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Vorsorgender Bodenschutz

Ziel des Vorsorgegedankens ist es, die natürlichen Ressourcen und Lebensgrundlagen zu schützen, bevor Gefährdungen auftreten. Auch das Bundes-Bodenschutzgesetz zielt darauf, bereits das Entstehen schädlicher Bodenveränderungen durch Vorsorge zu verhindern. Vorsorgender Bodenschutz konzentriert sich auf Gefahrvermeidung, auf Maßnahmen, die schon das Entstehen von schädlichen Bodenveränderungen ausschließen. Vorsorgemaßnahmen setzen bereits dann ein, wenn die Besorgnis einer schädlichen Bodenveränderung besteht. Besorgnis beinhaltet den begründeten Verdacht des Entstehens einer schädlichen Bodenveränderung, falls durch Einwirkung auf den Boden langfristig eine Änderung der Bodenfunktion zu erwarten ist. Diese ist also noch nicht eingetreten, wird aber bei Anhalten des aktuellen Zustandes wahrscheinlich eintreten. Nachsorgender Bodenschutz hingegen beseitigt bereits eingetretene schädliche Bodenveränderungen und damit verbundene konkrete und definierte Gefahren (zum Beispiel Altlastensanierung). Vor allem in der Stadt besteht der vorsorgende Bodenschutz zunächst und wesentlich darin, möglichst viel Bodenfläche unversiegelt zu lassen. Als weitere Aufgabe kommt das Vermeiden von stofflichen Belastungen, von Bodenschadverdichtungen und von Bodenerosionen dazu. Generell ist für vorsorgende Maßnahmen kennzeichnend, dass sie möglichen Schäden vorbeugen sollen, für die oft weder die Eintrittswahrscheinlichkeit noch die Schadenshöhe im Einzelnen bekannt sind. So lässt sich kein exakter Grad der Versiegelung angeben, ab dem zum Beispiel die Hochwassergefahr definiert bedrohliche Ausmaße annimmt. Eine vergleichende Betrachtung von Aufwand (an Maßnahmen) und Wirkung (Vermeidung von Schäden) bleibt deswegen nur vage und hängt auch davon ab, welches Risiko man nicht mehr bereit ist zu tragen. Trotzdem sollte diese Risikoeinschätzung nicht nur auf Vermutungen oder Hoffnungen sondern auf Kenntnis der Schadensmöglichkeiten beruhen. Wichtige Informationen dafür liefern u.a. flächendeckende Karten der Böden und ihrer Nutzung. Über die Informationen für ein Fachpublikum hinaus gehört dabei auch das Bewusst machen von Nutzen und Gefährdungen des Bodens durch Öffentlichkeitsarbeit zum vorsorgenden Bodenschutz; ein Bereich, der sich zunehmend entwickelt. Wegen der ökologischen Besonderheiten des Bodens ist die Vorsorge beim Bodenschutz besonders bedeutend: Böden sind im Gegensatz zu Luft und Wasser ortsfest, zeigen nur einen minimalen horizontalen Stoffaustausch und weisen deswegen kleinräumig stark wechselnde Eigenschaften (und Belastungen) auf. Viele Belastungen (zum Beispiel durch umweltgefährdende Stoffe , Verdichtungen sind somit nur bei sehr engmaschiger Beprobung überhaupt erkennbar. Darüber hinaus entziehen Böden sich überwiegend einer direkten Beobachtung, so dass ein Überblick über den aktuellen Zustand extrem erschwert ist. Sie weisen eine große Pufferwirkung gegenüber stofflichen Veränderungen auf, so dass sie träge und spät auf diese Veränderungen reagieren, dann jedoch mit starken Änderungen. Wichtige Veränderungen (zum Beispiel Versauerung, Eutrophierung) der Böden sind nicht unmittelbar sichtbar. Auch nach Ende einer Belastung erholen sie sich – wiederum wegen der Pufferwirkung – nur extrem langsam. Sie sind flächenmäßig nicht erweiterbar und nach Zerstörung praktisch nicht wieder herstellbar. Zusammenfassend lässt sich feststellen: vorsorgender Bodenschutz schützt Böden gebietsbezogen unmittelbar vor zu erwartenden schädlichen Bodenveränderungen, schützt vor schädlichen Bodenveränderungen, die sowohl ökosystemar als auch volkswirtschaftlich nachteilige, häufig nur schwer oder nicht mehr umkehrbare Auswirkungen zur Folge haben, beinhaltet die Erarbeitung von Informationsgrundlagen zur Abschätzung der Auswirkungen von unmittelbaren Änderungen der Nutzungen von Böden sowie von unmittelbaren und mittelbaren nachteiligen Einwirkungen auf Böden und steht kaum in der öffentlichen Diskussion und Wahrnehmung, weil schädliche Bodenveränderungen auf den Boden bezogen meist nur unspezifisch und mittelbar zur Wirkung kommen (im Gegensatz zu Altlasten, die punktuell ausgeprägt häufig eine direkte Gefahr für die Gesundheit des Menschen darstellen). Entsprechend den Gefährdungen wird zwischen Vorsorge gegen stoffliche Belastungen (chemische Veränderungen) und Vorsorge gegen nichtstoffliche Belastungen (Versiegelung, Verdichtung, Erosion) unterschieden. In beiden Fällen gibt es zahlreiche Fachaufgaben, die am vorsorgenden Bodenschutz beteiligt sind. Der (ehemalige) “Wissenschaftliche Beirat Bodenschutz beim BMU” hat im Jahr 2000 ein umfassendes Konzept Wege zum vorsorgenden Bodenschutz (pdf; 1,8 MB) vorgelegt. Informationsgrundlagen für den vorsorgenden Bodenschutz Bodenschutz ist eine Querschnittsaufgabe und erfordert fachübergreifende Handlungsansätze. Für die Berücksichtigung von Belangen des Bodenschutzes in der räumlichen Planung und den Vollzug von Bodenschutzmaßnahmen werden daher Daten aus verschiedenen Bereichen benötigt. Weitere Informationen Beteiligtes Fachrecht für den vorsorgenden Bodenschutz Das Bundes-Bodenschutzgesetz findet immer dann Anwendung, wenn andere Fachrechte keine bodenbezogenen Regelungen enthalten. Weitere Informationen Vorsorge gegen stoffliche Bodenbelastungen Belastungen des Bodens durch schädigende Substanzen sollen schon im Voraus verhindern werden. Solche Belastungen können durch Unfälle oder unsachgemäßen Umgang mit den Stoffen und Abfällen in Betrieben, Landwirtschaft, Haushalten, Tankstellen oder durch luftbürtigen Schadstoffeintrag entstehen. Weitere Informationen Vorsorge gegen nichtstoffliche Bodenbelastungen Vorsorgender Bodenschutz ist gerade beim nichtstofflichen Bodenschutz eine fach-, behörden- und medienübergreifende Aufgabe. Die Fachaufgabe beinhaltet für die Bodenschutzbehörde vor allem Planung und Koordination. Weitere Informationen Bodenschutz in der Umweltbildung Das Bewusstsein für den einzigartigen und kostbaren Naturkörper Boden, mit seinen verschiedenen Schutzfunktionen sollte Kindern und Jugendlichen schon frühzeitig vermittelt werden. So kann das Verständnis für die Ausnahmestellung von Boden als lokale und globale Lebensressource wachsen. Weitere Informationen

Untersuchung des physikalischen und chemischen Zustandes von Quellgewässern und Böden in den Vogesen und im Schwarzwald

Zwischen Herbst 2008 und Sommer 2010 wurden in den Vogesen und im Schwarzwald insgesamt 152 Quellen zu den verschiedenen Jahreszeiten beprobt. Neben den Quellgewässern sind auch die Böden der Quellgebiete Gegenstand der Untersuchung. Anhand verschiedener physikalischer und chemischer Parameter soll eine Aussage über den Versauerungsgrad der Quellen und der Böden in beiden Gebirgen getroffen werden. Zudem wird angestrebt, Korrelationen zwischen den Boden- und Quellwerten nachzuweisen. Diese Auswertungen dienen als Basis für die Analyse des Zustandes der Tonminerale in den Böden.

Projekt Waldkalkung

Zweck der Waldkalkungen ist, der zum Teil tief reichenden Versauerung der Waldböden entgegenzuwirken. Die fortschreitende Versauerung der Böden geht mit erheblichen Schädigungen des Ökosystems Wald einher. So werden mit sinkenden pH-Werten (Säuregradmesser) das giftige Aluminium und Schwermetalle ausgewaschen, die die Wurzeln der Bäume schädigen und ins Grundwasser verlagert werden. Auch Nährstoffe werden dem Boden entzogen und stehen damit den Pflanzen nicht mehr zur Verfügung. Durch die Kalkungsmaßnahmen werden die Waldböden sozusagen mit einer Schutzhülle aus Kalk bedeckt. Der Kalk soll die über die Niederschläge eingetragenen Säuremengen in den obersten Bodenschichten über einen gewissen Zeitabschnitt neutralisieren, um damit den Bodenzustand zu stabilisieren und ggfs. auch wieder zu verbessern. Die Kalkung dient zudem auch dem Grundwasser- und damit letztlich dem Trinkwasserschutz. Besonders kalkungsbedürftig sind die Waldflächen der Buntsandsteingebiete im Saarland, da deren Böden von Natur aus ein nur geringes Pufferungsvermögen gegenüber Säureeinträgen aufweisen. Den Kalkungsmaßnahmen vorausgegangen waren bodenchemische Analysen durch das Landesamt für Umwelt und Arbeitsschutz (LUA), um zuverlässige Aussagen über den Bodenzustand zu erhalten. Im Anschluss an die Kompensationskalkung wird es weitere Untersuchungen im Sinne einer Wirkungskontrolle geben. Von der Kalkung ausgeschlossen werden einerseits aus Naturschutzgründen sensible Flächen (z.B. Naturschutzgebiete, Naturwaldzellen u.ä.). Anderseits werden Verkehrsflächen und siedlungsnahe Flächen ausgeschlossen. Die Kompensationskalkung erfolgt ausschließlich in der vegetationsarmen Zeit, da nur dann sichergestellt ist, dass eine möglichst große Kalkmenge den Boden auch erreicht. Ausgebracht wird der Magnesiumkalk per Hubschrauber. Bei einer Menge von etwa 3 Tonnen pro Hektar können so pro Tag zwischen 60 und 75 Hektar Wald behandelt werden.

Nitratauswaschung unter aufgeforsteten Flächen und Untersuchungen zum Zustand der Versauerung in der Tiefe im Wasserschutzgebiet Thülsfeld

Die Aufforstung von ehemals ackerbaulich genutzten Flächen in den Grundwasser-Einzugsgebieten des Oldenburgisch-Ostfriesischen Wasserverbandes (OOWV) wird als eine Maßnahme gesehen, die Emissionen aus der ackerbaulichen Bodennutzung dauerhaft zu vermindern. Dies betrifft vor allem Stickstoff in der Form von Nitrat aber auch die Hauptnährstoffe Phosphor und Kalium und die Begleitionen Chlorid und Sulfat. Bei der Anpflanzung von jungen Baumbeständen besteht anfangs nur eine geringer Stickstoffbedarf. Die Stickstoffvorräte des Bodens würden somit noch mehrere Jahre mit ihrem mobilisierten Nitratmengen das Grundwasser belasten. Deshalb muß gleichzeitig, neben der Anpflanzung der Baumbestände, ein Unterwuchs angepflanzt werden, der den überschüssigen Stickstoff des ehemaligen Ackerbodens verwertet. Zu dieser Vorgehensweise hatte sich der OOWV vor einigen Jahren bei der Umwandlung von Ackerflächen entschlossen. Ziel des Projektes ist es, in Sinne einer Erfolgskontrolle, die Entwicklung der Qualität des Sickerwassers unter den aufgeforsteten Flächen zu untersuchen. Dabei soll der Zustand der ungesättigten Zone bis in den Bereich des Kapillarsaumes berücksichtigt werden. Verschiedene Maßnahmen zur Vermeidung von negativen Entwicklungen, wie z.B. Aushagerung vor der Aufforstung oder Kalkung, werden diskutiert.

Bodenrestauration beim Umbau von Fichte in Buche

Um eine nachhaltige forstwirtschaftliche Nutzung bei gleichzeitiger Sicherung der Schutz- und Erholungsfunktionen des Waldes zu gewaehrleisten, muessen die Reglerfunktionen des Waldbodens erhalten bzw. wiederhergestellt werden (Waldbodenrestauration). Das Spektrum der moeglichen Waldbodenrestaurationsmassnahmen laesst sich idealtypisch den drei Gruppen 'chemisch-technische Waldbodenrestauration', 'chemische Waldbodenrestauration' und 'biologische Waldbodenrestauration' zuordnen. Es wird ein Restaurationskonzept untersucht, das auf biologischen Prozessen aufbaut (Foerderung grosskroniger, vitaler Baeume mit leicht zersetzlicher Streu und intensiver Tiefendurchwurzelung, Erziehung strukturreicher Bestaende, Umbau von Nadelholzreinbestaenden in laubbaumreiche Bestockungen, Verbesserung des Humuszustandes und Verteilung von Basen ueber die Wurzel- und Blattstreu eingebrachter Laubbaeume) und diese, soweit erforderlich, baumarten- und standortabhaengig mit technischen (Pflanzloch/Pflanzstreifen-/Saatbettmeliorationen) und chemischen Mitteln (wiederholte Bodenschutzkalkungen auf versauerungsgefaehrdeten Standorten, ggf. ergaenzt durch die kleinflaechige, am Einzelbestand orientierte Ausbringung von Mangelnaehrelementen) unterstuetzt. Besonderer Untersuchungsbedarf besteht insbesondere im Hinblick auf die Frage, unter welchen Bedingungen plaetzeweise Bodenmeliorationen (z.B. in Pflanzloechern, Saatplaetzen oder Pflanzstreifen) in Ergaenzung der Oberflaechenkalkungen notwendig sind. Zu ueberpruefen ist, in welchem Umfang kleinflaechige Meliorationen (Pflanzloch, Pflanzstreifen, Saatbett) die Biomasseproduktion der eingebrachten Laubbaeume (und damit den gewuenschten Effekt) erhoehen und die Wurzelbiomasse und vor allem deren Tiefenverteilung beeinflussen. Untersuchungsbedarf besteht weiterhin im Hinblick auf die Frage, ob es so gelingt, eine ausreichende Phosphor-, Kalium- oder Spurenelementversorgung von anspruchsvolleren (Laub-)Baeumen dauerhaft zu erreichen. Desgleichen muessen die oekosystemaren Auswirkungen der Einbringungstechniken untersucht werden.

Waldökosystemforschung in der Abteilung des Instituts für Ressourcenschutz am Ökologie-Zentrum (ICP-Forests)

Die Wälder der Erde haben eine grundlegende Bedeutung für die Zukunft der Menschheit. Sie bilden einen Großteil der Erdoberfläche und sind wichtiger Lebensraum der an Land lebenden Tier- und Pflanzenarten. Wälder produzieren nutzbare Stoffe, regulieren Stoff- und Wasserfüsse, die CO2-Konzentration der Atmosphäre sowie das globale und regionale Klima. Der Schutz der Wälder ist von zentraler Bedeutung für eine nachhaltige Existenz der Menschen in sicher funktionierenden Beziehungen zwischen Ökosystemen und der Umwelt. Weil Waldökosysteme auch bei forstlicher Nutzung weitgehend selbstorganisiert funktionieren, sind sie ein spannendes Gebiet der Ökosystemforschung. Die Komplexität von Waldökosystemen ist eine Herausforderung für das Umweltmanagement schlechthin. Im Prinzip zielt es darauf ab, Störungen von Strukturen und Wechselwirkungen mit der Umwelt so gering wie möglich zu halten oder deren Folgen zu therapieren. Dies ist nur möglich, wenn Ökosysteme gesamtheilich betrachtet werden. Allgemeine Ziele von Ökosystemforschung sind deshalb vertieftes Verständnis der Systeme zu entwickeln, Kritische Zustände zu erkennen sowie Möglichkeiten und Grenzen nachhaltiger Entwicklung aufzuzeigen. Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich damit, Indikatoren für den Zustand von Ökosystemen zu finden, die Dynamik ihrer Umweltbeziehungen zu beschreiben und Grenzen der Belastbarkeit zu erkennen. Ziel ist es, auf systemtheoretischer Grundlage gesamtheitliche Vorstellungen über die Entwicklung von Ökosystems zu bekommen, und ihre Anpassungsfähigkeit an Umweltveränderungen abzuschätzen. Voraussetzung dafür ist eine intensive Systembeobachtung. Datenbasis unserer Forschung an Wäldern bildet die Beobachtung eines depositionsbelasteten und stark versauerten Buchenwaldökosystems. Dementsprechend messen wir fortlaufend nicht nur die Einträge der atmosphärischen Deposition säurewirkamer Luftschadstoffe, Stoffkonzentrationen in der Bodenlösung und Stoffausträge, sondern auch andere Stressgrößen. Die Philosophie gesamtheitlich orientierterer Ökosystemforschung und ökologischer Umweltbeobachtung findet sich in verschiedenen Monitoring Programmen wieder (Schimming et al. 2010). Deshalb kooperiert das Ökologie-Zentrum in solchen Netzwerken und beteiligt sich wegen der weitgehenden Zielkonformität auch am Forstlichen Monitorings der EU. Der Beitrag besteht mit dem bereits genannten, sehr langfristig untersuchten Buchenwaldökosystem im traditionellen Untersuchungsgebiet des Ökologie-Zentrums zum Level II-Programm des ICP-Forests. Das Institut führt die Untersuchungen dort im Auftrag des Ministeriums für Landwirtschaft, Umwelt und Ländliche Räume (MLUR) durch. Seitens des Ökologie-Zentrums Institute und eines Vorgängerprojektes existieren Datenreihen, die sich nunmehr mit einer Länge von mehr als 20 Jahren über einen weitaus längeren Zeitraum erstrecken, als seit Einrichtung des Level II-Programms im Jahre 1995 vergangen ist.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1685: Ecosystem nutrition: forest strategies for limited phosphorus resources; Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen, Phosphorgehalte in Jahrringen von Bäumen als Indikator für die P-Verfügbarkeit und Recyclingeffizienz von Waldökosystemen

Anhand von zeitlichen Trends der Phosphor-Blatt- und Nadelspiegelwerte von Bäumen auf Dauerbeobachtungsflächen wurde für die vergangenen 2-3 Jahrzehnte eine Verschlechterung der P-Ernährung in vielen europäischen Regionen festgestellt. Als mögliche Ursachen dafür werden Bodenversauerung, Eutrophierung der Waldökosysteme mit N und dadurch ein verbessertes Wachstum, sowie Bodenschutzkalkungen und Auswirkungen des Klimawandels diskutiert. Hier soll untersucht werden, ob anhand der P-Gehalte in den Jahrringen von Picea abies und Fagus sylvatica, bestimmt mittels LA-ICP-MS (Laser Ablation - Induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie), langfristige Trends und historische Variabilität in der P-Verfügbarkeit festgestellt werden können. Bisher gibt es nur ganz wenige Studien zu P-Gehalten in Jahrringen und es ist nicht klar, ob deren inter-annuelle Variation zu Veränderungen der P Verfügbarkeit in Beziehung steht. Daher soll hier in einem ersten Schritt die Beziehung zwischen P in Jahrringen und P-Verfügbarkeit für zwei Arten von Bohrkerneproben analysiert werden: a) von P Düngungsversuchen mit bekannten Zeitpunkten und Applikationsraten, und b) von den Dauerbeobachtungsflächen des DFG-Schwerpunktprogramms mit verfügbaren Zeitreihen der P-Konzentrationen in Blättern/Nadeln und Streu. Zweitens wird analysiert, ob die P-Gehalte in Jahrringen aus Wäldern in denen die P-Versorgung hauptsächlich durch Rezyklierung geleistet wird ('recycling systems') eine höhere zeitliche Variation aufweisen als in Wäldern, die einen größeren Teil des P aus der mineralischen Festphase aufnehmen ('acquiring systems'); siehe grundlegende Hypothese des Schwerpunktprogramms, die postuliert, dass 'recycling systems' sensibler auf menschliche Einflüsse und Umweltveränderungen reagieren. Drittens wird quantifiziert, ob die Effizienz der Rezyklierung von P im Stammholz, gemessen als prozentuale Rückverlagerung vom äußeren Kernholz bis zum jüngsten Splintholz, in 'recycling systems' höher ist als in 'acquiring systems'. Viertens wird untersucht ob sich im Kernholz der 'P-rezyklierenden' und der 'P-akquirierenden' Waldökosysteme unterschiedliche, langfristige Trends in der P-Versorgung darstellen und ob diese durch Gehalte anderer Elemente (N, S, K, Ca, Mg, Al, ermittelt durch ICP-OES), Elementverhältnisse (N/P, P/Ca, P/Al, etc.) oder Wachstumstrends erklärt werden können. Mittels Regressionen zwischen diesen Variablen lassen sich einige der zentralen Fragen des Schwerpunktprogramms adressieren. Sollte die P-Verfügbarkeit infolge von Bodenversauerung abgenommen haben, so sollten abnehmende P Gehalte in Jahrringen mit einer Abnahme der Ca- und Mg-, sowie einer Zunahme der Al-Gehalte einhergehen. Dieses Projekt wird nicht nur Information zu langfristigen Trends der P-Ernährung der Hauptbaumarten der Standorte des Schwerpunktprogramms liefern, sondern auch wichtige Daten zur Speicherung und Aufnahme von P im Holz, um damit Nährstoffbilanzen und biogeochemische Modelle zu unterstützen.

Bodenrestauration beim Umbau von Fichte in buchenreiche Mischbestaende

Bodenentwicklung nach Einwirkung von Buchenblatt- und Wurzelstreu in Fichten-(Kiefern-)Reinbestaenden auf versauerten Waldboeden im Vergleich zum Fichten-(Kiefern-)Reinanbau.

Kalkungsvollzugsflächen in Sachsen

Die Datenserie beinhaltet Datensätze der im Rahmen der Bodenschutzkalkung seit 1986 gekalkten Waldflächen (Kalkungsvollzugsflächen) im Freistaat Sachsen. Je Kalkungsvollzugsfläche wird die Menge des aufgebrachten Naturkalks in Tonnen pro Hektar, das Datum der Durchführung der Kalkung sowie die Waldeigentumsart (Landeswald, Privatwald etc.) zum Zeitpunkt der Kalkung angegeben. Die Bodenschutzkalkung wird seit 1986 jährlich in Sachsen durchgeführt um die tiefgreifende Versauerung der Waldböden auszugleichen und Waldschäden vorzubeugen. Auf der Grundlage von Bodenanalysen und den forstlichen Standortverhältnissen wird die Kalkungsmenge pro Kalkungsvollzugsfläche bestimmt und der Naturkalk per Flugzeug oder Hubschrauber zwischen dem 1. Juli und 31. Oktober aufgetragen. Die Daten bilden die Grundlage für die digitale Kalkungsvollzugskarte für Sachsen. Weitere Informationen sind dem Faltblatt zur Bodenschutzkalkung zu entnehmen, welches vom Staatsbetrieb Sachsenforst herausgegeben wird.

Untersuchungen der Bodenversauerung auf Duengungsversuchsflaechen und Duengungsflaechen der Praxis

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