pdf 177 kB, 24 Seiten - Universität Trier
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B5 Schröder, Niemeyer, Schneider<br />
Umweltgerechte Bodennutzung zur Reduzierung von<br />
Bodenverdichtung, Hochwassergefahr und Erosion sowie<br />
Nähr- und Schadstoffbelastung in einem Mittelgebirgsraum<br />
Prof. Dr. Dietmar Schröder, PD Dr. Jürgen Niemeyer,<br />
Dr. Raimund Schneider<br />
Dipl.-Geogr. Dietmar Niebes, Dipl.-Umweltwiss. Benno Rothstein<br />
1 Kenntnisstand bei der letzten Antragstellung und Ausgangsfragestellung<br />
1.1 Einleitung<br />
Bodennutzung bringt Bodenbelastungen mit sich. Diese sind zu identifizieren<br />
und weitestmöglich zu reduzieren. Im <strong>Trier</strong>er Raum haben Minderungsstrategien<br />
für Hochwassergefahren eine hohe Priorität. Eng verknüpft damit sind die<br />
Problembereiche Erosion und Bodenverdichtung. Und schließlich sind der Nähr-<br />
und Schadstoffbelastung Aufmerksamkeit zu widmen.<br />
Ziel des Projektes ist es daher, die Auswirkungen der vorherrschenden Landnutzungen<br />
Acker, Grünland, Weinbau und Wald bei unterschiedlicher Nut -<br />
zungsintensität auf hochwasserrelevante Abflüsse, Bodenverdichtung, Erosion<br />
sowie Nähr- und Schadstoffflüsse zu erfassen, zu beurteilen und Implem entierungsansätze<br />
für regionale Minderungsstrategien und ein nachhaltiges Um -<br />
weltmanagement aufzuzeigen. Diese Zielsetzung, die auch den Bodenschutzzielen<br />
entspricht, erfordert sowohl im politischen Raum als auch in der prakti -<br />
schen Landwirtschaft die Nutzung von geeigneten Indikatoren. Denn nur hierdurch<br />
können Bodenschutzanstrengungen messbar gemacht und gegebenen -<br />
falls honoriert werden. Die Ermittlung der erforderlichen Indikatoren für die o.g.<br />
Problembereiche erfolgt auf ausgewählten Standorten im triernahen Hunsrück.<br />
Hier wurden komplexe herkömmliche und optimierte Nutzungssysteme geprüft.<br />
Die Ergebnisse zeigen, dass angepasste Bodennutzung zu einer Umweltentlastung<br />
beitragen kann, dass zur Umsetzung aber begleitende EU-weite umwelt-<br />
und agrarpolitische Maßnahmen erforderlich sind. Regionale Lösungen stoßen<br />
angesichts eines globalen Wettbewerbs an enge Grenzen.<br />
121
Schröder, Niemeyer, Schneider B5<br />
1.2 Kenntnisstand vor Beginn der Arbeit<br />
Im Teilbereich Hochwasser- und Erosionsschutz steht die Frage im Mittelpunkt,<br />
welcher Anteil des Niederschlages bei der jeweiligen Nutzung abfließt, welche<br />
Rolle Bodenverdichtungen spielen und wie der Abfluss minimiert werden kann.<br />
Allgemein wird die Ansicht vertreten, dass der Abfluss vom Wald über Grünland<br />
zu Ackerbau und Weinbau zunimmt und dass sich ein Nutzungswandel (Nutzungsumwandlung,<br />
Aufforstung, Zwischen- u. Dauerbegrünung, minimale<br />
Bodenbearbeitung etc.) reduzierend auf Abfluss, Bodenverdichtungen, Erosion<br />
und Nitrataustrag auswirkt. Zu diesem Themenkomplex liegen zahlreiche<br />
Arbeiten vor (ASSMANN et al. 1998, BEISECKER 1994, BORK 1988, HAMPL<br />
1995, HORN 1998, HUSSE 1983, KAINZ 1991, LAWA 1995, MENDEL und<br />
FISCHER 1997, PREUSCHEN 1994, RICHTER 1998). Darüber hinaus sind<br />
Bodenverichtungen zu vermeiden oder zu beheben. Erste Vorschläge zur Be -<br />
grenzung von Achs- bzw. Radlasten (Richt- bzw. Grenzwerte) bei landwirtschaftlichen<br />
Nutzfahrzeugen wurden erarbeitet, um die mechanische Belastung<br />
der Flächen zu reduzieren (HORN 1998). Die Möglichkeiten der Melioration verdichteter<br />
Böden durch Tieflockerung sind u.a. in Rheinland-Pfalz mehrfach untersucht<br />
worden (SCHRÖDER & SCHULTE -KARRING 1984, SCHULTE -<br />
KARRING 1999).<br />
Der Nährstoffsektor ist vor allem durch hohe Saldo -Überschüsse für Stickstoff<br />
und Phosphat (für Stickstoff selbst im Wald) geprägt. Sie stehen einer nachhaltig<br />
umweltverträglichen Bodennutzung entgegen (ISERMANN & ISERMANN<br />
1996). Humusgehalte, mikrobielle Biomassen und Stoffwechselaktivitäten<br />
werden häufig durch enge und einseitige Fruchtfolgen sowie geringeren Einsatz<br />
an Wirtschaftsdüngern etc. gesenkt. Durch die Ap plikation organischer<br />
Reststoffe werden biologische Eigenschaften und Bodenfruchtbarkeit hingegen<br />
positiv und nachhaltig beeinflusst (EMMERLING & SCHRÖDER 1999). Über<br />
den Nutzen ihrer Anwendung zur Erosionsminderung liegen ebenfalls zahlreiche<br />
Beiträge vor (SAUERBECK 1992).<br />
Sowohl über organische wie anorganische Schadstoffe liegen für Rheinland -<br />
Pfalz grundlegende Bestandsaufnahmen in Form eines Bodenbelastungskata -<br />
ster vor, das die bodenkundliche Abteilung maßgeblich mitgestalte t hat<br />
(HAUENSTEIN & HUTZLER-GARDT 1998 zitiert in LABO 1998).<br />
1.3 Untersuchungsansatz<br />
Die Ist-Situation sollte durch Erfassung der vorhandenen Befunde sowie durch<br />
Untersuchungen der herkömmlichen Bewirtschaftung festgestellt werden. Zu -<br />
gleich sollte die Annahme einer Umweltentlastung durch optimierte Bodennut-<br />
122
B5 Schröder, Niemeyer, Schneider<br />
zung geprüft werden. Dieses Vorgehen erlaubte es, schon zum Abschluss der<br />
ersten Phase vorläufige „Nachhaltigkeitsstrategien“ zu empfehlen.<br />
Der Vergleich herkömmliche/optimierte Bewirtschaftung der Nutzungsart Acker<br />
erforderte die Anlage komplexer Versuche (je vier herkömmliche und vier opti -<br />
mierte) an mehreren Standorten. Die optimierte Variante wurde in langjährig<br />
biologisch bewirtschaftete Ackerschläge gelegt (geringe Nährstoff- und Schadstoffbelastung)<br />
und durch Gefügemelioration (Tieflockerung),<br />
Zwischenfruchtanbau, reduzierte Bodenbearbeitung und organische Düngung<br />
insbesondere für die Wasserrückhaltung modifiziert (siehe Abb. 1).<br />
Abb. 1: Versuchsaufbau zur Optimierung erosions- und abflussgefährdeter<br />
Ackerstandorte<br />
Für die Nutzungen Grünland und Weinbau entspricht „konventionell“ der übli -<br />
chen Praxis und „optimiert“ dem Ökolandbau. Im Bereich der forstlichen Land -<br />
nutzung werden Fichtenkulturen und Laubwald verglichen.<br />
Neben der feldbodenkundlichen, bodenphysikalischen und bodenchemischen<br />
Charakterisierung der Standorte dienten einige ausgewählte Nähr- und Schadstoffe,<br />
sowie bodenbiologische Eigenschaften und Erträge als direkte<br />
Zustandsindikatoren. Grenz- und Richtwerte bzw. Ziele/Anforderungen für Nähr-<br />
u. Schadstoffgehalte im Boden, Schutz vor Bodenerosion u. mechanischer Be-<br />
123
Schröder, Niemeyer, Schneider B5<br />
lastung existieren in Gesetzen, Verordnungen und Empfehlungen. Eine Ge -<br />
samtbewertung von Bodenzustand, Bodenbelastung und Ertragssituation er -<br />
folgte anhand der in Tab. 1 aufgeführten Gesetze und Verordnungen (und<br />
weiteren hier nicht genannten untergesetzlichen Regelwerken).<br />
Tab.1: relevante Gesetze und Verordnungen für die untersuchten Parameter<br />
Parameter Gesetze und Verordnungen<br />
Erosion<br />
Abfluss<br />
1<strong>24</strong><br />
Bundesbodenschutzgesetz (BBodSchG); Bundes-Bodenschutz- und<br />
Altlastenver-ordnung (BBodSchV); Wasserhaushaltsgesetz (WHG);<br />
Gesetz über Naturschutz und Landschaftspflege (BNatSchG)<br />
Verdichtung Bundesbodenschutzgesetz (BBodSchG)<br />
Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV)<br />
Bodenfrucht- Bundesbodenschutzgesetz (BBodSchG) Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverbarkeit<br />
ordnung (BBodSchV); Düngeverordnung (DüV)<br />
Nährstoffe Düngemittelgesetz (DMG) Düngeverordnung (DüV);Düngemittelverordnung<br />
(DüMV)<br />
Bundesbodenschutzgesetz (BBodSchG)<br />
Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz (KrW-/AbfG)<br />
Klärschlammverordnung (AbfKlärV)<br />
Anorganische Klärschlammverordnung (AbfKlärV)<br />
Schadstoffe Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV)<br />
Organische Klärschlammverordnung (AbfKlärV)<br />
Schadstoffe Gesetz zum Schutz der Kulturpflanzen (Pflanzenschutzgesetz – PflSchG)<br />
Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV)<br />
1.4 Untersuchungsraum<br />
In der Mittelgebirgsregion des Moselhunsrücks (Unterdevon) in der Umgebung<br />
von <strong>Trier</strong> wurden für den Untersuchungsrau m regionstypische Flächen und<br />
Landwirtschaftsbetriebe ausgewählt. Sie befinden sich in einer Höhenlage zwischen<br />
400 und 480 Metern ü. NN. im Bereich der Osburger Trogfläche, die<br />
Höhen über 500 m erreicht. Tief eingeschnittene Kerbtäler haben die alte<br />
Rumpffläche in senkrecht zum Verlauf der Mosel streichende Riedel und<br />
Rücken zerlegt (RICHTER 1983). Typische Böden im triernahen devonischen<br />
Moselhunsrück sind Ranker, Braunerden und Pseudogleye aus vielfach löss -<br />
lehmhaltigen Tonschiefer-Fließerden mit wechse lnden Anteilen von Grau -<br />
wacken- und Quarzitverwitterungsmaterial. Ihre Durchwurzelbarkeit ist aufgrund<br />
der plattigen Einregelung von Schieferbruchstücken und der hohen Bodendichte<br />
durch solifluidale Umlagerungsprozesse deutlich verringert (SCHRÖDER 1983).
B5 Schröder, Niemeyer, Schneider<br />
2 Angewandte Methoden<br />
2.1 Bodenphysikalische Untersuchungsmethoden<br />
Als Voruntersuchung zur Standortauswahl wurde eine feldbodenkundliche Kartierung<br />
der Untersuchungsflächen nach der Bodenkundlichen Kartieranleitung<br />
(AG BODEN, 1994) vorgenommen.<br />
Mit 100 cm³-Stechzylindern wurden je nach Horizontmächtigkeit aus 4 bis 5<br />
Tiefen ungestörte Bodenproben entnommen (je Tiefenstufe 6 Stechzylinder).<br />
Auf den tiefgelockerten Parzellen wurden die Lockerungsfurchen und der ungelockerte<br />
Boden untersucht.<br />
Die Probenaufbereitung zur Korngrößenanalyse erfolgte in Anlehnung an<br />
MICHAEL ET AL. (1996), da diese Methode besser die Zerlegung der<br />
Bodenaggregate in Kleinstaggregate während des Erosionsprozesses<br />
nachahmt. Die Schluffgehalte werden bei Anwendung dieses Verfahrens über-<br />
und die Tongehalte unterschätzt.<br />
Die Bestimmung der Porengrößenverteilung erfolgte durch die Überdruck -<br />
methode nach RICHARDS & FIREMAN (1943). Die Luftdurchlässigkeit<br />
(KMOCH U. HANUS 1965) und der Eindringwiderstand (Sondendurchmesser<br />
3,44 mm) wurden an den ungestörten Stechzylindern nach Vorentwässerung<br />
bei 300 hPa bestimmt. Die Ermittlung der gesättigten Wasserleitfähigkeit<br />
erfolgte nach HANUS & KMOCH (1965).<br />
2.2 Tieflockerung, Abfluss- und Erosionsmessungen<br />
Die Tieflockerung der Versuchsflächen, die ab 40 bis 50 cm unter der Geländeoberfläche<br />
verdichtete Fliesserdelagen aufweisen, wurde mit einem TLG 12<br />
durchgeführt. Die Lockerungsmaßnahmen reichen bis in eine Bodentiefe von<br />
etwa einem Meter. Auf die höhenlinienparallel gelockerten Streifen mit einer<br />
Breite von 5 m bis 6 m folgte im Wechsel ein etwa 1 m breiter ungelockerter<br />
Erddamm als Wasser-Sperrriegel. In den Lockerungsfurchen kann das Wasser<br />
bis zu einer Tiefe von ca. 100 cm versickern (Abb. 1). Durch das Lockerungs -<br />
relief, das aus einem Wechsel von Lockerungsfurchen, dazwischen liegenden<br />
teil- bzw. ungelockerten Rippen und dem ungelockerten Erddamm besteht, soll<br />
ein temporärer Wasserrückstau für die gesamte Fläche erreicht werden.<br />
Zur Klärung der Wasserbewegung im Boden und der Entstehung unterschied -<br />
licher Abflusskomponenten wurden Beregnungsversuche durchgeführt. Die Gesamtberegnungsfläche<br />
der mobilen Beregnungsanlage (modifiziert nach KARL<br />
125
Schröder, Niemeyer, Schneider B5<br />
& TOLDRIAN, DVWK (Hrsg. 1985)) beträgt 50 m² (5 x 10 m), wobei für den<br />
zentralen Streifen (3 x 10 m) die Bodenw asserflussmessungen in einer der<br />
Anlage direkt vorgelagerten, drei Meter breiten Profilgrube erfolgen. In die Profilwand<br />
wurden Bleche in drei Tiefen zur Gewinnung von Oberflächenabfluss<br />
(Ao), Zwischenabfluss auf der Krumenbasis (Ai1) und über der Basislage (Ai2)<br />
eingetrieben. An drei aufeinander folgenden Tagen wurden jeweils viermal in<br />
stündlichem Abstand ca. 10 mm Wasser innerhalb von 15 Minuten aufgebracht.<br />
Dies entspricht regionalen Tagessummenniederschlägen, die zu starken Hoch -<br />
wässern geführt haben.<br />
Die verwendete Beregnungsintensität zur Bestimmung der Bodenerosion bei<br />
Starkregen von 120 mm/h entspricht der Intensität regionaler sommerlicher<br />
Starkregenereignisse, die für etwa 5 bis 10 Minuten eine Intensität von 2<br />
mm/min erreichen können. Nach RICHTER (1983) waren auf der Grundlage von<br />
Messungen der Forschungsstelle Bodenerosion der <strong>Universität</strong> <strong>Trier</strong> im Ruwertal<br />
bei Mertesdorf wenige Starkregenereignisse für den Hauptanteil (> 70 %) des<br />
jährlichen Bodenabtrages verantwortlich (Tab. 2).<br />
Tab. 2: technische Daten und Beregnungsschema zur Bodenerosion<br />
Technische Daten<br />
Beregnete Fläche: 3 x 3 m Beregnungshöhe: 2 m über Bodenoberfläche<br />
Vollkegeldüse: Typ VK-1/2 HH-40WSQ Beregnungsintensität: 120 mm/h bei 1,8 bar Druck<br />
Beregnungsschema<br />
a) Vorberegnung bis zur Aufsättigung der Bodenoberfläche und dem Auftreten von Oberflächenabfluss<br />
b) Beregnungspause 1: nach vollständiger Versickerung 10 Minuten Wartezeit<br />
c) Erosionsberegnung 1: 10 min Dauer (= 20 mm)<br />
d) Beregnungspause 2: nach vollständiger Versickerung 10 Minuten Wartezeit<br />
e) Erosionsberegnung 2: 10 min Dauer (= 20 mm)<br />
Probenahme<br />
Der gesamte Oberflächenabfluss wird über ein Sammelblech aufgefangen. Nach 10 minütiger<br />
Sedimentationszeit wird nach Dekantieren des Überstandes aus den Sammelgefäßen der gesamte<br />
Bodenabtrag entnommen zur Bestimmung des Trockengewichtes. Aus dem Überstand wird<br />
eine 1,5 l Mischprobe zur Bestimmung des in der Schwebe verbliebenen Feststoffanteils entnommen<br />
2.3 Nährstoffhaushalt, Schadstoffgehalt, bodenbiologische Eigenschaften<br />
und Erträge<br />
Die Bestimmung der PAK und PCB erfolgte nach ISO/WD 18287. Der Auf -<br />
schluss der Schwermetalle und der Elemente P und K (ge samt) im Boden<br />
wurde nach dem Druckbombenaufschlusssystem nach Berghof mit dem Extraktionsmittel<br />
HNO3 vorgenommen. Cmik und Nmik wurden durch Fumigation, die<br />
Basalatmung mit einem IRGA bestimmt. Die Erträge wurden durch vier Quadratmeterschnitte<br />
erfasst. Sämtliche anderen Parameter wurden nach den Methoden<br />
der in Tab. 1 genannten Gesetze und Verordnungen ermittelt.<br />
126
B5 Schröder, Niemeyer, Schneider<br />
3 Ergebnisse<br />
3.1 Feldbodenkundliche Eigenschaften<br />
Um die Repräsentativität der Standorte sicherzustellen, wurden Bodenkartie -<br />
rungen für alle Nutzungen und beide Intensitätsstufen vor Anlage der Versu -<br />
che/Entnahmegruben vorgenommen. Der Leitboden der Region ist die mittel -<br />
gründige Braunerde aus Schiefersolifluktionsschutt. Die lösshaltige Hauptlage<br />
ist teilweise erodiert, so dass der Bv-Horizont überwiegend in Resten der Haupt-<br />
und Mittellage entwickelt ist. Den Cv -Horizont bildet die sehr skelettreiche,<br />
dichte Basislage. Von diesem Leitboden weichen die ausgewählten Standorte<br />
nur wenig ab.<br />
3.2 Bodenphysikalische Eigenschaften<br />
Generell ergaben sich für die bodenphysikalischen Parameter keine größeren<br />
Unterschiede zwischen den Standorten der alternativen und konventionellen<br />
Bewirtschaftung. Überrascht hat das rel. hohe Grobporenvolumen und die hohe<br />
Permeabilität der Solifluktionsdecken. Lediglich die Basislage ist sehr dicht und<br />
fest. Durch Tieflockerung konnten die bodenphysikalischen Eigenschaften er -<br />
heblich verbessert werden (Tab. 3). Diese positiven Effekte ergeben sich auch<br />
für die konventionellen Standorte, da sie im verdichteten Bereich gleiche<br />
Eigenschaften aufweisen wie die vormals ungelockerten Alternativstandorte.<br />
127
Schröder, Niemeyer, Schneider B5<br />
Tab. 3: Auswirkungen der Tieflockerung alternativ bewirtschafteter Standorte<br />
auf bodenphysikalische Eigenschaften und Wasserrückhaltevermögen (n=2)<br />
Horizont Mächtigkeit Porenvolumen [Vol.%]: ka kf EW<br />
Tiefe [cm] [dm]<br />
Ges. PV >50 50-10 10-0,2
B5 Schröder, Niemeyer, Schneider<br />
Oberflächenabfluss zu Infiltration zugunsten der Infiltration verbessert werden.<br />
Weniger Abfluss auf der Bodenoberfläche ist aber auch gleichbedeutend mit<br />
verringerter Bodenerosion.<br />
Voraussetzung dafür ist die Erhaltung einer guten Aggregatstabilität der Bo -<br />
denoberfläche, damit das zu versickernde Wasser auch durch die Oberfläche<br />
hindurch den tiefer gelegenen temporären Speicherraum erreichen kann und<br />
nicht aufgrund einer stark verschlämmten und schlecht infiltrierenden Bo -<br />
denoberfläche als Oberflächenabfluss wirksam wird. Daher wird eine Begrünung<br />
der Äcker in Anbaupausen vorgeschlagen.<br />
Insgesamt konnte für die tiefgelockerten Parzellen in den Bereichen der Locke -<br />
rungsfurchen ein zusätzliches temporäres Speichervolumen von etwa 50 mm<br />
geschaffen werden (Zunahme des Gesamtporenvolumens um 14 %).<br />
Bei der Anlage der Lockerungsstreifen muss allerdings darauf geachtet werden,<br />
dass dieses zwischengespeicherte Wasser nicht dem Gefälle hangabwärts fol -<br />
gend durch die neu geschaffenen Hohlräume zu schnell abfließt. Daher sollten<br />
bei großflächigen Lockerungsmaßnahmen am Hang etwa 5 bis 6 m breite, höhenlinienparallele<br />
Lockerungsstreifen von etwa 1 m breiten ungelockerten „Erddämmen“<br />
unterbrochen werden. Diese Vorgehensweise verhindert ein rasches<br />
hangabwärts gerichtetes Fließen; allerdings wird dadurch für die gesamte gelockerte<br />
Fläche aufgrund des Wechsels von Lockerungsfurchen, teilgelockerten<br />
Bereichen und ungelockerten Erddämmen das Wasserrückhaltevermögen auf<br />
etwa 65 % der für die Lockerungsfurche ermittelten Kapazität je Quadratmeter<br />
reduziert (NIEBES ET AL. 2001).<br />
3.3 Flächenhafter Abfluss bei herkömmlicher und optimierter<br />
Bewirtschaftung<br />
Als Vorberegnung wurden innerhalb von 2 Tagen 80 mm auf jede Fläche beregnet.<br />
Die in der Tab. 4 dargestellten Ergebnisse des jeweils dritten Beregnungstages<br />
(40 mm/Tag) verdeutlichen somit das Abflussverhalten von typischen<br />
Ackerböden der Region, die schon erhebliche Niederschlagsmengen aufge -<br />
nommen haben.<br />
129
Schröder, Niemeyer, Schneider B5<br />
Tab. 4: experimentell ermittelte Abflussbeiwerte auf Ackerflächen<br />
Acker- Tag_Beregn. Ao Ai(1) Ai(2) Acker- Tag_Beregn. Ao Ai(1) Ai(2)<br />
standorte [% von Regenmenge] standorte [% von Regenmenge]<br />
konv.1 T3_B1 1,3 0,7 0,5 opt. 1 T3_B1 0,0 0,0 0,0<br />
T3_B2 2,0 3,3 2,7 T3_B2 0,0 0,0 0,0<br />
T3_B3 2,1 2,0 2,1 T3_B3 0,0 0,0 0,0<br />
T3_B4 1,4 6,1 4,3 T3_B4 0,0 0,0 0,0<br />
konv. 2 T3_B1 0,0 3,4 0,5 opt. 2 T3_B1 0,0 0,0 0,0<br />
T3_B2 1,9 3,5 1,1 T3_B2 0,0 0,0 0,0<br />
T3_B3 1,2 4,0 1,5 T3_B3 0,4 0,0 0,0<br />
T3_B4 1,6 7,9 1,8 T3_B4 0,9 0,0 0,0<br />
konv. 3 T3_B1 0,0 0,0 0,0 opt.3 T3_B1 0,0 0,0 0,0<br />
T3_B2 0,3 0,1 0,0 T3_B2 0,0 0,0 0,0<br />
T3_B3 0,3 0,7 2,8 T3_B3 0,0 0,0 0,0<br />
T3_B4 0,4 2,4 3,0 T3_B4 0,0 0,0 0,0<br />
konv. 4 T3_B1 4,0 0,3 0,0 opt. 4 T3_B1 0,0 0,0 0,0<br />
T3_B2 4,9 0,3 0,0 T3_B2 0,0 0,0 0,0<br />
T3_B3 5,7 0,2 0,1 T3_B3 0,0 0,0 0,0<br />
T3_B4 6,5 0,2 0,1 T3_B4 0,0 0,0 0,0<br />
konv.: opt.:<br />
herkömmliche Bewirtschaftungsintensität reduzierte Bewirtsch., optimiert durch Tieflockerung<br />
Drei der vier konventionellen Standorte verhielten sich ähnlich, sie zeigten am<br />
dritten Beregnungstag geringen Oberflächenabfluss (0,4 bis 1,6 % der Beregnungsmenge)<br />
und etwas höheren Zwischenabfluss (Summe Ai1+Ai2 zwischen<br />
5,4 und 10,4 %). Der vierte konv. bewirtschaftete Ackerstandort wies dageg en<br />
mit 6,5 % einen höheren Oberflächenabfluss und sehr geringen<br />
Zwischenabfluss (0,3 %) auf. Die optimierten Ackerstandorte zeigten durchweg<br />
weder Oberflächen- noch Zwischenabfluss in nennenswerter Größenordnung.<br />
Bei einem Vergleich der verschiedenen Nutzungen Acker, Grünland, Wald und<br />
Wein zeigte sich, dass der Oberflächenabfluss auf Weidegrünland (alternativ:<br />
15 – 30 %, konventionell: 15 – 35 % am dritten Tag) in der untersuchten Region<br />
größer ist als der Oberflächenabfluss von Ackerstandorten und den an deren<br />
Nutzungen. Dies ist zum einen auf den verdichtend wirkenden Viehtritt zurück -<br />
zuführen, zum anderen auf den wasserspeichernden Wurzelfilz in Oberflächennähe<br />
in Kombination mit einer hydrophob wirkenden Auflage aus verrottenden<br />
Pflanzenresten und Moosen, welche die Bildung von Oberflächenabfluss fördert.<br />
Diese Ergebnisse wurden durch Untersuchungen auf Buntsandstein- und Muschelkalkböden<br />
in der <strong>Trier</strong>-Bitburger Mulde bestätigt (SCHOBEL ET AL. 2001).<br />
Im Hinblick auf eine zukünftige Modellierungen von Ab flüssen sollten diese<br />
Ergebnisse berücksichtigt werden.<br />
Die untersuchten Waldflächen zeigten kein einheitliches Bild. Der erste Laub -<br />
waldstandort erreichte am dritten Tag 14 % Ao und 3 % Ai, während die zweite<br />
Laubwaldfläche keinen Abfluss aufwies. Der Na delwaldstandort zeigte sehr<br />
hohe Zwischenabflussmengen (73 % Ai2), aber keinen Oberflächenabfluss (Ao).<br />
130
B5 Schröder, Niemeyer, Schneider<br />
Weitere Untersuchungen zur Abflussbildung im Wald sind erfor derlich.<br />
SCHOBEL ET AL. (2001) ermittelten mit gleichem Verfahren auf<br />
Muschelkalkböden der <strong>Trier</strong>-Bitburger Mulde höhere Abflüsse im Wald als auf<br />
Acker, während in der Buntsandsteinregion die Abflüsse auf Ackerflächen höher<br />
waren als in Waldgebieten.<br />
Der alternativ bewirtschaftete Weinberg mit Rebgassenbegrünung zeigte auch<br />
nach drei Beregnungstagen keinen Abfluss. Im konventionell bewirtschafteten<br />
Weinberg ohne Gassenbegrünung konnten am dritten Tag bis zu 12 % Ao und<br />
2 % Ai festgestellt werden.<br />
Zur Charakterisierung von Bodenwasserstofftransport und Identifikation von<br />
Fließwegen wurden gemeinsame Beregnungsversuche mit dem Teilprojekt B9<br />
„Fluvialer Stofftransport“ auf hydraulisch angebunden Flächen in Gewässernähe<br />
durchgeführt. Im Auenbereich der Fließgewässer reicherte sich das Bereg -<br />
nungswasser bei der Bodenpassage besonders mit Kalzium, Mangan und Eisen<br />
an, die auch beim Durchgang von Hochwasserwellen als Bodenwasserkompo -<br />
nenten im Flusswasser zu finden sind (KURTENBACH & NIEBES 2002).<br />
3.4 Bodenerosion<br />
Beregnungsversuche zur Ermittlung der Bodenabträge bei Starkregen wurden<br />
auf 8 Ackerstandorten und 6 Weinbergsflächen durchgeführt. Die Abträge auf<br />
konventionell bewirtschafteten Flächen lagen zwischen 35 und 204 kg/ha bezo -<br />
gen auf 10-minütige Starkregenereignisse (Tab. 5). Die optimierten Standorte<br />
wiesen mit 3 bis 32 kg/ha deutlich geringeren Bodenverlust auf. Die optimierten<br />
Standorte 3 und 4 zeigten selbst nach einer mehr als einstündigen Vorbereg -<br />
nung (Regenmenge pro Standort: 140 mm) keine Anzeichen von Oberflächen -<br />
abfluss, obwohl eine Verschlämmung der Bodenoberfläche beobachtet wurde.<br />
Die Bodenabträge der Weinbergsstandorte zeigen sowohl bei den konventio -<br />
nellen Betrieben als auch beim Ökoweinbau eine große Spannweite; hohe Abtragswerte<br />
können sowohl bei konv. als auch ökol. Weinbau auftreten.<br />
Eindeutig erosionsmindernd wirkt die Rebgassenbegrünung (RGB). Weinbergsböden<br />
mit einem hohen Schieferskelettanteil zeigen geringere Abtragsmengen.<br />
Ein hoher Schieferanteil kann die Erosion ähnlich hemmen wie eine Begrünung<br />
der Rebgassen, da die Steinbedeckung die erosive Kraft der Regentropfen<br />
teilweise aufhebt und Erosion in diesem Falle nur dann auftritt, wenn die<br />
Infiltrationsleistung des Weinbergbodens erschöpft ist und Oberflä chenabfluss<br />
auftritt.<br />
131
Schröder, Niemeyer, Schneider B5<br />
Tab. 5: Bodenabträge bei experimentellen Starkregen im Mosel-Saar-Hunsrück<br />
Acker E.-bereg. B.-abtrag Weinberg E.-bereg. B.-abtrag<br />
(10 min Regen) (10 min Regen)<br />
[kg/ha] [kg/ha]<br />
konv. 1 1 35 konv., ohne RGB, 1 486<br />
2 81 Mosel 2 565<br />
konv. 2 1 41 konv., mit RGB, 1 56<br />
2 81 Saar 2 41<br />
konv. 3 1 163 konv., ohne RGB, 1 6057<br />
2 204 neu angelegt (2 Jahre alt), Saar<br />
konv. 4 1 134<br />
2 65<br />
opt. 1 1 13 öW, mit RGB, 1 10<br />
2 32 geringerer Schieferanteil, Mosel 2 14<br />
opt. 2 1 3 öW, ohne RGB, 1 1648<br />
2 14 geringerer Schieferanteil, Mosel 2 1486<br />
opt. 3 kein 0 öW, ohne RGB, 1 31<br />
opt. 4 Abfluss! 0 hoher Schieferanteil, Mosel 2 73<br />
Abkürzungen: E.-bereg.=Erosionsberegnung; B.-abtrag=Bodenabtrag; konv.=konventionell; opt.=optimiert<br />
RGB=Rebgassenbegrünung; öW=ökologischer Weinbau<br />
Zur Zeit werden im Rahmen einer Diplomarbeit Bodenerosionsmodellierungen<br />
(Modell Erosion 2D/3D sowie ein Ansatz auf Basis der ABAG) für die beregne -<br />
ten Untersuchungsflächen des Projektes unter Verwendung der<br />
bodenphysikalischen Analysedaten durchgeführt. Erste Ergebnisse zeigen, dass<br />
die modellierten Bodenabträge über den experimentell ermittelten<br />
Abtragswerten liegen (Überschätzung bis zum doppelten Gelände -<br />
experimentwert möglich). Daher sind die Feldmessungen von besonderer<br />
Bedeutung für die Validierung und Korrektur der Modelle.<br />
3.5 Nährstoffgehalte und bodenbiologische Eigenschaften<br />
In Höhe und Verteilung der Nmin-Bodengehalte auf Ackerflächen traten zwischen<br />
den Untersuchungsjahren 2000 und 2001 zum Teil erhebliche Differenzen auf.<br />
Bedingt durch die mineralische Düngung der konventionellen Ackerflächen sind<br />
deren Nmin-Gehalte im Frühjahr deutlich höher als die der optimiert bewirtschaften<br />
Ackerflächen. Generell waren im Frühjahr 2001 in der Ackerkrume (0-30 cm)<br />
die mittleren Gehalte mit etwa 40 kg Nmin/ha erheblich höher als der von der<br />
SLVA <strong>Trier</strong> für den <strong>Trier</strong>er Raum angegebene Durchschnittswert von 13 kg<br />
Nmin/ha (SCHACKMANN 2001). In 30-60 cm Tiefe waren die Werte der Untersuchungsflächen<br />
mit im Schnitt 13 kg Nmin/ha sehr niedrig. Die tiefgelockerten<br />
Standorte wiesen keine signifikanten Unterschiede zu den ungelockerten auf.<br />
Im Gegensatz zu den optimiert bewirtschafteten Ackerflächen war bei den konventionellen<br />
Varianten ein deutlicher Überschuss der schlagbezogenen N -<br />
Salden zu verzeichnen. Weitere Aussagen zu Nährstoff -Salden sind in dem<br />
Projektbericht C9 nachzulesen.<br />
132
B5 Schröder, Niemeyer, Schneider<br />
Die herbstliche Einsaat der Zwischenfrucht Gelbsenf auf Ackerflächen konnte<br />
den nach der Ernte im Boden verbliebenen Stickstoff weitgehend bis zum Frühjahr<br />
zwischenspeichern. Somit wurde die Auswaschung von Stickstoff während<br />
des Winters verhindert – eine vielfach belegte Erfahrung.<br />
Ausgewählte Parameter zur Dokumentation der Nährstoff- und Humusgehalte<br />
sowie der bodenbiologischen Eigenschaften sind in Tab. 6 dargestellt. Auffällig<br />
ist, dass sich – außer beim K2O-Gehalt der Ackerflächen – keine signifikanten<br />
Unterschiede der Intensitäten innerhalb einer Landnutzungsform statistisch absichern<br />
ließen.<br />
Tab. 6: Ausgewählte Bodenparameter (Mittelwerte) verschiedener Landnut -<br />
zungsformen und Intensitäten im oberen Bodenhorizont; * kennzeichnet signifi-<br />
kanten Unterschied innerhalb einer Landnutzung zwischen den Intensitäten (U-<br />
Test; paarweiser Vergleich; α
Schröder, Niemeyer, Schneider B5<br />
3.6 Anorganische Schadstoffe<br />
Um flächenhafte Aussagen zur Schwermetallsituation der Ackerflächen des<br />
Untersuchungsgebietes vornehmen zu können, sind etwa 2300 GPS -verortete<br />
Schwermetall-Gehalte (Königswasseraufschluss) der Ackerkrume (0-30 cm), die<br />
im Rahmen der AbfKlärV erhoben wurden, herangezogen worden. Die Daten<br />
wurden freundlicherweise von der SLVA <strong>Trier</strong> zur Verfügung gestellt. Zunächst<br />
wurde eine räumliche Interpolation der Daten vorgenommen. Als Verfahren<br />
wurde das Kriging gewählt, um ein regelmäßiges Gitter, und somit äquidistante<br />
Datenwerte, zu erzeugen. In einem weiteren Schritt wurden Schwermetallver -<br />
teilungskarten erstellt. In Tab. 7 ist, aufgeteilt nach Ausgangsgestein, das 90.<br />
Perzentil der Orginaldaten und Schätzwerte dargestellt. Zusätzlich wurden, so -<br />
fern vorhanden, zu Vergleichszwecken die entsprechenden Hintergrundwerte<br />
für Böden in Rheinland-Pfalz (HAUENSTEIN & HUTZLER-GARDT 1996 zitiert<br />
in LABO 1998) dargestellt.<br />
Die „Labo-Hintergrundwerte“ für Rheinland-Pfalz (HAUENSTEIN & HUTZLER-<br />
GARDT 1996 zitiert in LABO 1998) weisen gegenüber den im Rahmen dieses<br />
Projektes ausgewerteten Schwermetallgehalten bei dem Ausgangsgestein<br />
„Pleistozän (lössbeeinflusst)“ drastisch höhere Bleigehalte und bei „Devon“<br />
deutlich höhere Kupfergehalte auf. Dies lässt sich dadurch erklären, dass bei<br />
den „Labo-Hintergrundwerten“ keine Nutzungsdifferenzierung vorgenommen<br />
wurde und die Nutzung, wie auch aus Abb. 3 ersichtlich, in starkem Maße die<br />
Schwermetallgehalte des Bodens beein flusst. Im Falle des „Pleistozäns<br />
(lössbeeinflusst)“ kann die Dominanz der Wald nutzung und im Falle des<br />
„Devons“ die Dominanz des Weinbaus bei der Berechnung des 90. Perzentils<br />
für die Erhöhung der entsprechenden Gehalte als Begründung herangezogen<br />
werden.<br />
134
B5 Schröder, Niemeyer, Schneider<br />
Tab. 7: Vergleich der Schwermetallgehalte in der Region <strong>Trier</strong>; 90. Perzentil)<br />
GEOLOGIE Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn<br />
Holozän Orginaldaten < 0,1 49 33 < 0,1 43 53 140<br />
(meist Talböden) Schätzwert 0,30 62 45 0,10 54 41 112<br />
Labo (1998) 1,06 48 37 0,52 44 47 93<br />
Pleistozän Orginaldaten < 0,1 64 41 < 0,1 56 46 118<br />
(lössbeeinflusst) Schätzwert<br />
Labo (1998)<br />
0,41<br />
1,43<br />
59<br />
49<br />
38<br />
34<br />
0,10<br />
0,75<br />
49<br />
55<br />
44<br />
363<br />
99<br />
146<br />
Pleistozän Orginaldaten < 0,1 117 77 < 0,1 106 39 146<br />
(Vulkanite) Schätzwert 0,37 69 63 0,11 88 32 113<br />
Tertiär Orginaldaten < 0,1 50 33 < 0,1 42 39 95<br />
Schätzwert 0,23 45 34 0,13 43 37 89<br />
Keuper Orginaldaten 1,00 72 43 < 0,1 61 54 166<br />
Schätzwert 0,53 58 40 0,10 50 47 110<br />
Muschelkalk Orginaldaten 1,00 69 43 < 0,1 57 55 131<br />
Schätzwert 0,52 60 37 0,10 52 46 114<br />
Labo (1998) 1,11 58 101 0,30 62 43 109<br />
Buntsandstein Orginaldaten < 0,1 39 34 < 0,1 29 30 77<br />
Schätzwert 0,27 56 30 0,11 41 30 91<br />
Labo (1998) 0,32 32 18 0,30 <strong>24</strong> 74 71<br />
Perm Orginaldaten < 0,1 35 26 < 0,1 33 41 98<br />
Schätzwert 0,16 41 28 0,10 40 38 84<br />
Devon Orginaldaten < 0,1 73 45 < 0,1 67 57 166<br />
Schätzwert 0,29 65 39 0,11 61 44 143<br />
Labo (1998) 1,23 74 125 0,32 54 72 137<br />
In Abb. 2 sind die Ackerflächen schwarz eingezeichnet, bei denen für minde -<br />
stens ein Schwermetall der Vorsorgewert überschritten wurde.<br />
Legende<br />
Ackerfläche; Vorsorgewert unterschritten<br />
Ackerfläche; Vorsorgewert überschritten<br />
sonstige Flächen<br />
nicht erfasst<br />
Vulkaneifel<br />
Triasmulde<br />
Hunsrück<br />
Abb. 2: Überschreitung von Vorsorgewerten für Schwermetalle in der Region<br />
<strong>Trier</strong><br />
Die Vulkaneifel zeichnet sich durch rel. hohe Gehalte der Schwermetalle Kupfer,<br />
Chrom und Nickel aus. Dies ist auf die Ausgangsgesteine Tonstein, Basalt und<br />
Gabbro zurückzuführen. Im Hunsrück wurden vergleichsweise hohe Werte für<br />
135
Schröder, Niemeyer, Schneider B5<br />
Zink und Chrom ermittelt, die auf das Ausgangsgestein Tonstein zurückzuführen<br />
sind. Die Ablagerungen des Perms in der Wittlicher Senke sowie die meso -<br />
zoischen Sedimente der Triasmulde weisen relativ geringe Schwermetallgehalte<br />
auf. Eine Ausnahme bilden die Bereiche des Keupers, wo geogen bedingt<br />
relativ hohe Gehalte an Nickel, Chrom und Kupfer zu verzeichnen sind.<br />
Somit sind die Schwermetall-Gehalte der Region <strong>Trier</strong> „naturbedingt“ (geogen)<br />
(gemäß §9 Abs. 2 BBodSchV) und nicht durch wenige Klärschlamm -Gaben<br />
oder andere Einträge verursacht (ROTHSTEIN ET AL. 2001). Daher geht von<br />
ihnen keine unmittelbare Gefahr aus. Zu einem ähnlichen Ergebnis kommen<br />
auch BLUME (1990) und WILKE & DÖHLER (1995).<br />
Auf den eigenen Untersuchungsflächen wurden Schwermetallgehalte in unterschiedlichen<br />
Tiefen ermittelt. Zu beachten ist, dass zwar diese Flächen<br />
ebenfalls in dem zuvor genannten Gebiet liegen, deren Daten aber nicht aus der<br />
zuvor genannten Grundgesamtheit entstammten. Beim direkten Vergleich der<br />
ausgewiesenen Messwerte mit den 2300 verorteten Schwermetalldaten und den<br />
Grenzwerten der BBodSchV und AbfKlärV ist ferner zu berücksichtigen, dass<br />
die eigenen Werte methodisch bedingt niedriger als beim Königswasserauf -<br />
schluss liegen.<br />
In Abb. 3 sind die Schwermetallgehalte des Oberbodens für die verschiedenen<br />
Arten der landwirtschaftlichen Nutzung zusammengefasst.<br />
136<br />
SM [mg/kg Trockenmasse]<br />
400,0<br />
350,0<br />
300,0<br />
250,0<br />
200,0<br />
150,0<br />
100,0<br />
50,0<br />
0,0<br />
53,88<br />
42,38<br />
147,96<br />
43,31<br />
57,38<br />
39,96<br />
143,84<br />
54,58<br />
68,15<br />
157,93<br />
41,98<br />
59,23<br />
70,30<br />
166,80<br />
51,10<br />
41,55<br />
60,28<br />
126,78<br />
28,80<br />
67,03<br />
54,30<br />
88,12<br />
67,48<br />
63,04<br />
16,14 19,14 21,18 15,35 22,38 17,70<br />
Acker;<br />
konv.<br />
Acker;<br />
bio<br />
Grünland; Grünland;<br />
bio konv.<br />
Wald;<br />
Laub<br />
Wald;<br />
Nadel<br />
58,69<br />
64,42<br />
79,50<br />
75,61<br />
83,88<br />
Wein;<br />
konv.<br />
61,66<br />
55,58<br />
85,56<br />
64,35<br />
107,65<br />
Wein;<br />
bio<br />
Abb. 3: Mittlere Schwermetallgehalte (SM) unterschiedlich landwirtschaftlich<br />
genutzter Flächen in 0-30 cm<br />
6,5<br />
6,0<br />
5,5<br />
5,0<br />
4,5<br />
4,0<br />
3,5<br />
3,0<br />
pH-Wert<br />
Cr<br />
Pb<br />
Zn<br />
Ni<br />
Cu<br />
Cd<br />
ph
B5 Schröder, Niemeyer, Schneider<br />
Beim Vergleich der Intensitätsstufen und Landnutzungsformen ist zu erkennen,<br />
dass die Schwermetallgehalte eher durch die Art der landwirtschaftlichen Nut -<br />
zung als durch die Nutzungsintensität differenziert werden. Sämtliche Schwermetallgehalte<br />
der Ackerflächen stimmen mit den Gehalten des externen Datensatzes<br />
im Bereich Hunsrück überein.<br />
Die untersuchten Ackerflächen zeigten z.T. deutliche Überschreitungen der<br />
Grenzwerte bei Nickel und Zink, während auf Grünlandflächen Grenzwertüber -<br />
schreitungen bei Cadmium und besonderes extrem bei Blei und Chrom vorka -<br />
men. Die untersuchten Weinbauflächen wiesen durchweg die meisten und<br />
höchsten Grenzwertüberschreitungen auf. Die untersuchten Waldflächen (Laub-<br />
und Nadelwald) wiesen bei Blei und Nickel besonders hochgradige Grenzwertüberschreitungen<br />
auf. Dies ist aufgrund der niedrigen pH-Werte (z.T. pH <<br />
4) problematisch.<br />
Die erhöhten Zinkgehalte auf Ackerflächen und im Weinbau lassen sich dadurch<br />
erklären, dass dort aufgrund von Erosion die Lößlehmdecke (Haupt- und Mittellage)<br />
wegerodiert wurde und nun der Schiefer mit hohen geogenen Gehalten<br />
ansteht. Im Grünland und Wald sind die erhöhten Bleigehalte durch den Aus -<br />
kämmungseffekt der Vegetation verursacht. Da die Vegetation dort den Boden<br />
vor Erosion geschützt hat, ist die Lösslehmdecke teilweise erhalten geblieben.<br />
Durch den höheren Lössanteil des Bodens ergibt sich eine Verdünnung der<br />
Zinkgehalte. Im Weinbau kommt es durch den Einsatz von kupferhaltigen Fungiziden<br />
zu erhöhten Kupfergehalten im Boden.<br />
3.7 Organische Schadstoffe<br />
Flächenhafte Aussagen zur organischen Schadstoffbelastung der Region <strong>Trier</strong><br />
gestalteten sich aufgrund mangelnder flächenhafter Daten als äußerst schwierig.<br />
Erste Ansätze einer flächenhaften Aussage sind im Bodenbelastungskataster<br />
Rheinland-Pfalz (HAUENSTEIN & HUTZLER-GARDT 1996) vorgenommen<br />
worden.<br />
Auf den untersuchten Acker- und Grünlandflächen liegen sowohl die PCB- als<br />
auch die PAK-Konzentrationen weit unter den Grenzwerten der BBodSchV.<br />
Somit haben die Gehalte auf diesen Flächen keine Relevanz. Sie decken sich<br />
mit denen des Bodenbelastungskatasters Rheinland -Pfalz (HAUENSTEIN &<br />
HUTZLER-GARDT 1996). Die hier ermittelten Schadstoffgehalte wurden auch in<br />
den Projekten B3 (organische Luftschadstoffe) und B9 (fluvialer Stofftransport)<br />
berücksichtigt. Die Ergebnisse zur Verlagerung von Triazolen bei Beregnung<br />
liegen bislang noch nicht vor.<br />
137
Schröder, Niemeyer, Schneider B5<br />
3.8 Erträge<br />
Die Erträge der untersuchten Ackerflächen sind in Tab. 8 dargestellt Das Ertragsniveau<br />
im Hunsrück ist sehr niedrig. Die Tieflockerungsflächen hatten so -<br />
wohl im Jahr 2000 als auch im Jahr 2001 keine Ertragsvorteile, da die Niederschlagsverteilung<br />
in beiden Jahren sehr günstig war.<br />
Tab. 8: Erträge der untersuchten Ackerflächen der Jahres 2000 und 2001 [dt/ha]<br />
Intensiv Extensiv<br />
Herl Thomm Herl Thomm<br />
2000 Parallele Parallele Parallele Parallele Parallele Parallele Parallele Parallele<br />
1 2 1 2 1 2 1 2<br />
(Sommer- (Hafer) (Sommer(Sommer- (Winter- (Winter- (Winter- (Wintergerste)gerste)gerste)<br />
weizen) weizen) weizen) weizen)<br />
gelokkert<br />
38 42 / / 43 36 2* 32<br />
ungelockert<br />
48 42 36 40 44 42 9* 25<br />
2001 Parallele Parallele Parallele Parallele Parallele Parallele Parallele Parallele<br />
1 2 1 2 1 2 1 2<br />
(Sommer(Sommer(Brau(Brau- (So.- (So.- (Sommer(Sommergerste)gerste)gerste)gerste) Meng- Meng- gerste)gerste) Getreide) Getreide)<br />
gelokkert<br />
37 33 / / 32 25 18 22<br />
ungelockert<br />
32 37 32 28 29 25 21 23<br />
* Wildschäden; dadurch Verunkrautung<br />
Aufgrund verschiedener Anbaufrüchte lassen sich die intensiven Varianten nur<br />
bedingt mit den extensiven Varianten vergleichen. Im ganzen sind aber höhere<br />
Erträge auf den intensiveren Varianten zu erkennen.<br />
4 Vergleiche mit Arbeiten außerhalb des Sonderforschungsbereichs<br />
und Reaktionen der wissenschaftlichen Öffentlichkeit<br />
auf die eigenen Arbeiten<br />
Die Untersuchungen haben einige überraschende Ergebnisse geliefert. Es war<br />
aufgrund eigener Erfahrung und Literaturbefunden nicht erwartet worden, dass<br />
die Solifluktionsdecken eine so hohe Infiltrationskapazität aufweisen und dass<br />
unter beweidetem Grünland mehr Oberflächenabfluss entsteht als unter Acker.<br />
Dennoch konnte die Richtigkeit der Gesamtkonzeption bestätigt werden.<br />
Oberflächenabfluss und Erosion können durch Tieflockerung (verdicht eter Böden),<br />
anschließende reduzierte Bearbeitung, Zwischenbegrünung und gute Versorgung<br />
mit organischer Substanz auch bei hochwasserwirksamen Starkregen<br />
deutlich vermindert werden. Zu diesem Komplex stehen die Antragsteller auch<br />
138
B5 Schröder, Niemeyer, Schneider<br />
in engem Kontakt mit Hydrologen, Ämtern (Bundesanstalt für Gewässerkunde,<br />
Koblenz) und anderen Arbeitsgruppen.<br />
Zur Frage der Bodenverdichtungen und mechanischen Belastbarkeit liegen<br />
noch keine hinreichenden Befunde vor. Sie werden gegenwärtig im Rahmen<br />
einer Diplomarbeit erhoben und sollen im Folgeantrag weiter bearbeitet werden.<br />
Die Nährstoff- und Schadstoffbelastungen sind im Vergleich mit anderen Regionen<br />
nicht dramatisch. Möglichkeiten der Reduzierung hoher Stickstoffüber -<br />
schüsse müssen jedoch im Nachfolgeprojekt von C9 untersucht werden.<br />
Die vorgeschlagenen Maßnahmen zur optimierten Bodenbewirtschaftung wie<br />
Zwischenbegrünung, reduzierte Bodenbearbeitung (auf verdichteten Standorten<br />
auch Tieflockerung) und reduzierte Stickstoffdüngung führen jedoch zu Ein -<br />
kommensminderungen, gehen über die Anforderungen der guten fachlichen<br />
Praxis hinaus und sollten daher finanziell unterstützt werden. Mehrkosten, wie<br />
sie der Umweltschutz verursacht, stellen einen Wettbewerbsnachteil dar, der die<br />
Existenz der Landwirte bedrohen könnte. Mittlerw eile werden benachteiligte<br />
Gebiete wie der Hunsrück (und die Eifel) für die dauerhafte landwirtschaftliche<br />
Nutzung der Flächen und den Erhalt des ländlichen Lebensraumes zusätzlich<br />
gefördert. Allerdings sollten Zahlungen an die Einhaltung definierter<br />
Umweltleistungen gebunden werden. Dies wird gegenwärtig in Deutschland<br />
nicht praktiziert. In der Schweiz hingegen werden Direktzahlungen an die<br />
Landwirtschaft (im Rahmen des Agrarumweltprogramms des ökologischen<br />
Leistungsnachweises) an die Erfüllung eines öko logischen<br />
Leistungsnachweises und an die Erfüllung struktureller Kriterien gebunden.<br />
SCHRÖDER (2001) schlägt einen Kriterienkatalog vor, auf dessen Basis die<br />
Nachhaltigkeit der landwirtschaftlichen Nutzung im Rahmen der EU -<br />
Förderprogramme sichergestellt werden kann. Er gibt damit der Bewertung aller<br />
Nutzungssysteme (konventionell, integriert, bio logisch) nach einheitlichen<br />
Kriterien den Vorzug vor einer naturwissenschaftlich nicht begründbaren<br />
Förderung des ökologischen Landbaus, wie es die derzei tige Agrarpolitik tut.<br />
Die Umsetzung dieser Vorschläge würde auch zur deutli chen Minderung der<br />
externen Kosten führen und der Volkswirtschaft – trotz Leistungsausgleich für<br />
die Landwirtschaft – Einsparungen in Milliardenhöhe erbringen (Schröder 2000).<br />
Dieser Vorschlag hat auch zu regen Diskussionen und einem<br />
Gedankenaustausch mit österreichischen und schweizerischen Kol legen<br />
geführt. Der Autor wurde mehrfach zu Vorträgen und weiteren Publikatio nen<br />
gebeten. Kollegen, wie z.B. Prof. Haber (Weihenstephan), Prof. van der Ploeg<br />
(Hannover), Prof. Werner (Bonn), haben große Übereinstimmung bekundet.<br />
139
Schröder, Niemeyer, Schneider B5<br />
Durch die Bindung sämtlicher Direktzahlungen an die Erfüllung eines ökologi -<br />
schen Leistungsnachweises (Cross Compliance, also Bindung von Einkom -<br />
menstransfers an ökologische Auflagen) ist auch nach LEHMANN (2001) eine<br />
weitere Reduktion der Umweltbelastung insbesondere mit Stickstoff zu erwar -<br />
ten. Nach SCHEELE (2001) rückte in den vergangenen zehn Jahren vermehrt<br />
die Funktion der Landwirtschaft als positiver Bestimmungsfa ktor ökologisch<br />
wertvoller Kulturlandschaften in das Blickfeld. Weitere Empfehlungen zu nach -<br />
haltiger Landnutzung finden sich im Abschlussbericht zu C9 und im dort<br />
beschriebenen Endbericht von Dr. Knickel.<br />
Ein verbesserter Informationsaustausch und eine Ve rgleichbarkeit der Daten<br />
sind zur Kontrolle der „guten fachlichen Praxis“ unabdingbar. Dazu sollten zu -<br />
nächst die in Gesetzen festgelegten Methoden in Bezug auf ihre Aktualität ge -<br />
prüft werden. Dies erfordert, dass Naturwissenschaftler und Juristen gemeinsam<br />
die Umweltgesetze aktualisieren und auch veraltete Analysenmethoden ausfindig<br />
machen und sie durch neuere ersetzen (technische Harmonisierung von<br />
Methoden). So kann z.B. der aufwändige Königswasseraufschluss für Schwer -<br />
metalle durch einen Druckbombenaufschluss ersetzt werden. Im Übrigen leiden<br />
die Umweltgesetze an mangelhaftem Vollzug. Diese Problematik wird derzeit<br />
mit Juristen diskutiert. Ergebnisse hierzu werden später nachgereicht.<br />
5 Offene Fragen<br />
In der ersten Phase konnten nicht sämtliche Problembereiche hinreichend untersucht<br />
werden. Hierzu zählen die Untersuchungen gering durchlässiger, staunasser<br />
Standorte. Auf ihnen ist vermutlich eine Tieflockerung zur Hochwasser -<br />
rückhaltung noch dringlicher als auf Schiefer-Solifluktionsdecken.<br />
Gemeinsam mit den Hydrologen ist zu klären, mit welcher Intensität das im<br />
Boden zwischengespeicherte Wasser durch die ungesättigte Zone dem Vorfluter<br />
zuströmt (Druckimpulse) oder abflussnahe Bereiche besonderer Maß -<br />
nahmen bedürfen (z.B. flussbegleitende Grünstreifen, auch zum Schutz vor Eutrophierung).<br />
Zudem ist zu untersuchen, welchen Anteil der Siedlungsbereich<br />
(etwa 10 % besiedelte, teilweise versiegelte Fläche) zur Wasserrückhaltung beitragen<br />
kann (z.B. durch Muldenrigolen, Dachbegrünung, Regenwassernutzung,<br />
usw.). Auch das Retentionsverhalten in Wäldern ist noch nicht ausreichend er -<br />
forscht und soll durch Einbeziehung von Dr. Schüler, Forstliche Versuchsanstalt<br />
Trippstadt, in das Nachfolgeprojekt intensiver untersucht werden.<br />
Fragen der Bodenverdichtung und mechanischen Belastbarkeit konnten nur<br />
ansatzweise bearbeitet werden. Hierzu besteht aber angesichts streitiger<br />
140
B5 Schröder, Niemeyer, Schneider<br />
Diskussionen dringender Forschungs- und Handlungsbedarf. Und schließlich<br />
sind diese und weitere Problemkreise verstärkt mit Juristen und Ökonomen zu<br />
bearbeiten. Im Folgeantrag III/1/5 sind hierzu konkrete Zielsetzungen formuliert.<br />
6 Literatur<br />
6.1 Verzeichnis der im Text erwähnten Veröffentlichungen und<br />
weiterführende Literatur<br />
AG BODEN (1994): Bodenkundliche Kartieranleitung.- Hannover<br />
ASSMANN, A., GÜNDRA, H., SCHUKRAFT, G., SC HULTE, A. (1998):<br />
Konzeption und Standortauswahl bei der dezentralen, integrierten<br />
Hochwasserschutzplanung für die Obere Elsenz (Kraichgau). - Wasser und<br />
Boden, 50/8, 15-19<br />
BEISECKER, R. (1994): Einfluß langjähriger unterschiedlicher<br />
Bodenbearbeitungssysteme auf das Gefüge, die Wasserinfiltration und die<br />
Stoffverlagerung eines Löß- und eines Sandbodens. - (=Bodenökologie und<br />
Bodengenese, 12).<br />
BLUME, H. P. (Hrsg) (1990): Handbuch des Bodenschutzes. Landsberg<br />
BORK, H.-R. (1988): Bodenerosion und Umwelt. Landschaftsgenese und<br />
Landschaftsökologie 13, TU Braunschweig, <strong>24</strong>9.<br />
BUND-LÄNDER-ARBEITSGEMEINSCHAFT BODENSCHUTZ (LABO) (1998):<br />
Hintergrundwerte für anorganische und organische Stoffe in Böden. 2.<br />
überarbeitete und ergänzte Auflage. In:<br />
www.brandenburg.de/land/mlur/labo/hintergr.<strong>pdf</strong><br />
DVWK (Hrsg., 1985) : Beiträge zu Oberflächenabfluss und Stoffabtrag bei<br />
künstlichen Starkniederschlägen.- DVWK-Schriften 71<br />
EMMERLING, C. & SCHRÖDER, D. (1999): Mikrobielle Biomasse, mikrobielle<br />
Aktivitäten sowie strukturelle und metabolische Vielfalt von Bodenorganismen in<br />
unterschiedlich intensiven Bodenbewirtschaftungssystemen. Mitteilgn. Deutsche<br />
Bodenk. Gesellschaft., 91: 597-600<br />
HAMPL, U. (1995): Bodenschutz ist Hochwasserschutz. - Ökologie und<br />
Landbau, 23, H. 90, 38-39.<br />
HANUS, H. U. KMOCH, H. G. (1965): Beitrag zur Methodik der<br />
Wasserpermeabilitätsmessung an ungestörten Bodenproben. - Z.<br />
Pflanzenernähr. Düng. Bodenk., 11, 10-23<br />
HAUENSTEIN, M. & HUTZLER-GARDT, U. (1996): Inventur der Gehalte an<br />
Spurenelementen und organischen Schadstoffen in Böden von Rheinland-Pfalz.<br />
In: Bodenbelastungskataster Rheinland-Pfalz (MINISTERIUM FÜR UMWELT<br />
UND FORSTEN, Hrsg)., Ber. 1. Mainz, pp 1-210<br />
141
Schröder, Niemeyer, Schneider B5<br />
HORN, R. (1998): Verdichtungsgefährdung und Regenerationsfähigkeit von<br />
Ackerböden - Ergebnisse eines interdisziplinären DFG -Forschungsprogrammes.-<br />
Bodenschutz, 2, 71-72<br />
HUSSE, B. (1983): Untersuchungen über den Einfluß der Begrünung und der<br />
Zusatzberegnung auf den Bodenwasserhaushalt, den Boden und die Rebe.-<br />
Diss. Univ. Gießen.<br />
ISERMANN, K. & ISERMANN, R. (1996): Böden mit Nährstoffen – verarmen –<br />
anreichern – nachhaltig optimieren. Landwirtschaft ´96. In: Der kritische<br />
Agrarbericht (Agrarbündnis e.V., Hrsg.), pp206-216<br />
KAINZ, M. (1991): Schutzmaßnahmen gegen Bodenerosion.- Berichte über<br />
Landwirtschaft, 205. Sonderheft, 83-98.<br />
KMOCH, H. G. U. HANUS, H. (1965): Vereinfachte Methodik und Auswertung<br />
der Permeabilitätsmessung des Bodens für Luft.- Z. f. Pflanzenernähr. Bodenk.,<br />
111, 1-10<br />
LAWA (LÄNDERARBEITGEMEINSCHAFT WASSER) (1995): Leitlinien für<br />
einen zukunftsweisenden Hochwasserschutz. Hochwasser - Ursachen und<br />
Konsequenzen.-<br />
LEHMANN, B. (2001): Agrarumweltprogramme und Cross -Compliance. In:<br />
Agrarumweltprogramme – Konzepte, Entwicklungen, künftige Ausgestaltung<br />
(OSTERBURG, B. & NIEBERG, H., Hrsg). Bundesforschungsanstalt für<br />
Landwirtschaft. Sonderheft 231. Braunschweig, pp 111-117<br />
MENDEL, H.G. u. P. FISCHER (1997): Hochwasser- Gedanken über Ursachen<br />
und Vorsorge aus hydrologischer Sicht.- Bundesanstalt für Gewässerkunde.<br />
Koblenz.<br />
MICHAEL, A., SCHMIDT, J., SCHMIDT, W. (1996): Parameterkatalog Sachsen,<br />
Anwendung.- In: Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft (Hrsg. 1996):<br />
Erosion 2D/3D – Ein Computermodell zur Simulation der Bodenerosion, Bd. 2<br />
PREUSCHEN, G. (1994): Landnutzung und Abfluß.- Ökologie und Landbau, 22,<br />
H. 90, 19-<strong>24</strong>.<br />
RICHARDS, L. A. & FIREMAN, M. (1943): Pressure plate apparatus for<br />
measuring moisture sorption and transmission by soils.- Soil Sci. 56, 395-404<br />
RICHTER, G. (1983): Der Landschaftsraum <strong>Trier</strong>. - In: Mitteilungen der<br />
Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft, 37, 3-22 (Exkursionsführer zur<br />
Tagung der DBG in <strong>Trier</strong>)<br />
RICHTER, G. (HRSG.) (1998): Bodenerosion: Analyse und Bilanz eines<br />
Umweltproblems.- Darmstadt<br />
SAUERBECK, D. (1992): Funktion und Bedeutung organischer Substanzen für<br />
die Bodenfruchtbarkeit – ein Überblick. - In: Anonym (1993): Bd. 4<br />
Humushaushalt (=Berichte über Landwirtschaft, Sonderheft N.F., 206);<br />
Hamburg, Berlin<br />
142
B5 Schröder, Niemeyer, Schneider<br />
SCHACKMANN, N. (2001): Aktuelle Nmin-Werte 2001 Dienstbezirg der SLVA<br />
<strong>Trier</strong> in: http://www.agrarinfo.rlp.de/lpp_mainz/nmin/nmintr.htm<br />
SCHEELE, M. (2001): Agrarumweltmaßnahmen als Kernelement der Integration<br />
von Umwelterfordernissen in die Gemeinsame Agrarpolitik. In:<br />
Agrarumweltprogramme – Konzepte, Entwicklungen, künftige Ausgestaltung<br />
(OSTERBURG, B. & NIEBERG, H., Hrsg). Bundesforschungsanstalt für<br />
Landwirtschaft. Sonderheft 231. Braunschweig, pp 131-135<br />
SCHOBEL S., ALTMEIER, J., SCHNEIDER, R. & SCHRÖDER, D. (2001):<br />
Infiltrations- und Bodenabflussprozesse bei unterschiedlicher Landnutzung und<br />
verschiedenen Substraten.- Mitteilgn. Deutsche Bodenk. Gesellschaft., 91: 119-<br />
120<br />
SCHRÖDER, D. (1983): Böden. - In: Mitteilungen der Deutschen<br />
Bodenkundlichen Gesellschaft, 37, 159-284 (Exkursionsführer zur Tagung der<br />
DBG in <strong>Trier</strong>)<br />
SCHRÖDER, D. u. SCHULTE -KARRING, H. (1984): Nachweis 20 -jähriger<br />
Wirksamkeit von Tieflockerungsmaßnahmen in lössbeeinflussten Graulehm -<br />
Pseudogleyen.- Z. f. Pflanzenernähr. Bodenk., Bd. 147, H. 5, 540-552<br />
SCHULTE-KARRING, M. (1999): Auswirkungen von Tieflockerungs -<br />
maßnahmen erstaufgeforsteter flachgründiger Ackerstandorte in Eifel und<br />
Hunsrück auf Bodeneigenschaften und Wuchsleistung (= Berichte aus der<br />
Geowissenschaft).- Aachen, zugl. Diss. Univ. <strong>Trier</strong><br />
WILKE, W. & DÖHLER, H. (1995): Schwermetalle in der Landwirtschaft. KTBL-<br />
Arbeitspapier 217. Darmstadt<br />
6.2 Verzeichnis der Projektveröffentlichungen<br />
ALTMEIER, J, NIEBES, D. & EMMERLING, C. (2001): Einfluss der<br />
Tieflockerung verdichteter Schieferböden auf die faunistische Aktivität und die<br />
Besiedlung durch Regenwürmer. In: Umwelt und Region – Aus der Werkstatt<br />
des Sonderforschungsbereichs 522 (MÜLLER, P.; RUMPF, S. & MONHEIM, H.,<br />
Hrsg).<strong>Trier</strong>, pp 425-427<br />
KURTENBACH, A. und NIEBES, D. (2002): Fließwege und<br />
Stofftransportprozesse in unterschiedlichen Raumskalen am Beispiel von<br />
natürlichen Hochwasserereignissen und Beregnungsversuchen. - Paper (6<br />
<strong>Seiten</strong>) zum Leitthema Prozessstudien im Rahmen des Tages der Hydrologie,<br />
21. und 22. März 2002 in Suderburg. (erscheint 03/2002).<br />
NIEBES, D., SCHNEIDER, R. & SCHRÖDER, D. (2001): Untersuchungen zur<br />
Abflussbildung auf land- und forstwirtschaftlich genutzten Flächen: Einfluss der<br />
Landnutzung und Möglichkeiten zur Reduzierung von Ob erflächenabfluss.- In:<br />
Umwelt und Region – Aus der Werkstatt des Sonderforschungsbereichs 522<br />
(MÜLLER, P.; RUMPF, S. & MONHEIM, H., Hrsg.), <strong>Trier</strong>, pp 83-88<br />
143
Schröder, Niemeyer, Schneider B5<br />
ROTHSTEIN, B. (2000): Differenzierung zwischen organischem Abfall und<br />
Produkt - Eine juristische, na turwissenschaftliche und ökonomische<br />
Betrachtung. Diplomarbeit. (Betreuer Prof. Schröden) <strong>Universität</strong> <strong>Trier</strong>.<br />
ROTHSTEIN, B.; MIMLER, M.; SCHRÖDER, D.; LENARD, S.; TERNES, I.<br />
(2001): Erstellung und Bewertung von Karten zur räumlichen Verteilung von<br />
Schwermetallgehalten in einem Mittelgebirgsraum anhand geostatistischer<br />
Verfahren.- Mitteilgn. Deutsche Bodenk. Gesellschaft, 96.2: 549-550<br />
ROTHSTEIN, B.; SCHRÖDER, D. (2001a): Kompost - Abfall oder Produkt? Eine<br />
juristische, naturwissenschaftliche und ökonomische Betrachtung. Köln<br />
ROTHSTEIN, B.; SCHRÖDER, D. (2001b): Differenzierung zwischen<br />
organischem Abfall und Produkt - Eine juristische, naturwissenschaftliche und<br />
ökonomische Betrachtung.- Mitteilgn. Deutsche Bodenk. Gesellschaft, 95: 233-<br />
236<br />
ROTHSTEIN, B.; SCHRÖDER, D. (2001c): Die Stellung von organischen<br />
Abfällen und Komposten im Bodenschutz und Umweltrecht.- Mitteilgn. Deutsche<br />
Bodenk. Gesellschaft, 95: 158-161<br />
ROTHSTEIN, B. (2002): Kompost ist ein Produkt. In: HuMuss (erscheint<br />
02/2002).<br />
ROTHSTEIN, B.; SCHRÖDER, D. (2002): Umweltgerechte Bodennutzung zur<br />
Reduzierung von Nähr- und Schadstoffbelastungen und Optimierung von<br />
bodenbiologischen Eigenschaften und Erträgen in einem Mittelgebirgsraum -<br />
naturwissenschaftliche, juristische und ökonomische Aspekte. In: Umwelt und<br />
Region – Aus der Werkstatt des Sonderforschungsbereichs 522 (MÜLLER, P.;<br />
RUMPF, S. & MONHEIM, H., Hrsg).<strong>Trier</strong>, pp 89-95<br />
SCHOBEL S., ALTMEIER, J., SCHNEIDER, R. & SCHRÖDER, D. (2001):<br />
Infiltrations- und Bodenabflussprozesse bei unterschiedlicher Landnutzung und<br />
verschiedenen Substraten.- In: Mitteilgn. Deutsche Bodenk. Gesellschaft., 91:<br />
653-654<br />
SCHNEIDER, R., SCHOBEL, S., NIEBES, D. & SCHRÖDER, D. (2001):<br />
Untersuchungen zur Hochwasserentstehung im Labor und im Gelände auf<br />
unterschiedlichen Skalenniveaus.- Mitteilgn. Deutsche Bodenk. Gesellschaft,<br />
95: 158-161<br />
SCHNEIDER, R., TRESSEL, E., SCHOBEL, S. & SCHRÖDER, D. (2000):<br />
Untersuchungen zur Bedeutung des Bodens für die Hochwasserentstehung im<br />
<strong>Trier</strong>er Raum – in: Beiträge zu aktuellen Forschungen. = <strong>Trier</strong>er Geographische<br />
Studien, 23: 165-182.<br />
SCHRÖDER, D. (2000): Nachhaltige Agrarproduktion durch Beratung,<br />
Umweltgesetze und Internalisierung externer Kosten. Schule und Beratung.<br />
Bayerisches Staatsministerium für Landwirtschaft und Forsten. Heft 01 -02/00,<br />
II/11-14<br />
SCHRÖDER, D. (2001): Welches Agrarsystem muss das Leitbild sein? Schule<br />
und Beratung. Bayerisches Staatsministerium für Landwirtschaft und Forsten<br />
Heft 7/01, I1-7<br />
144