. Entlang der Fernwasserleitung wurden auf repräsentativen, landwirtschaftlich genutzten Untersuchungsflächen Bodenprofile auf der Leitungstrasse, der ehemaligen Baustraße und im von der Baumaßnahme unbeeinflussten Referenzbereich angelegt. Neben einer bodenkundlichen Geländeansprache, wurden wesentliche bodenphysikalische und bodenchemische Parameter erhoben und im Rahmen einer Bodenfunktionsbewertung unter besonderer Berücksichtigung der natürlichen Bodenfruchtbarkeit zusammengeführt.
Erste Geländebefunde und Laboruntersuchungen zeigen, dass im Wesentlichen Veränderungen im Unterboden zu einer Funktionsbeeinträchtigung führen können. Die Auswirkungen betreffen vor allem den Bodenwasserhaushalt. Im Bereich des Leitungsgrabens führte der Eingriff, infolge von Subtratvermischungen, zur Veränderung der Bodenart und des Skelettanteils. Im Bereich der ehemaligen Baustraße konnten Bodenverdichtungsmerkmale identifiziert werden. Die Untersuchungen konnten zeigen, dass es aufgrund der veränderten Bodeneigenschaften zu Wachstumsbeeinträchtigungen bei Pflanzen kommen kann.
For the risk assessment of plant protection products (PPP) potential effects on soil microorganisms are addressed by investigating if N-transformation (OECD 216), an important soil function, may be affected. However, by focussing on only one central function of the microbial community, other effects might be neglected.
To determine potential other effects of PPP on functional microbial activity, one objective of the project MIROSOIL is to investigate the sensitivity of three alternative test methods, i.e. substrate induced respiration (MicroRespTM), measurement of enzymatic activities (ISO 20130) and effects on ammonium oxidizing bacteria (ISO 15685, AOB). To gather information about the sensitivity of these methods, six model substances were investigated (fungicides: tebuconazole, pyraclostrobin, propamocarb; herbicide: ethufomesate; antibiotic: tiamulin hydrogen fumarate; biocide: DDAC). For sensitivity assessment, results are compared to OECD 216 data.
Up to now, tests were performed in the sandy soils LUFA 2.1 and RefeSol 04A. Three to four nominal test concentrations, e.g. 1x, 5x and 10x of the intended application rate, were tested. Measurements for each test method were performed after 14 and 28 days. If effects above 25% occurred after 28 days, the test duration was extended up to 84 days.
MicroResp™ indicated in general a low sensitivity, substance-independently. The group of AOB was strongest inhibited by the test substances. Especially for DDAC (LUFA 2.1 test results), concentration related effects > 25% were determined after 28 days of exposure. For ethofumesate in Refosol 04A, the extracellular enzymatic activities, e.g. phosphatase, altered over the exposure period between stimulation and inhibition. In general, effects > 25% occurred on specific time points, followed by recovery of the respective enzyme activity on the following measurements.
Upcoming experiments with RefeSol 02A will help to identify potential influence of soil properties to the ecotoxicological results. To encounter the impact on the group of fungi, arbuscular mycorrhiza (ISO 10832, Funneliformis mosseae) will be investigated under substance exposure. These assessment results of the different soil organisms referring to functional diversity will be complemented by ARISA (Automated Approach for Ribosomal Intergenic Spacer Analysis) structural analysis and presented at the conference.
The study was funded by the German Environment Agency FKZ 3720 64 4110.
Die Einäscherung von Verstorbenen ist in vielen Ländern der Welt, so auch in Deutschland, die häufigste Bestattungsart geworden. Die Asche des menschlichen Körpers wird nach der Kremation in eine Urne überführt und zumeist im Boden beigesetzt. Die möglichen Umweltauswirkungen von Feuerbestattungen auf Böden und Grundwasser sind jedoch noch wenig untersucht, so dass noch unklar ist ob die Freisetzung von Schwermetallen wie Chrom, Zink, Kupfer, Nickel und Blei aus Urnen ein Umweltproblem in Friedhofsböden darstellt.
Vor diesem Hintergrund wurde der (Schwer-)Metallgehalt in Urnengräbern auf 6 Friedhöfen in Nord- und Westdeutschland analysiert. Die Bodenproben wurden unterhalb der Bestattungstiefe von insgesamt 42 Urnen (nach Ablauf der Ruhezeit) und von Referenzböden ohne Urnenbestattungen (gleicher Friedhofsstandort und Tiefe) entnommen.
Die Ergebnisse zeigen eine hohe Variabilität der (Schwermetall-)Gehalte in den Bodenproben unter den beigesetzten Urnen. Wie erwartet, nahm die Anreicherung einiger Elemente (z. B. Blei und Zinn) im Boden mit höherem Zersetzungsgrad der Urnen zu, aber auch unter nur leicht korrodierten, noch nicht durchlöcherten Urnen, die häufig aus kupferhaltigen Legierungen bestanden, wurde eine Anreicherung mit Kupfer, Chrom, Nickel und Eisen festgestellt. Dies zeigt, dass die Schwermetallfreisetzungen in den Friedhofsböden sowohl von den Ascheresten als auch vom Urnenmaterial herrühren. Die potenziell schädlichen Auswirkungen auf die Umwelt beschränken sich jedoch auf die ersten 10 cm unterhalb der Bestattungstiefe einzelner Urnen (13 von 42 Urnen), in denen mindestens eines der Elemente Blei, Zink, Kupfer und Nickel den kritischen Vorsorgewert überschritten hat.
Bedingt durch langjährige Verrieselung von schwermetallhaltigen Abwässern weisen die ehemaligen Rieselfelder in Wansdorf bei Berlin heute hohe Schwermetallgehalte in den Böden und eine geringe Diversität des Pflanzenbestandes auf. Ziel unseres Projektes ist es, im Rahmen eines Feldversuches herauszufinden, mit welchen Zuschlagsstoffen eine langfristige Schwermetallimmobilisierung und Etablierung diverser Pflanzenbestände auf den Rieselfeldern zu erreichen ist.
In Zusammenarbeit mit dem Fachgebiet Pflanzenernährung und Düngung an der Humboldt Universität Berlin und der Berliner Stadtgüter GmbH, die die Flächen für einen Zeitraum von bis zu 15 Jahren für Untersuchungen zur Verfügung stellen, wurde dazu im September 2020 ein Feldversuch in einem randomisierten Blockdesign mit fünffacher Wiederholung angelegt. Nach vollständiger Beseitigung des Pflanzenbestandes wurden die Zuschlagsstoffe Eisen(hydr)oxid, Gesteinsmehl, Leonardit und Kalk homogen bis in 25 cm Tiefe eingearbeitet. Vor (t0) und unmittelbar nach Einbringung der Zuschlagsstoffe (t1) wurden von allen Parzellen Mischproben entnommen, luftgetrocknet und auf 2 mm gesiebt. Zur Identifikation der Immobilisierungsmechanismen und um damit Rückschlüsse auf die langfristige Wirksamkeit der Zuschlagstoffe abzuleiten wurden die Proben sequentiell extrahiert (Zeien und Brümmer 1989).
Unsere Ergebnisse zeigen, dass die prozentualen Anteile an leicht löslichem Cadmium, Nickel und Zink durch alle Zusatzstoffe reduziert wurden. Besonders wirksam zeigten sich Leonardit und Eisen(hydr)oxid, da damit diese Schwermetalle in immobilere Bindungsformen, vor allem in die organisch und amorphe Eisenoxide gebundenen Fraktionen verlagert wurden. Die Zugabe von Kalk führt hauptsächlich zu einer Verlagerung in die leicht nachlieferbare Fraktion. Die leicht löslichen Anteile von Kupfer wurden nur durch die Zugabe von Leonardit reduziert und gingen mit einem deutlichen Anstieg in der organisch gebundenen Fraktion einher. Mit Eisen(hydr)oxid und Kalk stieg die leicht lösliche Fraktion dagegen an. Im Gegensatz zu Kalk führte aber Eisen(hydr)oxid zu einer Reduzierung der leicht nachlieferbaren Fraktion und eine Zunahme der organisch gebundenen Fraktion. Für eine langfristige Immobilisierung von Kupfer scheint daher Kalk weniger geeignet als die anderen Zuschlagstoffe.
Ein funktionsfähiger Boden leistet somit einen wichtigen Beitrag zur Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit, dient zum Schutz vor Hochwasser, indem Wasser in der Fläche zurückgehalten wird, versorgt Pflanzen auch während längerer Trockenperioden mit Wasser und sichert die Ertragsfähigkeit eines Standortes. Dem Boden kommt angesichts des Klimawandels eine wichtige Rolle hinsichtlich der Resilienz und Anpassungsfähigkeit des Agrarökosystems zu. Aufgrund seiner Speicherkapazität und Pufferfähigkeit können sich im Boden aber auch Schadstoffe, eingetragen durch Immissionen aus der Luft, Dünger oder Pflanzenschutzmittel, anreichern. Je nach Pufferfähigkeit des Bodens können Schadstoffe über Ernteprodukte in die Nahrung oder ins Sickerwasser gelangen. Bodenverdichtung und Bodenerosion sind weitere Gefahren, die mit einer intensivierten Nutzung einhergehen. Im Jahr 1985 wurde daher die Bodenschutzkonzeption der Bundesregierung verabschiedet (Deutscher Bundestag, 1985). Noch im gleichen Jahr wurde in Bayern mit der Einrichtung der ersten Bodendauerbeobachtungsflächen (BDF) auf landwirtschaftlichen Flächen begonnen mit dem Ziel den Zustand der Böden langfristig zu dokumentieren und Veränderungen ihrer Funktionsfähigkeit aufgrund von stofflichen Einträgen oder Nutzung der Böden zu erkennen. In den Folgejahren entstanden in Bayern 140 BDF auf landwirtschaftlich genutzten Standorten, (zusätzlich 77 BDF Wald, 61 BDF Sonderstandorten). In regelmäßigen, mehrjährigen Abständen werden seitdem durch die LfL auf den landwirtschaftlich genutzten Flächen Bodenproben (Humus, Schadstoffe und Bodenphysik untersucht) entnommen, die Bodenfauna (Regenwürmer) erfasst, Vegetationsaufnahmen durchgeführt und die Bewirtschaftung der Flächen dokumentiert. Zusätzlich werden die in den BDF-Betrieben anfallenden Wirtschaftsdünger beprobt und auf Nährstoffe sowie anorganische Schadstoffe untersucht. Langjährige Messreihen sind nötig, um Veränderungen einzelner Parameter zu erkennen und unter Berücksichtigung von Standortfaktoren wie Bodenart, Topografie und Klima, Zusammenhänge zu bestimmten Bewirtschaftungssystemen abzuleiten. Es sind nicht nur die Auswirkungen wie längere Trockenperioden, steigende Temperaturen oder häufigere Starkregenereignisse, sondern auch gesellschaftliche Erwartungen, die neue Herausforderungen für die Landwirtschaft der Zukunft darstellen.
Ackerböden sind in besonderem Maße als Standorte für die landwirtschaftliche Nutzung vom Klimawandel betroffen. Je nach Region sind negative Effekte wie z.B. sinkende Ertragssicherheit durch Trockenheitsperioden zu erwarten. Veränderte klimatische Bedingungen können auch eine Anpassung von Bewertungsmethoden für Böden erforderlich machen.
Mit dem Müncheberger „Soil Quality Rating“ (SQR) liegt ein Verfahren zur Abschätzung des ackerbaulichen Ertragspotentials vor. Die Methode wurde für die Anwendung auf Bodenkarten von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) angepasst. Als Eingangsdaten werden Bodendaten (BGR), mittlere jährliche Niederschlagsdaten (DWD), Relief- (BKG) und Landnutzungsdaten (CLC 2006) verwendet. Eine Bewertung findet anhand von Bodenbasisindikatoren wie Durchwurzelungstiefe und ertragslimitierenden Gefährdungsindikatoren wie der effektiven Wasserbilanz in den Sommermonaten Mai - August statt.
Wir legen eine aktualisierte Berechnung der SQR-Auswertungskarten mit korrigierten Niederschlagsdaten des DWD (Tageswerte der korrigierten Niederschlagshöhe für Deutschland für den Zeitraum vom 1961 bis 2020 in 1km2-Auflösung) vor. Erste Berechnungen zeigen eine erhebliche Veränderung in der räumlichen Verteilung und Höhe der Niederschläge und des Ertragspotentials. Während in der Klimaperiode 1961-1990 die Jahresniederschläge deutschlandweit höher als 500 mm a-1 waren, sanken sie zwischen 1991-2020 besonders in Ostdeutschland regional auf unter 450 mm a-1 ab. Kombiniert mit den dort regional vorkommenden sandigen Böden, ist hier ein signifikanter Rückgang des ackerbaulichen Ertragspotentials anhand des SQR Verfahrens zu erwarten. Weiterer Forschungsbedarf liegt in der Weiterentwicklung der Berechnungsalgorithmen, die bisher auf der Basis der Standardperiode (1961-1990) entwickelt wurden und zukünftig für aktuelle Änderungen und Prognosen angepasst werden sollen, um so Grundlagen für Maßnahmen gegen den Klimawandel bilden.
During the last decades soil research has more and more focussed on soil health. Beside soil health comprising factors beyond the relevance to soil quality and fertility, focusing on crop production or ecosystem performance, the main target remains on factors to maintain soil function for soils as vital living ecosystem to sustain plants, animals, and humans. There is increasing awareness of the importance of silicon (Si) in plant physiology, ecology, soil, and environmental sciences, but an interlink of Si with soil health is missing so far. Here we argue based on well accepted results or first hints from recent publications how strong Si is involved or potentially involved in soil health traits.
Most soil minerals, aggregates and even soil structure rely on Si. Nevertheless, soil science has neglected the importance of Si for soil processes and health for long time, potentially because of its omnipresence, the slow dissolution rate of Si from those minerals or the low reactivity of Si bound in minerals. Another fact leading to the perspective of Si being unreactive may be the consideration of the less reactive monosilicic acid for sorption competition experiments instead of more reactive polysilicic acid, both being abundant in soil solution. Another soil Si species which is by far too little recognized in soil science and health is amorphous silica (ASi) with ASi being a dominant source of silicic acid. This solid Si phase comprises of different forms: biogenic amorphous Si and minerogenic forms. The low interest in ASi for soil science may be because most agricultural soils exhibiting ASi contents near zero. However, natural soils are in the range between 1 and 6% ASi with volcanic ash soils exceeding those ASi contents by far.
One effect of Si in soils is the sequestration of large amounts of CO2 during mineral weathering. Silicic acid has been demonstrate to increase phosphorus availability in soils and with this increase biomassproduction and crop yield in agriculture. ASi was recently shown to strongly increase soil water storage and water availability toward plants. First hints are showing that ASi also increases the stability of soil aggregates. Si seems to decrease soil pathogens and fungal abundance, increases bacteria abundance and immobilize toxins like heavy metals.
Overall Si seems to be an overlooked but important parameter for soil health trait.
The temperature sensitivity (Q10) of heterotrophic soil respiration is dependent on soil moisture and crucial for coupling the global carbon and water cycles. It is highly variable and exhibits considerable spatial heterogeneity. However, a fixed value has been used in climate models so far. To contribute to a better representation of the continental C and water cycles in climate models, it is thus essential to understand the spatial heterogeneity of temperature and moisture sensitivity of soil respiration as well as the impact of soil properties. We assume that on a continental scale Q10 will increase with decreasing mean annual temperature and that site-dependent factors, such as soil groups and texture, influence the temperature and moisture sensitivity of soil respiration. To test this hypothesis, we sampled a transect across Europe from Sweden to southern Spain, with precipitation and carbon contents decreasing from north to south. We sampled forest soils from 0-30 cm depth in a texture range from loamy to sandy soil. Soil samples will be incubated under increasing temperatures (5-25°C) and three different moisture levels to determine the temperature and moisture sensitivity of soil respiration. These data will help to further improve modelling of changes in soil respiration and their contribution to climate change.
Der Klimawandel hat und wird zukünftig in Niedersachsen zu einem Anstieg der Temperatur und Veränderungen der Niederschlagsverteilung im Jahresverlauf führen (Klimawirkungsstudie Niedersachsen, 2019). Durch die erhöhte Verdunstung und die Verschiebung der Niederschläge in die Wintermonate verändert sich insbesondere der Wasserhaushalt der Böden in der Vegetationsperiode. Dies hat nicht nur in der fernen Zukunft Konsequenzen, sondern muss bereits heute in der land- und forstwirtschaftlichen Praxis berücksichtigt werden. Der Boden wird seine Funktionen nach BBodSchG bzw. seine Ökosystemleistungen anders erfüllen als bisher.
Mit Hilfe von vielfältigen Methoden des Niedersächsischen Bodeninformationssystems (NIBIS) können die Auswirkungen des Klimawandels auf den Boden und seine Funktionalität nachgewiesen werden. Dazu werden sowohl Klimabeobachtungsdaten der letzten 60 Jahre als auch Klimaprojektionsdaten für das 21. Jahrhundert verwendet, um auf Basis der Bodenkarte für Niedersachsen 1:50.000 (BK50) die Veränderungen beim Wasserrückhalt, bei der Wasserbereitstellung für Pflanzen, der Bodenfeuchte, der Beregnungsbedürftigkeit und der Stoffauswaschung aufzuzeigen. Die Erkenntnisse können direkt bei der Beratung zur Klimafolgenanpassung verwendet werden.
Die Biodiversität nimmt ab, deswegen kam es bereits zur Etablierung einer europäischen Biodiversitätsstrategie für 2030 zum Schutz der Natur und der Umkehrung der Schädigung der Ökosysteme. Parallel ändert sich das Klima mit veränderten Niederschlagsmustern, die zur tiefgründigen Austrocknung von Böden führen und so ebenso Biodiversität und auch Ökosystemleistungen negativ beeinflussen können. Das BioWaWi-Projekt (Biodiversität und Wasserwirtschaft) hat sich zur Aufgabe gesetzt zusammen mit einem Unternehmen der Wasserwirtschaft Maßnahmen zum Schutz von Biodiversität und Ökosystemdienstleistungen in Wasserschutzgebieten zu identifizieren. Ein wesentlicher Aspekt spielt dabei das Monitoring und Management des Bodenwasserhaushalts.
Hierzu wurde ein an die Boden- und Bodentypen angepasstes Wetterstationsmessnetz inklusive automatisierter Bodenprofilfeuchtemessungen entwickelt und am Beispiel der Wasserschutzgebiete der Stadt Bühl in Südwestdeutschland etabliert. Zudem wurden Datenlogger in Grundwassermessstellen eingehängt, um regionale Unterschiede im Grundwasser zu erfassen. Weiterhin fanden Infiltrationsmessungen über das gesamte Untersuchungsgebiet statt und die Bodentypen wurden detailliert kartiert.
Eine wichtige Frage ist, zu welchem Zeitpunkt eine langanhaltende Trockenphase in tiefere Schichten eindringt, wie stark dieses vom Bodentyp abhängig ist und ab wann eine Gefahr für das Trinkwasser und die Biodiversität besteht. Auch die Wasserentnahme durch die Landwirtschaft sowie der Bevölkerung (vor allem private Brunnen) ist hier ein wichtiger Faktor. Weitere Fragen des Projektes sind: Ab wann muss die Entnahme von Grundwasser in den Wasserschutzgebieten und in den angrenzenden Bereichen reduziert werden, um ein zu starkes Absinken des Grundwasserspiegels zu vermeiden? Ab wann sollten daher zum Beispiel private Pools als Bewässerung von Trinkwasserschutzgebieten eingesetzt werden? Welche Flächen im Wasserschutzgebiet sollten primär geschützt werden? Können mit den Wasserwerken Maßnahmen entwickelt werden in Trockenperioden durch gezielte Bewässerungen negative Einflüsse auf Biodiversität und Ökosystemdienstleistungen der Böden zu minimieren?
Hierzu werden die erhobenen Daten im Hinblick auf die Gefahr durch Dürre- und Hitzeperioden sowie Starkniederschlägen ausgewertet, um Konzepte für Umweltmanagementsysteme von Wasserwirtschaftsunternehmen zu entwickeln, die ein funktionierendes Ökosystem gewährleisten.
Der Kohleausstieg setzt einen Transformationsprozess in den sächsischen Braunkohlerevieren in Gang, der große Herausforderungen für den Wasserhaushalt, die Gewässerbewirtschaftung sowie für den Boden- und Naturschutz mit sich bringt. Verstärkt werden diese durch den Klimawandel und seine Folgen.
Um den Strukturwandel nachhaltig zu gestalten, werden fachübergreifend regionale Netzwerke mit Behörden, braunkohlefördernden Unternehmen, Fachverbänden und weiteren regionalen Akteuren aufgebaut, um Wissen zu bündeln, Daten- und Erfahrungen auszutauschen, gemeinsame Lösungsansätze zu erarbeiten und diese in Modellvorhaben umzusetzen.
Wasser gilt dabei als der limitierende Standortfaktor für den Strukturwandel in den Braunkohleregionen. Dem enormen Wasserbedarf für die Sanierung des gestörten Wasserhaushalts der Bergbauregionen sowie für bestehende und zukünftige Nutzungen steht derzeit, bedingt durch die Trockenperioden der letzten Jahre, ein kumulatives Wasserdefizit von durchschnittlich 945 l/m² gegenüber.
Den Böden der beiden Braunkohlereviere kommt somit eine enorme Bedeutung als Wasserspeicher zu! Sie müssen in die Lage versetzt werden, ihre Bodenfunktionen auch unter extremen Bedingungen (Trockenperioden, Starkniederschläge) erfüllen zu können. Hierfür ist ein integratives, nachhaltiges Wasser- und Bodenmanagement unabdingbar.
Die Böden der sächsischen Braunkohlereviere sind stark anthropogen überprägt. Natürliche Böden wurden großflächig zerstört oder sind stofflich belastet. Ihre natürlichen Bodenfunktionen gingen verloren oder sind stark beeinträchtigt. Die rekultivierten „Kippböden“ sind äußert empfindlich und müssen besonders verantwortungsvoll genutzt werden. Der Erhalt und die Wiederherstellung der natürlichen Bodenfunktionen, insbesondere des Infiltrations- und Wasserspeichervermögens sowie der Kohlenstoffspeicherung, sind von zentraler Bedeutung für einen nachhaltigen und klimaresilienten Strukturwandel in den Braunkohleregionen.
Anhand vorhandener und noch zu erhebender Bodendaten sollen in enger Abstimmung mit regionalen Partnern Konfliktbereiche identifiziert, neue Modelle und Bewertungsinstrumente entwickelt und bodenschutzfachliche Konzepte zur Unterstützung von Planungsvorhaben erarbeitet werden. Hierzu gehören z.B. angepasste Nutzungskonzepte für den Erhalt und die Wiederherstellung von Mooren, Nassstandorten und Auenböden, zur Etablierung extensiver Nutzungsformen in der Landwirtschaft sowie zur Lenkung der Brachflächennutzung.
Quelle: Müller, Uwe; Spänhoff, Bernd; Kranich, Johannes; Jahns, Christin; Schuch, Stephan; Weißbach, Jörg (2023): RegioNet WasserBoden ein Projekt zur Unterstützung des Strukturwandels. In: Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und technische Hydromechanik (Hg.): Wasserbau und Wasserwirtschaft im 'Stresstest'. Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen 69. Dresden: Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und technische Hydromechanik. S. 85-89. https://hdl.handle.net/20.500.11970/110928
Das BODIUM-Modell ist ein systemisches Bodenmodell, mit dem sich die Auswirkungen veränderter landwirtschaftlicher Bewirtschaftungsmethoden auf Bodenfunktionen wie Ertrag, Wasserspeicherung und -filterung, Nährstoffrecycling, Kohlenstoffspeicherung und Lebensraum für die biologische Vielfalt berechnen lassen. Dabei wird der Einfluss von Fruchtfolge, Bodenbearbeitung, Düngung sowie die Wirkung eines sich ändernden Klimas standortspezifisch berücksichtigt.
Eine Version dieses Modells, das BODIUM4Farmers, soll dem/der Landwirt*in vor Ort als Entscheidungshilfe für die langfristige Planung der Bodenbewirtschaftung unter Berücksichtigung der tatsächlichen ökonomischen und ökologischen Anforderungen dienen. Das Modell berücksichtigt die standort- und betriebsspezifischen Bedingungen. Es benötigt eine Reihe von Eingangsvariablen: eine Beschreibung des Bodens, Wetter- und Bewirtschaftungsdaten.
In Zusammenarbeit mit Landwirt*innen und landwirtschaftlichen Berater*innen arbeiten wir derzeit an einer optimierten Schnittstelle, die es den Landwirt*innen ermöglicht, das System so effizient wie möglich zu nutzen und die die relevanten Ergebnisse auf leicht verständliche Weise visualisiert. Die Integration von BODIUM4Farmers in den landwirtschaftlichen Betrieb erfordert einen umfassenden Dialog mit den Nutzer*innen. Der erste Workshop mit Anwender*innen aus der landwirtschaftlichen Praxis hat hierfür wichtige Impulse gegeben.
Mit diesem Beitrag möchten wir BODIUM4Farmers vorstellen, erste Ergebnisse präsentieren und zu Diskussionen und Feedback mit potentiellen Anwender*innen anregen.