HotSpots Erosion

Hintergrund und Zielsetzung

Der Schutz landwirtschaftlich genutzter Böden ist im Bundesbodenschutzgesetz und der gemeinsamen Agrarpolitik der EU (GAP) verankert. Im Fokus steht die Abwehr von schädlichen Bodenveränderungen und der langfristige Erhalt der Funktionsfähigkeit von Böden sowie die dauerhafte Bereitstellung von bodenbezogenen Ökosystemleistungen.

Bodenerosion durch Wasser, Wind und Bodenbearbeitung degradiert Böden nachhaltig. Europaweit werden allein die Schäden in der landwirtschaftlichen Produktion durch Bodenerosion durch Wasser auf jährlich 1,25 Mrd EUR geschätzt. Entsprechend enthalten die GAP-Konditionalitäten angepasste Maßnahmen zum Schutz vor Bodenerosion. Darüber hinaus sollten in besonders stark gefährdeten Gebieten eine intensive Beratung der Bewirtschafter sowie ggf. ein Monitoring der Bodenerosion durchgeführt werden.

Um zu erkennen, wo Agrarflächen besonders stark von Erosion bedroht sind, ist eine modellgestützte Abschätzung von Bodenabtragsraten erforderlich. Die Gefährdung wird durch die naturräumliche Ausstattung und die Bewirtschaftung bedingt. Üblicherweise wird die in Deutschland als DIN-Standard etablierte Allgemeine Bodenabtragsgleichung (ABAG) zur Modellierung der Bodenerosionsgefährdung durch Wasser verwendet.

Die Methoden zur Bestimmung der relevanten Faktoren der ABAG sind definiert. Dennoch liegen aktuell keine detaillierten, deutschlandweit harmonisierten Modellierungen der Erosionsgefährdung durch Wasser vor, in denen auch die bewirtschaftungsbedingte Gefährdung der Ackerflächen in ausreichender Detailschärfe (Schlagebene) abgebildet werden.

Dies ist grundsätzlich auf bisher flächendeckend fehlende raum-zeitliche Informationen zu angebauten Ackerkulturen und Bewirtschaftungsverfahren zurückzuführen. Diese Daten werden am Thünen-Institut in enger Kooperation mit der AG Thünen-Fernerkundung (ThEO) auf der Grundlage von Erdbeobachtungsdaten generiert und stehen damit auch für die Bestimmung der Erosionsgefährdung zur Verfügung.

Das Ziel dieses Projektes ist daher die Entwicklung einer deutschlandweit einheitlichen Methodik zur räumlich hochaufgelösten Modellierung der Bodenerosionsgefährdung durch Wasser zur Identifizierung von HotSpots der Erosionsgefährdung unter Berücksichtigung aktueller raum-zeitlicher Daten zu Ackerkulturen und Bewirtschaftungsverfahren.

Zusätzlich soll es mit einem flexiblen Modellsystem ermöglicht werden die Auswirkungen zukünftiger Klimabedingungen und verschiedener Bewirtschaftungsszenarien auf die Erosionsgefährdung abbilden und bewerten zu können.

Vorgehensweise

Im Rahmen des Projektes wird ein auf der ABAG basierendes, harmonisiertes sowie szenarienfähiges Modellsystem entwickelt, mit dem deutschlandweit die landnutzungsabhängige Bodenerosionsgefährdung für jeden Ackerschlag bestimmt werden kann. Die Modellierung berücksichtigt neben der Bodenerosionsgefährdung durch Wasser auch den Gewässeranschluß von Ackerflächen und ermöglicht durch die räumliche Aggregierung der Ergebnisse die Identifizierung von regionalen HotSpots der Erosionsgefährdung in Deutschland.

Daten und Methoden

Als grundsätzliches Modellsystem für die Modellierung von Bodenerosion durch Wasser wird die Allgemeine Bodenabtragsgleichung (ABAG) eingesetzt. Dies erfordert vielfältige räumlich-explizite Daten für die Bestimmung der einzelnen die Bodenerosion regulierenden Faktoren: Digitale Geländemodelle, vom DWD frei und offen bereitgestellte Daten zur Niederschlagsintensität, aus Bodenkarten abgeleitete Informationen zur Erodierbarkeit des Oberbodens, Schlaggeometrien sowie Informationen über angebaute Ackerkulturen und Bodenbearbeitungsverfahren verwendet.

Daten zu angebauten Ackerkulturen und Bodenbearbeitungsverfahren werden aus dem Thünen-Agraratlas sowie Fernerkundungsdaten und daraus abgeleiteten Produkten (Fruchtartenkarten) extrahiert.

Unsere Forschungsfragen

• Wie können mit einer deutschlandweit einheitlichen Methodik HotSpots der Bodenerosionsgefährdung durch Wasser bestmöglich identifiziert werden?
• Wie können Fernerkundungsdaten und daraus abgeleitete Produkte (Fruchtartenkarten) sowie Agrarstatistikdaten in die Modellierung von Bodenerosion integriert werden?
• Wie kann in einem Modellsystem die Variabilität der Bodenerosionsgefährdung in Abhängigkeit von Fruchtfolgen und Bodenbewirtschaftungsmethoden?