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Bodenkundliche Kennwerte 2020

01.06.1 Bodenarten Beschreibung Die Bodenart eines Bodens wird durch die Korngrößenzusammensetzung ihrer mineralischen Bestandteile bestimmt. Dabei werden der Grobboden (Korndurchmesser > 2 mm) und der Feinboden (Korndurchmesser  2 mm sind. Der Anteil des Grobbodens wirkt sich auf die Wasserdurchlässigkeit, den Luft- und Nährstoffhaushalt und das Bindungsvermögen für Nähr- und Schadstoffe aus. Je höher der Anteil des Grobbodens ist, desto durchlässiger ist ein Boden aufgrund der großen Poren, während Bindungsvermögen und Nährstoffsituation von der Art des Feinbodens abhängen. Torfart Torfe entstehen im wassergesättigten Milieu durch Ansammlung unvollständig zersetzten Pflanzenmaterials. Sie zeichnen sich durch ein hohes Wasserspeichervermögen und eine sehr hohe Kationenaustauschkapazität aus. Entsprechend der Art der Pflanzenreste und der Entstehungsbedingungen werden unterschiedliche Torfarten differenziert. Niedermoortorfe sind basen- und nährstoffreich, teilweise sogar carbonatreich. Übergangsmoortorfe weisen Pflanzenreste sowohl von nährstoffarmen als auch von nährstoffreichen Standorten auf. Methode Die Bodenarten des Feinbodens, des Grobbodens und der Torfarten jeweils differenziert nach Ober- (0 – 10 cm Tiefe) und Unterboden (90 – 100 cm Tiefe) wurden für jede Bodengesellschaft bestimmt. Die Angaben wurden im Wesentlichen den Profilschnitten von Grenzius (1987) entnommen. Einige Werte sind gutachterlich ergänzt worden. Die kartierten Bodenarten des Feinbodens sind in Tab. 1 zusammengefasst. Da die Bodenarten im Ober- und Unterboden aufgrund des Ausgangsmaterials der Bodenbildung, der Bodenentwicklung und der Nutzung z. T. unterschiedlich sind, werden diese differenziert betrachtet. Außerdem werden innerhalb einer Bodengesellschaft häufig auftretende Bodenarten als Hauptbodenart und selten vorkommende Bodenarten als Nebenbodenart unterschieden. Durch Kombination der Bodenarten des Oberbodens mit den Bodenarten des Unterbodens wurden 14 Bodenartengruppen des Feinbodens (< 2 mm) gebildet, welche die Legendeneinheiten der Karte darstellen. Die Zuordnung von Bodenartengruppen erfolgte lediglich deshalb, um eine lesbare Karte mit einer überschaubaren Anzahl von Legendeneinheiten zu erzeugen. Für genauere Angaben oder weitere Berechnungen liegen differenziertere Daten vor. Es treten Bodengesellschaften auf, die sowohl im Oberboden als auch im Unterboden aus den gleichen Bodenarten bestehen. Die Mehrzahl der Bodengesellschaften unterscheidet sich jedoch hinsichtlich der Bodenarten im Ober- und Unterboden. Die Bodengesellschaften einer Bodenartengruppe können sich jedoch innerhalb dieser Gruppe hinsichtlich Torf- bzw. Steingehalt (Bodenskelett, Grobboden > 2 mm) des Ober- und Unterbodens unterscheiden, weshalb diese durch zusätzliche Signaturen dargestellt wurden. Die in den Böden Berlins vorkommenden Grobbodenarten sind in Tab. 2 zusammengestellt. Zwischen dem Vorkommen im Ober- bzw. Unterboden wird unterschieden. Die in Berlin vorkommenden Torfarten sind in Tab. 3 zusammengestellt. Zur Darstellung der ökologischen Eigenschaften und Ermittlung der Kennwerte wird unterschieden, ob Torf im Ober- und/oder im Unterboden vorkommt. Beschreibung Die nutzbare Feldkapazität (nFK) ist die Wassermenge in l/m² bzw. mm, die der Boden festzuhalten vermag und die für Pflanzen nutzbar ist. Dieser Teil des Wassers wird in den Porenräumen des Bodens gegen die Schwerkraft festgehalten und steht den Pflanzen zur Verfügung. Die nFK ist von der Bodenart, dem Humusgehalt, der Lagerungsdichte und dem Steingehalt abhängig. Feinkörnige Böden können über längere Zeiträume wesentlich mehr Wasser speichern als grobkörnige, sodass bei Letzteren das Niederschlagswasser rascher versickert und nicht für die Wasserversorgung der Pflanzen zur Verfügung steht. Hohe Humusgehalte und Torfanteile begünstigen die Wasserspeicherung. Methode Die nFK-Werte der Bodengesellschaften wurden nach der Vorgehensweise der Bodenkundlichen Kartieranleitung KA6 (2024) in Abhängigkeit von der Fein- und Grobbodenart (Tab. 1 und 2), dem Grobbodenanteil (Tab. 2) und dem Humusgehalt (Tab. 3) bestimmt. Dabei wird in eine Flachwurzelzone (0 – 30 cm) und eine Tiefwurzelzone (0 – 150 cm) unterschieden. Zusätzlich wurde die minimale nFK für die Flach- und Tiefwurzelzone aus der Bodenart der Bodengesellschaft, die die niedrigste nFK aufweist, berechnet. Als Karte dargestellt ist hier der durchschnittliche nFK-Wert der Flachwurzelzone. Diese berechnet sich nach nachfolgenden Gleichungen: GL.1: nFK Flachwurzelzone = nFK Oberboden * 0.1 + nFK Unterboden * 0.2 Gl. 2: nFk Oberboden = nFk Hb * 0.7 + nFk Nb * 0.3) * (1 – Sg Oberboden /100) + H real * 0.1 Gl. 3: nFk Unterboden = nFk Hb * 0.7 + nFk Nb * 0.3) *( 1 – Sg Unterboden /100) + H real * H dm – 0.1) mit nFk Oberboden = nFK des Oberbodens je dm in Abhängigkeit der Bodenart, Torfanteil und Grobbodenanteil nach KA6 in mm/dm mit nFk Unterboden = nFK des Unterbodens je dm in Abhängigkeit der Bodenart, Torfanteil und Grobbodenanteil nach KA6 in mm/dm mit nFk Hb = nFK der Hauptbodenart je dm in Abhängigkeit der Bodenart nach KA6 in mm/dm mit nFk Nb = nFK der Nebenbodenart je dm in Abhängigkeit der Bodenart nach KA6 in mm/dm mit Sg Oberboden = maximaler Grobbodenanteil in Vol.-% im Oberboden in Abhängigkeit der Grobbodenart nach KA6 mit Sg Unterboden = maximaler Grobbodenanteil in Vol.-% im Unterboden in Abhängigkeit der Grobbodenart nach KA6 mit H real = nFK-Zuschlag in Abhängigeit vom Humusgehalt des Bodens nach KA6 in Vol.-% mit H dm = Mächtigkeit der Humusschicht in dm Die Ergebnisse werden in sechs Stufen nach Grenzius (1987) zusammengefasst (Tab. 4), da in der 6. Bodenkundlichen Kartieranleitung KA6 (2024) keine Stufung in Bezug auf die Flach- und Tiefwurzelzone aufgeführt ist. Beschreibung Die Beurteilung des Wasserhaushalts über die nutzbare Feldkapazität im effektiven Wurzelraum (nFK We ) ergibt eine differenzierte Betrachtung des pflanzenverfügbaren Wassers für den jeweiligen Standort. Dabei werden entsprechend der Bodenart und der Nutzung die unterschiedlichen Durchwurzelungstiefen und Wurzelräume berücksichtigt. So haben Wald- und Baumstandorte einen wesentlich größeren Wurzelraum als zum Beispiel Ackernutzungen. In Sandböden ist der effektive Wurzelraum geringer als in Lehmböden, sodass das Niederschlagswasser in Lehmböden länger gespeichert werden kann als in Sandböden. Hinsichtlich des Wasser- und Nährstoffhaushalts ist es für die Pflanzenwurzeln in lehmigen Substraten daher lohnend, sich einen etwas größeren Wurzelraum zu erschließen als in sandigen Substraten. Bei den moorigen Böden reicht der effektive Wurzelraum nur bis zu den grundwasserbeeinflussten Horizonten, sodass meist nur die obersten 20 – 30 cm als Wurzelraum dienen. Ursache für den geringen Wurzelraum ist der Luftmangel in den ständig wassergesättigten Horizonten. Die Pflanzenwurzeln, mit Ausnahme einiger Spezialisten, beschränken sich daher auf die oberen Horizonte, die sowohl ausreichend Luft als auch Wasser führen. Die zusätzliche Wasserversorgung der Pflanzen aus dem kapillaren Aufstieg des Grundwassers, die die nFK We bei geringen Flurabständen in der Vegetationszeit entscheidend beeinflusst, wurde hier bei der Ermittlung nicht berücksichtigt. Methode Die Grundlage für die Berechnung des nFKWe stellen die in Abhängigkeit von der Bodenart, dem Humusgehalt und des Grobbodenanteils berechnete nFK-Werte je dm für den Ober- und den Unterboden dar. Die Berechnung der nFK erfolgt basierend auf der Bodenkundlichen Kartieranleitung KA6 (2024). Zur Umrechnung von der nFK auf die nFK We werden die nFK-Werte aus Ober- und Unterboden entsprechend der Mächtigkeit des effektiven Wurzelraums aufsummiert. Der effektive Wurzelraum wird für Berliner Standorte in Abhängigkeit unterschiedlicher Nutzungen nach Plath/Dreetz (1988) aus Tabelle 1 entnommen. Die nFK We berechnet sich nach nachfolgender Gleichung: Gl. 1: nFK We [mm] = nFK Oberboden [mm/dm] * 0.1 [dm] + nFK Unterboden [mm/dm] * (We [dm] – 0.1 [dm]) mit nFK Oberboden = nFK des Oberbodens je dm in Abhängigkeit der Bodenart, Torfanteil und Grobbodenanteil nach KA6 mit nFK Unterboden = nFK des Unterbodens je dm in Abhängigkeit der Bodenart, Torfanteil und Grobbodenanteil nach KA6 mit We = Mächtigkeit effektiver Wurzelraum nach Platz/Dreetz (1988) in Abhängigkeit der Nutzung in dm Die Ergebnisse werden analog zur nutzbaren Feldkapazität für Flachwurzler und Tiefwurzler in sechs Stufen zusammengefasst (Tab. 2). Beschreibung Humus bezeichnet die Gesamtheit der organischen Substanz von abgestorbenen Pflanzen und Tieren im Boden und setzt sich unter anderem aus Streu und Huminstoffen zusammen. Das hohe Sorptionsvermögen der Huminstoffe, der hohe Anteil pflanzenverfügbarer Nährstoffe und die günstigen Eigenschaften für den Wasserhaushalt wirken prägend für viele Bodenfunktionen. Die Humusgehalte mineralischer Böden sind bestimmt durch die Bodengenese, den Wassergehalt und die Nutzung. Durch Nutzungen wie Gartenbau mit Einarbeitung von Kompost oder intensiver Grünlandwirtschaft wird die Humusanreicherung begünstigt, während bei anderen Nutzungen ein deutlich geringerer Gehalt an organischer Substanz zu erwarten ist (vgl. Tab. 1). Nasse Vegetationsstandorte, z.B. Auenböden und Moore haben eine hohe Biomasseproduktion, aber einen geringen Humusabbau. Die angereicherte organische Substanz liegt in Form von Torfen mit unterschiedlichem Zersetzungsgrad vor. Die An- und Niedermoore besitzen in Abhängigkeit von der Nutzung und dem Zersetzungsgrad der Torfe einen Gehalt an org. Substanz von 15 – 80 %. Voraussetzung für hohe Gehalte an organischer Substanz ist eine stetige Vernässung bis in den Oberboden, die eine Mineralisierung hemmt oder unterbindet, sowie eine naturnahe Nutzung, wie zum Beispiel extensive Wiesennutzung. Die Humusmenge stellt die Menge an abgestorbener organischer Substanz dar, die an einem Standort für eine definierte Bodenfläche in Abhängigkeit vom Bodentyp und der Flächennutzung vorliegt. Die Humusmenge ist vor allem ein Zeiger für den Stickstoffvorrat und den leicht mobilisierbaren Stickstoffanteil. Aber auch andere wichtige Nährstoffe wie Kalium, Calcium, Magnesium und Phosphor werden durch die Zersetzung und Humifizierung der organischen Substanz freigesetzt und für die Pflanzen verfügbar gemacht. Neben der Bereitstellung und der Speicherung von Nährstoffen ermöglicht der Humus auch eine Erhöhung der Wasser- und Schadstoffspeicherkapazität. Die Humusmenge eines Bodens ergibt sich aus dem Humusgehalt und der Mächtigkeit der humosen Horizonte und hängt vom Bodentyp und der Nutzung ab. So weisen z.B. feuchte, moorige Standorte mit einer hohen Biomasseproduktion und einer geringen Zersetzung eine hohe Humusmenge und sandige, trockene Böden mit geringer Vegetationsdecke eine niedrige Humusmenge auf. Methode Die durchschnittlichen aus der Nutzung zu erwartenden Humusgehalte der Mineralböden in Abhängigkeit von Bodentyp und Nutzung wurden durch Untersuchungen von Grenzius (1987) und Bodenuntersuchungen im Rahmen des Schwermetalluntersuchungsprogramms (1986, 1987) hergeleitet. Diese Daten wurden zunächst von Fahrenhorst et al. (1990) ausgewertet und die durchschnittlichen Humusgehalte für den charakteristischen Bodentyp der verschiedenen Bodengesellschaften unter unterschiedlichen Nutzungen ermittelt. Eine Erweiterung der Datenbasis unter Verwendung verschiedener Einzelkartierungen erfolgte 1993 (Aey 1993). Überarbeitet wurden die Eingangsdaten von Kaufmann-Boll et al. (2023) auf Basis der Untersuchungen im Rahmen des NatKoS- und des UEP-Projekts. Dabei erfolgte eine relative Erhöhung der bestehenden Werte bei den durch das NatKoS-Projekt besonders gut repräsentierten Nutzungen und Fallgestaltungen. Eine rein nutzungsabhängige grobe Orientierung ist in Tab. 1 zusammengestellt. Die Humusgehalte von Torfen, die sich auf nassen Standorten bilden, werden bei den Mineralböden nicht berücksichtigt, sie gehen gesondert mit ihren Gehalten und mit ihren Mächtigkeiten in die Ermittlung der Humusmenge ein. Die Humusmenge wurde aus dem Humusgehalt der Humusschicht unter Berücksichtigung des Torfanteils [Masse-%] und der effektiven Lagerungsdichte sowie der Mächtigkeit der organischen Horizonte ermittelt. Die ermittelten Humusmengen für die unterschiedlichen Standorte werden entsprechend Tab. 2 in sechs Stufen unterteilt. Beschreibung Die abgestorbene organische Substanz (Humus) im Boden besteht etwa zu 50 % aus organischem Kohlenstoff und ist für den Nährstoff- und Wasserhaushalt des Bodens von elementarer Bedeutung. Durch die Anreicherung, Speicherung und Freisetzung von organischer Substanz, und damit von organischem Kohlenstoff, spielen Böden eine zentrale Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Böden sind der größte terrestrische Kohlenstoffspeicher und somit neben den Ozeanen die größten Kohlenstoffspeicher der Erde (IPCC 2000). Große Auswirkungen auf die Kohlenstoffdynamik im Boden hat die Landnutzung. Böden in urbanen Gebieten unterliegen einem besonders hohen Nutzungsdruck und sind sehr stark anthropogen geprägt. Dadurch kommt es auf der einen Seite, beispielsweise durch gärtnerische Nutzung, zu höheren organischen Kohlenstoffgehalten als in natürlichen Systemen. Auf der anderen Seite wird durch die teilweise komplette Zerstörung der natürlichen Bodenfunktionen der Abbau bzw. die Mineralisierung des Humus und somit die Freisetzung von Kohlendioxid (CO 2 ) in die Atmosphäre verstärkt. Dies ist vor allem langfristig von besonderer klimatischer Bedeutung, da die Anreicherung von Humus und damit die klimawirksame Kohlenstoffbindung in Böden sehr lange Zeiträume in Anspruch nimmt. Böden haben als sogenannte Kohlenstoffsenken eine besondere Bedeutung im globalen Kohlenstoffkreislauf. Auch in urbanen Gebieten sind solche Kohlenstoffsenken zu finden. Dabei spielen vor allem hydromorphe Böden wie Moore eine besondere Bedeutung. Moore speichern potentiell bis zu zehnmal so viel Kohlenstoff wie andere Ökosysteme (Batjes 1996). Durch den veränderten Wasserhaushalt in Folge von Meliorationsmaßnahmen, wie Grundwasserabsenkungen landwirtschaftlich genutzter Flächen, emittieren viele Moore heute CO 2 und CH 4 (Methan). Daher ist Moorschutz für den lokalen, regionalen und globalen Klimaschutz von großer Bedeutung. Die Bedeutung der Moorböden – in Berlin nur der Nieder- und Übergangsmoorböden – wird daran deutlich, dass sie bei einem Flächenanteil von nur rund 7 % etwa 65 % des gesamten in den Böden Berlins gespeicherten organischen Kohlenstoffs enthalten. Aber auch Kleingärten und Standorte mit einer langen Bodenentwicklung, wie Friedhöfe, alte Waldbestände und Parkanlagen, sind wertvolle Kohlenstoffsenken, da sie als langfristige Kohlenstoffspeicher dienen. Durch die Funktion als Kohlenstoffsenke haben Böden eine wichtige Klimaschutzfunktion, die auch bei Planungs- und Genehmigungsverfahren Beachtung finden sollte (Dahlmann et al. 2012). Demnach ist es sinnvoll, kohlenstoffreiche Böden möglichst von negativ beeinflussender Nutzung, wie dem Überbauen von bisher unversiegelten Flächen, freizuhalten und die Rekultivierung von vorhandenen Strukturen, gerade von Mooren, zu fördern. Daher wird das Puffervermögen im organischen Kohlenstoffhaushalt auch bei der Bewertung der Puffer- und Filterfunktion (vgl. Karte 01.12.3 ) berücksichtigt. Die Berechnungen auf der Grundlage dieser Karte ergeben, dass in den Böden Berlins insgesamt 7,03 Millionen Tonnen Kohlenstoff gespeichert sind. Dies entspricht einem Äquivalent von 25,8 Millionen Tonnen CO 2 . Die Gesamt-CO 2 -Emissionen in Berlin betrugen ca. 14,6 Millionen Tonnen im Jahr 2020 (Amt für Statistik Berlin-Brandenburg 2022). Somit speichert der Boden mehr Kohlenstoff als in Berlin im gesamten Jahr 2020 durch den Primärenergieverbrauch ausgestoßen wurde. Methode Die Berechnung der organischen Kohlenstoffvorräte für Berlin wurde auf Grundlage der in der Berliner Bodendatenbank enthaltenen Humusmengen [kg/m 2 ] vorgenommen (vgl. Karte 01.06.5 Humusmenge ). Aufbauend auf den Ergebnissen des Forschungsvorhabens “Berliner Moorböden im Klimawandel” (Klingenfuß et al. 2015) wurde die Berechnung der organischen Kohlenstoffvorräte aus den Humusmengen 2015 zunächst in Anlehnung an die Bodenkundliche Kartieranleitung KA5 (2005) berechnet und in der vorliegenden Überarbeitung in Anlehnung an die Bodenkundliche Kartieranleitung KA6 (2024) auf den Umrechnungsfaktor 2 vereinheitlicht. Der Umrechnungsfaktor gilt bei Bodengesellschaften mit und ohne Torf. Um die organischen Kohlenstoffvorräte für ganz Berlin zu berechnen, wurden die Kohlenstoffmengen mit den Flächengrößen der Blöcke multipliziert. Die ermittelten organischen Kohlenstoffvorräte der Böden sind als Schätzung zu betrachten und methodisch bedingt z. T. relativ ungenau, da die in der Blockstruktur dargestellten Humusmengen auf einer Bodengesellschaftskarte basieren, die teilweise nur Konzeptcharakter hat (vgl. Karte 01.01 ). Zudem sind die Humusgehalte und die Mächtigkeiten der mineralischen humushaltigen Horizonte und der Torfauflagen sowie der Lagerungsdichten zum Teil abgeschätzt. Durch die Einarbeitung der Ergebnisse des Forschungsvorhabens “Berliner Moorböden im Klimawandel” (Klingenfuß et al. 2015) im Jahr 2014 und der Ergebnisse des NatKoS- und UEP-Projekts im Rahmen des NatKEV-Projekts im Jahr 2022/23 (Kaufmann-Boll et al. 2023) wurden Daten zur Lage, Ausdehnung, Torfmächtigkeit, Lagerungsdichte und zum Verhältnis Humusmenge / Kohlenstoffmenge von Mooren erheblich verbessert. Trotzdem kann die Karte 01.06.6 Organischer Kohlenstoffvorrat nur näherungsweise die Realität abbilden. Die ermittelten organischen Kohlenstoffvorräte werden entsprechend der Tab. 1 in sechs Stufen unterteilt. Beschreibung Der pH-Wert (negativer dekadischer Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration) beeinflusst die chemischen, physikalischen und biologischen Eigenschaften des Bodens (Bodenreaktion). Er wirkt sich auf die Verfügbarkeit von Nähr- und Schadstoffen aus und gibt Auskunft über die Fähigkeit des Bodens, Säuren oder Basen zu neutralisieren. Er ist bedeutend für die Filter- und Pufferpotentiale der Böden. Bei niedrigen pH-Werten können im Boden keine Säuren neutralisiert werden, die Schwermetallverbindungen gehen zunehmend in Lösung und die verfügbaren Nährstoffe sind weitgehend ausgewaschen. Methode Die pH-Werte wurden für die Bodengesellschaften unter Berücksichtigung der Flächennutzung aus vorhandenen Unterlagen abgeleitet. Die Angaben wurden im Wesentlichen den Profilschnitten von Grenzius (1987) entnommen. Einige Werte sind gutachterlich ergänzt worden, meist unter Verwendung einer Vielzahl verschiedener bodenkundlicher Gutachten. Lagen keine Messwerte vor, wurden die Werte unter Verwendung von Daten vergleichbarer Nutzungen oder vergleichbarer Bodengesellschaften abgeschätzt. Zusätzlich zu den repräsentativen Werten (typische pH-Werte) für den Ober- und Unterboden wurden noch die jeweiligen Maximal- und Minimalwerte bestimmt. In der Karte wurde nur der pH-Wert für den Oberboden dargestellt; dieser hat für die Funktionsbewertung der Böden (vgl. Karten 01.12 ) eine höhere Bedeutung als der pH-Wert des Unterbodens und weist auch eine größere, meist nutzungsbedingte Differenzierung auf. Die Stufung der pH-Werte erfolgte nach der Bodenkundlichen Kartieranleitung KA6 (2024) in den Stufen 1 bis 13 von äußerst alkalisch bis äußerst sauer (vgl. Tab. 1). Über die Stufung kann die Bodenreaktion entsprechend ihrer Alkalinität oder Azidität differenziert werden. Beschreibung Die austauschbaren Kationen eines Bodens werden üblicherweise in saure und basische Kationen unterteilt. Zu ersteren gehören neben den Wasserstoff-Ionen (H + -Ionen) auch solche, die beim Austritt in die Bodenlösung eine Hydrolyse hervorrufen und damit H+-Ionen freisetzen, wie vor allem Aluminium Ionen (Al3 + ). Ihre Summe wird H-Wert genannt. Die basischen Kationen sind in erster Linie Calcium-Ionen (Ca 2+ ), Kalium-Ionen (K + ), Magnesium-Ionen (Mg 2+ ) und Natrium-Ionen (Na+), in Kulturböden (nach einer Düngung) auch Ammonium-Ionen NH 4 + (wobei Calcium-Ionen (Ca 2+ ) meist mit mehr als 80 % dominieren). Die Summe der basisch wirkenden Kationen bildet den S-Wert. Ihre Konzentration kann in cmol c /kg, die Menge in molc/m² angegeben werden. Der %-Anteil des S-Werts an den Austauschkationen insgesamt wird als Basensättigung bezeichnet. Der S-Wert beschreibt somit die Menge der vom Boden zur Verfügung gestellten und für die Pflanzenernährung relevanten Kationen und ist somit ein wichtiges Maß der Bodenfruchtbarkeit. Methode Die Menge der basisch wirkenden austauschbaren Ionen (S-Wert) für den Oberboden (hier: 0 – 30 cm Tiefe) wird durch Multiplikation der effektiven Kationenaustauschkapazität (KAK eff ) mit der Basensättigung (BS) unter Einbeziehung der Lagerungsdichte und des Grobbodenanteils berechnet. Die Berechnung der effektiven Kationenaustauschkapazität wird in der Karte 01.06.9 dargestellt. Die Basensättigung kann vom pH-Wert (in Calciumchlorid, CaCl 2 gemessen) abgeleitet werden. Zur Ermittlung wird der für den Standort typische pH-Wert des Oberbodens (vgl. Karte 01.06.7 ) herangezogen und nach Tab. 1 die Basensättigung bestimmt. Zwischen den pH-Stufen dieser Tabelle wird linear interpoliert. Die Stufung des S-Wertes erfolgt in den Stufen 1 – 10 (extrem gering bis sehr hoch) nach Tab. 2. Die Einteilung der geringen Werte erfolgt in sehr engen Stufen, um die für die Bewertung der Funktion „Lebensraum für naturnahe und seltene Pflanzengesellschaften“ ( vgl. Karte 01.12.1 ) notwendige feine Abstufung nährstoffarmer Böden zu erkennen. Beschreibung Die effektive Kationenaustauschkapazität (KAK eff ) stellt die Menge der an Bodenkolloide gebundenen Kationen unter Berücksichtigung der stark vom pH-Wert abhängigen Ladung der organischen Substanz dar. Dabei sind die austauschbaren Kationen an Tonminerale und Humuskolloide gebunden. In neutralen bis schwach sauren Böden dominieren Calcium (Ca 2+ ), Magnesium (Mg 2+ ), Kalium (K+) und Natrium (Na + ) den Sorptionskomplex, in sauren Böden, z. B. Kiefer- und Heidestandorten Aluminium (Al 3+ ), Wasserstoff (H + ) und Eisen (Fe 2+ / 3+ ). Das Bindungsvermögen der organischen Substanz ist deutlich höher als das der Tonminerale. Die Stärke der Bindung an die organische Substanz ist vom pH-Wert abhängig, während die Bindung an die Tonminerale unabhängig vom pH-Wert ist. So sinkt mit abnehmendem pH-Wert das Bindungsvermögen des Humus. Ton- und humusreiche Böden mit neutraler Bodenreaktion können daher wesentlich mehr Nähr- und Schadstoffe binden und eine Auswaschung dieser Stoffe in das Grundwasser verhindern als sandige humusarme Standorte. Die effektive Kationenaustauschkapazität ist daher geeignet, die Nähr- und Schadstoffbindungspotentiale von Böden zu beschreiben. Methode Die KAK eff der Bodengesellschaften wird aus der Hauptbodenart der Oberböden und Unterböden abgeleitet (Tab. 1). Für den Oberboden wird eine Tiefe von 0 – 30 cm angenommen, für den Unterboden 30 – 150 cm. Zu der ermittelten KAK der Hauptbodenart wird die Austauschkapazität des Humus (Tab. 3), korrigiert um einen pH-Wert abhängigen Faktor (Tab. 2) addiert. Da in Abhängigkeit von Bodengenese und Nutzung sowohl die Humusgehalte als auch die Mächtigkeit der Humusschicht unterschiedlich sind und diese ebenfalls zur Berechnung der KAK herangezogen werden, werden für jede Bodengesellschaft unterschiedliche nutzungsspezifische Werte ermittelt. Die ermittelten Werte wurden zur Darstellung in der Karte entsprechend der Bodenkundlichen Kartieranleitung KA6 (2024) in sechs Stufen von sehr gering bis sehr hoch unterteilt (Tab. 4). Beschreibung Die gesättigte Wasserdurchlässigkeit (gesättigte Wasserleitfähigkeit, kf-Wert) kennzeichnet die Durchlässigkeit bzw. Permeabilität von vollständig wassergesättigten Böden. Sie hängt von der Bodenart und der Lagerungsdichte des Bodens ab. Lockere Böden mit hohen Sandgehalten haben daher eine wesentlich höhere Durchlässigkeit als tonreiche Böden, beispielsweise aus Geschiebemergel. Die gesättigte Wasserdurchlässigkeit ist wichtig für die Beurteilung von Staunässe, Filtereigenschaften, Erosionsanfälligkeit und Drainagewirksamkeit von Böden. Die Einheit der gesättigten Wasserdurchlässigkeit wird in cm/d oder m/s angegeben. In der Regel liegen bei den terrestrischen Böden aber ungesättigte Wasserverhältnisse vor, wobei nur ein Teil der Poren mit Wasser gefüllt ist. Bei ungesättigten Verhältnissen ist die Wasserbewegung deutlich geringer. Außerdem wird ein großer Teil des vorhandenen Wassers von den Pflanzen aufgenommen und steht für eine Verlagerung nicht mehr zur Verfügung. Da eine Messung der ungesättigten Wasserleitfähigkeit (ku) sehr aufwendig und kompliziert ist, und deshalb keine ableitbaren Daten in der Bodenkundlichen Kartieranleitung KA5 (2005) vorliegen, wird in der wissenschaftlichen Praxis auf die abgesicherten Werte der gesättigten Wasserleitfähigkeit als grobes Maß zurückgegriffen. Der Einfluss des Grobbodens wurde nicht berücksichtigt. Methode Der kf-Wert wurde für die Hauptbodenart des Ober- (0 – 10 cm Tiefe) und Unterbodens (90 – 100 cm Tiefe) nach Tab. 1 abgelesen. Der kf-Wert für Ober- und Unterboden ist der harmonische Mittelwert aus kf-Ober- und kf-Unterboden. Den in der Tabelle in Abhängigkeit von der Bodenart aufgeführten kf Werten ist eine effektive Lagerungsdichte von Ld3 zugrunde gelegt, was im Mittel den Berliner Böden entspricht. Die Ergebnisse der gesättigten Wasserdurchlässigkeit wurden für die Darstellung in der Karte in sechs Stufen von sehr gering bis äußerst hoch (1 – 6) nach Tab. 2 zusammengefasst.

Eutrophierte Gebiete gemäß §13a Düngeverordnung (WMS)

Änderungen der Düngeverordnung ermöglichen seit 2017 als Teil des Deutschen Aktionsprogramms zur Umsetzung der EU-Nitratrichtlinie eine Ausweisung von eutrophierten Gebieten. In diesen Gebieten gelten strengere Bewirtschaftungsauflagen für landwirtschaftlich genutzte Flächen. Die Ausweisung von eutrophierten Gebieten dient dem Schutz der Oberflächengewässer vor zu hohen Nährstoffeinträgen, insbesondere Phosphor, und erfolgt durch die Bundesländer.

Modelling root uptake processes in heterogeneous soils at the plant scale with a specific attention to biopores and rhizosphere impact on nutrient acquisition

The pattern of plant nutrient uptake in a soil profile is the result of complex processes occurring at the cellular or sub-cellular levels but affecting the whole-plant behaviour in function of the plant environment that varies strongly in time and space. The plant nutrient acquisition depends on root architecture and growth, on soil properties and heterogeneity, and on the 3-D distribution of nutrients and water. Equally important is how these parameters interact, as for instance how the nutrient distribution and soil properties and heterogeneity impact root growth or how nutrient and water limitation affect assimilate allocation. Mathematical modelling using a spatial resolution that resolves the spatial structure of the root structure and the nutrient and water distribution is therefore needed to quantitatively account for these complex and interacting processes and to predict plant nutrient uptake behaviour under environmental constraints. The main goal of the project is to build a modelling platform able to describe 3-D flow and transport processes in the soil to individual roots of an entire root system (WP1). Model parameters will be derived from specific experiments performed at the plant scale in the research group (WP3) and stored in a specific data warehouse (WP2). The impact of different parameters, which describe root growth and nutrient uptake at the single root scale, on nutrient uptake at the soil profile scale, will be investigated based on scenario analyses (WP4). Data on water and nutrient uptake and root growth from plant and field scale experiments will be compared with model predictions to validate the model. Simulations with the 3-D root scale model will be used to validate hypotheses and parameterizations of larger scale 1-D models that do not describe processes at the scale of individual roots (WP5 and SP10).

Eutrophierte Gebiete gemäß §13a Düngeverordnung (Download/WFS)

Änderungen der Düngeverordnung ermöglichen seit 2017 als Teil des Deutschen Aktionsprogramms zur Umsetzung der EU-Nitratrichtlinie eine Ausweisung von eutrophierten Gebieten. In diesen Gebieten gelten strengere Bewirtschaftungsauflagen für landwirtschaftlich genutzte Flächen. Die Ausweisung von eutrophierten Gebieten dient dem Schutz der Oberflächengewässer vor zu hohen Nährstoffeinträgen, insbesondere Phosphor, und erfolgt durch die Bundesländer.

Suchraum für Boden-Dauerbeobachtungsflächen auf forstlich genutzten Standorten

Seit langem ist bekannt, dass sich Böden mehr oder weniger schnell verändern. Manche dieser Veränderungen haben natürliche Ursachen. Andere wiederum sind auf Bodenbelastungen zurückzuführen, die der Mensch direkt oder indirekt verursacht. Hierzu gehören zum Beispiel die Stoffeinträge über Niederschlag und Staub (Säuren, Nährstoffe, Schwermetalle, Radionukleide, organische Schadstoffe usw.). Aber auch der Land- oder Forstwirt verändert die Böden seit eh und je durch Kultivierung und Nutzung. Die weitaus meisten dieser Prozesse laufen sehr langsam und für die menschlichen Sinne nur schwer wahrnehmbar ab. Um mögliche Veränderungen zu dokumentieren, führt das LBEG das niedersächsische Boden-Dauerbeobachtungsprogramm durch. Hierzu wurde in Kooperation mit anderen Landesdienststellen ein Netz von insgesamt 90 so genannten Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF) aufgebaut. Siebzig entfallen auf ortsüblich landwirtschaftlich (BDF-L) genutzte und zwanzig auf forstlich genutzte (BDF-F) Standorte. Die Auswahl von repräsentativen Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF) erfolgte anhand geowissenschaftlicher Kriterien wie Boden- und Gesteinsverhältnisse, Klima und Morphologie. Darüber hinaus berücksichtigte das LBEG typische Bodennutzungen (Land- und Forstwirtschaft, Naturschutzflächen) und Belastungsfaktoren (Immissionen, nutzungsbedingte Belastungen etc.). Ziel ist es, auf Basis dieser repräsentativ ausgewählten Messflächen mögliche Bodenveränderungen aufzudecken, Ursache und Auswirkungen zu bewerten und zu prognostizieren. Gelingt dies, steht den Handelnden in Politik, Verwaltung und Bodennutzung rechtzeitig eine gesicherte Datengrundlage für ihre Entscheidungsprozesse zur Verfügung. Das BDF-F-Programm besteht aus einer Kombination von Merkmals- und Prozessdokumentation. Die Merkmalsdokumentation beinhaltet die periodische Bestimmung von Vorräten und Zuständen wie physikalische, chemische und biologische Bodenuntersuchungen, Erhebungen der Biomasse und deren Inhaltsstoffe, Beurteilungen des Waldzustands durch Kronenansprache und Nadel-/Blattanalysen sowie Aufnahmen der Bodenvegetation. Die Prozessdokumentation geschieht durch die Messung von Flüssen im und über die Grenzen des Ökosystems. In Waldökosystemen stellen die Deposition, die Freisetzung durch Verwitterung, die Aufnahme in die Biomasse und der Sickerwasseraustrag wichtige Flüsse für viele Elemente dar. Daneben werden auch der Streufall und physikochemische Milieugrößen (Immission, Meteorologie) zur Beurteilung von Stresssituationen für die Waldökosysteme gemessen (Text: Nordwestdeutsche Forstliche Versuchsanstalt). In anderen Bundesländern gibt es ähnliche Programme, deren inhaltlicher Umfang unter den durchführenden Institutionen abgestimmt ist. Innerhalb Europas ist eine entsprechende Rahmenrichtlinie in Vorbereitung.

Biotonne für Ein- und Zweifamilienhäuser

Eines der großen “Recycling-Projekte” Berlins ist die Biotonne. Immerhin sind knapp 40 Prozent der Abfälle in der grauen Restabfalltonne Bioabfälle, also organische Abfälle wie Koch- oder Essensreste oder Abfälle aus dem Garten. Das sind jährlich rund 400.000 Tonnen Bioabfälle, die über die Biotonne verwertet werden könnten. Die Informationskampagne in den gartenreichen Außenbezirken Berlins motiviert vor allem die rund 100.000 Berlinerinnen und Berliner, die selber kompostieren, zusätzlich zum Komposthaufen im Garten eine Biotonne zu bestellen. Über 90 Prozent der Berliner Gärten sind überdüngt, weil zu viele Bioabfälle auf den Komposthaufen gegeben werden. Die gewonnene Komposterde wird auf zu kleinen Flächen, meist den Nutzbeeten, ausgebracht, wodurch hier ein Überschuss an Nährstoffen entsteht. Wer einen Teil der Bioabfälle in der Biotonne sammelt, reduziert den Nährstoffgehalt im Boden und kann der Überdüngung entgegenwirken. Darüber hinaus eignet sich die Biotonne auch für die Sammlung von Essensresten, die auf dem Komposthaufen nichts zu suchen haben. Weitere Infos zur Eigenkompostierung . Besitzerinnen und Besitzer einer Biotonne profitieren außerdem von einem Sparvorteil. Denn wer eine Biotonne nutzt, kann die 60-Liter-Hausmülltonne auf eine vierwöchentliche Leerung umstellen und so bis zu 12 Prozent Müllgebühren sparen! Die gesammelten Bioabfälle in der Biotonne werden in zwei hochwertige Recyclingprodukte verwandelt: Vergärungsanlagen erzeugen aus Bioabfällen sogenanntes “Biogas” . Würden alle Berlinerinnen und Berliner jede Woche 1 Kilogramm Biogut in der Biotonne sammeln, könnten mit dem daraus gewonnenen Biogas 4.700 Einfamilienhäuser für ein Jahr beheizt und mit warmem Wasser versorgt werden. In einem weiteren Verwertungsverfahren werden die übriggebliebenen “Gärreste” zu Kompost verarbeitet. In der Landwirtschaft und im Gartenbau ersetzt diese Komposterde großflächig Torf, dessen Abbau klimaschädlich ist. Würden die Berlinerinnen und Berliner konsequent organische Abfälle in der Biotonne sammeln anstatt im Restmüll, ergäbe sich durch die Verwertung zu Biogas und Kompost eine jährliche Einsparung von 24.000 Tonnen schädlicher Klimagase pro Jahr. Das entspricht dem durchschnittlichen CO 2 -Fußabdruck von rund 2.200 Einwohnerinnen und Einwohnern Deutschlands. (Die Berechnungen zu den Einsparungen beziehen sich auf das Basis-Szenario des Abfallwirtschaftskonzepts für 2030 von Berlin.) Bestellen können Sie die Biotonne bequem bei der Berliner Stadtreinigung (unter “Tonne bestellen”) oder über die Hotline (030) 7592-4900. Bild: u.e.c. Berlin – Umwelt- und Energie-Consult GmbH Was kommt in die Biotonne? Viele Berlinerinnen und Berliner wissen nicht genau, welche Küchenabfälle in die Biotonne sollen: Häufig werden fälschlicherweise Essenreste oder verdorbene Lebensmittel aus dem Kühlschrank samt Verpackungen in die Restmülltonne geworfen. Weitere Informationen Bild: Marc Vorwerk Aktionen und Termine An den Aktionsständen zur Biotonne werden Berlinerinnen und Berliner beraten, wie sich die Biotonne und der Komposthaufen im Garten am besten für die Sammlung von Küchen- und Gartenabfällen ergänzen. Die neuen Aktionen werden rund um den Tag der Biotonne Ende Mai 2025 durchgeführt. Weitere Informationen Bild: ajlatan / Shutterstock.com Eigenkompostierung Was viele Gartenbesitzerinnen und -besitzer in Berlin nicht wissen: Die Biotonne ist eine wichtige und sinnvolle Ergänzung des Komposthaufens im eigenen Garten – eben das perfekte Paar. Weitere Informationen Bild: SenMVKU / Marc Vorwerk Rückblick vergangener Kampagnen Seit 2019 führt die Senatsumweltverwaltung vielfältige Aktionen durch, um die Sinnhaftigkeit der Sammlung und Verwertung von organischen Abfällen anschaulich zu vermitteln und sie für das Thema Lebensmittelwertschätzung zu sensibilisieren, zuletzt unter dem Motto „Sparen mit der Biotonne“. Weitere Informationen

(WMS) - MSRL: D5-Eutrophierung - Seegras, Grünalgen - max. Bedeckung pro Jahr (LKN.SH - NPV)

Der Darstellungs-Dienst beinhaltet folgende Eutrophierungsparameter: max. Bedeckungsgrad von Seegras bzw. Grünalgen und ist relevant für den MSRL-Deskriptor 5 im Nationalpark Schleswig-Holsteinisches Wattenmeer. Der Dienst wurde im Rahmen des Projektes MDI-DE (Marine Daten-Infrastruktur Deutschland) erstellt. Die Daten werden im Rahmen des trilateralen Makrophyten-Monitoring-Programmes (TMAP) mittels Flugzeugkartierungen erhoben. Dieser Dienst gibt von den drei Kartierungen nur die Daten eines Fluges pro Jahr aus, bei dem der Bedeckungsgrad am höchsten war. Der Bedeckungsgrad wird in 2 Dichteklassen der geschlossenen Bestände angegeben. Die Identifizierung der Flächen ist erst ab ca. 20% Deckung möglich. Die Daten wurden auf Basis einzelner Shapes in einer Datenbank zusammengeführt. Aus den Jahren 1989 und 1990 liegen ähnliche, aber in der Klassifikation abweichende, Kartierungen im Rahmen der Ökosystemforschung Schleswig-Holsteinsches Wattenmeer vor. Dieser Dienst stellt sowohl für Seegras als auch für Grünalgen eine Kartenansicht der max. Bedeckung ab dem Jahr 1994 mit einzelnen Jahres-Layern bereit.

(WFS) - MSRL: D5-Eutrophierung - Seegras, Grünalgen - max. Bedeckung pro Jahr (LKN.SH - NPV)

Der Download-Dienst beinhaltet folgende Eutrophierungsparameter: max. Bedeckungsgrad von Seegras bzw. Grünalgen und ist relevant für den MSRL-Deskriptor 5 im Nationalpark Schleswig-Holsteinisches Wattenmeer. Der Dienst wurde im Rahmen des Projektes MDI-DE (Marine Daten-Infrastruktur Deutschland) erstellt. Die Daten werden im Rahmen des trilateralen Makrophyten-Monitoring-Programmes (TMAP) mittels Flugzeugkartierungen erhoben. Dieser Dienst gibt von den drei Kartierungen nur die Daten eines Fluges pro Jahr aus, bei dem der Bedeckungsgrad am höchsten war. Der Bedeckungsgrad wird in 2 Dichteklassen der geschlossenen Bestände angegeben. Die Identifizierung der Flächen ist erst ab ca. 20% Deckung möglich. Die Daten wurden auf Basis einzelner Shapes in einer Datenbank zusammengeführt. Aus den Jahren 1989 und 1990 liegen ähnliche, aber in der Klassifikation abweichende, Kartierungen im Rahmen der Ökosystemforschung Schleswig-Holsteinsches Wattenmeer vor. Dieser Dienst stellt sowohl für Seegras als auch für Grünalgen je eine Gesamttabelle ab dem Jahr 1994 bereit, also auch einzelne Jahreslayer: Seegras: ZOS_ALLYEARS_MAXCOVab1994 und Grünalgen: GRALG_ALLYEARS_MAXCOVab1994.

Beurteilung der Bioabfallverwertung mit Hilfe der CO2-Äquivalenz unter Einbeziehung weiterer Dünger

Ziel des Projektes war die Ermittlung eines vereinfachten ökobilanziellen Ansatzes zum Emissionsvergleich verschiedener Verwertungs- und Entsorgungsoptionen von Bioabfall. Die Vereinfachung sollte über die CO2-Äquivalente erfolgen, da Kohlendioxid bezüglich der Masse die größten Emissionen darstellt und somit gut als maßgebendes Kriterium herangezogen werden kann. Trotz Reduktion, und der damit zwangsläufig verbundenen ungenaueren Emissionsaussage, sollte es möglich sein, verschiedene biologische Prozesse der Abfallbehandlung miteinander zu vergleichen und zu beurteilen. Ziel war es, ein Handwerkszeug zu schaffen, mit dem schnell, einfach und kostengünstig eine Entscheidungshilfe zum 'günstigsten' Weg des Bioabfalls gegeben werden kann. Bei der Verwertung des Bioabfalls zum Kompost wird, anders als bei der Behandlung zusammen mit Restmüll, die Möglichkeit einer längerfristigen Einbindung des enthaltenen Kohlenstoffs in Boden und Pflanzen gegeben. Dieser wird dem natürlichen Kohlenstoffkreislauf längerfristig entzogen, und trägt somit nicht zum Treibhauseffekt bei. Unter dem Aspekt des Treibhauseffektes ist die Bioabfallverwertung daher eine sinnvolle ökologische Verwertungsoption. So leistet Kompost auf Grund der Gehalte an organischer Substanz einen wichtigen Beitrag zur Bodenverbesserung. Weiterhin kann durch die im Kompost enthaltenen Nährstoffe mineralischer Dünger zum Teil substituiert werden. Das Projekt wird gemeinsam mit Fachgebiet Abfallwirtschaft/Abfalltechnik der Universität GH Essen bearbeitet.

Aktionsprogramm Natürlicher Klimaschutz (ANK), Stärkung des Kohlenstoffspeicherpotenzials von Nord- und Ostsee - Fokus Guter Umweltzustand Eutrophierung

Die EU-Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL) und die EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) erfordern die Erreichung bzw. Erhaltung des guten Umweltzustands von Nord- und Ostsee. Grundsätzlich wird davon ausgegangen, dass ein effektiver Meeresschutz einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leistet. Dahinter steckt die Annahme, dass gesunde Küsten- und Meeresökosysteme mehr Kohlendioxid und Nährstoffe speichern können als anthropogen beeinträchtige Systeme. So führt z.B. die Eutrophierung zu vermehrtem Algenwachstum und einer Trübung des Wassers, die die Ausbreitung von Seegraswiesen beeinträchtigt, die größere Mengen an Kohlenstoff speichern. Andere Zusammenhänge sind weniger gut erforscht. So könnte es z.B. durch die Reduktion der Nährstoffeinträge und des in Folge abnehmenden Algenwachstums zu einer Reduktion des Transports von Kohlenstoff in die Meeressedimente kommen. Der gute Umweltzustand gemäß MSRL und der gute ökologische/ chemische Zustand gemäß WRRL sind anhand ausgewählter Indikatoren und ihrer Schwellenwerte klar definiert. Ziel des Vorhabens ist es, das Kohlenstoffs- und Nährstoffspeicherpotential im gegenwärtigen Zustand und im guten Umweltzustand auf der Basis von Monitoringdaten und Literaturstudien zu quantifizieren und zu vergleichen. Dies soll an ausgewählten, gut untersuchten Modellgebieten jeweils in den Küsten- und Meeresgewässern und in Nord- und Ostsee erfolgen. Der Fokus liegt zunächst auf der Eutrophierung, es sollen aber soweit auf der Basis der Datenlage möglich auch andere relevante Belastungen wie Schadstoffe und Baggergutentnahme untersucht werden. Auf der Basis der Untersuchungen der Modellgebiete soll eine Prognose des Kohlenstoffs- und des Nährstoffspeicherpotenzials für die gesamte Nord- und Ostsee im aktuellen und im guten Umweltzustand erarbeitet werden. Das Vorhaben soll darüber hinaus Empfehlungen erarbeiten, durch welche Maßnahmen sich das Kohlenstoffspeicherpotential von Nord- und Ostsee weiter stärken lässt.

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