Bodenkunde und Standortslehre: Diffuse Belastung
Aufgabenstellung
Das Ziel in der Modellregion Ukraine ist die langfristige Verbesserung der Wasserqualität des Oberflächengewässers im Einzugsgebiet Westlicher Bug. Das Hauptaugenmerk der AG Bodenkunde und Standortslehre liegt dabei auf dem Fluss selbst, der durch punktuelle als auch diffuse Stoffeinträge beeinträchtigt ist.
Die Aufgabe der AG Bodenkunde und Standortslehre ist die Modellierung von Stoffausträgen aus Flächen im Untersuchungsgebiet. Mit dem Arbeitspaket (AP) Diffuse Belastung wird der Schwerpunkt auf die Austräge aufgrund der land- und forstwirtschaftlichen Nutzung gelegt. Im Allgemeinen sind diffuse Quellen für erhöhte Nährstoff, Pestizid und bakterielle Einträge verantwortlich. Neben dem Anbau von Nutzpflanzen stellt die Viehzucht eine weitere Quelle für erhöhte Stickstoff und Phosphat Belastungen in Oberflächengewässer dar. Oberflächenabfluss und direkter Abfluss von landwirtschaftlich genutzten Flächen kann zur Verschlechterung der Wasserqualität und somit zur Eutrophierung führen.
Methoden, Modelle, Ansätze
Das Stoff- und Wasserhaushaltsmodell SWAT (
Soil Water Assessment Tool) wird zur Simulation der Wasserqualität verwendet und dient einerseits der Lokalisierung der Hauptquellen. Andererseits ermöglicht das Modell die Simulation von Handlungsalternativen. Das Ziel der AG Bodenkunde und Standortslehre ist das Aufzeigen von Handlungsoptionen, die langfristig die Wasserqualität des Westlichen Bugs positiv beeinflussen. Die wären:
- Effektive Landbewirtschaftung; angepasste, optimale Düngung
- Nachhaltiges Forstmanagement
- Implementierung von Kurzumtriebsplantagen (KUPS)
Reduzierung der Stoffausträge
Ob und wo eine Implementierung bzw. Anwendung sinnvoll erscheint, kann mittels Szenarien und Modellanalysen untersucht werden und mit entsprechender Unsicherheit bewertet werden.
Ergebnisse
Die Anwendung von Wasserhaushaltsmodellen erfordert eine gewisse Verfügbarkeit von räumlich aufgelösten Datensätzen. Ein Problem im Untersuchungsgebiet stellten u.a. die erhältlichen Bodenkarten dar, in denen nur Böden unter landwirtschaftlich genutzten Flächen klassifiziert waren. Waldböden waren nicht kartiert. Daher lag der Fokus auf der Erstellung einer detaillierten Bodenkarte. Zusätzlich wurden bodenphysikalische Parameter ermittelt, die für die Modellierung unabdingbar sind.
Im Quellgebiet wurde auf der Basis einer fuzzy logic Methode (Zhu 1997) eine neue Bodenkarte erstellt (siehe Abb. 1). Die Bodentypen wurden in Abhängig von der Lage, der Vegetation bzw. Landnutzung, analysierten Bodenproben und der Kartierung von 34 Standorten lokalisiert. Anschließend fand eine Übertragung der Ergebnisse auf das gesamte Untersuchungsgebiet statt.
Abbildung 1: Bodenkarte des Quellgebietes im EZG Westl. Bug
Im Rahmen der bodenkundlichen Untersuchungen wurde eine Catena zur typischen Vegetation bzw. Landnutzung erstellt (siehe Abb. 2). Um detaillierte Eingangsdaten hinsichtlich des Bodenwasserhaushaltes für die Modellierung zu gewährleisten sind bodenphysikalische Parametern mittels Pedotransfer Funktionen abgeleitet worden (siehe Tab. 1).
Abbildung 2: Catena im Quellgebiet des Untersuchungsgebietes
Tabelle 1: Effektive Wurzeltiefe und potentielle Wasserverfügbarkeit nach Bodentyp, Standort und Landnutzung
| Bodentyp | Lage | Landnutzung | Effektive Wurzel- tiefe [dm] | Potentielle Wasserverfügbarkeit nach max. Wurzeltiefe [mm] |
|---|---|---|---|---|
| Gleyic Phaeozem | Intermontan, Talsohle | Grünland | 5 | 90 |
| Kulturpflanze | 7 | 130 | ||
| Kiefernwald | 12 | 205 | ||
| Greyic Arenosol | Flache Ebene | Grünland | 5 | 85 |
| Kulturpflanze | 7 | 115 | ||
| Kiefernwald | 12 | 155 | ||
| Laubwald | 12 | 155 | ||
| Haplic Albeluvisol | Hanglage | Grünland | 8 | 205 |
| Kulturpflanze | 10 | 260 | ||
| Kiefernwald | 15 | 415 | ||
| Laubwald | 15 | 415 | ||
| Histosol | Flussnähe, Talsohle | Grünland | 4 | 110 |
| Kulturpflanze | 6 | 185 | ||
| Rendzic Phaeozem | Obere Hanglage, Hochebene | Grünland | 3 | 80 |
| Laubwald | 5 | 125 | ||
| Mittlere Hanglage, Steilhang | Grünland | 3 | 80 | |
| Untere Hanglage | Grünland | 5 | 125 | |
| Kulturpflanze | 7 | 170 |
Bearbeiter
Kai Schwärzel
TU Dresden
Institut Bodenkunde und Standortslehre
Lehrstuhl Standortslehre
Pienner Straße 19, Raum 2.35
01737 Tharandt
kai.schwaerzel@forst.tu-dresden.de
Filipa Tavares-Wahren
Institution TU Dresden
Institut Bodenkunde und Standortslehre
Lehrstuhl Standortslehre
Pienner Straße 21, Raum E07
01737 Tharandt
tavares@forst.tu-dresden.de
Frederike Schumacher
Institution TU Dresden
Institut Bodenkunde und Standortslehre
Lehrstuhl Standortslehre
Pienner Straße 21, Raum E07
01737 Tharandt
frederike.schumacher1@tu-dresden.de
Zusatzmaterial
Zhu AX (1997) A similarity model for representing soil spatial information. Geoderma 77:217–242.
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