Beiträge Der Landeskultur Und Kulturtechnik Für Eine Nachhaltige

Beiträge der Landeskultur und Kulturtechnik für eine nachhaltige Nutzung und Entwicklung der Kulturland- Berichte des Landesamtes für Umweltschutz schaft Sachsen-Anhalt - Geschichte und Perspektiven - 2002 – Sonderheft 2

Internationale Tagung vom 15.10. bis 17.10.2002 in Halle

Inhalt

Nutzung und Schutz des Agrarraumes

Das ökologischeVerbundsystemalsGrundlage für 11 Planungen und Nutzungen im Agrarraum U. Kamm, S. Szekely

Agrarraumgestaltung in Deutschland – eine 15 Positionsbestimmung R. Diemann, O. Arndt

Einflussfaktoren auf Größe und Qualität des landwirt- 20 schaftlichen Agrarraumes in Polen S. Bieszczad

Zur Bedeutung ökonomischer Rahmenbedingungen 21 für eine nachhaltige Agrarraumnutzung M. Ahrens

50 Jahre von der Martin-Luther-Universität initiierte 27 Bergwiesenforschung im Harz U. Wegener

A management concept of land use in the mountai- 33 nous river basin from the point of view of changes in the area of the agricultural and sylvan border K. Klima, W. Mierzwa

Neugestaltung der Kulturlandschaft im südlichen 37 Sachsen-Anhalt durch Rekultivierung P. String, M. Weller, E. Vogler, F. Vogler

1 Energieproduktion und Ressourcenschutz 38 A. Vetter

Immissionsschutz und Landwirtschaft 44 Ch. Ehrlich, B. Schneider, W. Albrecht

Recultivation of the industrial waste dumps and their 49 integration to the country S. Sklenar

Die Landwirtschaft des westlichen China und deren 51 wissenschaftliche und technische Entwicklung J. Tang

Nutzung und Schutz des Bodens

55 Jahre Landeskultur und Kulturtechnik an der Land- 55 wirtschaftlichen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Sabine Bernsdorf

Die Entwicklung der Kulturtechnik in der ehemaligen 59 DDR P. Pollack

Landeskultur – Quo vadis 63 H. Borg

Erfahrungen mit der Umsetzung des Bundesboden- 67 schutzgesetzes Monika Frielinghaus

Bodenfunktionsbewertung – eine Methode für den 71 Bodenschutz U. Gutteck

Standortkennzeichnung und –bewertung als Grundla- 75 ge für die standortbezogene und umweltschonende Landnutzung M. Altermann, O. Rosche, M. Steininger, M. Schrödter

Der Index qGMD als Maß für die Bodenstruktur im 79 Vollzug des Bundes-Bodenschutzgesetzes M. Gieska, R. R. van der Ploeg, J. Bachmann

Instruments and management tools for the soil erosion 83 control in Russia Y. P. Sukhanovski

Die Rimpau`schen Moordammkulturen im Fiener Bruch 86 – Denkmale der Kulturtechnik R. Sauerbrey, F. Göbel, H. Lehrkamp

Phosphorus and potassium in the soil and groundwa- 90 ter as indicators of farmstead impact on the environment Barbara Sapek

2 Nutzung und Schutz der Wasserressourcen

Landschaftswasserhaushalt – ein neues Fachgebiet in 95 Lehre und Forschung an der Landwirtschaftlichen Fa- kultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg R. Meißner

Wasserressourcen der landwirtschaftlich genutzten 100 Kleineinzugsgebiete im Vorgebirge der Karpaten W. Rajda, T. Kowalik, K. Ostrowski

Required protections and safe guards against misuse 105 os the agricluture drainage water for irrigation purposes in Egypt Samia El- Guindy

Irrigation by Belt Irrigators 110 M. Látečka, E. Klementová, J. Simoník

Diffuse Belastung von unterirdischen Gewässern, 111 Rückblick, Stand der Kenntnisse, zukünftige Anforde- rungen an Forschung und Management W. Walther, M. Paetsch, F. Reinstorf, K. Heblack

Diffuse Stoffeinträge aus nordwestdeutschen Niede- 117 rungsgebieten B. Scheffer, J. Blankenburg

Flächenhafte Stoffausträge aus ökologisch und kon- 118 ventionell bewirtschafteten Parzellen B. Lennartz

Einfluss von Bodenbeschaffenheit und Bodennutzung 123 auf die Grundwasserneubildung in einem Trockengebiet – eine Simulationsstudie E. Stenitzer

Dynamik der N-Verlagerung landwirtschaftlich 128 genutzter Böden Thüringens Steffi Knoblauch

Möglichkeiten und Grenzen von Wasser- und 133 Stoffhaushaltsuntersuchungen in kleinen bewaldeten Einzugsgebieten K.-H. Feger, M. Armbruster

3 Postervorstellungen

Abdank, H.; Zimmerling, B.; Steininger, M.; Meißner, R. 135 Präferentielle Fließwege - Ursache für schnellen Stoffein- trag im Festgesteinsbereich der Unterharz-Plateaufläche

Arndt, O.; Diemann, R. 136 Untersuchungen zur historischen Landnutzung im mitteldeutschen Raum

Betzl, N.; Lazik, D. 137 SAMSON – automatisches Vielkanalprobenahmesystem zum Prozessmonitoring in wässrigen Medien

Blank, B.; Meißner, R. 138 Nitrattransport und -umsatz im oberflächennahen Grundwasser des pleistozänen Tieflands

Böhlmann, Nadine; Bernsdorf, Sabine; Meißner, R.; 139 Borg, H.; Wegener, U.; Russow, R.; Böhme, F. N-Stoffflüsse eines Hangmoores im Ilsequellgebiet (Nationalpark Hochharz)

Decsi, E. K.; Löke, Zs.; Anda, A. 140 Die Rationalisierung des Wasserverbrauchs aufgrund der speziellen Bewässerungsprognose

Dodok, R.; Antal, J. 144 Influence of crop rotation and fertilisation on soil moisture

Eisewicht, D.; Bernsdorf, Sabine; Borg, H. 145 Die aktuelle Gewässergütesituation an Fuhne und Lauseborn

Fromm, F. 146 Konzepte der Abwasserbeseitigung in dünn besiedelten Gebieten

Fromm, F. 147 Alternative Konzepte der Abwasserbeseitigung in dünn besiedelten Gebieten

Grünewald, Gritta; Bernsdorf, Sabine; Meißner, R.; 148 Borg, H.; Bräuer, Gerda Einfluss differenzierter landwirtschaftlicher Flächenbewirtschaftung auf das oberflächennahe Grundwasser in der Elbaue

Haferkorn, Ulrike; Müller, K.; Knappe, S. 150 Möglichkeiten und Grenzen der Stofftransportmodellierung (Nitrat) am Beispiel des Einzugsgebietes der Parthe

4 Hofmann, Juliana; Bernsdorf, Sabine; Meißner, R.; 151 Borg, H. Erfassung des ökologischen Zustands des Schmerzgrabens als Beispiel für die Umsetzung der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie in einem bergbaulich geprägten Einzugsgebiet

Igaz, D. 152 The Effect of anaerobically modiffied slurry after biogas production on hydrophysical soil proporties

Kireycheva, L.V.; Yashin, V.M. 153 Zoning of Volga Downstream Basin on the Methods of Utulisation of Drainage Water from Irrigated Lands

Müller, L.; Schindler, U.; Eulenstein, F.; Augustin, J.; 158 Behrendt, A.; Seeger, J.; Meißner R. Verlagerung von Chlorid und Stickstoff in Böden des Nordostdeutschen Tieflandes

Quast, J.; Ehlert, V.; Müller, K.; Freude, M. 159 Challenges for integrated land and water resources management in poldered downstream regions of south Baltic rivers (Abstract)

Raynin, W.; Yashin, V.; Pylenok, P. 160 Flood sedimention significance for the bottomland polluted with hard metals

Rupp, H.; Meißner, R.; Leinweber, P. 163 Die Renaturierung von flachgründigen Niedermoorstandorten im Drömling und die davon ausgehenden Folgewirkungen auf die Gewässerqualität im Einzugsgebiet der Ohre

Sapek, A.; Sapek, Barbara; Chrzanowski, S.; 164 Nadany, P.; Urbaniak, M. The impact of groundwater level fluctuations in peat soil on phosphorus concentration in water samples

Schreyer, L. 165 Einsparung von Ressourcen durch die Anwendung von Langzeitdünger beim Anbau von Weißkohl unter verschiedenen Bewässerungssystemen

Schubert, H.-M.; Bernsdorf, Sabine; Borg, H. 166 Daphnientest - Methodische Untersuchungen zu Zuchtbedingungen von Daphnia magna

Schweigert, P.; van der Ploeg, R.R. 167 Nmin-Messreihen als Umweltindikatoren für die Nitratgefährdung von Gewässern

5 Seeger, J.; Meißner, R. 169 Bewertung von Landnutzungsänderungen auf der Basis von Lysimeteruntersuchungen

Stredanský, J.; Kubalcová, Monika 170 Der Einfluß der Winderosion auf die Schädigung des landwirtschaftlichen Bodenfonds

Tauchnitz, S.; Bernsdorf, Sabine; Borg, H.; Meißner, R.; 171 Steininger, M. Gewässerschutz im Einzugsgebiet des "Wilden Graben" als Beitrag zur EU-Wasserrahmenrichtlinie

Tischer, Sabine; Lampe, S.; 172 Tanneberg, H. Bodenbiologische Untersuchungen an anthropogen geprägten Standorten im Nationalpark Hochharz

Vogler, E.; Vogler, F. 176 Das Tagebaurestloch 397 in Theißen - ein Beispiel für die Eingliederung alter Bergbauhohlformen in die Kulturlandschaft Mitteldeutschlands

Impressum

6 Vorwort Heute haben sich die Schwerpunkte der Kultur- technikwissenschaft mehr auf die ökosystemare Umweltbeobachtung mit Würdigung der natürli- chen Potenzen verlegt. Geblieben ist aber in Mehr als fünf Jahrzehnte der 500-jährigen Uni- diesem Zusammenhang die wissenschaftliche versitätsgeschichte unserer Alma Mater wurden Herausforderung zum ressourcenschonenden mit wissenschaftlichen Arbeiten im Fachbereich Umgang mit Wasser und Boden und die damit „Kulturtechnik“ der Landwirtschaftlichen Fakultät verbundene nachhaltige Sicherung der natur- begleitet und damit gehört die Kulturtechnik im räumlichen Potenziale als Lebensgrundlage. Verständnis zu den klassischen landwirtschaftlichen Disziplinen zu den jüngeren. Diese Sichtweisen wurden zur wissenschaftlichen Maxime in der Ausbildung von mehren 100 In Anbetracht dieser Jubiläen kamen die heu- Diplomanden und über 50 Doktoranden. Sie tigen Fachbereichsleiter Herr Prof. Dr. Borg, prägen heute mit ihren fachlichen Erfahrungen Herr Prof. Dr. Meißner und ehemalige Mitstreiter und neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen von Prof. Dr. Dörter überein, die heutige wis- die dem Nachhaltigkeitsgedanken innewohnen- senschaftliche Tagung „55 Jahre Kulturtechnik den ökologischen, ökonomischen und sozialen an der Martin-Luther-Universität“ auch dem Komponenten. 80. Geburtstag ihres geschätzten Hochschul- lehrers zu widmen. Dem weiterführenden globalen Anspruch ist die Internationale Fachtagung „55 Jahre Kulturtech- Wenn Sie die nachfolgende Laudatio aufschla- nik an der Martin-Luther-Universität“ zuzuord- gen, werden Sie lesen können, wie mit dem nen, zumal wir stärker denn je auch im Rahmen Leben des Jubilars die mit DÜNKELBERG der europäischen Naturschutz- und Agrarpolitik (1883) eingeführte Definition zur Kulturtechnik Überlegungen zur Verbesserung der naturräum- sowohl einen begrifflichen als auch inhaltlichen lichen Faktoren im Agrarraum einbringen müs- Wandel an hiesiger Fakultät über Jahrzehnte sen. Beredter Ausdruck dieser Zusammenhänge erfahren hat. Heute kann ich erst recht nachvoll- ist auch die Anwesenheit von Absolventen die- ziehen, welche wissenschaftlichen Auseinan- ses Lehrstuhls aus Asien und Afrika. dersetzungen an der Landwirtschaftlichen Fa- kultät dazu geführt wurden, um die gewollte Vor diesem komplexen Hintergrund gehen erst- ökologische Zielbestimmung der Kulturtechnik malig gemeinsam die Martin-Luther-Universität, den bestehenden gesellschaftlichen Erforder- das Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle nissen zuzuordnen. und das Landesamt für Umweltschutz Sachsen- Anhalt mit dieser Tagung einer wichtigen Frage Die einsetzende komplexe naturwissenschaftli- nach: Quo vadis Kulturtechnik? che Durchdringung der Naturhaushaltsbewer- tung im Sinne der Pflanzenkultur-Technik- Vielleicht finden Sie schon wegweisende Ant- Kopplung hat m. E. insbesondere DÖRTER in worten in diesem Sonderheft innerhalb der seiner Verantwortung als Lehrstuhlinhaber wis- Schriftenreihe des Landesamtes für Umwelt- senschaftlich herausgefordert, landwirtschaftli- schutz. che Meliorationen künftig immer in Verbindung mit landeskulturellen Erfordernissen zu sehen. So ist dann die Geschichte des Lehrstuhls für Kulturtechnik, zwischenzeitlich Landwirtschaftli- che Meliorationen und Landeskultur, ebenfalls Ausdruck dieses permanenten Wandels.

Viele wissenschaftliche Arbeiten hatten demzu- Dr. Udo Kamm folge zunächst Maßnahmen zur Erschließung von Flächen für die landwirtschaftliche Nutzung sowie zur Erhöhung ihrer Fruchtbarkeit und Ertragssicherheit zum Inhalt. Trotz der damit oftmals verbundenen Intensivierungsmaßnah- men verlief die Ertragssteigerung nicht wie politisch erwartet, die Eigenversorgung der Bevöl- kerung jedoch konnte in den östlichen Bundes- ländern mit Hilfe der vorgelegten wissenschaftlichen Arbeitsergebnisse sichergestellt werden.

7 Zum 80. Geburtstag von erzielten Forschungsergebnisse dokumentiert. Prof. Dr. habil. Klaus Dörter Er war im Redaktionskollegium einer Reihe von Zeitschriften. Prof. Dörter wurde in zahlreiche Sabine Bernsdorf akademische Ämter berufen. Von 1966 bis 1974 war er Dekan der Landwirtschaftlichen Fakultät und Direktor der Sektion Pflanzenproduktion.

Zu nennen sind folgende Mitgliedschaften von K. Dörter: Arbeitsgemeinschaft deutscher Grün- landinstitute unter Leitung von Prof. Klapp, seit 1955 Mitglied der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft, Mitglied der Sektion „Landeskultur und Grünland“ der Akademie der Landwirt- schaftswissenschaften der DDR und deren Nachfolge-Sektion „Landeskultur und Natur- schutz“ sowie den dazugehörigen Arbeitsge- meinschaften „Grünland“ und Meliorationen“, Mitwirkung in der Klasse „Umweltschutz und Umweltgestaltung“ der Akademie der Wissen- schaften zu Berlin und deren Arbeitsgemein- schaft „Ökologie“, Ordentliches Mitglied der Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig und Leiter von deren Kommission „Spezielle Umweltpropleme“. Eine Berufung in die Europäische Akademie für Umweltfragen im Jahr 1988 wurde leider von Seiten der DDR storniert.

Sehr wertvoll und nicht immer einfach für die damalige Zeit war das Bemühen, die zahlrei- chen persönlich gepflegten Kontakte zu den entsprechenden Fachkollegen des In- und Aus- landes aufrechtzuerhalten und somit die Au- Am 10. Januar 2002 beging Prof. Dr. Klaus ßenwirkung des Institutes zu ermöglichen. Es Dörter seinen 80. Geburtstag. In Breslau 1922 war sein Verdienst, dass enge Verbindungen zu geboren, studierte er nach dem Abitur, unter- den Hochschuleinrichtungen der Slowakei brochen durch Kriegsgeschehnisse und land- (Nitra, Bratislava), Polen (Krakow, Wroclaw, wirtschaftliche Praxistätigkeit 1942 und 1943 Poznan und Warschau), Ungarn (Keszthely), sowie von 1948 bis 1950 Landwirtschaftswis- Jugoslawien (Skopje, Novi Sad), Österreich senschaften an der Martin-Luther-Universität (Petzenkirchen) sowie der BRD (Hohenheim, Halle-Wittenberg. Zu seinen Lehrern gehörten Bonn, Göttingen und Bremen) bestanden und Wissenschaftlerpersönlichkeiten von internatio- regelmäßig auf Tagungen der wissenschaftliche nalem Rang, wie Nobelpreisträger Professor Meinungsaustausch erfolgte. Ferner gab es Ziegler (Chemie), die Professoren Troll (Bota- wissenschaftliche Kontakte zu einer For- nik), Roemer (Acker- und Pflanzenbau), schungseinrichtung in Auburn, Alabama. Schmalfuß (Bodenkunde und Pflanzenernäh- rung) sowie die für seine wissenschaftliche Ent- Für seine wissenschaftlichen Leistungen erhielt wicklung und von ihm sehr verehrten besonders er zahlreiche Auszeichnungen des In- und Aus- zu nennenden Professoren R. Hoffmann und E. landes, die Humbold-Medaille des Hochschul- wesens in Silber, die Julius-Kühn-Medaille so- A. Mitscherlich. Im Jahre 1954 promovierte er wie Auszeichnungen und Diplome der Landwirt- zum Dr. agr. mit der Dissertation „Die Steighöhe schaftlichen Akademien bzw. Hochschulen/Uni- des Wassers in humusfreien Sanden in Abhän- versitäten von Poznan, Krakow, Nitra und gigkeit von der Hygroskopizität“ und habilitierte Wroclaw. sich 1961 für die Fachgebiete Meliorationswe- sen und Grünland mit dem Thema „Untersu- Prof. Dörter hat durch seine 37jährige Tätigkeit chungen zur Lösung bestehender Probleme der an der Landwirtschaftlichen Fakultät maßgeblich Unterflurbewässerung“. In über 120 national und das Profil von Lehre und Forschung im Fachge- international beachtenswerten Publikationen biet Landeskultur und Kulturtechnik bestimmt wurden die gemeinsam mit seinen Mitarbeitern und zur nationalen und internationalen Aner-

8 kennung beigetragen. Die dargestellte For- schung zeigt die Vielseitigkeit der bearbeiteten Probleme, eine experimentelle Herangehens- weise an die Lösung der Aufgaben sowie stets die Bezugnahme der Ergebnisse zu den konkreten Standortbedingungen.

Als engagierter Hochschullehrer war ihm die studentische Ausbildung ein ganz besonderes Anliegen. Mehr als 6000 Studenten konnten sich von seiner anschaulichen Vorlesung und den praxisnahen Exkursionen überzeugen. Bis 1988 hat er 39 Doktoranden und 5 Habilitanden be- treut.

Eine anthroposophisch geprägte Lebensphilo- sophie war und ist Grundlage seines Handelns und entscheidend für die angenehme familiäre Atmosphäre in seinem Institut und mit seinen Studenten. Fachliche Aspekte waren in der Ar- beit immer vordergründig und Voraussetzung für eine schöpferische kritische wissenschaftliche Arbeit. Für diese Schule sind seine ehemaligen Mitarbeiter, die um die Fortsetzung bemüht sind, sehr dankbar und wünschen Prof. Dörter Gesundheit und persönlich alles Gute. Mögen seine langjährigen Erfahrungen in Wissenschaft und Ausbildung der jüngeren Generation viele Anregungen geben.

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9 Das ökologische Verbundsystem als (STATISTISCHES JAHRBUCH DES LANDES SACHSEN- Grundlage für Planungen und ANHALT 2001) landwirtschaftlich genutzt werden, Nutzungen im Agrarraum kommt der Biotopverbundplanung im Agrarraum eine besondere Bedeutung zu. U. Kamm, S. Szekely, Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt Der Auftrag für einen räumlichen und funk- Die Notwendigkeit von Verbundsystemen – tionellen Biotopverbund dem Lebensraum- und Artenverlust gegen- steuern Der Auftrag zur Entwicklung des Verbundes von Lebensräumen i.S. des Naturschutzes ergibt Wie der Umweltrat in seinem Sondergutachten sich aus einer Vielzahl von internationalen und 2002 „Für eine Stärkung und Neuorientierung nationalen Übereinkommen, Gesetzen, Rege- des Naturschutzes“ erneut feststellt, ist der Ver- lungen, Programmen etc. auf Europa-, Bundes- lust sowie die Beeinträchtigung von Lebens- und Landesebene. räumen und die damit verbundene Dezimierung der Artenvielfalt ein zentrales Problem. Folgende Zahlen sollen das verdeutlichen. Über Die Schaffung eines funktionsfähigen öko- zwei Drittel (69 %) aller in Deutschland logischen Verbundes in Sachsen-Anhalt vorkommenden Biotoptypen werden als ge- fährdet eingestuft. Ein Anteil von 15 % ist in Mit der Zielstellung „Entwicklung eines ökologi- Deutschland sogar von völliger Vernichtung schen Verbundsystems“ (ÖVS) werden im Land bedroht. Mindestens 39 % aller in Deutschland Sachsen-Anhalt seit 1996 unter Berücksichti- vorkommenden Tierarten und 28 % der Pflan- gung der zuvor diskutierten Vorgaben die über- zenarten sind in ihrem Bestand gefährdet oder örtlichen Biotopverbundsysteme in den Land- bereits ausgestorben. Ursachen für den Arten- kreisen und kreisfreien Städten geplant. Auf- und Lebensraumschwund sind vor allem Zer- traggeber ist das Ministerium für Landwirtschaft störung und mechanische Schädigung sowie die und Umwelt des Landes Sachsen-Anhalt (MLU). Verinselung und Zerschneidung der Le- Das Landesamt für Umweltschutz koordiniert bensräume, die Nutzungsaufgabe extensiv dies als Landesaufgabe. Die Planungen zur bewirtschafteter Lebensräume und in der Folge Entwicklung eines ÖVS erfolgen in Sachsen-An- der Verlust von wertvollen Offenbiotopen. Damit halt - analog dem abgestuften System in der wird die Leistungs- und Nutzungsfähigkeit des Landschaftsplanung - auf den unterschiedlichen Naturhaushaltes insgesamt beeinträchtigt. So Planungsebenen. Kernstück ist die überörtliche sind auch die abiotischen Schutzgüter (Boden, Biotopverbundplanung auf Landkreisbasis, die Wasser, Klima, Luft) in vielen Gebieten in ihrer der mittleren Planungsebene im Land (Maßstab Funktionsfähig- 1:50.000) entspricht. Sie ist damit einerseits der keit dauerhaft gestört; Bodenverdichtungen sind fachliche Rahmen für die örtliche Biotopver- z. B. auf ca. 30 - 40 % der ostdeutschen Acker- bundplanung (Maßstab 1:10.000), die sie auf flächen festzustellen. Die bebaute Fläche nimmt der kommunalen Ebene untersetzen soll, z. B. in Deutschland täglich um ca. 130 ha zu. (DER als Beitrag des Landschaftsplanes der RAT VON SACHVERSTÄNDIGEN FÜR UMWELT- Gemeinden. Andererseits ist die überörtliche FRAGEN 2002) Biotopverbundplanung die fachliche Grundlage Somit ist die Landschaftsveränderung der für die Verbundplanung auf der Regional- und letzten Jahrzehnte erheblich. Landes-ebene (Maßstab ≤1:100.000). Zusammenfassend werden hier, dem Um dieser negativen Entwicklung entgegenzu- Planungsmaßstab entsprechend abstrahiert, wirken, dienen unter anderem die internationa- regional und überregional bedeutsame len, europäischen und nationalen Bemühungen Biotopverbundeinheiten abgeleitet, die in das sowie die Anstrengungen der Bundesländer in Landschaftsprogramm Sachsen-Anhalts Deutschland zum Schutz von Natur und Land- übernommen werden. Beim Vorliegen von schaft, insbesondere zum Biotop- oder ökologi- fachlichen Kriterien sind die Ergebnisse der schen Verbund. Verbundplanungen werden mit überörtlichen Biotopverbundplanung auch in den unterschiedlichem Konkretisierungsgrad auf eu- länderübergreifenden, nationalen und euro- ropäischer, Bundes-, Landes-, regionaler und päischen Biotopverbund zu integrieren. kommunaler Ebene erstellt. Da in Deutschland Bereits umsetzungsorientiert werden die über- 47,65 % (STATISTISCHES JAHRBUCH FÜR DIE örtlichen Biotopverbundplanungen auf Land- BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND 2000) und in kreisbasis erarbeitet. Damit ist eine eindeutige Sachsen-Anhalt sogar 62,7 % der Gesamtfläche Zuordnung der Zuständigkeit von Behörden ge

10 währleistet. Unabhängig davon erfolgt die Pla- natürliche, naturnahe und weitgehend unge- nung naturraumbezogen und über die Land- nutzte Lebensräume, die möglichst großflächig kreisgrenze hinaus schauend. Als Pilotprojekt zu sichern sind. Dies trifft vor allem für großflä- wurde im Jahr 2000 die überörtliche Biotopver- chige zusammenhängende Waldgebiete zu. In bundplanung für den Saalkreis und die Sachsen-Anhalt gehören dazu die Kernbereiche Kreisfreie Stadt Halle (MINISTERIUM FÜR der Großschutzgebiete Nationalpark „Hochharz“ RAUMORDNUNG, LANDWIRTSCHAFT UND UMWELT ... und Biosphärenreservat „Flusslandschaft Elbe“. 2000) fertiggestellt. Heute ist folgender Stand Eine angepasste Landnutzung ist immer dann erreicht: Von den 24 Planungen sind bereits 14 angebracht, wenn besonders bedeutsame abgeschlossen, 6 in Bearbeitung und 4 noch Funktionen des Naturhaushaltes von der Nut- unbearbeitet. Damit liegt die überörtliche zung der Landschaft abhängen. Dies gilt bei der Biotopverbundplanung für über 50 % der Lan- Mehrzahl der existierenden schutzwürdigen und desfläche vor. gefährdeten Biotoptypen wie Halbtrockenrasen, z.B. im Karstgebiet des Südharzes, oder Feuchtgrünland, z. B. in Teilen des Naturparkes „Drömling“ und in Offenlandbereichen der Elb- Das ökologische Verbundsystem - ein Bei- talniederung. Kleinflächig betrifft das vor allem trag zur nachhaltigen Entwicklung des die gesetzlich geschützten Biotope (§ 30 Agrarraumes NatSchG LSA) und die nach der FFH-Richtlinie geschützten Lebensraumtypen. Die besondere Bedeutung des ökologischen Für den größten Teil der Vorschlagsflächen zum Verbundes im Agrarraum wird angesichts der Biotopverbund kommt die „Integration von Na- Tatsache unterstrichen, dass über 60% der Ge- turschutz und Nutzung“ in Frage mit dem Ziel samtfläche Sachsen-Anhalts landwirtschaftlich der nachhaltigen Landnutzung. Dies trifft auch genutzt werden. für solche Landschaften zu, in denen zwar die Auch aufgrund der Vielzahl von Nutzungsan- landwirtschaftliche Nutzung aufgrund günstiger sprüchen an diesen Raum ist hier die Weiter- Produktionsbedingungen hohe Priorität hat, die entwicklung funktionierender Verbundsysteme Empfindlichkeit des Naturhaushaltes aber über von besonderer Notwendigkeit. Ganz besonders die gute fachliche Praxis hinausgehende Nut- im Agrarraum treffen die unterschiedlichsten zungsbeschränkungen erfordert. Dies betrifft Interessen, geltenden Rechtsvorschriften und einen großen Teil der für den Biotopverbund behördlichen Zuständigkeiten aufeinander, die vorgeschlagenen Kern- und Entwicklungsflä- in vielseitigen Wechselbeziehungen stehen, die chen, z. B. Fließgewässer und ihre sich ergänzen, aber auch ausschließen können. Randstreifen, Extensivierungsflächen. Aus der Das Konzept der differenzierten Landnut- Sicht des Biotopverbundes wird hier i.d.R. keine zung (nach: DER RAT VON SACHVERSTÄNDIGEN Schutzgebietsausweisung notwendig sein. FÜR UMWELTFRAGEN 2002) veranschaulicht die Vorrangig sollten Förderinstrumente, wie integrative Strategie für großräumige Betrach- Vertragsnaturschutz etc. zum Einsatz kommen. tungen. Folgende drei Flächenstrategien können Zukünftig wird den Agrarumweltprogrammen danach unterschieden werden: eine besondere Rolle zukommen, weil sie ein - Vorrang für Naturschutz (a - Totalschutz; wichtiges Instrument sind, um eine freiwillige b - mit eingeschränkter Landnutzung), Produktionsumstellung anzureizen und zu - Integration von Naturschutz und Nutzungen unterstützen. (umweltschonende Landnutzung mit einzelnen In Räumen überwiegend geringer Schutzwür- Auflagen) und digkeit und Empfindlichkeit der Landschafts- - Vorrangfunktion für Nutzungen (Landnutzung funktionen und hohen Nutzungsansprüchen, wie unter Beachtung der „guten fachlichen Praxis“ den Börden, tritt der Naturschutz hinter anderen i.S. des BNatSchG). Nutzungsansprüchen zurück. Hauptsächlich Für die Vorschlagsflächen zum Biotopverbund geht es in den Räumen mit „Vorrangfunktion für eignen sich vor allem die ersten beiden Flä- die Nutzungen“ darum, die Einhaltung der guten chenstrategien. fachlichen Praxis zu gewährleisten und den „Vorrang für den Naturschutz“ ist vor allem für Landnutzern dabei durch eine die bestehenden „strengen“ Schutzgebiete umweltbezogene Beratung Hilfestellung zu (z. B. Totalreservate, NSG, FFH-Vorschlagsflä- geben. Eine geeignete Möglichkeit zu einer chen) notwendig. Beim Totalschutz geht es vor noch weitergehenden umweltschonenden allem um bundes- und landesweit bedeutsame Landnutzung stellt auch hier der ökologische Landbau dar. Standorte mit hohem biologischen Ertragspotenzial eignen

11 sich häufig in besonderem Maße für die land- durch das FLURBEREINIGUNGSGESETZ (FlurbG; wirtschaftliche Produktion unter Einsatz geringer §§ 1, 37, 86 und 103a), geändert durch das Mengen von schadstoffhaltigen Dünge- und GESETZ ZUR ÄNDERUNG DES Flurbereini- Pflanzenschutzmitteln. Weitergehende Ansprü- gungsgesetzes (GESETZ ZUR ÄNDERUNG DES ... che des Naturschutzes richten sich häufig auf 1994), das LANDWIRTSCHAFTSGESETZ SACHSEN- kleinere Einzelflächen, wie Trittsteine ört- ANHALT (LwG LSA; §§ 2, 3, 5, 11, 14, 17) und licher Bedeutung. Diese Ziele sind ebenfalls durch den Zusammenarbeitserlass der Flurneu- mit Agrarumweltprogrammen und wo nötig ordnungsbehörden mit den Naturschutzbehör- auch mit Schutzgebietsausweisungen oder den und den nach § 29 des Bundesnatur- Flächenkäufen umsetzbar. Darüber hinaus schutzgesetzes anerkannten Verbänden nach sollten hier, wo möglich, vorrangig Ausgleichs- dem 8. Abschnitt des LwAnpG und nach dem und Ersatzmaßnahmen aus der Eingriffsrege- FlurbG (MINISTERIUM FÜR RAUMORDNUNG, lung plaziert werden. Es sollte auch gefördert LANDWIRTSCHAFT UND UMWELT DES LANDES werden, dass Landnutzer Umweltleistungen SACHSEN-ANHALT 1998) gegeben. Den Rahmen anbieten. Diese könnten beispielsweise in der für die genannten Maßnahmen bilden die Leitli- Neuanlage von Feldgehölzen und Gewässer- nie „Landentwicklung - Zukunft im ländlichen randstreifen oder speziellen Leistungen für den Raum gemeinsam gestalten“ (BUND-LÄNDER- Arten- und Biotopschutz, wie zum Schutz des ARBEITSGEMEINSCHAFT FLURBEREINIGUNG 1998) Feldhamsters, bestehen. und die ”Leitlinien für eine ordnungsgemäße Die Entwicklung eines ökologischen Verbund- Landbewirtschaftung - Land Sachsen-Anhalt” systems durch die Umsetzung der Biotopver- (MINISTERIUM FÜR RAUMORDNUNG, LANDWIRT- bundplanung ist ein öffentlicher Belang, für des- SCHAFT UND UMWELT ... 1996). Direkte sen Durchsetzung die Unterstützung vieler Möglichkeiten der Umsetzung entstehen durch Fachgebiete notwendig ist. Demzufolge groß ist die zielgerichtete Anwendung von möglichst auch die Zahl der Möglichkeiten und Akteure. langfristigen Fördermaßnahmen zur ökologi- Für die Naturschutzbehörden ist die überörtli- schen Verbesserung der vorgeschlagenen Flä- che Biotopverbundplanung zunächst eine chen, insbesondere durch das umfassende umfassende fachliche Vorgabe und Grundlage Instrumen-tarium der Förderrichtlinien für die tägliche Arbeit (Tier- und Pflanzenarten- (MINISTERIUM FÜR LANDWIRTSCHAFT UND UMWELT schutz, Gebietsschutz, Landschaftsplanung, DES LANDES SACHSEN-ANHALT 2002). Besonders Ein,griffsregelung, fachliche Stellungnahmen hervorzuheben ist in diesem Zusammenhang etc.). Es sei an dieser Stelle nochmals darauf der „Vertragsnaturschutz“. Auf weitere hingewiesen, dass die überörtliche Biotop- Möglichkeiten wurde bereits in Verbindung mit verbundplanung für Behörden und Institutionen dem Konzept zur differenzierten Landnutzung anderer Ressorts empfehlenden Charakter trägt eingegangen. und somit ein Angebot seitens des Auch im Bereich der Wasserwirtschaft liegt Naturschutzes darstellt. Im Folgenden soll eine hohe Verantwortung für Landschaftsent- deshalb auf einige Möglichkeiten der Um- wicklung, -pflege und -gestaltung im Sinne des setzung durch andere Ressorts näher ökologischen Verbundes. Als Instrument wäre eingegangen werden: hier insbesondere das WASSERGESETZ DES Für die Raumordnung und Regionalplanung LANDES SACHSEN-ANHALT (§§ 2, 94, 102, 103, ist die überörtliche Biotopverbundplanung ein 104) zu nennen. In diesem Zusammen- Fachbeitrag des Naturschutzes, der der Festle- hang kann auch die Wasserrahmenricht- gung von Vorrang- und Vorbehaltsgebieten im linie praktische Bedeutung für den Biotopver- Abwägungsprozess mit Raumansprüchen bund erhalten, insbesondere durch die Umset- anderer Flächennutzer dient. zung der im Bewirtschaftungsplan vorgeschla- Im Bereich der Landwirtschaft sollten die Pla- genen Maßnahmenprogramme. Ebenso ist nungsergebnisse in Verfahren nach den Fach- das Fließgewässerprogramm Sachsen-Anhalts gesetzen des Agrarstrukturrechtes genutzt wer- (LANDESAMT FÜR UMWELTSCHUTZ SACHSEN- den. Der Landwirtschaftsverwaltung wird emp- ANHALT 1997) mit seiner Zielstellung und seinem fohlen, die Ergebnisse der Biotopverbundpla- Maßnahmekonzept ein wichtiger Beitrag zur nung im Rahmen der Agrarstrukturellen Ent- Weiterentwicklung des ökologischen Verbundes. wicklungsplanung und Flurneuordnung zu be- Bei der Flächensicherung und Durchführung ge- rücksichtigen. Die Bodenordnung in Verfahren zielter Maßnahmen für den ökologischen Ver- nach Abschnitt 8 des Landwirtschaftsanpas- bund ist häufig eine interdisziplinäre Zusam- sungsgesetzes (LwAnpG) kann die Umset- menarbeit der einzelnen Ressorts notwendig. zung des Biotopverbundsystems unterstützen Langfristig wird sich das für alle Beteiligten aus- (GESETZ ÜBER DIE STRUKTURELLE ANPAS- zahlen, man denke nur an die nachhaltige Ent- SUNG ... 1990). Weitere Möglichkeiten sind wicklung der Regionen als Voraussetzung für

12 soziale und ökonomische Stabilität. Die Um- Kreisfreie Stadt Halle (Saale). - Magdeburg, setzung der Ziele der Biotopverbundplanung 2000. CD-ROM. wird im wesentlichen von der Akzeptanz, insbesondere bei den Landnutzern abhängen. MINISTERIUM FÜR UMWELT UND NATURSCHUTZ DES Aus diesem Grund werden frühzeitig auch LANDES SACHSEN-ANHALT (1994): Landschafts- andere Behörden und Verbände über die programm Sachsen-Anhalt. - Magdeburg, 1994 Planaufstellung informiert und auch schon frühzeitig zu bestimmten Fragestellungen NATURSCHUTZGESETZ DES LANDES SACHSEN- konsultiert. ANHALT (NATSCHG LSA) (1992): Vom 11. Feb- Akzeptanzsicherung und Konfliktbewältigung ruar 1992. In der Fassung vom 27.1.1998. - sind, wie der Umweltrat erneut feststellte, Dau- GVBl. LSA 5/1998. - Magdeburg, 1998. - S. 28ff. eraufgaben von Naturschutz und Landschafts- pflege. Eine Voraussetzung für die Lösung ist RAT DER EUROPÄISCHEN GEMEINSCHAFT (1979): es, dass „Natur“ in einer Weise thematisiert Richtlinie über die Erhaltung der wildlebenden wird, wo nicht vorrangig Assoziationen an Vogelarten (Vogelschutzrichtlinie). - EG-Richtli- Verbote geweckt werden, sondern nie RL 79/409/EWG vom 02.04.1979. - Amts- Vorstellungen von Reichtum und Vielfalt blatt der Europäischen Gemeinschaften ausgelöst werden. Verbotsschilder bewirken 22(1979)L 103. - Luxemburg, 1979 wenig, wenn der Wert der Natur nicht hervorgehoben wird. Deshalb sind sinnvolle, RAT DER EUROPÄISCHEN GEMEINSCHAFT (1992): begründbare und nachvollziehbare Ziele eine Richtlinie zur Erhaltung der natürlichen Lebens- Voraussetzung des Erfolges. Schließlich ist es räume sowie der wildlebenden Tiere und als Voraussetzung für die Akzeptanz des Pflanzen (FFH-Richtlinie). - EG-Richtlinie Naturschutzes inner- und außerhalb von RL 92/43/EWG vom 21.05.1992. – Amts- Schutzgebieten wichtig, dass den derzeitigen blatt der Europäischen Gemeinschaften Nutzern keine Einkommensverluste zugemutet 35(1992)L 206. - Luxemburg, 1992. - S. 7ff. und möglichst positive Anreize geschaffen werden. Ein anderer Weg ist die Bildung von RAT DER EUROPÄISCHEN GEMEINSCHAFT (2000): strategischen Allianzen, die insbesondere auf Richtlinie zur Schaffung eines Ordnungsrah- eine Verbesserung der Handlungskapazität mens für Maßnahmen der Gemeinschaft im Be- hinzielt. Deshalb sucht der Naturschutz verstärkt reich der Wasserpolitik (Wasserrahmenrichtli- nach Partnern. Motive und Interessen müssen nie). - EG-Richtlinie RL 2000/60/EG vom dabei nicht unbedingt identisch sein. 23.10.2000. - Amtsblatt der Europäischen Ge- Entscheidend ist der beiderseitige Nutzen. Als meinschaften (2000)L 327. - Luxemburg, 2000. Beispiele wären zu nennen: im Bereich Landwirtschaft die Möglichkeit von Al- STATISTISCHES JAHRBUCH DES LANDES SACHSEN- ternativeinkommen oder im Bereich Wasser- ANHALT: Magdeburg 2001 wirtschaft die geringeren Kosten für die Aufbe- reitung von Trinkwasser durch die Verhinderung STATISTISCHES JAHRBUCH FÜR DIE BUNDES- von Grünlandumbrüchen. Deshalb sind die REPUBLIK DEUTSCHLAND: Stuttgart 2000 Bemühungen für ein ökologisches Verbund- system, die als Angebot insbesondere für den Landwirtschaftsbereich, zu sehen sind, ein akti- ver Beitrag zur nachhaltigen Nutzung und zum [email protected] Schutz des Agrarraumes. [email protected]

Literatur

LANDESAMT FÜR UMWELTSCHUTZ SACHSEN- ANHALT (1997): Fließgewässerprogramm Sach- sen-Anhalt - Abschlussdokumentation. - Halle, 1997

MINISTERIUM FÜR RAUMORDNUNG, LANDWIRT- SCHAFT UND UMWELT DES LANDES SACHSEN- ANHALT (2000): Ökologisches Verbundsystem des Landes Sachsen-Anhalt. Saalkreis und

13 Agrarraumgestaltung in Gebiete von dem führte, was später als Biotope Deutschland – eine Positions- bezeichnet wird. Derartige Auswirkungen auf bestimmung Artenspektrum, Landschaftsbild u. a. führten zu dem Negativimage, das die Flurbereinigung als R. Diemann, O. Arndt, Institut für Institution in Naturschutzkreisen bis heute noch Agrarökonomie und Agrarraumgestaltung, MLU hat. Halle-Wittenberg Dass es gravierende Umbrüche in der Struktu- rierung des Agrarraumes bereits in historischer Begriffe Zeit gab, soll im letzten Teil des Vortrages am Beispiel der Querfurt-Merseburger Platte als Teil Agrarraum und Agrarraumgestaltung sind ein- des subherzynen Schwarzerdegebietes erläutert geführte Begriffe, die jedoch in Anbetracht un- werden. In diesem Zusammenhang wird auch terschiedlicher Definitionen in der Literatur einer auf die Agrarraumgestaltung in der DDR einge- Erläuterung bedürfen: Unter Agrarraum wird hier gangen. ROTH et al. (1996) folgend die offene Feldflur mit den zugehörenden Zwischenstrukturen unter Mit der 1976 vorgenommenen Novellierung des Einschluss sonstiger Flächen verstanden, die Flurbereinigungsgesetzes trug der Gesetzgeber genannte Autoren auf eine Größe von ≤ 3 ha dem gesellschaftlichen Wertewandel im Um- begrenzen. Im Falle ackerbaulicher Nutzung ist gang mit der natürlichen Umwelt Rechnung, und dieser Agrarraum mit der Feldflur identisch, ein es wurden neue Zielvorstellungen aufgenom- Begriff, der einen größeren Anteil von Grünland men, was der Agrarraumgestaltung zugute kam. und anderen landwirtschaftlichen Nutzungsarten ausschließt. Der Begriff „Gemeindeflur“ würde Zu einem bestimmten Maß unterliegen Verfah- hier zutreffen. ren nach dem Flurbereinigungsgesetz der Um- Vom Agrarraum leitet sich der Begriff „Agrar- weltverträglichkeitsprüfung und die Eingriffsre- raumgestaltung“ ab, den aber BALDENHOFER in gelung nach der Naturschutzgesetzgebung fin- seinem 1999 erschienenen „Lexikon des Agrar- det allgemein Anwendung. raumes“ nicht anführt. Agrarraumgestaltung Mit dem Gesetz über die Gemeinschaftsaufgabe steht als Synonym für Flurgestaltung, wobei es „Verbesserung der Agrarstruktur und des Küs- sich vermutlich um eine jüngere Wortschöpfung tenschutzes“, das 1970 in Kraft trat, erhielt die handelt. Agrarplanung einen inhaltlichen und finanziellen Duplizität von Begriffen tritt häufig auf und ver- Rahmen, der bezüglich der Zielvorstellungen weist auf die spezifische Terminologie unter- und Fördergrundsätze jeweils für mehrere Jahre schiedlicher Fachgebiete (Geographie - Agrar- aktualisiert wird und dann als Bundestagsdruck- raum, Katasterwesen - Flur). sache vorliegt. Mit den „Leitlinien Landesent- wicklung“ als Reaktion auf veränderte agrar- und umweltpolitische Rahmenbedingungen wird Agrarraumgestaltung als Teil der Agrar- versucht, die Planungsinstrumente effizienter planung einzusetzen. Diesem agrarstrukturellen und landesplaneri- Nach dem 2. Weltkrieg vollzog sich in West- und schen Instrumentarium mit der Gemeinschafts- in Ostdeutschland entsprechend den politischen aufgabe als gesetzlicher und finanzieller Basis Gegebenheiten eine unterschiedliche Entwick- steht nach wie vor die Landschaftsplanung gelung der Landwirtschaft. Bei Kontinuität des genüber oder zur Seite (je nach dem, wie man Grundeigentums und mit dem bäuerlichen Fami- das Verhältnis beider sieht), die sich allein aus lienbetrieb als agrarpolitischem Leitbild setzte in der Naturschutzgesetzgebung ableitet. der Bundesrepublik Deutschland in den fünfziger Jahren ein agrarstruktureller Wandel ein, der durch das Flurbereinigungsgesetz unterstützt wurde. Das Flurbereinigungsgesetz löste 1953 die Reichsumlegungsverordnung von 1937 ab. Die Bereinigung überkommener Zersplitterung des landwirtschaftlichen Grundeigentums über die Flur hinweg war zunächst eine der Hauptaufgaben, was gleichzeitig zu einer Bereinigung der betroffenen

14 Abb. 1: Das Untersuchungsgebiet auf der Querfurt-Merseburger Platte vor der Separation (vor 1850) nach ARNDT (2002)

Abb. 2: Das Untersuchungsgebiet wie zuvor nach der Separation mit der weiteren Strukturierung bis ca. 1945 nach ARNDT (2002)

15 Entwicklung der Agrarraumstruktur im Flächenbeanspruchung durch das neue subherzynen Schwarzerdegebiet Wegenetz. Der erstmalig vermessene und planmäßig an- Nach den Untersuchungen von ARNDT (2002) gelegte Agrarraum wurde nunmehr durch gerad- für die Querfurt-Merseburger Platte (vgl. Poster linige Strukturen bestimmt (Abb. 2), die sich „Untersuchungen zur historischen Landnutzung allenfalls noch in ihrer grundsätzlichen Ausrich- im mitteldeutschen Raum“) ergibt sich für den tung an einem historisch gewachsenen Rahmen Agrarraum des subherzynen Schwarzerdege- orientierten. bietes folgende Entwicklung seiner Strukturie- Die Bepflanzung der Raine der Ortsverbin- rung: dungsstraßen und der hauptsächlichen Feld- wege mit Obstbäumen, im Vorland des Harzes Für die Zeit vor dem 18. Jh. wird nach Urkun- vorzugsweise mit Kirschen, führte zu einem den, Flurnamen und Karten des frühen 18. Jh. neuartigen Biotoptyp und Landschaftselement. noch von einem erheblichen Wald- bzw. Ge- Die Obstbaumalleen sind von nun an für die hölzbestand ausgegangen. Er erstreckte sich Ackerfluren des Schwarzerdegebietes land- als Markwald besonders entlang der Grenzen schaftsbildprägend und zeichnen in einem be- der Territorialherrschaften und bis in das 18. Jh. stimmten Maße deren Strukturierung nach. auf den Wasserscheiden zwischen den Durch die Separation wurden die flächenbezo- Fließgewässern. genen Voraussetzungen für die zunehmende Intensivierung der Landbewirtschaftung ge- Die Landnutzungsstruktur des Agrarraumes mit schaffen, die im Schwarzerdegebiet insbeson- Streifen-Gemengefluren durch sehr lange Par- dere mit dem Zuckerrübenanbau einsetzte. In zellen und Raine (vgl. Abb. 1) blieb im Zeitraum den Ackerbaugebieten mit fruchtbaren Böden Anfang 18. Jh. bis Mitte 19. Jh. nach den karto- und zumeist ebenen bis flachen Platten als graphischen Belegen im wesentlichen konstant. Reliefform wurden andere Nutzungsarten als Veränderungen betrafen vor allem das unsyste- Ackerland nur akzeptiert, wenn es nicht anders matisch angelegte Wegenetz. Die Acker- und ging. Wegraine mit einer Breite zwischen 2 und 20 m Das durch die Separation im 19. Jh. angelegte dienten als Grenzmarkierungen und zur Viehtrift, Flächenmuster war allerdings durch ein umfang- da die Brache in der Feldflur als Weide diente. reicheres Fruchtartenspektrum und unterschied- Die Raine stellten im Ackerland des Schwarzer- liche Feldgrößen entsprechend der lokalen Be- degebietes bis zur Separation das charakteristi- sitzstruktur wesentlich differenzierter als in der sche Landschaftselement mit Biotopfunktion Gegenwart. dar. Der Göttinger Geograph H. J. Nitz vertritt die Die intensive Landnutzung und die Strukturar- Auffassung, dass das Grundgerüst dieser mut des Agrarraumes im Schwarzerdegebiet hat Strukturierung bereits im Zuge der fränkischen folglich eine Geschichte, die nicht erst mit der Kolonisation nach Untergang des Thüringer Kollektivierung einsetzt. Königreich im Jahre 531 geschaffen wurde, was nicht nur eine „staatlich“ organisierte Besiedlung In der DDR begann die Kollektivierung 1952, bedeuten würde, sondern auch eine systemati- und in den folgenden zwei Jahrzehnten nahm sche Flurerschließung. die Konzentration in Landwirtschaftlichen Pro- duktionsgenossenschaften (LPG) mit entspre- Die im Zuge der preußischen Agrarreform chenden Auswirkungen im Agrarraum zu. Kom- durchgeführte Separation bewirkte eine völlige plexmeliorationen führten zu gravierenden Ver- Neustrukturierung der Fluren bäuerlich gepräg- änderungen in Strukturierung und Naturhaushalt ter Gemeinden. Für unser Untersuchungsgebiet der betroffenen Agrarräume. In anderen Gebie- auf der Querfurt-Merseburger Platte wurden die ten blieb es dagegen bei der Vergrößerung von betreffenden Katasterpläne zwischen 1838 und Acker- und auch von Grünlandschlägen und ein 1855 angefertigt. Durch die Separation wurde Restbestand an Landschaftselementen sorgte nicht nur die Gemengelage beseitigt, die lage- für ein kontrastreicheres Landschaftsbild. Nach mäßige Zersplitterung des Landbesitzes der 1975 erfolgte der betriebliche Konzentrations- Hofstellen vermindert und ein systematisches prozess auf gemeindeübergreifender Ebene; Wegenetz für die Bewirtschaftung der Produkti- Tier- und Pflanzenproduktion wurden organisa- onsflächen angelegt, sondern auch die torisch getrennt. Der Feldbau ging zur Produk- Mehrzahl der Raine, kleinflächiges Grünland tion auf ausgesprochenen Großschlägen über. und Gehölzbestand beseitigt. Der Anteil des Diese entstanden durch weitere Zusammenle- Ackerlandes erhöhte sich im Untersuchungs- gung der Ackerschläge wiederum mit Eliminie- gebiet um ca. 5 % trotz der zusätzlichen rung der dazwischen liegenden Landschafts

16 elemente. Abb. 3 zeigt die Reduzierung der We- In der DDR wurden Flurgestaltungskon- genetzdichte, die ein Maß abgibt für die Beseiti- zeptionen für Landwirtschaftliche Produk- gung von Rainen und auch von Baumreihen in tionsgenossenschaften und auch Gemeinde- der Feldflur. Allerdings gab es hierbei beträchtli- verbände aufgestellt, wenn daran Interesse che regionale und lokale Unterschiede, die im bestand. Sie waren folglich kein verbindliches Zusammenhang mit den naturräumlichen Be- Planungsinstrument, fanden aber in den 1980er dingungen stehen. In der DDR wurden durchaus Jahren zunehmend Beachtung. Die Landwirt- Flurgehölze bzw. Windschutzstreifen angelegt, schaftsausstellung in Markkleeberg gab deshalb so im Raum zwischen Harz und Fläming im 1988 eine Praxisempfehlung heraus (agra- Bezirk Halle seit 1981 500 ha Flurgehölze und Broschüre). 600 km Windschutzstreifen (FIEDLER 1990). Auf der Querfurt-Merseburger Platte wurden in Die Neustrukturierung der Landwirtschaft in den einer früheren Phase Hybridpappelreihen als neuen Bundesländern auf der Grundlage des Windschutzpflanzungen etabliert, später vor Landwirtschaftsanpassungsgesetzes von 1991 allem in den LPG (P) Barnstädt und Albersroda zog keine wesentlichen strukturellen Verände- Schutzstreifen entsprechend der diesbezügli- rungen im Agrarraum nach sich (DIEMANN 1995), chen TGL. Der verstorbene Dr. Manfred Pretz- so dass bis heute der Dichtewert der linearen schel und Frau Dr. Gerda Böhme haben die Strukturen dem Wert der LPG-Großflächenbe- wissenschaftliche Begleitforschung durchgeführt wirtschaftung entspricht. Das Fruchtartenspekt- und mehrere Publikationen zu dieser Thematik rum wurde allerdings erheblich eingeengt, nicht vorgelegt zuletzt durch eine starke Reduzierung des In den ehemals vielfältiger strukturierten Agrar- Ackerfutteranbaus infolge des Rückgangs der räumen konnte das entstandene Defizit jedoch Rinderbestände. Durch die konjunkturelle Flä- keineswegs kompensiert werden. chenstillegung als flankierende Maßnahme der EU-Agrarpolitik ist die Brache wieder ein Ele- ment des Agrarraumes geworden.

Abb. 3:Entwicklung der Wegenetzdichte in ausgewählten Gemarkungen Sachsen-Anhalts nach DIEMANN et al. (2000)

17 Literatur

ARNDT, O. (2002): Entwicklung der agraren Landnutzung im subherzynen Schwarzerdegebiet am Beispiel der Querfurt-Merseburger Platte. - Manuskript (2002)

BALDENHOFER, K. (1999): Lexikon des Agrarraumes. - Gotha: Klett-Perthes (1999)

DIEMANN, R.; DIETZEL, H.; JACOBS, R.; OTTO, R. (2000): Anforderungen an das landwirtschaftliche Wegenetz in Ackerbaugebieten der neuen Bundesländer. - Z. f. Kulturtechnik u. Landentwicklung 41 (2000) S.253-258

DIEMANN, R. (1995): Agrarraumgestaltung in Sachsen-Anhalt - Fallbeispiele und Konzepte. - Kühn-Archiv 89 (1995) 1, S.15- 25

FIEDLER, H.-J. (Hrsg.) (1990): Bodennutzung und Bodenschutz. - Jena: Gustav Fiedler Verlag 1990

ROTH, D.; SCHWABE, M.; BERGER, W.(1996): Agrarraumnutzungs- und Pflegepläne (ANP) - Instrument zur Erhöhung der Umsetzbarkeit agrarraumrelevanter Planungen. – Forschungs-bericht Thüringer Landesanstalt f. Landwirt-schaft, Jena (1996)

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18 Einflussfaktoren auf Größe und gefährdeten Geländes beträgt in tausend ha: Qualität des landwirtschaftlichen sehr hohe und hohe Degradierung – 151,6 Agrarraumes in Polen [0,5 %]; mittelmäßige und kleine Degradierung – 689,1 [2,2 %] das mit Degradierung gefährdete S. Bieszczad, Landwirtschaftliche Akademie, Gelände 3976,7 [12,7 %]. Der Umweltschutz- Wroclaw dienst hat die wirksamen Methoden der Rekulti- vierung und der Bewirtschaftung der degradier- ten Gebiete erarbeitet. Ackerland, Obstgärten, Wiesen und Weiden Industrielle Immissionen verseuchen Böden und bilden den landwirtschaftlichen Agrarraum. Die Pflanzen mit Schwermetallen und Schwefelver- Struktur des landwirtschaftlichen Agrarraums in bindungen. Es wurde festgestellt, dass 80,3 % Polen gestaltet sich wie folgt: des landwirtschaftlichen Agrarraumes mit natür- lichem Gehalt von Cd, Cu, Ni, Pb und Zn aus- tausend % Landes- zeichnen. Stark und sehr stark verseuchte Bö- ha fläche den [0,3 %] wurden aus der Agrarproduktion Landwirtschaft- ausgeschlossen, dagegen soll auf schwach und licher Agrarraum 18 569,8 59,0 mittelmäßig verseuchten Böden [2,3 %] der darunter Anbau von manchem Gemüse eingeschränkt Ackerland 14 171,0 45,0 werden. Böden mit kleinem und mittelmäßigem Obstgärten 314,8 1,0 Gehalt von Schwefel bilden 80,9 % des land- Grünland 4 084,0 13,0 wirtschaftlichen Agrarraumes, mit hohem Gehalt dagegen 14,7 % und mit sehr hohem Gehalt Wir sind der Meinung, dass sich 80 % des 4,4 %. Diese letzten werden vor allem durch Ackerlandes für die rentable Agrarproduktion Kohlenverbrennung verseucht. Die Meinung eignen. Ein Teil der schwachen Böden und die über die starke Verseuchung polnischer Böden schwächsten Böden (insgesamt etwa 20 %) mit Schwermetallen und Schwefel wird durch die werden bewaldet. neuesten Ergebnisse der wissenschaftlichen In den letzten zehn Jahren beobachtet man in Untersuchungen nicht bestätigt. der Landwirtschaft eine immer größere Der Tagebau und Bergbau führen zu gewaltigen „Schrumpfung“ der Produktionsgebiete. Diese Umwandlungen des bisherigen Geländereliefs, Erscheinung wird durch Urbanisierung, Industri- wodurch Halden und Abbauräume entstehen. alisierung, Entwicklung des Transportes, der Hydrologische Umwandlungen sind Folge der Erholung und der Touristik, durch Verschmut- geomechanischen Umwandlungen und führen zung und Degradierung der Umwelt, darunter zur Entstehung von Depressionstrichtern von auch der Böden bewirkt. Der Schwund des Abbauräumen und von senkenden Mulden, was landwirtschaftlichen Agrarraumes für außer- wieder Austrocknung oder Überschwemmung landwirtschaftliche Ziele hat in den Jahren 1990 der Böden bewirkt. Trotz negativer Einflüsse, die bis 1998 488 tausend ha betragen. Es wird ge- vorstehend dargestellt wurden, eignet sich die schätzt, dass bis 2010 etwa 550 tausend ha für überwiegende Mehrheit der landwirtschaftlichen Siedlungs- und Verkehrsbauten bestimmt wer- Nutzfläche in Polen für die intensive Produktion den sollen. der Ess- und Futterpflanzen. Gebiete der landwirtschaftlichen Produktion werden durch Wasser- und Winderosion, industrielle Immissionen und geomechanische Um- wandlungen der Erdoberfläche verschlechtert. Die Gefährdung der Ackerböden und Waldbö- den durch Flächenwassererosion im mittelmäßi- gen und im starken Grad umfasst 11,0 und 3,7 % der Fläche von Polen. Das Verwenden von Antierosionsmaßnahmen in Form von Bandgefüge der Felder und der Bewaldung, wie auch das Verwenden von Fruchtfolgen verringert wesentlich die Intensität der Erosion und die Senkung der Erträge. Industrielle, oft mehrfaktorielle Degradierung der Umwelt ist Deformierung der Böden- und Pflan- zenchemie, des Geländereliefs und der Was- serverhältnisse. Die Schätzungsgröße des de- gradierten Geländes und des mit Degradierung

19 Zur Bedeutung ökonomischer Rah- (z.B. Klee-, Luzerne- und Feldgras) auf dem menbedingungen für eine nachhalti- Acker gegenüber demjenigen von Silomais. ge Agrarraumnutzung Schließlich wurden gesellschaftlich gewünschte nichtlandwirtschaftliche Landnutzungen auf- H. Ahrens, Institut für Agrarökonomie und grund der bodenpreissteigernden Wirkungen der Agrarraumgestaltung, MLU Halle-Wittenberg Erzeugerpreisstützung benachteiligt. Seit der Agrarreform von 1992 und ihrer Fortsetzung in der Agenda 2000 wird die Erzeugerpreisstüt- 1 Einleitung zung sukzessiv durch flächen- und tierbezogene Prämien ersetzt. Dies hat zum Rückgang der Der Agrarraum wird zum weitaus größten Teil Intensität des Betriebsmitteleinsatzes beigetra- durch die Land- und Forstwirtschaft genutzt. Die gen. Andererseits blieben die genannten Verzer- Nutzer sind entweder primär erwerbswirtschaft- rungen in der Anbaustruktur weitgehend erhal- lich orientiert (landwirtschaftliche Betriebe mit ten, ebenso wie die hohen Kosten der Umwid- Agrar- und/oder Holzproduktion) oder gemein- mung der Flächennutzung für nichtlandwirt- wirtschaftlich (staatliche Forstbehörden). Bei schaftliche Zwecke wie z. B. den staatlichen den – tendenziell auf Gewinnmaximierung aus- Kauf von Flächen für Naturschutzzwecke oder gerichteten - landwirtschaftlichen Betrieben eine Aufforstung in landwirtschaftlichen Betrie- werden Art und Intensität der Agrarraumnutzung ben. Allerdings wurde die auch bereits durch die - bei vorgegebenen natürlichen Rahmenbedin- Erzeugerpreisstützung bewirkte Erhaltung der gungen - vor allem durch die landwirtschaftsre- Landwirtschaft auf ertragsschwachen Standor- levanten gesellschaftlichen Rahmenbedingun- ten dadurch weiter verstärkt, dass die Flächen- gen gesteuert, zu denen vor allem die ökonomi- prämien in den Bundesländern – mit Ausnahme schen Faktoren (z. B. Preise und Kosten) gehö- Niedersachsens - nicht nach der Standortgunst ren. Letztere werden in erheblichem Maße gestaffelt wurden und somit auf den ertrags- durch die staatliche Politik, insbesondere die schwachen Standorten die preissenkungsbe- Agrar-, Forst und Umweltpolitik, beeinflusst - die dingten Einkommensverluste überkompensier- somit eine große Bedeutung für das Ausmaß ten (AHRENS et al. 1996). von Ressourcenschutz und ökologischer Nach- haltigkeit in der Agrarraumnutzung haben. Im Da sich landwirtschaftliche Unternehmen im Folgenden soll der Frage nachgegangen Interesse der Gewinnmaximierung auch unab- werden, welcher Art dieser Einfluss ist. hängig von den Einflüssen der Agrarmarktpolitik nicht immer so ressourcenschonend verhalten, wie die Gesellschaft dies wünscht, übernimmt 2 Allgemeine Überlegungen die Agrarumweltpolitik eine gewisse Steue- rungsfunktion. Sie bedient sich seit Anfang der Die ökonomischen Rahmenbedingungen der 1980er Jahre, soweit keine Umweltauflagen Landwirtschaft werden vor allem durch die EU- (Verbote, Gebote) erlassen werden, vor allem Agrarmarktpolitik bestimmt. Letztere war bis des Instrumentes ökonomischer Anreize in Form 1992 vor allem durch die Erzeugerpreisstützung von Prämien für freiwillig umweltgerechte Wirt- gekennzeichnet (Getreide, Rindfleisch, Milch- schaftsweisen im Rahmen der Agrarumweltpro- produkte, Zuckerrüben). Dies wirkte sich in gramme der Bundesländer. Dabei muss sie mancherlei Hinsicht negativ auf den Ressour- notgedrungen auch die genannten negativen censchutz im Agrarraum aus. Zum einen lag die Umweltwirkungen der Agrarmarktpolitik korrigie- Intensität des Betriebsmitteleinsatzes höher, als ren, etwa durch Prämien für (a) die Reduzierung dies unter Weltmarktbedingungen sonst der Fall der weiterhin häufig zu hohen Düngungsinten- gewesen wäre. Zum anderen wurde die Grün- sität oder (b) die Umwandlung von Acker in landnutzung gegenüber der Ackernutzung be- Grünland. nachteiligt, ebenso wie der Anbau von Feldfutter

20 3 Ergebnisse empirischer Untersu- für Ölfrüchte und für als Getreide deklarierten (in chungen der Milchviehhaltung eingesetzten) Silomais; D denn bei diesen Kulturen sind nach Experten- iese Überlegungen sollen im Folgenden anhand meinung der Naturschutzwert und der land- von Ergebnissen von vier Forschungsvorhaben, schaftsästhetische Wert sehr gering, jedenfalls die in den letzten Jahren an der Professur für erheblich geringer als bei dem - mit deutlich Agrarpolitik und Agrarumweltpolitik durchgeführt niedrigeren Flächenprämien belegten - Grün- worden sind bzw. werden, verdeutlicht, land. präzisiert und ergänzt werden. 3. Die subventionsbedingte Rentabilität der Ackernutzung erschwert wegen der Verteuerung der Bodenpreise Flächenumwidmungen in er- 3.1 Fallstudie „Agrarnutzung in Nordost- wünschte nichtlandwirtschaftliche Richtungen, Sachsen“ z. B. Waldnutzung oder Nutzung für Natur- schutzzwecke (Kauf von naturschutzfachlich In dieser Fallstudie wurden die Entwicklungs- besonders wertvollen Flächen durch den Staat möglichkeiten der Landwirtschaft dieser ertrags- im Biosphärenreservat) bzw. für Freizeit und schwachen Region, aufbauend auf einer detail- Erholung (Karl-May-Park). lierten empirischen Analyse, anhand eines re- 4. Die Schafhaltung ist wegen zu geringer Prä- kursiv verknüpften mehrperiodischen quantitati- mien kaum rentabel. Dies ist bedauerlich, weil ven Modells abgeschätzt (LIPPERT 1999; die Offenhaltung der Landschaft – das Aufhalten LIPPERT und AHRENS 2000). Für den vorliegender natürlichen Sukzession - über die Schafhal- den Zusammenhang sind folgende Ergebnisse tung zu wesentlich niedrigeren Kosten je Hektar von Interesse: möglich wäre, als derzeit an staatlichen Trans- 1. Die relativ hohen Flächenprämien (ein- ferzahlungen aufgebracht werden. schließlich der Ausgleichszulage) ermöglichen die Aufrechterhaltung der Landbewirtschaftung in dieser Region, trotz der erheblichen Ertrags- 3.2 Simulationsstudie „Landwirtschaftliche schwäche. Dabei kommt der Region in erhebli- Nutzung in den Agrarstrukturgebieten chem Maße die Tatsache zugute, dass die Prä- Sachsens“ mien nicht nach der Ertragsgunst der sächsi- schen Produktionsstandorte gestaffelt sind. In dieser Studie wurden Auswirkungen erhöhter 2. Da die Ackernutzung wegen der hohen Flä- Umweltanforderungen auf die Landwirtschaft chenprämien eine weitaus höhere Wirtschaft- des Freistaates Sachsen untersucht, differen- lichkeit aufweist als die Grünlandnutzung, unter- ziert nach den fünf Agrarstrukturgebieten und bleiben meist die aus ökologischen Gründen unter alternativen agrarpolitischen Rahmenbe- vielfach – insbesondere im Biosphärenreservat dingungen (AHRENS und BERNHARDT 2000). Die „Oberlausitzer Heide- und Teichgebiet“ - er- Simulationen erfolgten anhand von Regions- wünschten Umwandlungen von Ackerland in hofmodellen (lineare Optimierungsmodelle für Grünland. Daran vermag auch die im Rahmen die Agrarstrukturgebiete). Dabei wurde vorweg des sächsischen Kulturlandschaftsprogramms untersucht, welche Wirkungen in den Agrar- angebotene Umwandlungsprämie nichts zu strukturgebieten Sachsens die Abschaffung der ändern. Dies ist deshalb besonders bedenklich, Flächen- und Tierprämien (einschließlich der weil die einzige Legitimation der Aufrechterhal- Ausgleichszulage) und der obligatorischen Flä- tung der Agrarnutzung in dieser Region in der chenstillegung (unter Beibehaltung der Rüben- Pflege und Gestaltung der Landschaft besteht.1 und Milchquoten) hätte. Einige der Ergebnisse Bei dem derzeitigen Prämiensystem ist aber aus den Bereichen „Pflanzenproduktion“ und eine gezielte Landschaftsgestaltung durch die „Ökonomie“ sind – für Gesamt-Sachsen aggre- Landwirtschaft nicht möglich. Besonders be- giert – in Tabelle 1 wiedergegeben.2 denklich sind auch die hohen Flächenprämien

1 Die Aufrechterhaltung der Agrarnutzung zum Zwecke der Erzeugung von Agrarprodukten 2 oder zur Erhaltung von Arbeitsplätzen wäre Die Ergebnisse bezüglich der Tierbestände nicht zu rechtfertigen angesichts der Tatsache, sind in der Tabelle nicht enthalten, da die dass die Wertschöpfung der landwirtschaftli Modellergebnisse in diesem Bereich wegen chen Betriebe ohne staatliche Subventionen des Quotensystems und hoher zusätzlicher nach den Modellrechnungen im Durchschnitt Kosten von Stallplatzerweiterungen keine deutlich negativ ist. entscheidenden Änderungen ergaben.

21 Tab. 1: Zur Situation der sächsischen Landwirtschaft 1996: Modellergebnisse

Bezeichnung Einheit „tats.“ Situation Situation (mit Prämien) ohne Prämien Getreide % der LF 62,0 56,9 PFLANZEN Körner-Leguminosen % der LF 1,7 0,4 -PRODUK- Ölfrüchte % der LF 4,8 0,0 TION Hackfrüchte % der LF 1,5 9,7 dav. Zuckerrüben % der LF 1,2 1,3 dav. Kartoffeln % der LF 0,3 8,4 Feldfutter % der LF 8,5 14,4 dar. Silomais % der LF 7,9 2,7 Zwischenfrüchte % der LF 4,6 13,6 Brache % der LF 3,6 0,6 Grünland, intensiv % der LF 5,8 5,4 Grünland, extensiv % der LF 7,5 8,9 Grünland, % der LF 2,6 1,6 produktfrei % der LF 2,0 2,0 sonst. LF1) FINAN- Schattenpreis AF DM/ha AF 1124 511 ZIELLE Schattenpreis GL DM/ha GL 363 197 GRÖSSEN Nettoeinkommen DM/ha LF 381 -263

1) Flächen für Gemüse und Sonderkulturen Legende: LF = Landwirtschaftlich genutzte Fläche; AF = Ackerfläche; GL = Grünland Quelle: AHRENS und BERNHARDT 2000

Bei einem Wegfall der Prämien würde die Be- negativen Nettoeinkommen (Nettowertschöp- vorzugung der o. g. Nutzungen aufgehoben. fung abzüglich der Kosten für Löhne, Vergütun- Dies hätte folgende positive ökologische Wir- gen, Pachten, Mieten und Zinsen) führen. Das kungen zur Folge: Ergebnis wäre die Aufgabe einer großen Anzahl von Betrieben. In benachteiligten Regionen, In der Ackernutzung würde die Getreide- und insbesondere in den Kammlagen des Erzgebir- Silomaisfläche zurückgehen, zugunsten des ges (Agrarstrukturgebiet V) käme es zur Auf- Anbaues von Feldfutter. Der Anbau von Ölsaa- gabe der Landbewirtschaftung. Der Erhalt der ten würde bis auf Null sinken. Kulturlandschaft wäre gefährdet, sofern nicht mit anderen Maßnahmen gegengesteuert würde. Die relative Vorzüglichkeit der Grünlandnutzung (im Vergleich zur Ackernutzung) würde zunehmen. In der Tabelle wird dies aus der 3.3 Fallstudie „Aufforstung im Südraum Entwicklung der relativen Schattenpreise deut- von Leipzig“ lich (erheblich stärkerer Rückgang beim Acker- land; der Rückgang beim Grünland ist auf den Es wurde untersucht, warum in diesem Raum – Wegfall der Mutterkuhprämie zurückzuführen). einer ausgeräumten, waldarmen Region, für die Damit könnte einerseits in einigen Regionen der Freistaat Sachsen seit Jahren das Ziel einer Sachsens ein zusätzlicher Anreiz entstehen, Waldmehrung durch Aufforstung in landwirt- Acker in Grünland umzuwandeln3, während schaftlichen Betrieben verfolgt - die tatsächliche andererseits die Rentabilität der Grünlandnut- Aufforstung weit hinter den quantitativen Vor- zung aber insgesamt sinken würde. stellungen zurückbleibt (RITTERSHOFER 2000). Hierzu wurden zunächst 70 landwirtschaftliche Der Wegfall der Prämien würde für die Betriebe einer Befragung unterzogen. Als wich- sächsische Landwirtschaft insgesamt zu einem tigster Hemmfaktor für eine Aufforstung erwies sich die geringe Wirtschaftlichkeit der Waldnut- 3 Der Eindruck, dass kein Anreiz zur Umwandlung zung. von Acker in Grünland bestehen würde, darf nicht falsch interpretiert werden; auf der Ebene der Agrarstrukturgebiete sind die Differenzen zwischen den beiden Schattenpreisen z.T. erheblich geringer. 22 Tab. 2: Vergleich forstwirtschaftlicher und landwirtschaftlicher Deckungsbeiträge – Modellkalkulationen für Sandlösslandschaften, Betriebszieltyp Buche und Kiefer, 1999 (Angaben in DM/ha)

BEZEICHNUNG Buche Kiefer

i = 0,05 i = 0,1 i = 0,05 i = 0,1

Forstwirtschaft - DB ohne Subvention -877 -1.656 -456 -833 - DB mit Förd. waldbaul. Maßn. -56 -64 -26 -29 - DB mit Förd. waldbaul. Maßn. und Erstaufforstungsprämie 552 766 582 801

zum Vergleich: Landwirtschaft - DB ohne Flächenprämie 351 351 351 351 - DB mit Flächenprämie 1.059 1.059 1.059 1.059 i = Diskontierungsfaktor; DB = Deckungsbeitrag - Stilllegungsprämie 836 836 836 836 Quelle: RITTERSHOFER 2000

Abb. 1: Zusammenhang zwischen Agrarsubventionen und Kosten von Aufforstungen

Für Erläuterungen zu den Symbolen vgl. den Text. Quelle: LIPPERT und RITTERSHOFER 1997.

Zur Überprüfung dieser Aussage wurden eigene alternativen Berechnungen (a) für den Be- Modellkalkulationen durchgeführt, bei denen die triebszieltyp Fichte, (b) für den Standorttyp Hei- Annuitäten der Deckungsbeiträge einer Auffor- delandschaften und (c) für andere Diskontie- stung mit den durchschnittlichen Deckungsbei- rungsfaktoren. Die Aufforstungsprämie ist zu trägen aus landwirtschaftlicher Erzeugung ver- gering, um angesichts der Subventionierung der glichen wurden. Tabelle 2 zeigt Ergebnisse für Agrarnutzung die Wettbewerbsfähigkeit der Sandlößlandschaften. Man sieht, dass der De- Forstnutzung in dem notwendigen Ausmaß an- ckungsbeitrag der Buche und Kiefer (einschließ- zuheben. lich der finanziellen Förderung waldbaulicher Maßnahmen und Erstaufforstungsprämie) er- Der Zusammenhang zwischen den ökonomi- heblich geringer ist als der durchschnittliche schen Rahmenbedingungen und der mangeln- Deckungsbeitrag aus landwirtschaftlicher Er- den Aufforstungsbereitschaft ist in Abbildung 1 zeugung (einschließlich Flächenprämien). Die- vereinfacht dargestellt. Auf der Abszisse ist die ses Ergebnis blieb tendenziell unverändert bei gesamte land- und forstwirtschaftlich nutzbare

23 Fläche der landwirtschaftlichen Betriebe einer 1. Aufgrund der aus dem Prämiensystem re- Region abgetragen (Strecke EA), wobei die sultierenden Benachteiligung der Nutzung des Standortqualität von E nach A abnimmt. Die Grünlandaufwuchses als Futter gegenüber dem Linie RF gibt die Rente aus forstwirtschaftlicher Getreide- und Silomaisanbau besteht ein ver- Bodennutzung, RA diejenige aus landwirtschaft- gleichsweise geringes ökonomisches Interesse licher Bodennutzung wieder (jeweils ohne Sub- der Landwirte an der Bewirtschaftung des vor- ventionen). Die Konsequenz: Das Gleichgewicht handenen Grünlandes. (Hierzu tragen allerdings liegt bei Punkt B: Die Fläche EB wird landwirt- auch die niedrigen Tierbestände bei.) Ein Teil schaftlich genutzt, die Fläche BA forstwirtschaft- des Grünlandes wird nur deshalb gepachtet, lich. Wenn nun der Staat die landwirtschaftliche weil dies an die Pacht des Ackerlandes gekop- Nutzung mit Hilfe einer Flächenprämie in Höhe pelt ist. von sa subventioniert, verschiebt sich der Gleichgewichtspunkt von B nach C. Es sei nun 2. Das innerhalb des Biosphärenreservates unterstellt, das gesellschaftliche Optimum liege gelegene Grünland besitzt eine hohe natur- bei Punkt D. Denn die forstwirtschaftliche Nut- schutzfachliche Bedeutung. Seine Pflege kann zung erbringe – im Gegensatz zur landwirt- meist nur über die Teilnahme der Landwirte an schaftlichen - erhebliche positive externe Effekte Agrarumweltmaßnahmen (einschließlich Ver- (Wirkungen im Bereich der Erholung und des tragsnaturschutz) erreicht werden. Dies verur- Ressourcenschutzes), die im Preis des Holzes sacht hohe Kosten im Vergleich zu einer Situa- nicht abgegolten werden, und zwar in Höhe von tion, in der die Grünlandpflege als Koppelpro- sf. Um den Waldanteil entsprechend zu erhö- dukt einer aus wirtschaftlichem Interesse durch- hen, müsste der Staat für die forstwirtschaftliche geführten Grünlandnutzung kostenlos erfolgt. Nutzung eine Flächensubvention von sf + sa bereitstellen. Die Kosten entsprächen dem In- 3. Innerhalb der im Biosphärenreservat gehal- halt des umrandeten Rechtecks LNJM. Wenn tenen Tierbestände spielt die Milchviehhaltung die notwendigen Finanzmittel nicht aufgebracht eine bedeutende Rolle, deren ökonomische werden können (angesichts knapper Budgets) Rahmenbedingungen durch das einzelbetriebli- oder dürfen (angesichts von EU-Regelungen), che Quotensystem bestimmt werden. So negativ so wird das gesellschaftliche Optimum verfehlt. dieses System aus volkswirtschaftlicher Sicht Wird die Prämie nur auf sf festgesetzt, so kann auch zu beurteilen sein mag (da es die Wande- nur die suboptimale Forstnutzung 0B realisiert rung der Produktion zu den Standorten mit den werden. niedrigsten Grenzkosten verhindert bzw. erschwert), so positiv ist andererseits seine regio- nalwirtschaftliche Wirkung: Die Quoten erschwe- 3.4 Fallstudie „Agrarnutzung im westli- ren eine Verlagerung der Milchproduktion auf chen Teil des Biosphärenreservates besonders günstige externe Standorte und da- Mittlere Elbe“ mit die mögliche, gesellschaftlich unerwünschte Aufgabe der Landbewirtschaftung in Teilen des Das Biosphärenreservat umfasst im westlichen Biosphärenreservats. Teil eine naturnahe Flusslandschaft mit den größten zusammenhängenden Hartholzauen- 4. Die Schafhaltung erreicht derzeit zwar noch wäldern Mitteleuropas. Es bildet ein Netz aus den für die notwendige Pflege sonst ungenutz- Natur- und Landschaftsschutzgebieten. Aus der ten Grünlandes notwendigen Umfang. Sie ist Schutzgebietseigenschaft resultiert ein beson- aber angesichts der relativ geringen Höhe der ders hoher Stellenwert des Ressourcenschut- Prämien gefährdet (geringe finanzielle Attrakti- zes. In diesem Forschungsvorhaben wird an- vität des Berufes des Schäfers). hand von 13 ausgewählten landwirtschaftlichen Betrieben auf der Grundlage umfangreicher Erhebungen mithilfe linearer Betriebsoptimie- 4 Ausblick rungsmodelle untersucht, welche Wirkungen die Realisierung alternativer Naturschutzszenarien Die obigen Ausführungen zeigen, dass unter auf die Landwirtschaft im Untersuchungsgebiet dem Aspekt der ökologischen Nachhaltigkeit der hätte (AHRENS und HILLERT 2002). Agrarraumnutzung verschiedene Änderungen Betrachtet man die gegenwärtige Situation der der EG-Agrarmarktpolitik angebracht erschei- Landwirtschaft im Untersuchungsgebiet, so zeigt nen. Wichtig wäre vor allem die Umwandlung sich auch hier der große Einfluss der durch die der bisherigen produktgebundenen Zahlungen Agrarmarktpolitik vorgegebenen ökonomischen in der pflanzlichen und tierischen Erzeugung in Rahmenbedingungen auf die Landnutzung: eine einheitliche Flächengrundprämie, wie sie inzwischen auch von verschiedenen Seiten ge

24 fordert wird. Damit wäre der prämienbedingte LIPPERT, C., and M. RITTERSHOFER (1997): The Nachteil der Grünlandnutzung und insbesondere Role of the Common Agricultural Policy in Inhi- auch die Benachteiligung grünlandreicher Re- biting Afforestation: the Example of Saxony. In: gionen aufgehoben und ein positiver Effekt für Global Warming Mitigation and Land Use Poli- den Ressourcenschutz erreicht. Nicht beseitigt cies, eds.: Adger, N., Pettenella, D., and M. wäre jedoch die Diskriminierung nichtlandwirt- Whitby, Wallingford, pp. 199-213. schaftlicher Nutzungen. Es stellt sich somit die Frage, ob es nicht sinnvoll wäre, die Direktzah- RITTERSHOFER, M. (2000): Analyse von Instru- lungen an die Landwirtschaft im Laufe der Zeit menten zur Verbesserung des Ressourcen- mehr von der landwirtschaftlichen Produktion schutzes in der Landwirtschaft, dargestellt am abzukoppeln und stattdessen stärker an die Beispiel der Region Leipzig-Halle-Bitterfeld, Erzeugung positiver externer Effekte – insbe- Freising. sondere die Erbringung von Umweltleistungen - zu knüpfen; und zwar ohne Beschränkung auf die Landwirtschaft als Empfängerkreis. Dieser Weg – der allerdings derzeit wegen fehlender [email protected] Leistungskriterien, vermutlich hoher Transakti- onskosten und potenziell wettbewerbsverzerren- der Wirkungen noch nicht gangbar erscheint – könnte langfristig möglicherweise weiter dazu beitragen, die ökonomischen Rahmenbedingun- gen auf die ökologische Nachhaltigkeit der Landnutzung auszurichten.

Literatur

AHRENS, H., und F. BERNHARDT (2000): Auswir- kungen zusätzlicher Umweltanforderungen auf die Landwirtschaft am Beispiel des Freistaates Sachsen, in: Berichte über Landwirtschaft, Vol. 78, H. 1, S. 106-137.

AHRENS, H., und D. HILLERT (2002): Sozioöko- nomische Wirkungen der Umsetzung umweltge- rechter Nutzungskonzepte in der Landwirtschaft im Biosphärenreservat Mittlere Elbe, in: So- zioökonomische Forschung im Rahmen des BMBF-Forschungsprogramms Elbe-Ökologie (Hrsg. J. Meyerhoff und A. Dehnhardt), Kiel (im Druck).

AHRENS, H., LIPPERT, C., und M. RITTERSHOFER (1996): Agrarpolitik, in: Raumordnung und Raumordnungspolitik (Hrsg. W. Jenkis), Mün- chen, S. 313-335.

LIPPERT, C. (1999): Perspektiven der landwirtschaftlichen Entwicklung Nordost-Sachsens. Untersuchung anhand eines für die Agrarstruk- tur Ostdeutschlands entwickelten Modells. Volkswirtschaftliche Schriften, H. 492, Berlin.

LIPPERT, C., und H. AHRENS (2000): Möglichkei- ten und Grenzen der Landwirtschaft in ertragsschwachen Regionen der neuen Bundesländer - am Beispiel Nordost-Sachsens, in: Berichte über Landwirtschaft, Vol. 78, H.3, S. 353-372.

25 50 Jahre von der Martin-Luther- schaft von Nebenerwerbsbetrieben zu Genos- Universität initiierte Bergwiesenfor- senschaften unterschiedlichen Typs und einem schung im Harz volkseigenem Gut war nicht immer einfach.

U. Wegener, Nationalpark Hochharz, Bedenken aus der Sicht des Naturschutzes gab Wernigerode es in dieser Zeit noch nicht, da ausreichend artenreiche extensiv genutzte Wiesen vorhanden waren. Einleitung Als eher bedenklich muss aus heutiger Sicht der Einsatz des „chemischen Pflügens“ zur schnel- Das Gebirgsgrünland im Harz geht auf die Er- len Narbenverbesserung eingeschätzt werden. schließung des Harzes in der 2. Bergbauperiode vom 15. bis 17. Jahrhundert zurück. Bis zum 16. Jahrhundert dominierten Hutungen, Triften Multifunktionale Grünlandversuche der und die Waldweide, später kamen Wiesen hinzu Jahre 1965 bis 1972 (BEUG u.a. 1999, VOWINKEL 2000). Das Ziel der Versuche in dieser Zeit ging mit der Klimatisch bedingt und durch eine Jahrhunderte Maximierung der Stickstoffdüngung zwar wei- währende Nährstoffverarmung war das Grün- terhin in Richtung einer Ertragserhöhung, land im Harz artenreich aber ertragsarm. Bis in gleichzeitig wurden aber auch ökonomische und das 20. Jahrhundert hinein war sowohl die ökologische Grenzen aufgezeigt (LEIPNITZ und Agrarstruktur als auch die Infrastruktur schwie- WEGENER 1974). rig. Nebenerwerbsbetriebe herrschten vor. An Noch bedeutsamer war aber, dass die Grün- diesen Bedingungen scheiterte auch die Umset- landversuche in landeskulturelle Untersuchun- zung der ersten Bergwiesenversuche von gen der Bestimmung des Nährstoffabtrages von KAYSER (1943). Es gab also viel zu tun, als unterschiedlichen Bewirtschaftungsformen in den Talsperreneinzugsgebieten des Harzes sich das damalige Institut für Grünland und einmündeten. Damit hatte die landwirtschaftliche Meliorationswesen unter Prof. Dr. Reinhold Fakultät eine ihrer ersten und recht umfang- Hoffmann, später unter der Leitung von reichen Vertragsforschungsvorhaben (Abb. 1). Prof. Dr. Klaus Dörter in den fünfziger Jahren Am wissenschaftlichen Vorlauf für diese entschloss, mit Hilfe von Ertragsversuchen und Versuche und an ihrer Auswertung haben ihre Überleitung diese Situation zu verändern Prof. Dr. K. Dörter und Erhard Beuschold von (DÖRTER 1963, 1970). der Wasserwirtschaft einen entscheidenden Anteil.

Aufgaben der Grünlandforschung von 1952 Die Untersuchungen zeigten u. a., dass bis 1965 - Wiesen sehr gut geeignet sind, Phosphor Auf 20 über den gesamten Ostharz verteilten und Stickstoff im Einzugsgebiet von Ge- Standorten wurden von 1952 an Nährstoffman- wässern zurück zu halten, gelversuche durch BISCHOFF (1957) und GALL - der Phosphorabtrag auf Weideflächen ins- (1957) angelegt. Damit sollte ähnlich wie in der besondere bei Überbeweidung, Gülleaus- Forstwirtschaft durch PFEIL (1820) dem „Gesetz bringung, Starkniederschlägen und Schnee- des Örtlichen“ Rechnung getragen werden. Die schmelze zunimmt. Versuche zeigten, dass mit ausgeglichenen - Auf die Ausweisung unbewirtschafteter Ge- Mineraldüngermengen eine Ertragssteigerung wässerschutzstreifen kann bei ordnungs- um das Zwei- bis Dreifache bei verbesserter Futterqualität möglich war (BISCHOFF 1967, gemäßer Bewirtschaftung verzichtet wer- GALL 1964 – Tab. 1). In der Nachkriegszeit war den, wenn die gesamte Talaue als „Nähr- die Ertragssteigerung und die Veredlung über stofffalle“ wirkt (WEGENER 1972). die Tierproduktion dringend erforderlich. Zu den - Die Nährstoffabträge bei Starkniederschlag Wiesenversuchen kamen sehr bald auch Wei- und Beregnung wurden im gleichen Zeit- deversuche bei Stiege und Hasselfelde, die als raum von NITZSCHE (1973) untersucht. narbenschonende Portionsweide geführt wurden. Auch hier ließen sich die Weideerträge Die Nährstoffmangelversuche wurden im be- mehr als verdoppeln (Mittelwerte vor Versuchs- grenzten Rahmen fortgeführt. Parallel dazu beginn: 900 kg Stärkeeinheiten je ha; nach 5 betreute der inzwischen umbenannte Lehrstuhl Versuchsjahren: 2 548 kStE/ha . a – DÖRTER für landwirtschaftliche Meliorationen die Bewei- 1965). Die Überleitung der Versuchsergebnisse dungsversuche im volkseigenem Gut Hassel- in einer Zeit der Umstrukturierung der Landwirt- felde. Hier stellte das Team um Otto Gebhardt

26 (1969) fest, dass es nur mit einer Steigerung Bergwiesenforschung und Artenschutz 1972 des Grünlandanteils, insbesondere der Portions- bis 1990 und Umtriebsweide möglich ist, die Bruttopro- duktion deutlich zu erhöhen und den Kostensatz Bei allen grundsätzlichen Erwägungen ging der der Produktion unter 100 % zu senken. Damit Artenschutz der siebziger Jahre in der DDR vom fanden die Untersuchungen von GALL (1964) Integrationsprinzip aus. Nutzung und Schutz und BISCHOFF auch unter Praxisbedingungen sollten auf der gleichen Fläche realisiert werden. ihre Bestätigung. Die Nährstoff- und Energiekreisläufe blieben in Wie bei den wasserwirtschaftlichen Untersu- der Landwirtschaft dieser Zeit zwar weitgehend chungen zeigte sich auch in der Grünlandfor- erhalten, mit der zunehmenden Intensivierung schung das Grundanliegen des Institutes einen der Agrarproduktion, auch im Gebirge, wurde Versuch erst als abgeschlossen zu betrachten, dieses Integrationsprinzip in der Praxis jedoch wenn auch die Überleitung erfolgreich beendet durchbrochen. Auch die Flurneugestaltung im war. Gebirge wirkte sich im Hinblick auf den Arten- schutz ungünstig aus. Der Intensivierung güns- tig gelegener Flächen auf der einen Seite stand eine Verbrachung von technologisch problema- tischen Flächen gegenüber. Diese Brachflächen waren aber ein zeitlich begrenzter Gewinn für den Naturschutz (WEGENER 2001).

Tab. 1:Trockenmasseerträge in dt/ha der einzelnen Varianten im Versuchszeitraum (Mittelwerte aller Standorte) GALL 1964

Jahre 1955 1956 1957 1958 1959 M Rel. Variant e

1 O 26,0 30,5 29,0 31,4 15,7 26,5 100 2 N 43,4 50,5 49,7 59,9 24,4 45,6 172 3 NK 47,0 58,1 58,3 67,0 27,8 51,6 195 4 NP 52,5 61,1 62,6 68,1 36,6 56,2 212 5 PK 38,7 50,4 54,1 60,5 30,9 46,9 177 6 Ca 28,8 34,1 35,6 54,6 20,0 34,6 131 7 NPK 51,7 62,3 65,5 79,3 44,8 60,7 229 8 NPKCa 55,8 63,8 71,0 83,1 51,9 65,2 246

9 N2PKCa 63,6 72,9 81,3 86,6 58,3 72,5 274 10 N3PKCa 69,9 79,3 83,2 84,9 59,1 75,3 284 11 Mist 50,0 63,7 65,5 70,5 37,2 57,4 217

Mittelwert 47,9 57,0 59,6 67,8 37,0

Rel. 100 119 124 142 77

N = 40 kg, N2 = 80 kg, N3 = 100 kg, P2O5 = 72 kg, K2O = 120 kg, CaO = 650 Mist = 80 dt/ha

27 Abb. 1: Prof. Dr. K. Dörter bei der Bonitur von Grünlandböden im Jahre 1964. Von links nach rechts Dr. H. Abdank, Rose Rösler (†), Prof. Dr. K. Dörter, Nils Fuß (halbverdeckt) Prof. Dr. E. Fuchs, Dr. H. Bauer

Im Einvernehmen mit dem Institut für Land- dem Breitblättrigen Knabenkraut (Dactylorhiza schaftsforschung und Naturschutz (ILN) wurden majalis). im Jahre 1972 auf dem traditionellen Versuchs- standort Stiege unter dem Gesichtswinkel des Artenschutzes und der Erhaltung der Pflanzen- Naturschutzmanagement zur Sicherung des gesellschaften bei ausgewogener Düngung Gebirgsgrünlandes von 1990 bis 2002 Parzellenversuche angelegt. Gleichzeitig wurde die Wiederbesiedlung ehemals stark gedüngter Die politische Wende brachte nicht nur positive Parzellen (320 und 480 kg N/ha . a) bei unter- Entwicklungen für Natur und Landschaft. Der schiedlichen Bedingungen beobachtet. Die Ver- Viehbestand im Harz ging um etwa 60 % zu- suche hatten folgende Ergebnisse: rück. Biomasse wurde in großen Mengen nicht mehr benötigt. Selbst die bis 1990 florierende - Bergwiesen im mittleren Trophiebereich z. private Heuwerbung über die Bäuerliche Han- B. Goldhaferwiesen oder artenreiche delsgenossenschaft ging bei einem Preisverfall Rotschwingelwiesen lassen sich mit maxi- von 24 Mark auf 7 DM gegen Null. malen Nährstoffgaben von 40 kg N/ha . a, An die Stelle der Nutzung zum Teil Übernutzung 50 kg K/ha und 32 kg P/ha bei Erträgen von von Grünlandflächen trat die Förderung im „be- 50 – 60 dt Trockensubstanz/ha erhalten. nachteiligten Gebiet“ über die EU. So können - Es ergeben sich interessante Steuerungs- wir die heutige Bergwiesenbewirtschaftung als möglichkeiten bei gleichzeitiger Erfüllung eine Kombination von Pflege und pfleglicher der Artenschutzfunktion und der Sicherung Nutzung betrachten (BALKE 2000). wasserwirtschaftlicher Funktionen. - Eine Aushagerung von Böden und Pflan- Durch private Initiativen, dem neu gegründeten zenbeständen gelingt mittelfristig (6 bis Landschaftspflegeverband Harz und die Natur- 10 Jahre). schutzstation Nordharz konnten die von der - Auf der 0-Variante (seit 1952 ungedüngt) Universität Halle initiierten Versuche mit zum bleibt die Artenvielfalt bei leicht rückläufigen Teil anderer Fragestellung fortgeführt werden, Erträgen erhalten (WEGENER 2001). wobei folgende Probleme in den Vordergrund traten: Weitere Versuche befassten sich in dieser Zeit mit der Umsetzung gefährdeter Arten wie Arnika (Arnica montana), Händelwurz (Gymnadenia conopsea), Teufelsabbiss (Succisa pratensis), der Sibirischen Schwertlilie (Iris sibirica) und

28 - Erhaltung der Bergwiesen mit ihrer Arten- Auf diese Fläche sollten wir unsere Anstrengun- vielfalt durch entsprechende Förderpro- gen um Nutzung und Schutz konzentrieren. Das gramme, betrifft in erster Linie das artenreiche und ästhe- - Möglichkeiten der Beweidung oder Hutung tisch schöne Grünland in der Umgebung der mit Rindern oder Schafen, um artenreiches Harzorte, die Wiesenflächen entlang der Bach- Berggrünland zu erhalten, täler, nährstoffarme Feuchtwiesen und Hutun- - Möglichkeiten der aufwandarmen Pflege gen in dezentralisierter Lage. Wenn es gelingt, und eines alternierenden Managements zur diese Flächen zu erhalten und zu schützen, Erhaltung der Bergwiesen, wäre im Rahmen der Kulturlandschaftsentwick- - Erarbeitung von Schutzkonzepten z. B. für lung für die kommenden Jahrzehnte viel erreicht. Es steht uns also ein ganz erheblicher das Berggrünland des Landkreises Werni- Wandel der Kulturlandschaft zu mehr Wald be- gerode (MICHAEL und LEHNERT 1996 bis vor. 2000). Forschungsmäßig sind dabei folgende Aufgaben Das Bild wäre unvollständig, wenn nur die ne- zu lösen: gativen Seiten der veränderten Landnutzung - Funktionssynthese der zukünftigen Grün- genannt würden. landentwicklung im Rahmen der neuen Zahlreiche Gebiete wurden im Harz neu unter Kulturlandschaft; Schutz gestellt (z. B. Selketal, Harzer Bachtäler, - Erarbeitung von Modellen zukünftiger Flur- Wiesen im Nationalpark Hochharz). Der Land- gestaltung im Gebirge (Wohnbereich, Wie- schaftspflegeverband Harz bemühte sich erfolg- senbereich, mäßig intensiver Weidebereich, reich um die Rekultivierung bereits seit Jahr- zehnten brach gefallener Flächen unter dem extensiver Hutungsbereich, neuer Wald- Aspekt des Artenschutzes. Die Naturschutzsta- gürtel); tionen im Harz waren um die Bergwiesenpflege - Erprobung aufwandarmer Bewirtschaf- bemüht, und die geobotanische sowie natur- tungsprogramme für Bergwiesen (Pflege- schutzfachliche Forschung hat an Umfang rotationen); wesentlich zugenommen (WEGENER und - Erprobung und Überleitung extensiver BRUELHEIDE 2000). Dabei wurde unter ande- Huteweidesysteme; rem festgestellt, dass die Artenvielfalt der Berg- - Wiederherstellung von Produktions- und wiesen und die Anzahl der Rote-Liste-Arten im Vermarktungsketten im regionalen Rah- Ostharz trotz sozialistischer Intensivierung men; wesentlicher größer ist als im Niedersächsi- - Alternative Nutzungen der Biomasse, wo schen Harz (BRUELHEIDE u. a. 1997). Damit der Viehbestand fehlt; folgt der Harz dem Trend zahlreicher anderer - Forstliche Steuerung natürlicher Sukzessio- Landschaften in Ostdeutschland mit ihrer reinen zum Wirtschaftswald bzw. zum chen Naturausstattung. Schutzwald.

Am Ende meiner Ausführungen bleibt festzu- Ausblick stellen, dass das Institut für Grünland und Melio- rationswesen, das heutige Institut für Agrartech- Die Nährstoff- und Energiekreisläufe, die für den nik und Landeskultur auf dem Gebiet der Grün- Bestand einer ganzen Kulturlandschaft über landbewirtschaftung, der Gewässerreinhaltung Jahrhunderte von Bedeutung waren, bestehen und der landeskulturellen Gestaltung im Harz nicht mehr. Die Verzahnung von Nutzung und eine bleibende Spur hinterlassen hat (Abb. 2). Schutz wird lediglich durch Förderprojekte auf- Und so möchte ich Herrn Prof. Dörter für die recht erhalten. Mit der EU-Erweiterung werden Förderung der Harzforschung danken und ihm diese Fördermittel für die Erhaltung der Berg- vor allem Gesundheit wünschen. Ich wünsche wiesen jedoch weiter zurück gehen, und die aber auch der „dritten Wissenschaftlergenera- Gesellschaft ist nicht bereit, eine museale Kul- tion“ des Institutes im Harz ein gutes Gelingen turlandschaft der vorindustriellen Zeit zu finan- und eine weiterhin erfolgreiche Zusammenarbeit zieren, auch wenn es hierzu durch den Touris- bei unseren Projekten am Brocken. mus Ansätze gibt.

Im Ostharz bestanden in den sechziger Jahren des 20. Jahrhunderts einmal 14 000 ha Dauer- grünland. Davon sind heute aus der Sicht des Artenschutzes noch 1 500 – 2 000 ha wertvoll.

29 Abb. 2: Darstellung des Versuchsfeldes Stiege-Füllenbruch in den Jahren 1967 bis 1972

Literatur DÖRTER, K. (1963): Untersuchungen über die Verbesserung von Dauergrünland spezieller BALKE, R. (2000): Bergwiesenwirtschaft im Standorte einschließlich der Anwendung des Thüringer Wald. Artenschutzreport, Jena 10; S. chemischen Pflügens. SD – 100 Jahre ldw. 50 – 51. Institute der Univ. Halle, S. 202 – 218

BEUG, H.-J.; HENRION, I. und SCHMÜSER, DÖRTER, K. (1965): Möglichkeiten zur Hebung A. (1999): Landschaftsgeschichte im Hochharz. der Grünlandleistungen im Harz. Wissenschaft- Ges. zur Forderung des Nationalparks Harz e. lich-technischer Fortschritt 6, 3 Berlin V. Goslar, 453 S. DÖRTER, K. (1970): Aufgaben der Pflanzen- BISCHOFF, H.-M. (1957): Untersuchungen über produktion in der DDR in ihren Wechselbezie- qualitative und quantitative Ertragssteigerung hungen zur sozialistischen Landeskultur. Vortr. der Dauerweiden des Ostharzes mit dem Ziel Symp. Soz. Landeskultur u. Pflanzenproduktion der tierischen Produktionserhöhung F/E-Ber. 23 der MLU Halle, S. 23 – 50 h 7 – 05 des Inst. f. Grünland und Meliorations- wesen der MLU Halle GALL, M. (1957): Die Steigerung der Dauer- weideerträge nach Quantität und Qualität durch BISCHOFF, H.-M. (1967): Der Einfluss der Düngungsmaßnahmen als Grundlage für die Düngung und der Nutzung auf die Ertragssteige- Erhöhung der tierischen Produktion im Gebiet rung spezieller Grünlandstandorte im Ostharz. des Westharzes (DDR). F/E-Ber. 23 h 7 – 05 T. Diss. Univ. Halle II des Inst. f. Grünland u. Meliorationswesen d. MLU-Halle BRUELHEIDE, H.; HEHLGANS, F.; BERGNER, W. und WEGENER, U. (1997): GALL, M. (1964): Untersuchungen über die Bergwiesen im Harz – Aktueller Zustand, Ziele Quantität und Qualität des Futters auf Dauer- des Naturschutzes und Erhaltungsmaßnahmen. grünlandstandorten im Oberharz (DDR). Diss. Ber. Naturhist. Ges. Hannover 139, S. 177 – Univ. Halle, 118 S. und Tab.-Bd. 200

30 GEBHARDT, O. (1969): Der Einfluss einer standortgerechten Grünlandwirtschaft und eines zweckmäßigen Feldfutterbaues im Harzgebiet des Kreises Wernigerode auf das Betriebser- gebnis sozialistischer Landwirtschaftsbetriebe, dargestellt am VEG Hasselfelde. Diss. Univ. Halle 84 S. und Tab.

KAYSER, H. (1943): Das Grünland des Ober- harzes. Jb. F. ldw. 89, S. 241 – 286

LEIPNITZ, W. und WEGENER, U. (1974): Ein Beitrag zur Stickstoffdüngung des Dauergrün- landes der Harzhochfläche. Arch. Acker- u. Pflanzenbau u. Bodenkd., Berlin 18, 7 S. 557 – 566

MICHAEL, F. und LEHNERT, S.: Nutzungs- und Pflegekonzepte für die Bergwiesen im Landkreis Wernigerode. 1996: Hasselfelde, 1997: Stiege, 1998: Trautenstein, 1999: Königs- hütte u. 2000: Benneckenstein. Büro f. Umwelt- planung Dr. F. Michael, Wernigerode.

NITZSCHE, G. (1973): Untersuchungen über den Phosphor- und Stickstoffabtrag von landwirtschaftlichen Nutzflächen zur Verhinderung der Eutrophierung der Rappbodetalsperre im Harz. Diss. Univ. Halle

PFEIL, W. (1820): Vollständige Anleitung zur Behandlung, Benutzung und Schätzung der Forsten. Bd. 1 Zillichau und Freistadt, 524 S.

VOWINKEL, K. (2000): Nutzungsaufgabe der Harzer Bergwiesen als ökologisches Problem oder Chance für den Naturschutz? Unser Harz 48, S. 147 – 150

WEGENER, U. (1972): Der Nährstoffabtrag von landwirtschaftlichen Nutzflächen und seine Verminderung bei der Verhinderung der Talsperreneutrophierung – gezeigt am Beispiel des Einzugsgebietes der Hassel im Harz. Diss. Univ. Halle, 125 S. und Tab. Bd.

WEGENER, U. (2001): Bergwiesen zwischen Ertragsmaximierung und Naturschutz. Arch. Acker-Pfl. Boden., 47, S. 201 – 211

WEGENER, U. und BRUELHEIDE, H. (2000): Die Situation der Harzer Bergwiesen während der letzten 10 Jahre. Artenschutzreport, Jena 10, S. 11 – 15

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31 A management concept of land use The climatic conditions were characterized on in the mountainous river basin from the basis of daily amounts of atmospheric the point of view of changes in the precipitation and air temperatures, both parameters measured in the Experimental area of the agricultural and sylvan Station Czyrna, Department of General border Agricultural Farming and Plant Growing, Cracow University of Agriculture, during a period K. Klima, W. Mierzwa, University of Agriculture between 1981 and 2000 (Tab. 1). The following Cracow issues were analyzed using topograph maps developed on the basis of a terrain’s numerical model: hypsometry, terrain surface slopes, Introduction shapes and expositions of hillsides, and directions and divergence of surface water In Poland, mountainous terrains are supposed runoff. The ‘SURFER’ computer software to create and retain water resources and it is [Keckler D. 1995, Mierzwa et al. 1997] deemed their key function. To fulfill this function, supported the accomplishment of the analysis. such terrains shall be wisely and reasonably The terrain’s numerical model (TNM) was utilized, i.e. their natural resources and wealth obtained through the digitalization of should be exploited using methods allowing for hypsometric layers on the topographic map, its the forest resources to increase and agricultural scale 1:10000. The sizes and location of the soil land utilization to be properly managed. complexes, with regard to the surface features, In order to improve the hitherto system of land were also analyzed on the grounds of the plot utilization in mountainous river basins, it is very border digitalization results. The plot borders important to set the correct course of the were taken from a Soil Register Map, its scale agricultural and sylvan (forest) border. An being 1:2000, and verified whilst making a field agricultural and forest border is a line marking inventory. The selected physical and chemical the upper range limit of the arable lands parameters of soils were depicted on the base [Adamczyk et al. 1980]. For the purpose to of a agricultural soil map, its scale 1:5000, and practically change the agricultural and sylvan of investigation results by Klima [2000], and border course, it is necessary to exclude two Klima et al. [1998]. types of lands from agricultural use: lands situated higher than 1000 m above sea level on Discussion of the results slopes showing a slope angle exceeding 200, and all lands, irrespective of their altitude and The Czyrnianka river basin is situated in the slope angle, with flat-lying soils that are strongly region of Beskid Niski Mountains, Southern skeleton and waterlogged soils. With regard to Poland. Czyrnianka is a left-bank tributary (a 4th yield quality requirements, contaminated soils order tributary) of the Biala River and their containing high amounts of heavy metals, class confluence is at a kilometer 16+000. The III to V, should also be eliminated from altitudes of the Czyrnianka river basin (its area agricultural use [Kopec 2000]. is 1186,1 ha) range between 452 m above sea The objective of investigations referred to in this level (the Czyrnianka nad Biała rivers’ paper was to analyze the physio-graphic and confluence) and 754 m above sea level (the agro-engineering conditions in the Czyrnianka Piorun hill-top). The 90% of the river basin’s river basin. As soon as the agricultural and terrain encompasses lands of the Czyrna village sylvan border is set and adjusted to local (community of Krynica) and the remaining 10% conditions, the analysis results shall be applied of the lands belong to the Snietnica village to correct and improve the spatial arrangement (community of Uscie Gorlickie). of arable land. The land slope is a key factor that decides on how farming treatment procedures, mainly the The scope and methods of investigations ploughing, should be economically effective and correctly applied. Consequently, a maximum In the years 2000 and 2001, adequate studies slope angle of arable land of 15% was assumed as well as field and laboratory investigations for our purposes, and recommended in all the were performed. During the investigations, the external and internal transformation plans to following issues were analyzed: climatic be introduced in the land utilization policy. conditions, selected surface and soil features, According to investigations run by Martini [1944] and the way of utilizing arable land in the and Czyzyk [1955], the ploughing has to be Czyrnianka river basin. carried out across the slope and furrow-slices put towards the hill-slope, and this is possible

32 only when the slope degree does not exceed purposes that the altitude limit of plant growing 15%, because the resultant shift of furrow-slices on arable lands in the Czyrnianka river basin is not much reduce on such slopes, and the should be identical with the +60C isotherm. This farming-generated erosive processes within isotherm is the upper border of the moderately soils are not so intense. The results of the multi- warm climatic belt [Brzezniak and Czemerda annual investigations ensued in the Czyrnianka 1988, Nowicka 1993]. river basin show that the poorer quality of seeding plough on a hill-slope of 16.6% average As for grassland, a space between arable lands angle was one of the reasons why the winter and a forest was selected. However, one triticale yielding rates were decreased by at prerequisite had to be made, namely: the least 0,3 tonne·ha-1 against the yield obtained on maximum terrain’s slope rate shall not exceed a plot with an average slope angle of 12% 36% to guarantee a safe operation of tractors. [Klima 1997]. Also, the worse plough quality As for forests, the results of investigations by caused a quadruple increase in couch grass Fatyga [1991] and Kostuch [1976] were applied (Agropyron repens) growth, and almost a and the terrains of surface slopes of more then doubled increase in hemp nettle (Galeopsis 36% were designated. Also, it was decided that tetrahit) growth. already existing forests should remain on the current areas with slopes smaller than 36%, Soil and pluvial-thermal requirements of plants because the land covered by the forest are are very significant elements to be taken into neither proper arable lands nor useful consideration whilst setting an agricultural grasslands for the reason of their unsuitable and sylvan border. Pursuant to the soils quality and/or thermal requirements of recommendations by Fatyga and Gorecki plants. [1996], it was assumed for the purpose of the investigations performed that the following types The former investigations [Klima et al. 1996, of soils should not be ploughed: shallow and Klima and Mierzwa 2001] demonstrate that in very shallow soils, skeleton soils, soils from the the Czyrnianka river valley, the +60C isotherm complex class 13 and 14, permanently water- runs on the northern hill-slopes, at an average logged areas, too dry soils, soils classified as altitude of 560 m above seal level, and on hill- toughly or very toughly cultivable, soils facing slopes having other expositions, it generally intense or even very intense erosion risks. It runs at 620 m above sea level. The total basin was planned in the suggested transformation area is 1186,1 ha, and 641,0 ha of all arable scheme that all the soils as indicated should be lands (54%) belong to the moderately warm transformed into grassland or forest. With regard climatic belt [Tab. 2, Fig. 1], whereas the total to thermal requirements of plants and the area of arable lands located on 15% sloped hill- decrease in both the air temperatures and slopes within the moderately warm climatic belt vegetation period length at higher levels above is 112,1 ha, i.e. almost 50% of their total sea level, it was assumed for the investigation acreage.

Table 1: Average monthly air temperatures (oC) and total precipitations (mm) recorded during the period of 1981-2000 at the Mountain Experimental Station Czyrna (540 m asl)

Month I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I-XII

Temperature

-4,3 -3,5 1,2 6,2 11,4 14,2 16,0 14,7 11,3 6,9 0,9 -2,5 6,0

Precipitation

44,4 40,6 46,1 61,3 101,7 118,0 100,6 93,8 78,7 51,5 42,8 54,4 833,9

33 Table 2: Transformation of land use areas in the Czyrnianka basin after taking the assumed criteria into consideration.

Land use in ha Gradient in Climatiic a – current, b – proposed, c – changes % level Arable land Meadows Grass-lands Forests Other a b c a b c a b c a b c a b Moderately <15 112,1 112,1 0,0 18,2 18,2 0,0 94,9 94,9 0,0 46,8 46,8 0,0 14,3 14,3 warm 15-36 55,1 0,0 -55,1 4,6 59,7 +55,1 42,3 42,3 0,0 190,3 190,3 0,0 15,4 15,4 >36 0,8 0,0 -0,8 0,0 0,0 0,0 1,1 0,0 -1,1 42,7 44,6 +1,9 2,4 2,4 <15 57,3 0,0 -57,3 4,4 61,7 +57,3 51,2 51,2 0,0 72,1 72,1 0,0 9,5 9,5 Moderately 15-36 25,6 0,0 -25,6 2,8 28,4 +25,6 46,8 46,8 0,0 240,1 240,1 0,0 16,6 16,6 cool >36 0,2 0,0 -0,2 0,1 0,0 -0,1 0,6 0,0 -0,6 16,6 17,5 +0,9 1,2 1,2 Total 251,1 112,1 -139,0 30,1 168,0 +137,8 236,9 235,2 -1,7 608,6 611,4 +2,8 59,4 59,4 Total as % the total basin 21,2 9,5 -11,7 2,5 14,2 11,6 20,0 19,8 -0,2 51,3 51,5 +0,2 5,0 5,0 area *) The accuracy of calculation 0,1 ha

Fig. 1: The location of farmlands (arable land, meadows, grass-lands, orchards) and forests in the Czyrnianka basin

34 With regard to the assumed criteria, it was uzytkowania przestrzeni rolniczej na obszarach stated that the area of arable lands should be gorskich. Wiadomosci IMUZ, 4, 217-228. decreased in the Czyrnianka river basin by as KECKLER, D. (1995): Surfer for Windows. much as 139 ha [Tab. 2]. From the remaining Golden Software, Colorado, USA. area, 138 ha should be transformed into KLIMA, K. (1997): Wplyw przedplonu na meadows, and on the 1 ha area, a forest should plonowanie pszenzyta ozimego w warunkach be planted. Several, rather small land gorskich. Zeszyty Naukowe AR w Krakowie, complexes: meadows covering 0,1 ha, and seria Sesja Naukowa, 48, 101-108. pastures of 1,7 ha should not be utilized in this KLIMA, K. (2000): Produkcyjnosc i way anymore. Instead, their joint acreage (1,8 przeciwerozyjna skutecznosc plodozmianow w ha) should be as signed for afforestation. Upon warunkach gorskich w poludniowo-zachodniej completion of the transformation, the meadow czesci Beskidu Niskiego. Zeszyty Naukowe AR area should increase and be 168,0 ha (an w Krakowie, seria Rozprawy, 258, 96 s. increase by 11,7% of the total basin area), and KLIMA, K., MIERZWA, W. (2001): Wybrane the pasture area should be reduced to 19,8 ha zagadnienia gospodarki lakowo-pastwiskowej w (i.e. by 0,2%). The forest terrains will increase zlewni Czyrnianki w poludniowo-zachodniej from 608,6 ha (51,3%) to 611,4 ha (51,5%). czesci Beskidu Niskiego. Materiały konferencji nt. „Trwala okrywa roslinna jako podstawa Conclusions zrownowazonego rozwoju rolnictwa w zlewniach karpackich”. IMUZ Jaworki, 175-182. 1. On the basis of agro-engineering and KLIMA, K., MIERZWA, W., ZAJAC, T. (1998):. physiographic criteria assumed, from the Ocena przebiegu granicy rolno-lesnej w zlewni total area of 251 ha of arable land, 138 ha Czyrnianki w poludniowo-zachodniej czesci should be transformed into meadows, and Beskidu Niskiego. Problemy Zagospodarowania 1 ha should be planted with a forest. Ziem Gorskich, 44, 103-116. 2. An area of 1,8 ha of meadows and pastures KOPEC, S. (2000): Kryteria wyodrebniania should be transformed into forest. marginalnych gleb gorskich uzytkow rolnych w 3. All the planned changes in the land celu ich wylaczenia z uzytkowania rolniczego. utilization scheme can stimulate the Problemy Zagospodarowania Ziem Gorskich, productivity of the arable lands located in the 46, 5-13. Czyrnianka river basin, and the significant KOSTUCH, R. (1976): Przyrodnicze podstawy area of arable land, if transformed into lakowo-pastwiskowej gospodarki w gorach. permanent grassland, should protect this PWRiL Warszawa, 150 s. region and its soils against water erosion. Martini Z. 1955. Rozwazania dotyczace teorii pracy narzedzi na stokach. Roczniki Nauk Rolniczych, 71–F, 1, 62-70. References MIERZWA, W., MIERZWA, T., CZECH, A. (1997): Przydatnosc komputerowego programu ADAMCZYK, B., GERLACH, T., OBRĘBSKA- Surfer do pozyskiwania i przetwarzania STARKEL, B., STARKEL, L. (1980): Zinal and informacji o terenie. Zeszyty Naukowe AR w azonal aspect of the agriculture-forest limit in the Krakowie, seria Inzynieria Srodowiska, 17, 93- Polish Carpathians. Geografia Polski, 43, 71-84. 108. BRZEZNIAK, E., CZEMERDA, A. (1988): NOWICKA, A. (1993): Temperatura. [W:] Termiczne uwarunkowania wegetacji roslin Czynniki plonotworcze - plonowanie roslin. uprawnych w Beskidzie Sądeckim. Polska Wydanie zbiorowe pod redakcją J. Dziezyca. Akademia Nauk, Problemy Zagospodarowania PWN Warszawa, 99-148. Ziem Gorskich, 28, 59-74. CZYZYK, W. (1955): Przemieszczanie gleby na zboczu pod działaniem orki. Roczniki Nauk Rolniczych, 71-F, 1, 73-87. [email protected] FATYGA, J. (1991): Waloryzacja terenow gorskich pod katem rolniczym i ochrony [email protected] srodowiska na przykładzie Sudetów. Materialy konferencji nt. „Strategia gospodarki rolnej w gorzystych regionach Polski poludniowej”. IMUZ Falenty, 20-35. FATYGA, J., GORECKI, A. (1996): Czynnik glebowy jako element kwalifikowania

35 Neugestaltung der Kulturlandschaft Mischbodenkippe wurden die Deckschichten im südlichen Sachsen-Anhalt durch durch Zugbetrieb als Vorwärts- oder Rück- Rekultivierung wärtskippen im Zeitraum 1950 bis etwa 1965 abgelagert. P. String, M. Weller, Landesamt für Geologie 3. Die Substrate der Deckschicht entstanden und Bergwesen, Halle durch Vermischung der kulturfähigen E. Vogler, F. Vogler, Dr. Vogler und Partner Schichten bzw. Schichtpakete des Vorfeldes Ingenieurgesellschaft mbH, Leipzig (Vorfeldhumus ist nur noch in Spuren oder kleinflächigen Inseln nachweisbar); die Deckschichten mit großer Mächtigkeit ent- Im südlichen Sachsen-Anhalt gibt es Lager- standen durch Tagebaugroßgeräte in Tief- stätten mit qualitativ hochwertiger Kohle, die seit und Hochschüttung etwa ab 1965. über 250 Jahren abgebaut werden. Der Braun- kohlenbergbau hat neben einigen Ortslagen Neben verschiedenen anderen Untersuchungen vorwiegend Flächen mit Braunerde-Tscherno- an Kippenböden bestand im Rahmen des Pro- semen und Tschernosemen aus Löss überbag- gramms „Bodendauerbeobachtungsflächen“ gert, also Böden, deren Bodenfunktionen als (BDF) die Möglichkeit, die Bodenentwicklung auf hoch bis sehr hoch einzustufen sind. Mit der unterschiedlich alten, aber aus gleichem Sub- Devastierung gehen alle Bodenfunktionen verlo- strat bestehenden Kippen mit sicher feststellba- ren. Durch die Rekultivierung ensteht ein neues rem Alter zu untersuchen. 1995 wurden sechs Bodenprofil, in dem die Bodenfunktionen wieder Flächen eingerichtet, die zwischen 1935 und zu wirken beginnen. 1995 geschüttet wurden und sich auf Grund des Substrataufbaus und typischer Nutzung (Acker) Der Bergbau hat die Verteilung der Nutzungs- vergleichen lassen. Nicht vergleichbar ist die arten erheblich verändert. Im Tagebauvorfeld Rekultivierungstechnologie und ihre Auswirkung waren > 90 % der Flächen landwirtschaftlich auf die Boden- und Bodenfunktionsentwicklung. genutzt, Wald gab es so gut wie nicht. In der Die erste Nachuntersuchung erfolgte 2001. Bergbaufolgelandschaft sind nur noch etwa 60 % der Flächen landwirtschaftlich genutzt; größere Waldflächen sind entstanden. Neu sind Ergebnisse der Untersuchungen sind u. a.: wassergefüllte Restlöcher (TRL 397, Mondsee) und einige Sonderflächen, z. B. der Revierpark Die Substrate sind Gemenge aus Kipp- Profen oder das NSG Restloch Jaucha. Weitere Kalkschlufflehm (Löss) und Kipp-Kalklehm wassergefüllte Restlöcher werden früher oder (Geschiebemergel). Durch die landwirtschaft- später dazu kommen. liche Bewirtschaftung entstehen Pararendzinen. Eine Horizontierung ist nach drei bis vier Jahren Im Folgenden soll der oberste Profilmeter der zu erkennen (Initialhorizonte). Zentrale Bedeu- landwirtschaftlich genutzten Kippenflächen mit tung für die Bodenentwicklung und die Wieder- seiner Bodenbildung und insbesondere seiner herstellung der Bodenfunktionen hat die Versor- Humusdynamik näher betrachtet werden. Durch gung mit organischer Bodensubstanz (OBS). die Rekultivierung entstanden in Abhängigkeit Das Kippsubstrat, die Rekultivierungstechno- zur Rekultivierungstechnologie Kippen, die sich logie und die Bewirtschaftung/Nutzung sind für in Bezug auf den Humusgehalt der Deckschicht die OBS-Akkumulation, die weitere Entwicklung in drei Gruppen grob zusammenfassen lassen: der Kippenböden und für das Wiederwirksam- werden der Bodenfunktionen entscheidend. 1. Die Substrate der Deckschicht enthalten über einer humusfreien Mischbodenkippe Auf den älteren Kippen mit stark ausgebildeten den selektiv ausgehaltenen Humushorizont Ah-Horizonten finden sich Pararendzinen, z. T. des Vorfeldes fast vollständig (Vorfeldhu- „Tschernoseme“ aus Kipp-Kalkschlufflehm und mus bestimmt Eigenschaften der organi- Kipp-Kalklehm mit Bodenfunktionen ähnlich schen Bodensubstanz des Substrats); die natürlicher Pararendzinen (z. B. BDF Profen 2, 3 Deckschichten entstanden durch Kulturbo- und 4). Im Gegensatz dazu neigen die jüngeren densonderbetrieb (Handkippen) im Zeitraum Kippen mit z. Z. relativ niedrigem Humusgehalt bis etwa 1950. wegen ihrer Verkippungstechnologie und Rekul- 2. Die Substrate der Deckschicht entstanden tivierung zur Stauvernässung, d. h. die anfangs durch Vermischung des Humushorizontes auch hier entstehendenen Pararendzinen entwi- mit dem B- und C-Horizont des Vorfeldes ckeln sich in Richtung Pseudogley-Pararendzina (Vorfeldhumus hat wesentlichen Anteil an mit den entsprechenden Bodenfunktionen. der organischen Bodensubstanz). Über der

36 Die auf 15 Jahre alten und älteren Kippen durchgeführte Bodenschätzung ergab Acker- zahlen zwischen 58 und 63, für Pararendzinen und Pseudogleye typische Ackerzahlen. Ge- genüber den Ackerzahlen im Vorfeld ist das eine um ca. 30 % geringere Ackerzahl. Auf diesen Flächen ist die Bodenfunktion „Standort für land- und forstwirtschaftliche Nutzung“ noch nicht so hoch einzustufen, wie auf den natürlichen Böden im Tagebauvorfeld. Das gilt auch für die anderen Bodenfunktionen.

In den Krumenhorizonten der Kippenflächen (Ap- bzw. Ah-Horizonte) wird zwar häufig ein den natürlichen Böden vergleichbarer Gehalt an organischer Bodensubstanz - gemessen als Ct % - festgestellt. Der OBS–Vorrat - gemessen in t/ha - ist jedoch, bezogen auf den obersten Profilmeter, wesentlich geringer. Wenn die Qualität der Bodenfunktionen der Böden im Vorfeld auf der Kippe wieder erreicht werden soll, muss man sich auf der Kippenseite intensiv mit der Verbesserung der Böden befassen. Das betrifft vor allem die Mächtigkeit des humosen Oberbodens, seinen OBS-Vorrat und die Humusqualität.

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37 Energieproduktion und Ressourcen- eine Kulturlandschaft, die wir heute in ihrer schutz Nutz-, Schutz- und Erholungsfunktion weitestgehend als Einheit betrachten müssen (Abb. 1). A.Vetter, Thüringer Landesanstalt für Landwirt- schaft, Jena Eine einseitige Betrachtung eines Teils dieser Funktionen führt zweifelsfrei zu Fehlentwicklun- gen. Als Beispiel seien jeweils die Hungersnöte Die Problematik des globalen anthropogenen nach Kriegen genannt, die sofort zu einer einsei- Treibhauseffektes hat die Bundesregierung ver- tigen Bevorzugung der Nutzfunktion geführt anlasst, eine Zielstellung zur Minderung des haben. Eine hohe Effizienz der landwirtschaftli- Ausstoßes des Treibhausgases CO2 zu verab- chen Produktion, die Globalisierung der Märkte schieden. Die Kohlendioxidemissionen in (Importe an Lebens- und Futtermitteln) sowie Deutschland sollen bis 2005 um ca. 20 bis 25 ein verändertes Ernährungsverhalten haben er- %, bis 2020 um 50 % und bis 2050 um 80 % ge- reicht, dass es in Europa keinen Hunger mehr genüber dem Stand von 1987 gesenkt werden. gibt, sondern ein Überangebot an Nahrungsmit- Dies ist vorrangig durch eine drastische Ener- teln vorhanden ist. Diese Entwicklung, im Zu- gieeinsparung sowie den Einsatz erneuerbarer sammenhang mit einem positiv zu bewertenden Energien zu erreichen. In diesem Zusammen- wachsenden Umweltbewusstsein, birgt die Ge- hang ist auch das im Weißbuch für Erneuerbare fahr in sich, dass die Schutz- und Erholungs- Energie der Europäischen Kommission festge- funktion überbetont wird. Die Nutzfunktion mit schriebene Ziel der Verdoppelung des Anteils dem abiotischen (Luft, Wasser, Boden), dem erneuerbarer Energieträger von 6 % (1995) auf biotischen (Flora und Fauna) und dem ästheti- 12 % bis zum Jahre 2010 zu sehen. 84 % soll schen (Landschaftsbild) Ressourcenschutz dabei die Nutzung von Biomasse erbringen. vollends in Einklang zu bringen, ist nicht mög- lich. Es gilt vielmehr einen Konsens zu finden, Der Anteil erneuerbarer Energieträger wird nach der die einzelnen Funktionen weitestgehend unterschiedlichen Erhebungen für Deutschland berücksichtigt. Ausgeschlossen davon sind na- auf 1,8 bis 2,6 % eingeschätzt und liegt damit türlich Naturschutzgebiete, geschützte Biotope weit unter dem Durchschnitt der EU. In den bei etc., die einer bestimmten naturschutzfachlichen erneuerbaren Energien führenden Ländern, wie Zielstellung unterliegen. z. B. Schweden (25,4 %) davon 18 % Bioener- gie, Österreich (23,4 %) davon 12 % Bioenergie und Finnland (21,3 %) davon 13 % Bioenergie, spielt die energetische Nutzung von Biomasse eine erhebliche Rolle.

In Deutschland ist noch nicht in das Bewusstsein der Bevölkerung vorgedrungen, dass die pflanzliche Primärproduktion weltweit der einzige Produktionszweig ist, der laufend Energie produziert und diese der Menschheit als „nachwachsende Energiequelle“ zur Verfügung steht. Dies geschieht vorwiegend in Form von Nahrungs- und Futtermitteln bzw. im Rahmen der Holzproduktion als Baustoffe, Möbel etc..

Die jährlich nachwachsende Biomassemenge übertrifft bei weitem den Verbrauch in den genannten Bereichen, so dass durchaus ein größerer Teil dieser Bioenergie einer direkten energetischen Verwertung zugeführt werden kann. Abb. 1: Funktionen der Kulturlandschaft Diese vorhandenen Potentiale gilt es, in Zukunft verstärkt in weitestgehenden Einklang mit den Anforderungen des Umweltschutzes zu nutzen. In Deutschland entstand über Generationen

38 Tab. 1: Die im Weißbuch der Europäischen Kommission vorgesehenen Zuwächse der einzelnen erneuerbaren Energieträger zwischen 1995 und 2010

Energieträger Anteil 1995/PJ Anteil 2010/PJ Zuwachs in % Wind 14,7 288,9 6,1 Wasserkraft 1.105,5 1.279,3 3,9 Photovoltaik 0,01 10,9 0,2 Biomasse 1.876,0 5.653,3 83,8 Geothermie 104,7 217,8 2,5 Solarkollektoren 10,9 167,5 3,5 Summe 3.111,8 7.617,7 100

Tab. 2: Energie-Input-Output-Verhältnis für die Produktion und Bereitstellung biogener Energieträger

Kraft- und Brennstoffe Energie-Input-Output-Verhältnis Benzinersatz Ethanol aus Weizen ohne Nebenprodukte 1 : 1,1 Ethanol aus Zuckerrüben mit 1 : 1,6 Nebenprodukten Ethanol aus Kleegras 1) 1 : 4,0 Dieselersatz Rohes Rapsöl + Schrot 1 : 3,4 Rapsmethylester + Schrot 1 : 3,1 Heizöl, Gas und Kohleersatz Energiegetreide 1 : 13 Energieholz aus Plantagen 1 : 16 Waldrestholz 1 : 17 Stroh 1 : 20 1) nach Grass u.a. (1999)

Aus gesamtgesellschaftlicher Sicht sollten möglichst weites Energie-Input-Output-Verhält- Bioenergieträger vor allem zum Schutz der nis aufweisen. Erdatmosphäre beitragen, gleichzeitig als Das Energie-Input-Output-Verhältnis ergibt regenerative Energie mit geringen keine Aussage zur Nettoenergieproduktion je Subventionen verbunden sein, d.h. Flächeneinheit und der Kosten je t/CO2-Vermei- Wettbewerbsfähigkeit besitzen, Arbeitsplätze dung. Die Produktion von Ethanol aus Weizen, im ländlichen Raum erhalten bzw. schaffen Kartoffeln und Zuckerrüben als Ersatz bzw. Zu- und die natürlichen Ressourcen schonen. satz von Benzin weist nur einen sehr geringen Im folgenden wird nun auf die Produktlinien ein- Nettoenergiegewinn auf. gegangen, die unter den gegenwärtigen Rah- menbedingungen bzw. mit kurz- und mittelfristi- Für den Kraftstoffbereich ist derzeit Rapsöl und ger Aussicht auf eine Änderung der Rahmenbe- verestertes Rapsöl (RME) die einzige biogene dingungen und der technischen Machbarkeit Alternative. Es weist im Bereich der Emissionen Erfolg versprechen. im Vergleich zu Dieselkraftstoffen im Bereich CO, HC, Partikel und Ruß Vorteile auf. Die Als regenerative Energieträger kommen grund- Energiebilanz ist ebenfalls positiv. Nachteile sätzlich nur Produktlinien in Betracht, die ein sind bei der Verbrennung bei NOx gegeben.

39 Die gute biologische Abbaubarkeit spricht durch den niedrigen Ascheschmelzpunkt be- ebenfalls für Rapsöl. Prädestinierte Einsatzge- dingt, der eine verhältnismäßig „kalte“ Verbren- biete sind somit der innerstädtische Verkehr und nung (600 bis 700 °C) bewirkt. Damit ist die maschinelle Arbeiten in Wasserschutzgebieten. Gefahr erhöhter Kohlenmonoxidemissionen verbunden. Des weiteren kann Getreidestroh Die abiotische Ressource Luft / Atmosphäre erhebliche Mengen Chlor enthalten, die zu ver- wird somit bei der Nutzung von Raps als stärkten Chlorwasserstoffemissionen, aber vor Kraftstoff entlastet. Komplizierter stellt sich der allem zu erhöhten Korrosionen im Kesselbereich Anbau, unabhängig von der späteren führen können. Verwendung des Rapses, als Food oder Non- Food Erzeugnis dar. Zum einem bindet Raps Anders als die Produktion von Non-Food-Raps Schwefel (saurer Regen), hat eindeutig positive befindet sich der Anbau von lignocellulosehalti- Fruchtfolgeeffekte und bereichert das ger Biomasse aufgrund der vorhandenen Holz- Landschaftsbild, ist also vor dem Hintergrund und Strohpotentiale im Pilot- und Demonstrati- des ästhetischen Ressourcenschutzes positiv zu onsstadium. Der Anbau von Mais, Ganzpflan- bewerten, andererseits sind alle Kruziferen zengetreide, Miscanthus und Pappeln / Weiden gekennzeichnet durch eine verstärkte im Kurzumtrieb sowie die Nutzung von Spät- Freisetzung von Lachgas. Die oft herauf- schnitten von Extensivgrünland könnte für die beschworene Monokultur von Raps bei ver- Landwirtschaft bei leicht veränderten Rahmen- stärkter Nachfrage seitens der Industrie ist aller- bedingungen (Ökosteuer + 10 Cent/l Heizöl, dings gegenstandslos, da Raps mit sich selbst AGENDA 2000) attraktiv werden. Die ökologi- unverträglich ist und maximal aller 4 bis 5 Jahre schen Vor- und Nachteile sind in der folgenden auf dem gleichen Schlag ohne Ertragseinbußen Darstellung in Anlehnung an Hartmann und angebaut werden kann. Wägt man die Vor- und Strehler (1995) aufgeführt. Es handelt sich dabei Nachteile ab, sollte der Rapsanbau auf 15 bis um eine sehr schematische Aufstellung, die 20 % der Ackerfläche erfolgen. unter den verschiedenen Standortbedingungen einer gewissen Variation unterliegt. Feste Brennstoffe sind vor dem Hintergrund der Das eine derartige Aufstellung Mängel aufweist Nettoenergiebereitstellung absolut zu favorisie- ist schon daran ersichtlich, dass Raps bei ren. Ihr Einsatz beschränkt sich jedoch auf die Verbleib des Strohs auf dem Acker in der Erzeugung von Wärme- und z.T. Elektroenergie. Summe Ganzpflanzengetreide gleichgestellt ist. In Zukunft gewinnt zweifellos die Vergasung als Der Nettoenergiegewinn je Flächeneinheit als Grundlage für die Methanolproduktion Bedeu- die mit entscheidende Größe, ist bedeutend tung. Dieses wird dann im Kraftfahrzeug zu niedriger als bei Ganzpflanzengetreide. Wie Wasserstoff reformiert, der wiederum in Brenn- bereits erwähnt hat Rapsöl, weil die einzige Al- stoffzellen eingesetzt wird. ternative zu fossilen Treibstoffen, eine Einsatz- berechtigung als Dieselersatz. Von vornherein Bei der thermischen Nutzung von Waldrestholz, ausgeschlossen sollten Kulturen wie Mais wer- Stroh, Energiegetreide und Energieholzplanta- den. Sie tragen bei einer Anbauausdehnung gen ist die Wirtschaftlichkeit am ehesten gege- über das nötige Maß als Futtermittel hinaus ben. weder zum biotischen noch zum ästhetischen Ressourcenschutz bei. Dauerkulturen wie Ebenfalls vorangetrieben werden sollte die se- Miscanthus und Kurzumtriebsplantagen sind vor kundäre energetische Nutzung, d.h. die Nutzung dem Hintergrund des Ressourcenschutzes zu von Gebrauchtholz. bevorzugen. Diese Aussage trifft vor allem für „ausgeräumte Agrarlandschaften“ zu. Dabei ist Die energetische Verwertung von Holz für den die Anlage von Kurzumtriebsplantagen gegen- Wärmesektor hat hinsichtlich Wirkungsgrad und über Miscanthus aus folgenden Gründen be- Emissionen einen Stand erreicht, der diese vorteilt: weitestgehend als unproblematisch erscheinen lässt. Immer schärfere Anforderungen seitens • Ernte aller 3 bis 5 Jahre, damit sind immer der Immissionsgesetzgebung verschlechtern die Rückzugsgebiete für Niederwild vorhanden Konkurrenzfähigkeit zu fossilen Energieträgern • volle Mechanisierungskette für diese Ernte und sollten bei der derzeitigen Preissituation und spätere thermische Verwertung vorhan- nicht im Vordergrund stehen. den • gute Anpassung an die unterschiedlichen Die thermische Verwertung von Stroh stellt im Standortbedingungen durch Arten und Vergleich zu Holz bedeutend höhere Anforde- Klone gegeben rungen an die Anlagentechnik. Dies ist vor allem

40 Tab. 3: Vergleichende Bewertung des Energiepflanzenanbaus unter ökologischen und landespflegerischen Gesichtspunkten

Kriterium Mais Gpfl.- Miscanthus Kurzumtriebs- Landschafts- Raps Triticale plantage pflegeheu 1)

Erosion durch Wasser + -- + + + ++ Bodenfruchtbarkeit und ++ - o + + ++ Fruchtfolgewirkung Humuserhalt + - o + + ++ spezifischer N-Entzug je - - o + + ++ Brennstoffäquivalent Nährstoffeintrag ins o - o + + ++ Grundwasser Risiken durch Pflanzen- - - o + + ++ schutzmittelanwendung Wasserverbrauch - - o - - o

Beitrag zur N2O - - - + + + Emissionsminderung spezifischer Flächen- - o + o + -- bedarf (je Substitutions- äquivalent) technologische Eignung + - ++ - + - für Bereitstellung technologische Eignung + - o + o -- für Verbrennung Toleranz gegenüber„Un“- - - o o ++ ++ kräutern und -gräsern Artenvielfalt (Flora) - -- - o + ++ Artenvielfalt (Fauna) o - - + ++ ++ Beitrag zu „Kulturland- + - - + + + schaft“ und Erholungswert Summe o 16 - o 8 + 14 + 15 + 1) Bereitstellung von Öl, Rapskuchen - Stroh verbleibt auf dem Feld Erläuterungen zu den Wirkungen: sehr günstig (++), günstig (+), mittel (o), ungünstig (-), sehr ungünstig (--)

Wie erwähnt handelt es sich bei beiden Arten konventionellen Getreideanbau keine Vorteile zu um Dauerkulturen / Plantagen mit einer Nut- erkennen. Wählt man als Referenzmedium den zungszeit > 10 Jahre. Energiegetreide, vor allem Futtertriticaleanbau, d.h. die Körnernutzung, ist Triticale, ist z.Z. die einzige anuelle Kultur, die der Energietriticaleanbau unter den gegenwärti- als Festbrennstoff am Rand der Wirtschaftlich- gen Rahmenbedingungen durch folgende ge- keit steht. Sie zeichnet sich gegenüber anderen ringe Inputs gekennzeichnet: konventionellen Getreidearten, Hirsen, Sonnen- blumen und Topinambur etc. durch eine gute • reduzierter Stickstoffeinsatz Verbrennungseignung, volle Mechanisierbarkeit, • reduzierter Einsatz von Herbiziden vorhandene Konversionstechnik und ein sehr • kein Einsatz von Fungiziden gutes Energie-Input-Output-Verhältnis aus. Der • abiotische Ressourcenschutz ist somit weitest- Zum Abschluss des Beitrages noch eine mögli- gehend gegeben. Für den biotischen und ästhe- che Option für die Zukunft, die einen verbesser- tischen Ressourcenschutz sind gegenüber dem ten Beitrag zum biotischen und ästhetischen

41 Ressourcenschutz leisten könnte. Die Betonung Abbildung 2 veranschaulicht ein solches liegt leider auf könnte, da noch keine wissen- System. Es verbindet die Produktion von schaftlichen Untersuchungen zur Anbautechnik, Furnierholz/ Zellstoff- und Energieholz und Ökonomie und Ökologie in Deutschland vorlie- Ackerbau (Food oder Non-Food). Vor allem in gen. Es handelt sich um die „Agroforstwirt- Großbritannien wurde Anfang der 90er Jahre mit schaft“, d.h. die Kombination zwischen Land- Untersuchungen begonnen, die nach Aussagen und Forstwirtschaft. Dabei wird unterschie- der Universität Leeds erfolgversprechend sind. den zwischen silvopastoralen Systemen Baum/ Als schwerwiegendstes Hindernis für die Strauch + Tier / Futterpflanze als Unternutzung, Einführung derartiger Systeme, dürfte sich bei z. B. die bekannte Streuobstwiese und silvoa- vorausgegangener erfolgreicher Erprobung die rablen Systemen, Baum / Strauch + einjährige Notwendigkeit einer Veränderung der EU- Nutzpflanzen zwischen den Baumreihen. Vor Förderrichtlinien für die Landwirtschaft und allem letztgenannte Systeme können in acker- deren administrativer Abwicklung herausstellen baulich geprägten Gebieten eine Alterna- tive z. B. zu Windschutzstreifen etc. darstellen.

Abb. 2: Mögliches Agroforstwirtschaftssystem

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42 Immissionsschutz und Landwirt- Als weiteres aktuelles Problem sind die Emissi- schaft onen klimarelevanter Gase näher zu untersuchen. Neben der Industrie, dem Straßenverkehr C. Ehrlich, B. Schneider, W. Albrecht, und den Hausbrandfeuerstätten leistet der Be- Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt reich Land- und Forstwirtschaft einen nicht un- bedeutenden Beitrag zu den o.g. Emissionen. Einleitung Emissionen aus der Landwirtschaft

Vor dem Hintergrund der EU-Richtlinie 2001/81/EG zur "Begrenzung der nationalen Im Rahmen eines speziellen Untersuchungs- Emissionshöchstmengen für Schwefeldioxid, programms [1] werden zurzeit die Emissionen Stickstoffoxide, flüchtige organische Verbindun- aus der Landwirtschaft (Tierhaltung) und aus gen sowie Ammoniak" hat sich Deutschland z.B. biogenen Quellen für Sachsen-Anhalt ermittelt. verpflichtet, die Ammoniak-Emissionen bis zum Zu den biogenen Quellen zählen Wälder, Grün- Jahr 2010 auf maximal 550.000 Tonnen zu be- land, Äcker, Wasserflächen und andere natur- grenzen. nahe Systeme. In diesem Kontext sind die Emissionsverursa- Die Emissionsquellen für die klimarelevanten cher möglichst vollständig zu erfassen, deren Gase Distickstoffoxid und Methan, für Ammo- Anteile zu ermitteln und entsprechende Emissi- niak als wesentlicher Stoff für Euthrophierung onsminderungsmaßnahmen zu erarbeiten und und Versauerung und Sekundärpartikelbildung durchzusetzen. sowie für die flüchtigen organischen Verbindun- Diese Richtlinie soll dauerhaft sicherstellen, gen (VOC) als Ozon-Vorläufersubstanzen sind dass kritische Eintragsraten durch versauernd, zunächst auf Kreisebene zu ermitteln und über euthrophierend und photochemisch wirkende Emissionsfaktoren die zugehörigen Emissionen und zur Sekundäraerosolbildung beitragende zu berechnen. Luftschadstoffe nicht überschritten werden.

Tierzahlen in Sachsen-Anhalt

8000 7000 6000 5000 Rinder 4000 Schweine 3000 Hühner 2000 Anzahl in 1000 Anzahl 1000 0 1990 1994 1995 1996 1999 2001 Rinder 888 444 452,9 439 405 383 Schweine 1956 712 712 711 892 861 Hühner 7166 6330 k.A. 6638 7091 7114

Abb. 1: Tierzahlen in Sachsen-Anhalt

(Quelle: Statistisches Landesamt Sachsen-Anhalt)

43 Direkte, stoffwechselbezogene Methan-Emissi- Grundlage der Emissionsberechnung im Bereich onen entstehen in den Pansen der Wiederkäuer. der Tierhaltung sind die Viehzahlen. Bei der Exkrementzersetzung der Nutztiere Aus einem Forschungsvorhaben des Bundes- bilden sich durch aneroben Abbau der organi- ministeriums für Verbraucherschutz, Ernährung schen Substanz Methan und Ammoniak. Im und Landwirtschaft sowie des Umweltbundes- Rahmen der Pflanzenproduktion entstehen amtes zu "Ammoniak-Emissionsinventar der Ammoniakemissionen u.a. durch Stickstoffüber- deutschen Landwirtschaft und Minderungssze- angebote im Boden, aus der Anwendung von narien bis zum Jahre 2010" liegen eine Reihe mineralischen Düngemitteln sowie Wirtschafts- von neueren Ergebnissen zur Emissionsberech- düngern aus der Nutztierhaltung. nung auf der Ebene der Bundesländer auch für Sachsen-Anhalt vor.

Tab. 1: Emissionen aus der Landwirtschaft ; Vergleich Sachsen-Anhalt und Deutschland für das Jahr 2000 [2]

NH3 N2O NO CH4 in 1000 Tonnen in 1000 Tonnen in 1000 Tonnen in 1000 Tonnen LSA D LSA D LSA D LSA D Rinderhaltung * 9,6 308,4 Schweine * 4,9 124,5 Geflügel* 1,7 34,5 Tierhaltung 29,2 994,8 (Wiederkäuer) Tierhaltung 16,4 476,3 Weidegang 0,2 5,8 Anwendung von 10,4 103,2 3,1 38,4 1,1 13,4 Mineraldüngern Wirtschaftsdünger 6,7 210,7 (Gülle) * 1999

Entwicklung der Ammoniak-Emissionen aus der Tierhaltung

800 610 600 470 466 461 419 400

200

Emissionen in 1000 Tonnen 0 1990 1995 1999 Prognose * Prognose ** 2010 2010

Abb. 2: Entwicklung der Ammoniak-Emissionen in Deutschland [1]

44 Der Rückgang der Emissionen im Zeitraum von schaftliche Kleingeräte, wie Motorsensen oder 1990 bis 1995 ist vor allem auf den Rückgang Motorsägen, die z.T. mit 2-Takt-Ottomotoren der Tierbestände in den ostdeutschen Bundes- betrieben werden, dürfen allerdings, insbeson- ländern zurückzuführen. dere im Hinblick auf die Emissionen organischer Entscheidend für die Prognose im Jahr 2010 Schadstoffe, nicht unberücksichtigt bleiben. sind die Entwicklung der Tierbestände und die Deren Kraftstoffverbrauch wurde mit 1% des Weiterentwicklung der emissionsmindernden Dieselkraftstoffverbrauchs angesetzt. Technik in der Tierhaltung sowie bei der Lage- Ein Vergleich der auf der Basis mittlerer frucht- rung und Ausbringung von Dünger. artbezogener Kraftstoffverbrauchskennwerte So führen stark verringerte Tierbestände sowie ermittelten Dieselkraftstoffverbrauch mit denen technologischer Wandel hin zu emissionsarmen aus der Gasölverbrauchsstatistik für das Jahr Technologien zu einem weiteren Rückgang der 1999 weist nach der Gasölverbrauchsstatistik Emissionen (Prognose *). Dagegen ergeben einen Mehrverbrauch von rund 19% aus. Eine weniger stark reduzierte Tierbestände und kein der möglichen Ursachen dafür ist die Tatsache, Einsatz emissionsarmer Technologien lediglich dass die fruchtartbezogenen Kraftstoff- eine geringfügige Emissionsminderung (Prog- verbrauchsfaktoren abhängig von den Parzel- nose **). lengrößen sind. Die Verteilung der Parzellen- Damit ist das Reduktionsziel für Ammoniak größen auf die einzelnen Fruchtarten war aber (max. 550 kTonnen) unter Berücksichtigung der nicht bekannt, so dass mit mittleren Werten weiteren Emittentengruppen (Industrie, Haus- gerechnet wurde. Im Weiteren wurde mit den brand, Verkehr) mit einem Beitrag an den Am- tatsächlich verbrauchten Kraftstoffmengen aus moniakemissionen von ca. 100 bis 140 kTonnen der Gasölverbrauchsstatistik gerechnet. nicht einhaltbar. Die Berechnung der Schadstoffemissionen erfolgte mit den in [4] veröffentlichten kraftstoffbe- Schadstoffemissionen landwirtschaftlicher zogenen Emissionsfaktoren. Die Analyse der Fahrzeuge und Geräte emittierten Schadstoffmengen im Vergleich zu anderen Quellengruppen zeigt, dass die Emissi- Im Rahmen der Katasterarbeit des Landesam- onen des Landwirtschaftsverkehrs nicht zu ver- tes für Umweltschutz wurden in einem Projekt nachlässigen sind. Durch den überwiegenden die Fahrzeugemissionen ausgewählter Quellen- Einsatz von Dieselmotoren sind die Anteile der gruppen ermittelt, die nicht dem Straßenverkehr typischen Schadstoffe für Dieselmotoren, wie zuzuordnen sind [3]. Neben den Schadstoff- Partikel, Ruß und Stickstoffoxide, besonders emissionen des „landwirtschaftlichen Verkehrs“ hoch, während die Anteile für Kohlenmonoxid wurden auch die des nichtelektrifizierten Schie- oder organische Schadstoffe deutlich geringer nenverkehrs, der Binnenschifffahrt, des Flugver- sind. Dies verdeutlicht die folgende Abbildung kehrs, der Forstwirtschaft, des Militärs und des am Beispiel der Emissionen von Stickstoffoxi- Werkverkehrs/Industrie ermittelt. den, Partikeln, Kohlenmonoxid und Benzol Die Motorenemissionen der landwirtschaftlichen Fahrzeuge und Geräte, die hier erfasst sind, treten überwiegend auf den landwirtschaftlichen Nutzflächen des Landes auf. Die Ermittlung dieser Emissionen ist prinzipiell auf zwei Wegen möglich. Der erste Weg führt über die fruchtartbezogenen Anbauflächen und flächenbezogene Kraftstoff- verbrauchsfaktoren sowie kraftstoffbezogene Emissionsfaktoren zu den Schadstoffemissio- nen, der zweite Weg direkt über die statistisch erfassten Gasölverbräuche. Die Datenlage für beide Erhebungswege ist im Vergleich zu anderen Emittenten (z.B. Militär, mobile Geräte in der Industrie) als gut einzuschätzen. In Deutschland wird der Dieselkraftstoff für die Nutzung in landwirtschaftlichen Betrieben subventioniert (Landwirtschafts-Gasölverwendungs- gesetz (LwGVG)). Deshalb kann mit einiger Sicherheit davon ausgegangen werden, dass in überwiegender Zahl Geräte und Fahrzeuge mit Dieselkraftstoff betrieben werden. Landwirt-

45 Tab. 2: Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen aus dem Betrieb landwirtschaftlicher Fahrzeuge und Geräte im Jahr 1999

RB Dessau RB Halle RB Magdeburg Sachsen-Anhalt

Kraftstoffverbrauch [t/a] 17.636 22.684 55.449 95.769

Kohlenmonoxid [t/a] 507 652 1.593 2.751

Stickstoffoxide [t/a] 880 1.132 2.766 4.777 Nicht-Methankohlen- wasserstoffe [t/a] 131 169 413 714

Methan [t/a] 3 4 11 18

Partikel [t/a] 90 116 284 490

Ruß [t/a] 54 70 170 294

Schwefeldioxid [t/a] 14 18 44 76

Kohlendioxid [t/a] 55.994 72.022 176.052 304.068

Benzol [t/a] 3 4 9 16 Benzol/Toluol/ Xylole [t/a] 8 10 24 42

Stickstoffoxide 1999 Partikel 1999 Schienenverkehr Schienenverkehr 9,5% 8,2% Schiffsverkehr Schiffsverkehr 2,1% Straßenverkehr 1,6% Straßenverkehr Flugverkehr 52,9% 70,4% 0,0% Flugverkehr 0,0% Werkverkehr 5,0% Werkverkehr 9,7% Landw irtschaft Militär (o. Flugz.) 12,8% 0,2% Landw irtschaft Forstw irtsc haf t Forstw irtsc haf t 27,3% Militär (o. Flugz.) 0,2% 0,1% 0,1%

Kohlenmonoxid 1999 Schienenverkehr Benzol 1999 0,9% Schiffsverkehr Schienenverkehr 2,6% 2,1% Schiffsverkehr Flugverkehr 1,1% 0,2% Straßenverkehr Flugverkehr Werkverkehr 88,5% 1,5% 1,6% Werkverkehr 2,3% Landw irtschaft Straßenverkehr 2,5% Landw irtschaft 87,7% Forstw irtschaft 2,9% 4,3% Forstw irtschaft Militär (o. Flugz.) 1,3% Militär (o. Flugz.) 0,2% 0,4%

Abb. 3: Anteile der einzelnen Emittentengruppen an den verkehrsbedingten Schadstoffemissionen im Jahr 1999

46 Der Anteil der Landwirtschaft am Kraftstoff- und die schnellere Einführung schadstoffarmer verbrauch betrug nach diesen Berechnungen Motoren im Straßenverkehrsbereich dessen 5,3% im Jahr 1999. Da die klimawirksamen Anteil an den Emissionen im Vergleich zu ande- Kohlendioxidemissionen direkt vom Kraftstoff- ren Emittentengruppen stärker verringert wird. verbrauch abhängen, ist ihr Anteil etwa genau Zur Senkung der Schadstoffemissionen im so hoch. Landwirtschaftsverkehr tragen vor allem die Im Jahr 1995 lag der Anteil der Stickstoffoxid- Verbesserung der Kraftstoffqualität und der emissionen des Landwirtschaftsverkehrs noch Einsatz moderner Motorentechnik im Zusam- bei ca. 11%. Im Jahr 1999 waren es dagegen menhang mit der Aussonderung alter Technik 12,8%. Dies liegt einerseits an den im Jahr 1999 sowie die sachgerechte Pflege und Wartung bei. geringfügig höheren Stickstoffoxidemissionen, Wie sich diese Entwicklung im Zeitraum von aber vor allem daran, dass auf Grund der sich 1995 bis 1999 vollzog, zeigt abschließend die schneller verschärfenden Emissionsgrenzwerte folgende Abbildung.

10 11-5,1 -5 -5 -11,1 -11,1-68,9 1 -8,3 -6,1 0 Ruß Benzol Methan -10 Partikel Kohlendioxid Stickstoffoxide -20 Schwefeldioxid Kohlenmonoxid Nicht- Kraftstoffverbrauch -30 Benzol/Toluol/Xylole Methankohlenwasserstoffe -40

-50 Änderungen in [%]

-60

-70

-80

Abb. 4: Entwicklung der Schadstoffemissionen des Landwirtschaftsverkehrs 1995 – 1999

Literatur Forschungsbericht 299 42 245/02 AN: KTBL, FAL, ATB [1] Emissionskataster biogene und nicht gefass- [3] Verkehrsemissionskataster ausgewählter te Quellen sowie klimarelevante Gase für Offroad-Kategorien für das Land Sachsen- das Land Sachsen-Anhalt (voraussichtlicher Anhalt Schlussbericht Abschluß 09/2002) AVISO GmbH; UMAD mbH November 2000 AG: Ministerium für Raumordnung, Landwirt- [4] European Environment Agency schaft und Umwelt des Landes Sachsen-An- Atmospheric Emission Inventory Guidebook halt A joint EMEP/CORINAIR product AN: UMEG, Zentrum für Umweltmessungen, Copenhagen 1997 Umwelterhebungen und Gerätesicherheit http://eionet.eea.eu.int Baden- Württemberg [2] BMVEL/UBA-Ammoniak - Emissionsinventar der deutschen Landwirtschaft und Minde- rungsszenarien bis zum Jahr 2010 [email protected]; AG: Bundesministerium für Verbraucher- [email protected]; schutz, Ernährung und Landwirtschaft sowie [email protected] Umweltbundesamt

47 Recultivation of the industrial waste Deponiematerial dumps and their integration to the country Nickel- Luženec ist das feinkörnige Substrat, ein Eisensubstrat, das hohe Anteile von Fe, Cr. Co, S. Sklenar, Slowakische Landwirtschaftliche Mn und anderen Schwermetallen besitzt. Dieses Universität, Nitra feinkörnige Substrat hat ungefähr den 100fach höheren Gehalt an Ni, den 40 bis 60fach höhe- ren Gehalt an Cr und den 4 bis 5fach höheren Es besteht die Situation, dass die negative Wir- Gehalt an Mn als für Böden normal ist. Der hohe kung der Luženecausbringung (Luženec ist ein Schwermetallgehalt übt einen negativen bis feinkörniges Eisensubstrat) anhält und limitiert toxischen Einfluss auf die Pflanzen aus. wird durch die nicht gelöste Schicht der Hold- stabilisierung und somit Einfluss auf die Wind- Der Einfluss kann sein: erosion hat. Die Sekundärimmissionswirkung dauert an; sie ist von hoher aktueller Bedeutung a) mechanisch: und bedarf einer Lösung. • die Assimilationsorganabrasion • die Minderung der Photosyntheseaktivität Das genannte Problem hängt mit dem Ende des • die Verschlechterung des Gasaustau-sches Nickelhüttenbetriebes vom 31. Dezember 1992 zwischen Pflanzen und Umwelt zusammen. Es ist notwendig mitzuteilen, dass • die Überhitzung (Blattgeflecktheit) zum Beispiel auf einem landwirtschaftlich genutzten Boden in der Nähe der Luženecdeponie a) chemisch : nach Starkniederschlägen folgende Stoffgehalte • die Ätzung der Pflanzenfleckoberflächen nachgewiesen wurden: • die Degradation in den Eiweißvalenzpro- -1 zessen 40577,00 mg.kg Fe -1 • die Destruktion der organischen Stoffe 2009,30 mg.kg Ni 21678,80 mg.kg-1 Cr Deponiebildung Alle Werte überschreiten die Gehalte der Stoffe in den Aueböden. Es ist logisch, dass diese Die Hangoberfläche der Deponie ist nicht mit Elemente durch das Wasser in die Kulturpflan- Vegetation befestigt. Die in der Nähe bzw. auf zen gelangen. Auch die Atmungsorgane der der Deponie sich angesiedelte Vegetation be- Menschen sind gefährdet. steht u. a. aus Lycium halimifolium (Gemeiner Bocksdorn), Dactylis glomerata (Gemeines Von der Umwelt ist der Boden am meisten be- Knaulgras), Salix viminalis (Korb-Weide), Bras- troffen. Das Problem der beschleunigten Sanie- sica napus (Raps). rung ist vordringlich und sehr aktuell, vor allem Die Deponiehänge, die mit der alten Abfallstoff- für die landwirtschaftlich genutzten Flächen. Bei schicht befestigt sind, sind relativ stabilisiert und der heutigen ökonomischen Situation und einer nur durch Wassererosion geschädigt. Diese begrenzten Quellbildung werden solche De- Hangstabilität wird dokumentiert durch die Höhe kontaminationsmethoden verwendet, die keine des Staubfalls, gemessen als Passivse- sehr hohen Kosten verursachen. Es geht vor dimentation. allem um die Verwendung von Routineverfahren und um die sachgemäße umweltgerechte Pro- duktion.

Es geht um eine Landschaftsregion, die hoch- produktiv genutzt wird. Diese Region ist belastet durch ca. 1250 t Flugasche und Erzflug-asche aus dem Betrieb und der Luženecausbringung als Sekundärbelastung der Deponie im Volumen von ca. 6 Mio. t mit einer Fläche von 30 ha. Die Fläche des Gebietes, die durch Flugasche mit hohen Schwermetallgehalten (Ni, Cr, Co u.a.) beeinflusst wird, beträgt ca. 2000 ha.

48 Methodik

Die Aufgabe besteht aus drei Teilen:

1. Die Abdichtung der Deponie mit dem Kunstbodenprofil, 2. Die Oberflächenstabilisierung der Deponie mit Vegetation 3. Die Regulierung der Deponieoberfläche und die Abdichtung mit den Geotextilien.

Für die Abdichtung der Wirtschaftsmülldeponie werden die durch Transportfahrzeuge hervorge- rufenen verdichteten Schichten des Bodens genutzt. Es ist nötig, eine gute Verbindung dieser Bodenschichten mit dem Deponiematerial zu sichern.

Zu beachten sind:

• die geeignete Substratstruktur • die optimale Hangneigung mit Schwerpunkt Erosion • die optimale Pflanzenstruktur mit Berück- sichtigung der gebrauchten und vorgesehenen Substrate

Sanierungsprinzip

Es sind optimale bodenökologische Vorausset- zungen für das Wachstum der Kulturpflanzen herzustellen. Die geschaffene Vegetation muss ästhetische und landschaftsgestaltende Funkti- onen gleichzeitig erfüllen.

49 Die Landwirtschaft des westlichen wolle, Tabak, Obst, Blumen, Getreide und Kör- China und deren wissenschaftliche nerfrüchten, Grasland und Viehzucht entwickelt. und technische Entwicklung Vom subtropischen Regenwald im Südwesten bis zu den trockenen Wüsten im Nordwesten ist J. Tang, Shaunxi Provincial Science & die Verbreitung der Arten vollständig vorhanden. Technology Commission Xincheng-Xian, China 85 % aller Pflanzenarten von China sind hier anzutreffen. Sehr zahlreich sind auch die edlen seltenen Pflanzen für medizinische Zwecke. Das Der Westen Chinas ist ein Gebiet mit großen Qin-Ba-Gebirge wird als biologischer Genpool reichen Naturschätzen und verschiedenartigen verstanden. Die Provinz Yunnan wird das Ökotypen. Die Landwirtschaft birgt ein großes Pflanzliche Königreich und die Wiege der Pflan- Potential in sich. Es werden die Bedingungen für zenzone genannt. die Entwicklung der künftigen Landwirtschaft Das westliche Gebiet Chinas ist gering umwelt- analysiert. Gleichzeitig müssen Wissenschaft verschmutzt. Es treffen verschiedene Berg- und und Technik Vorläufer sein und folgende Ebenenlandschaften zusammen. Das Gebiet ist Schwerpunkte betrachten: Regulierung und hervorragend geeignet für die Entwicklung einer Wiederherstellung der ökologischen Umwelt, schadlosen natürlichen ökologischen grünen unbewässerte und wassersparende Landwirt- Agrarproduktion und exemplarisch für die Land- schaft , Grünlandwirtschaft und Viehzucht sowie schaftsgestaltung und für den Tourismus. die Verarbeitung landwirtschaftlicher Produkte. Außerdem werden strategische Maßnahmen zur Förderung der Entwicklung der landwirtschaftli- Die Landwirtschaft im Westen Chinas hat chen Wissenschaft und Technik im westlichen eine gute Entwicklungschance. China vorgestellt. Die Landwirtschaft besitzt eine sehr wichtige Die Landwirtschaftwissenschaften werden einen Stellung in der Wirtschaft des westlichen Chi- wichtigen Durchbruch durch die Einbeziehung nas; sie ist Grundlage und Stütze für die Er- von Biotechnologie und Informationstechnik schließung des westlichen Gebietes, das relativ erreichen. Es wird die Wissenschaft dahinge- schwach in den natürlichen Ökobedingungen ist. hend verändert, dass die Landwirtschaft zu- Die Produktivität ist nicht entwickelt. Der land- nehmend mehr von dem Wissensstand als von wirtschaftliche Erschließungsgrad ist niedrig. den Ressourcen bestimmt wird. Bevölkerung, Ressourcen und Umwelt sind noch nicht den Weg des positiven Kreislaufs und der nachhaltigen Entwicklung gegangen. Die Durchführung der Erschließung des Trotzdem ist der Westen Chinas ein Gebiet mit westlichen Gebietes wird ein Fundament für großer territorialer Ausdehnung, der ein großes die überschreitende Entwicklung der Land- Potential der landwirtschaftlichen Entwicklung in wirtschaft von Westchina. sich birgt. Das westliche China ist reich an Bo- denschätzen. Die Bodenfläche beträgt mehr als Die Strategie zur großen Erschließung des die Hälfte, die Bevölkerung weniger als ein westlichen Gebietes besteht in einem System- Viertel von Gesamtchina. Der Besitz an Boden projekt und wird die zukünftige soziale und wirt- pro Kopf ist viel höher als im östlichen China. schaftliche Entwicklung des Landes tiefgehend Westchina ist reich an Sonnenschein. Die Son- beeinflussen. Sie hat eine noch nie dagewesene nenscheindauer beträgt etwa 2500-3400 Stun- anziehende Wirkung für die westliche Landwirt- den im Jahr. Die gesamte Strahlungsmenge ist schaft und wird politisch gefördert. Erwähnt sei mit 120-150 KW/cm2 und Jahr sehr günstig für das einzige staatliche Demonstrationsobjekt in die Entwicklung der großen Landwirtschaft, Yangling der Provinz Shaanxi, wo landwirt- insbesondere für die Produktion der sonnenlie- schaftlicher Höchststand der Technik, Gründung benden Pflanzen. Das südwestliche Gebiet ist von Unternehmen, personelle Ausbildung, reich an Wasser und Wärme. Die Provinzen Anziehung von Kapital, landwirtschaftliche Er- Yunnan, Guichou, Sichuan sowie die meisten schließung der Flächen, der Aufbau einer öko- Gegenden der Stadt Chongqin und deren Um- logischen Umwelt in international allgemein gebung haben eine effektive Temperaturakku- geltender Weise entwickelt werden. mulation von mehr als 4500 °C/Jahr. Die Nie- derschläge sind reichlich vorhanden. Das Ver- hältnis von Wasser und Wärme ist relativ güns- tig und bietet die Voraussetzung für mehrere Ernten im Jahr. Der Westen Chinas hat sich zur hauptsächlichen Produktionsbasis von Baum-

50 Florierung und Vielseitigkeit des Marktbe- der Landwirtschaft ist niedrig.Die relativ schwa- darfs der landwirtschaftlichen Produkte che Wirtschaft in Westchina, die geringen Aus- bringen eine breite Entwicklungsperspektive gaben für Wissenschaft und Technik, Perso- für die Landwirtschaft im westlichen China. nenmangel, ein geringer Umwandlungsgrad der wissenschaftlichen und technischen Leistungen China ist ein Land mit großer Bevölkerung, schränkt schwerwiegend die Entwicklung der zugleich auch ein Land mit hohem Verbrauch an Landwirtschaft ein. landwirtschaftlichen Produkten. Der Markt ver- langt nicht nur quantitativ den grundlegenden Bedarf des Volkes mit landwirtschaftlichen Pro- Die strategische Konzeption der landwirt- dukten zu decken, sondern auch qualitativ gute schaftlichen Entwicklung in Westchina landwirtschaftliche Produkte mit einer hohen Vielseitigkeit herzustellen. Deshalb steht allein Die westliche Landwirtschaft Chinas ist den vom Inlandmarkt aus gesehen der spezifischen Weg einer nachhaltigen Entwicklung zu gehen. Landwirtschaft und der ökologischen Landwirt- Die Ressourcen sind wirkungsvoll zu erschlie- schaft des westlichen China eine breite Ent- ßen. Aus diesem Grunde ist der Aufbau und die wicklungsperspektive bevor. Pflege der Ackeranbaufläche als Schwerpunkt Nach dem Eintritt in die WTO kann China eine der ökologischen Landwirtschaft zu sehen. Undiskriminierung des Handels genießen, die Weitere Schwerpunkte sind der Aufbau der ein WTO-Mitglied haben darf. Es kann Handels- wassersparenden und der trockenen Landwirt- streit durch einen betreffenden Mechanismus schaft, die einheitliche Regulierung des Hügel- lösen und Selbstkosten des Handels erniedri- landes, der ökologische Schutz der ländlichen gen. So kann der Westen Chinas die Verteilung Energie, Schutz der Vegetation und der ökologi- und Zusammensetzung der landwirtschaftlichen scher Aufbau des Weidelandes. Ressourcen bis auf den internationalen Markt Es sind regionale Schwerpunkte und eine spezi- ausdehnen und sich an der internationalen Ar- fische Landwirtschaft zu entwickeln. beitsteilung und Zusammenarbeit beteiligen. Zur Zeit liefert das westliche Gebiet Chinas Weiterhin sind die landwirtschaftlichen Produkte hauptsächlich die Produktion der primären zu fördern, die gegenüber den arbeitsintensiven landwirtschaftlichen Produkte. Der Verarbei- Fruchtarten eine Konkurrenzüberlegenheit be- tungs- und Umwandlungsgrad der landwirt- sitzen. schaftlichen Produkte ist niedrig. Nach den unterschiedlichen geographischen und klimatischen Bedingungen und aufgrund der unglei- Grundlegender Gedankengang zur Entwick- chen Voraussetzungen ist der Markt durch Qua- lung der Landwirtschaft Westchinas lität und Spezialität zu gewinnen. Die Produktion schadfreier ökologischer Lebensmittel ist zu Das westliche China ist ökologisch sehr sensibel entwickeln und eine ökologisch produzierende und unbeständig. Aufgrund des hohen Wasser- Landwirtschaft aufzubauen. und Bodenschwundes sind Bodenressourcen Die traditionelle Bewirtschaftungsweise in West- zerstört und degeneriert, Naturkatastrophen china nimmt derzeit eine vorherrschende Stel- entstehen immer wieder. Weiterhin sind Ver- lung ein. Die Leistungsfähigkeit der Landwirt- wüstung und Übersalzung des Bodens sowie schaft ist schwach, der Bewirtschaftungsumfang die Qualität von Weideland schon zu einem ist gering und der Wirkungsgrad der Produktion wesentlichen Hindernis für die landwirtschaftli- ist niedrig. Es ist schwer, sich an der Konkur- che Bewirtschaftung geworden. renz im Binnen- und Weltmarkt zu beteiligen. Die Verteilung der Wasserressourcen im Wes- Deshalb muss die industrielle Bewirtschaftung ten Chinas steht im starken Missverhältnis. Im als grundlegender Gedankengang für die Land- Südwesten Chinas sind die Wasserressourcen wirtschaftsentwicklung gesehen werden. Da- reichlich vorhanden, aber schwer zu erschlie- durch werden sich Produktion, Bearbeitung und ßen. Im Nordwesten Chinas sind der natürliche Verkauf der landwirtschaftlichen Produkte als Niederschlag und die Wasserressourcen sehr Einheit gestalten und eine organische Verbin- niedrig. Trockenheit und Wassermangel sind zu dung und gegenseitige Förderung im Bewirt- einer wesentlichen Begleiterscheinung in der schaftungsmechanismus bilden. Es sind fol- Landwirtschaft geworden. gende vier Arbeitsschritte zu organisieren: Die Der Westen Chinas ist sehr hügelig. Es ist we- schnelle Herausbildung des Marktsystems, die nig bewässerte Fläche vorhanden. Anlagen der Auswahl der vorrangigen Produktion, die Förde- Wasserwirtschaft sind nicht komplett, der land- rung der Spezialisierung der Produktion, aktive wirtschaftliche Mechanisierungsgrad ist niedrig. Entwicklung der führenden Unternehmen und Der Grad der industriellen Bewirtschaftung in der ländlichen wirtschaftlichen Kooperationsbe

51 ziehungen, Aufbau eines wissenschaftlichen trotzdem auch nur bei 30 % des gesamten Interessenmechanismus und Erhaltung bzw. landwirtschaftlichen Wertes. China kann von Entwicklung der beständigen Produktionsketten. den Erfahrungen des Auslandes profitieren und das Grasland sowie die Viehzucht intensiv entwickeln. Das Grasland ist schwerwiegend ent- artet und versandet mit einer niedrigen Produk- Die Produktionsstruktur ist zu regulieren und tivität. Eine Reihe wissenschaftlicher Probleme die Entwicklung von Landwirtschaft und ist nicht optimal gelöst, wie zum Beispiel Schutz, Viehzucht zu fördern. Wiederherstellung und Erneuerung von Weide- land, die Umwandlung von Acker- in Grünland, Es sind Vorranggebiete zu entwickeln, wie zum hocheffektive Viehzucht sowie die Verarbeitung Beispiel die Nutzung des Hügellandes zur Ent- von Gras und der tierischen Produkte. wicklung der Viehzucht und Verarbeitungsin- dustrie nach dem Vorbild der Produktion in der Schweiz, die Blumenproduktion nach dem Bei- Die Verarbeitung landwirtschaftlicher Pro- spiel von Holland, die Nutztierproduktion wie in dukte ist zu entwickeln und die landwirt- Dänemark. schaftliche Leistungsfähigkeit ist intensiv zu Der Schwerpunkt der wissenschaftlichen und erhöhen. technischen Arbeiten in der Landwirtschaft ist auf die Regulierung und Wiederherstellung der Die verarbeitende Industrie ist weltwirtschaftlich ökologischen Umwelt, auf die wassersparende gesehen sowohl in den Entwicklungsländern als und trockene Landwirtschaft, auf die mit indus- auch in den entwickelten Ländern von Wichtig- triellen Anlagen ausgerüstete Landwirtschaft, keit für die Volkswirtschaft. Der Produktionswert auf die Weidewirtschaft und Viehzucht, auf die aus der verarbeitenden Industrie der landwirt- Strukturregulierung der landwirtschaftlichen schaftlichen Produktion ist in den entwickelten Wirtschaft und auf die Verarbeitung der land- Ländern mehr als 3mal so hoch wie der aus der wirtschaftlichen Produkte zu richten. Landwirtschaft. Der entsprechende Wert Chinas beträgt aber noch nicht einmal 80 %. In West- Die berühmten und qualitativ guten Melonen china liegt der Wert noch niedriger. Der Verar- und Früchte aus der Binnen-Oase im Nordwes- beitungsgrad der landwirtschaftlichen Produkte ten, Äpfel aus der Mitte des Lößgebietes, ge- in den entwickelten Ländern liegt bei 80 bis trockneter Tabak aus Yunnan und Guichou, 90 %, in China aber nur bei 20 bis 30 %. Auf- Baumwolle aus Xinjiang, Waldspezialitäten aus grund der zu niedrigen Verarbeitungskapazität dem Qiun-Ba Gebirge und Körnermais, Soja- entsteht ein periodischer Überschuss einer bohnen und Ölpflanzen aus dem Lößgebiet, Menge an landwirtschaftlichen Produkten. Man- edle und berühmte Arzneipflanzen aus Qinghai- gels wirtschaftlicher Unterstützung und fehlen- und Tibethochebenen, Tianshan-Gebirge und der wissenschaftlicher und technischer Hilfe ist Quin-Ba-Gebirge haben große Aussichten im die Verarbeitung gering und die Konkurrenzkraft Binnen- und Weltmarkt zu bestehen. Ein Durch- auf dem Markt niedrig. Die Landwirtschaft im bruch ist bei der Auswahl der spezifischen Sor- Westen Chinas soll die Produktion der verar- ten, dem Aufbau einer genormten Produktions- beitenden Industrie verstärken, Normsysteme basis und einer tiefgründigen präzisen Verar- für landwirtschaftliche Produkte aufstellen, neue beitung der Produkte zu erreichen. Produkte, neue Technologien und neue Technik In den hochentwickelten Ländern ist der Anteil erschließen, den wissenschaftlichen und techni- an Viehzucht im landwirtschaftlichen Produkti- schen Gehalt in der Verarbeitung der landwirt- onswert ziemlich hoch. In Frankreich und den schaftlichen Produkte erhöhen sowie die Pro- USA beträgt er 60 %, in England etwa 70 %, in duktion und technische Ausrüstung zu moderni- Australien und Neuseeland liegt er noch höher. sieren und die Integration von Produktion, Ver- Die Steppenfläche Chinas beträgt 400 km2 und arbeitung und Verkauf beschleunigen (Entwick- nimmt 40 % des Territoriums ein, wobei der lung von Produktionsketten). Produktionswert aus Viehzucht nur 20 bis 30 % vom gesamten landwirtschaftlichen Wert be- trägt. Die Steppenfläche von Westchina umfasst 70 % der gesamten Steppenfläche Chinas, aber der Produktionswert aus Viehzucht (1996) be- trägt nur 22,16 % des gesamten Wertes Chinas. Im Autonomiegebiet Xinjiang mit einem hohen Anteil von Grasland ringsum das Tianshange- birge liegt der Produktionswert aus Viehzucht

52 die Verbindung der Investition mit der Kapital- Strategische Maßnahmen zur Förderung der einführung zwischen Staat, lokaler Verwal landwirtschaftlichen Wissenschaft und Verwaltungsebene und den mit der Technik in Westchina Landwirtschaft betreffenden Groß- und Mittelbetrieben und privaten Seiten sind die Es sind hochqualifizierte landwirtschaftliche wissenschaftlich technischen Parks der Wissenschaftler und Techniker heranzubilden. Landwirtschaft zu erstellen. Wer in der heutigen Welt die Ausarbeitung der Von staatlicher Seite ist zu fordern, das Kapital technischen Norm beherrscht, gewinnt die Initi- aus den Industrie- und Handelsunternehmen in ative in der technischen Wirtschaftskonkurrenz. die landwirtschaftlichen wissenschaftlichen Aufgrund der reichen und vielfältigen Ressour- technischen Betriebe zu investieren, um die cenüberlegenheit im westlichen Gebiet sind dort mangelnde Investitionslage, die der landwirt- die neuesten wissenschaftlichen und techni- schaftlichen Wissenschaft und Technik bevor- schen Leistungen anzuwenden. Qualitätsnor- stehen, grundsätzlich zu ändern. men von spezifischen landwirtschaftlichen Pro- dukten und wichtige technische Vorschriften sind zu erforschen und auszuarbeiten, die den Gegebenheiten im Westen Chinas entsprechen und sich der internationalen Norm anschließen können. Das Projekt „Verlagerung von Wissenschaft und Technik nach dem westlichen Gebiet“ dient der Verstärkung der wissenschaftlichen und technischen Zusammenarbeit mit dem In- und Aus- land. Der Inhalt des staatlich wichtigen Wissen- schafts- und Technikplan soll sich auf das westliche Gebiet erstrecken. Hochschulen und Schlüsselforschungsinstitute sind im westlichen Gebiet zu verstärken und ihre Aufgabe zur Übernahme grundlegender strate- gischer Forschungen ist zu intensivieren. Die Hochschulen sind zur Ideen-, Intelligenz-, Per- sonal-, Technik- und Produktionsquelle zu machen. Im westlichen Gebiet soll ein Verbreitungsser- vice-Netz für die landwirtschaftliche Wissen- schaft und Technik aufgebaut werden, wo landwirtschaftliche Hochschulen, wissenschaftliche Forschungsinstitute, technische Service-Institu- tionen aller Art und mit der Landwirtschaft betreffende Betriebe miteinander innig verbunden sind. Der ländliche Fachverbund als nicht- offizielle Fachorganisation soll weiter unterstützt werden. Die administrative regionale Grenze soll zerstört werden und ein neues Verbreitungsmo- dell für die landwirtschaftliche Technik entwickelt werden. Die wissenschaftlichen und technischen Parks sind eine neue Organisationsform, die seit den letzten Jahren in der Praxis der landwirtschaftlichen wissenschaftlichen und technischen Revolution Chinas vorkommen und Wissen- schaft und Technik mit der Wirtschaft verbinden. Dieser Aufbau verändert die landwirtschaftliche Organisationsweise und schafft eine neue Ver- teilung der Ressourcen, der landwirtschaftlichen Bewirtschaftungsweise und des Verwaltungs- systems. Es beschleunigt den Produktionspro- zess der neuen hightech Landwirtschaft. Durch

53 55 Jahre Landeskultur und Kultur- ernannt, hervorgegangen aus dem bereits im technik an der Landwirtschaftlichen Jahre 1946 gegründeten Institut für Futterbau. Fakultät der Martin-Luther-Universität Erster Direktor des Institutes war bis 1955 Prof. Halle-Wittenberg Dr. habil. Reinhold Hoffmann, ein Schüler und langjähriger Mitarbeiter von Prof. Dr. habil. Eil- Sabine Bernsdorf, Institut für Agrartechnik und hard Alfred Mitscherlich (1874-1956). Im Mai Landeskultur, MLU Halle-Wittenberg 1950 wurde eine Forschungsabteilung Kultur- technik durch R. Hoffmann und K. Dörter eingerichtet. Erste Forschungsarbeiten sind boden- In die Feierlichkeiten 500 Jahre Martin-Luther- physikalische Grundlagenuntersuchungen zur Universität Halle-Wittenberg, die unter dem Wasserausbreitung im Boden sowie zur Unter- Motto „Zukunft mit Tradition“ stehen, reiht sich flurbewässerung, die von Mitscherlich aus Pau- das Jubiläum 55 Jahre Landeskultur und Kul- linenaue maßgeblich unterstützt wurden. turtechnik an der Landwirtschaftlichen Fakultät In den Jahren 1952 bis 1953 wurden in Verbin- in Halle ein. Die Entwicklung der Landeskultur dung mit der Aufnahme von Forschungsarbeiten und Kulturtechnik in Halle wurde durch die auf dem Gebiet des Grünlandes die Außenstel- 37jährige Tätigkeit von Prof. Dr. habil. Klaus len Blankenburg und Harzgerode im Harz sowie Dörter an der Landwirtschaftlichen Fakultät Falkenberg in der Altmärkischen Wische einge- maßgeblich geprägt. Es ist uns Bedürfnis und richtet. Nach der Emeritierung von R. Hoffmann Freude zugleich, anlässlich des im Januar die- 1955 werden die Dienstgeschäfte des Institutes ses Jahres begangenen 80igsten Geburtstages sowie die gesamten Lehrverpflichtungen ein- die Leistungen und das Lebenswerk des Jubi- schließlich Gastvorlesungen in Neugattersleben lars zu würdigen. Meine Ausführungen beziehen von Klaus Dörter übernommen. 1958 erfolgt sich schwerpunktmäßig auf die Zeit bis 1990; aufgrund eines neuen Lehr- und Forschungs- die Inhalte und Ziele der folgenden Zeit werden profils die Umbenennung des Institutes in in den Beiträgen von Prof. Dr. Heinz Borg (Lan- „Grünland und Meliorationswesen“ als erstes deskultur und Kulturtechnik) und von Prof. Dr. derartiges Institut im Bereich des Hochschulwe- habil. Ralph Meißner (Landschaftswasserhaus- sens. 1961 wird Dr. habil. K. Dörter zum halt) dargestellt. Dozenten und zum kommissarischen Direktor Mit Landeskultur wird die Summe allen zielge- sowie im Jahr 1963 zum Professor mit Lehrauf- richteten Planens, Gestaltens und Handelns in trag und zum Institutsdirektor berufen. 1968 der Kulturlandschaft zum Wohle der Landnutzer geht im Rahmen der 3. Hochschulreform aus beschrieben. Neben den traditionellen Arbeits- diesem Institut der Lehrstuhl „Landwirtschaftli- gebieten der Landesplanung und der Flurberei- che Meliorationen“ im Wissenschaftsbereich nigung werden ebenso die technologischen Standortkunde der Sektion Pflanzenproduktion Bereiche der Landeskultur verfolgt, so die Ent- hervor, der von 1977 bis 1987 von Dörter gelei- wicklung meliorativer Maßnahmen zur Ent- tet wird. Lehre und Forschung zum Grünland faltung einer höheren Standortproduktivität wurden ausgegliedert, dagegen die Landeskul- (WERNER und HABERSTOCK 2001). Moderne tur weiter ausgebaut. 1981 wird die Namensge- Meliorationen sind gesamtheitliche Projekte, mit bung in „Landwirtschaftliche Meliorationen und denen unser ländlicher Raum erhalten, geför- Landeskultur“ verändert. dert, entwickelt und gestaltet wird. Darüber hin- 1972 beginnt der Aufbau der Lehr- und Ver- aus erfüllen sie entsprechend den multifunktio- suchsstation in Zöberitz gemeinsam mit der nalen Aufgaben des ländlichen Raumes öffentli- Agrarmeteorologie. 1987 wird Klaus Dörter eme- che Interessen und sind auf ein optimales Er- ritiert. Die Geschäfte werden bis 1992 von Do- reichen einer Gesamtheit von Zielen (Landwirt- zent Dr. sc. Hubert Krause und von 1992 bis schaft, Schutzbereiche, Bereiche der Raumnut- 1994 kommissarisch von Dr. Helmut Abdank zung) ausgerichtet (HIESTAND 1995). wahrgenommen. 1997 wird Dr. H. Borg zum Der auf Dünkelberg (1883) zurückzuführenden Professor für Landeskultur und Kulturtechnik in „Kulturtechnik“ wird eine Reihe von Meliorati- Halle berufen und 1997 Dr. habil. R. Meißner onsarten mit der Betonung ihrer bautechni- zum Professor für Landschaftswasserhaushalt (Gemeinschaftsprofessur der Martin-Luther- schen Aspekte zugeordnet (DÖRTER 1986). Universität mit dem UFZ Halle-Leipzig GmbH).

Geschichtliche Entwicklung der Landes- Lehre und Weiterbildung kultur und Kulturtechnik in Halle Der Lehrbetrieb wird 1947 mit einer Vorlesung Am 27. April 1947 wird durch ministeriellen Er- Futterbau und einem Praktikum Landwirtschaft- lass das Institut für Futterbau und Kulturtechnik liche Samenkunde begonnen. 1947/48 wird von

54 R. Hoffmann die erste Vorlesung Wasserwirt- von Flurgehölzen im Gelände der Fakultät fan- schaft für Landwirte mit einer Wochenstunde an den breite Beachtung bei den Studenten und der Landwirtschaftlichen Fakultät gehalten. 1948 dienten der Anschaulichkeit sowie der prakti- bis 1950 wurden die Lehrveranstaltungen zum schen Wissensvermittlung. Futterbau und zur Kulturtechnik erweitert; Vorle- 1991 wurde an der Landwirtschaftlichen Fakultät sung und Seminar zur Kulturtechnik, die Prak- eine neue Studienrichtung Bodenschutz und tika Feldmessen sowie Bestimmen von Gräsern Landschaftsgestaltung mit den derzeitigen und Leguminosen wurden eingeführt. 1955/56 Pflichtfächern Landeskultur und Kulturtechnik, wurde von Dörter außer Grünland und Weide- Hydrologie und Gewässerschutz sowie den wirtschaft erstmalig an der Landwirtschaftlichen Wahlpflichtfächern Wasser im System Boden, Fakultät eine Vorlesung Meliorationswesen mit Pflanze, Atmosphäre sowie Ausgewählte Bei- 2 Wochenstunden gehalten, die neben der Ent- spiele der Programmierung, Modellierung und und Bewässerung alle zu einem modernen Me- Simulation für Agrarwissenschaftler sowie Ge- liorationswesen gehörenden Verfahren sowie wässerschutz und Abfallwirtschaft im ländlichen die damit in Verbindung stehenden landeskultu- Raum eingeführt. rellen Zusammenhänge berücksichtigt. Es ge- Seit 1951 sind auf dem Gebiet der Landeskultur lang K. Dörter erstmalig an der Landwirtschaftli- und Kulturtechnik 44 Promotionen und 7 Habili- chen Fakultät in Halle, eine ganzheitliche Kul- tationen sowie über 500 Diplomarbeiten ent- turtechnik mit Integration der Landeskultur, der standen. Ökologie, des Umwelt- und Naturschutzes in Mit dem nach wie vor gültigen Grundsatz ohne Lehre und Forschung einzuführen und damit inhaltlich und methodischem Höchststand in der das Profil der Hallenser Agrarwissenschaften Forschung gibt es keinen Höchststand in der maßgeblich mitzubestimmen und national und Lehre und in der Nachwuchsentwicklung soll international zu vertreten. Ab 1958 werden Vor- auf die Forschung hingewiesen werden. lesungen und Praktika auch für die Fernstu- denten in Halle, Magdeburg und Dresden gehalten. Besonders erwähnenswert ist die Forschungsschwerpunkte 1963 gemeinsam mit Prof. Dr. habil. H. Schmalz ins Leben gerufene freiwillige Zirkelarbeit von Landeskulturelle Entwicklungen der Gegenwart Studenten als Vorläufer der wissenschaftlich und ihre Zukunft sind ohne Würdigung des bis- produktiven Tätigkeit und als Vorstufe zur Dip- her Erreichten wissenschaftlich nur unvollstän- lomarbeit, woraus sich beispielhaft qualifizierter dig betrachtet. Landeskultur ist in der wissen- wissenschaftlicher Nachwuchs herausgebildet schaftlichen Definition eine an Wasser, Boden, hat. Des weiteren wird von K. Dörter ein den Vegetation, Atmosphäre orientierte Ingenieur- individuellen Fähigkeiten und Neigungen der wissenschaft, die biotische und abiotische Studenten entsprechendes Prüfungsvarianten- Funktionen von Naturräumen gesellschaftlichen system entwickelt und mit Erfolg eingeführt. Bedürfnissen anzupassen hat. In dieser Anwen- 1968 wird die Stundenzahl erhöht; Vorlesungen, dungsorientierung stellt sie hohe integrative Seminare, Übungen und Praktika zur Gesamt- Anforderungen (Kuntze 1988). thematik „Meliorationen und Landeskultur“ wer- Als integrative angewandte Wissenschaft sind den neu konzipiert und für alle Fachrichtungen Ziele und Inhalt der in 55 Jahren durchgeführten der Fakultät gehalten. Dabei wird den landes- Forschung sehr differenziert und abhängig von kulturellen Fragen, wie Nutzung und Schutz der den gesellschaftlichen Rahmenbedingungen natürlichen Ressourcen Boden und Wasser und den praktischen Erfordernissen. Meliorati- sowie Gestaltung der Landschaft größere Auf- onsziele leiten sich von übergeordneten Zielset- merksamkeit zuteil. Wesentliche und wichtige zungen ab. Grundlage für die Lehre war das unter Federfüh- rung von Dörter und Mitarbeitern sowie Autoren Erste Forschungsarbeiten (Dörter 1954, Pretz- der Universitäten Rostock, Berlin und Leipzig schel 1960)1 sind bodenphysikalische Grundla- 1986 vom Landwirtschaftsverlag Berlin heraus- genversuche zur Wasserausbreitung im Boden gegebene Lehrbuch Landwirtschaftliche Melio- unter Berücksichtigung der Hygroskopizität. rationen als einziges Gesamtkompendium für Daraus entwickelte sich eine umfangreiche an- dieses Fach im deutschsprachigen Raum. Wei- gewandte Forschung zur Unterflurbewässerung. tere die Lehre unterstützende Bücher von Dörter Es wird eine effektivere Modifizierung der waren die Taschenbücher „Süßgräser, Riedgrä- Hygroskopizitätsbestimmung nach Mitscherlich ser und Binsengewächse“ und „Bestimmen der erarbeitet sowie erstmalig Bitumen- und ge- Samen von Gräsern und Schmetterlingsblüt- schlitzte Plastrohre bei kombinierter Unterflurbe- lern“. Ein von Dörter angelegter Gräserdemonst- und –entwässerung geprüft und standortspezifi- rationsgarten, ein Moorbecken und der Anbau sche Richtwerte zur energiearmen Wasserver

55 sorgung spezieller Fruchtarten und zur vertika- bewässerung erfolgt auf grundwasserfernen len und horizontalen Wasserausbreitung sowie Standorten als Modellversuch bei Einbringen daraus ableitend zum Rohrabstand erzielt von Sperrschichten (U. Abraham, S. Leister 1 (Abb.1). Die Fortsetzung der Unterflurkapillar- 1974) .

Abb. 1 Vertikale und horizontale Wasserausbreitung bei Unterflurbewässerung sowie funktionale Beziehung zwischen der seitlichen Wasserausbreitung und der Hygroskopizität (Hy) (DÖRTER 1961)

Weitere Forschungsarbeiten wurden zum Ein- besserung des Wasserhaushaltes wird auf satz kommunaler, industrieller Abwässer und leichten Böden und zur Rekultivierung von industrieller Schlämme sowie von Silosickersaft Kippenstandorten durchgeführt; die Möglich- durchgeführt und Empfehlungen für eine um- keiten und Grenzen werden ausgewiesen weltgerechte Verwertung dieser Medien erar- (Schmidt 1970, Schoppe 1972, H. Krause beitet (u. a. Höhe der Abwassergabe, Erträge, 1972)1. pflanzliche Inhaltsstoffe, Auswirkungen auf Im Rahmen der Rekultivierung der Bergbaufol- chemische, physikalische sowie biologische geflächen im Geiseltal und im Niederlausitzer Eigenschaften des Bodens, auf die terricole Braunkohlenrevier werden Untersuchungen zur Mesofauna, N-Mineraldüngeräquivalent bei Gestaltung der Bergbaufolgelandschaft durch- Zuckerfabrikabwasser). Erste Untersuchungen geführt und Methoden zur Verhinderung von zur weiträumigen Abwasserverwertung stam- Erosionsschäden durch kurzfristige biologische men aus den Gebieten Delitzsch und Halber- Böschungsverbauung entwickelt (Brüning 1969, stadt. Fortsetzung fanden die Versuche zur Werner 1973, Holzapfel 1978, Anders 1980, Verregnung von Abwasser, Gülle, Klarwasser- Schoppe)1. Gemisch in Burgwerben bei Weißenfels, von Versuche zur Düngung und Beregnung auf Zuckerfabrikabwasser in Güstrow und in Lützen Grünland mit Untersuchungen zur Entwick- sowie von N-Abwässern aus der Harnstoffpro- lung des Pflanzenbestandes, der Erträge duktion in Cobbelsdorf sowie die Prüfung von und Inhaltsstoffe führen zur Intensivierung Silosickersaft in Fruchtfolgen auf dem Standort der Grünlandbewirtschaftung in der Altmärki- Bad Dürrenberg (Abdank, Bernsdorf) . Die Ver- schen Wische. (Pollack 1963, L. Krause 1967, wendung von Abwasser nach den Normativen Leipnitz 1968, Sauerbrey 1971)1. der Klarwasserberegnung als umweltschonende Grünlandparzellenversuche auf 20 Versuchs- Methode war ein wesentliches Ergebnis dieser standorten im Harz sowie Weideversuchsanla- Untersuchungen. (Kreuz 1961, Masche 1967, gen bewirken die Ablösung einer extensiven Newrzella 1967, Raddatz 1969, Knauth und Grünlandbewirtschaftung (Wiese, Weide, Wald- Hinke 1974, Schmaland 1975, El Gendy 1976, weide) durch eine intensive Grünlandbewirt- Weber 1977, Reichelt 1981, Dölling 1982, schaftung (Mähweidewirtschaft, Portionsweide). H. Krause 1986, Jünchang Tang 1988, Dadurch wurde dem leistungsstarken Schwarz- 1 Knoblauch 1990) . bunten Niederungsrind der Harz erschlossen. Grundlagenforschung zum Einsatz von Boden- Bei allen Untersuchungen fand die polyfunktio- verbesserungsmitteln (Harnstoff-Formaldehyd nale Nutzung der Standorte Berücksichtigung Schaumstoff) bei Gefügemeliorationen zur Ver- (Gall 1964, Bischoff 1967, Gebhardt 1969)1.

56 Auf der Basis standort- und meliorationskundli- der Gewässer und für die landwirtschaftliche cher Untersuchungen sowie bodenphysikali- Bewirtschaftung in der Aue gegeben. scher Grundlagenforschung zur Beziehung zwi- Seit 2000 wird der atmosphärischen N-Eintrag in schen Kf-Wert und weiteren bodenphysikali- Moore im Nationalpark Hochharz mit dem Ziel schen Kenngrößen wird eine Standortkunde für der Erhaltung dieser Ökosysteme nachgewie- Auestandorte erarbeitet. Untersuchungsgebiete sen. waren das Helme Unstrutgebiet sowie die Alt- Stoffflüsse werden in differenzierten Skalen märkische Wische (Badewitz 1968, Abdank (Lysimeter-Feld-Einzugsgebiet) ermittelt und 1973, Pretzschel)1. Verfahren zur messtechnischen Erfassung von Langjährige Untersuchungen zur komplexen Wasser-. Gas- und Stoffflüssen in der ungesät- Flurgestaltung als Teil der Landschaftsgestal- tigten Bodenzone entwickelt. Die Renaturierung tung mit den dazugehörigen Flurmeliorationen, von Niedermoorgebieten im Zusammenhang mit der Gestaltung des Verkehrswegenetzes, dem dem Stoffaustrag erlangt wissenschaftliche und Anbau von Flurgehölzen im Landschaftsschutz- praktische Bedeutung. gebiet Harz sowie auf der Querfurter Platte hatten wesentlichen Anteil an der Gesamtentwick- lung dieser Gebiete und dem Ausweisen stand- Literatur ortspezifischer Schlaggrößen. Ebenso wurde in den Vorgebirgs- und Gebirgslagen des Thürin- WERNER, A., HABERSTOCK, W.: Landeskul- ger Waldes eine ähnlich gelagerte Forschung tur – quo vadis? Jahrestagung der Deutschen durchgeführt (G. Rudolf 1973, Wiedemann Landeskulturgesellschaft (DLKG) im Oktober 1978, Forkmann und Rögner 1982, Scheidig 2000 in Halle. Landnutzung und Landentwick- 1988, Steininger 1992)1. lung Heft 3/2001 Im Zusammenhang mit der Bereitstellung eines qualitativ guten Trinkwassers im Ballungsgebiet HIESTAND, O.: Leitbild für moderne Melioratio- Halle wurden Untersuchungen zur Verminde- nen in der Schweiz. Z. f. Kulturtechnik Heft rung der Eutrophierung im landwirtschaftlich 2/1996 genutzten Einzugsgebiet der Rappbodetalsperre durchgeführt und Richtwerte für die Bewirt- KUNTZE, H.: Neue wissenschaftliche Aspekte schaftung des Graslandes in Trinkwasserein- der Landeskultur. Gießener Universitätsblätter zugsgebieten zur Einschränkung des N- und Heft 1/1998 P-Abtrages erarbeitet (Wegener 1972, Nitzsche 1973)1. DÖRTER, K.: Probleme der Unterflurbewässe- 1971 wurden Untersuchungen zum großflächi- rung und Untersuchungen zu ihrer Lösung. Lan- gen Einsatz der Klarwasser- und Güllebereg- deskultur, Bd. 2, Heft 4/61 nung in Gröbzig mit dem Nachweis von Bereg- nungsleistung und Kosten durchgeführt. Des 1 Autoren der Dissertationen und Habilitationen weiteren wurden naturwissenschaftliche Grund- lagen zur Beregnungssteuerung für Zuckerrü- ben und Kartoffeln auf einem Lö 2 Standort und D-Standort durchgeführt. Die Ergebnisse sind [email protected] als Basiswerte in die computergesteuerte Be- regnungsberatung eingegangen (Jähnke 1971, Pank 1972, Abraham, J. 1975, Vetter 1982 und 1987, Kamm 1988 und Schmidt)1.

Die derzeitigen Forschungsschwerpunkte lassen sich wie folgt zusammenfassen.

Im Rahmen der Bodenschutzkonzeption in der räumlichen Planung wird eine Methode zur Be- wertung und Wichtung von Bodenfunktionen entwickelt. Untersuchungen zum Einfluss von Aschen auf die Rückhaltung von Schadstoffen im Deponiekörper werden durchgeführt. In Verbindung mit einer ganzheitlichen Beurtei- lung von Fließgewässern und dem oberflächen- nahen Grundwasser in der Aue werden aus den Untersuchungen Hinweise zur Renaturierung

57 Die Entwicklung der Kulturtechnik in rungen angepasst. Durch ungenügende In- der ehemaligen DDR standhaltung während des Krieges und in den Jahren der agrarpolitischen Umgestaltung nach P. Pollack, Paulinenaue dem Kriege waren viele Altanlagen funktions- untüchtig geworden. Die agrarpolitische Ent- wicklung mit derVergesellschaftung der Produk- Bis vor etwa 300 Jahren wurde in Deutschland tion, der Konzentration und Spezialisierung der der notwendige Zuwachs an Lebensmitteln Produktion und der Behinderung privater Initiati- durch extensive Erweiterung der landwirtschaft- ven hemmte die Intensivierung und die Ertrags- lich genutzten Flächen auf grundwasserfernen entwicklung. Bei den kulturtechnischen Anlagen Standorten vorwiegend mittels Waldrodungen kamen fehlende Technik sowie teilweise Un- erreicht. Seit dem wuchs die Erzeugung durch kenntnis und Desinteresse bei zunächst orts- Intensivierung und durch extensive Erweiterung fremden neuen Leitern dazu. Das führte zur der Nutzflächen in den großen grundwasserna- Vernachlässigung vorhandener Anlagen, zumal hen Moorgebieten und Flußauen vorwiegend in die ursprünglichen Instandhaltungsorganisatio- Nord- und Nordostdeutschland. Dazu waren in nen, die Wasser und Bodenverbände aus ideo- großem Umfang kulturtechnische Maßnahmen, logischen Gründen zerschlagen und aufgelöst insbesondere Wasserbaumaßnahmen notwen- worden waren. dig. Durch Absenkungder Grundwasserstände, Seit Anfang der sechziger Jahre hatten kultur- durch Verbesserung des Wasserabflusses, durch Dränung sowie durch Eindeichung und technische Maßnahmen einen ständig steigen- Polderung in den großen Flußauen wurde die den hohen agrarpolitischen Stellenwert. Für die landwirtschaftliche Nutzung auf zusätzlichen Durchführung wurde auf einen wirksamen groß- Flächen ermöglicht. Diese Maßnahmen waren flächigen und häufig komplexen Einsatz mehre- Voraussetzung für ausreichendeErnährung der rer Verfahren orientiert. Es wurden z. B. zu- Bevölkerung, denn in allen europäischen Län- sammenhängend offene Grabenentwässerung, dern hatte die Eigenversorgung mit Lebensmit- Dränung, Staue und Wirtschaftswege gebaut. teln große Bedeutung. Gleichzeitig wurde die Flur entsprechend den Anforderungen der Großflächenbewirtschaftung Der zweite Weltkrieg hatte in Deutschland dazu neu gestaltet. Das konnte einen oder mehrere geführt, dass die Entwicklung der Landwirtschaft Pflanzenbaubetriebe bzw. die Nutzfläche des stagnierte. Die Erzeugung von Lebensmitteln Einzugsgebietes eines zentralen Vorfluters war unzureichend. Große Teile der Bevölke- betreffen. Solche „Komplexmeliorationen" er- rung hungerten. Deshalb wurden in beiden Tei- folgten zunächst in den Gebieten, in denen die len Deutschlands erhebliche Anstrengungen jahrzehntelange Vernachlässigung der Instand- unternommen, die landwirtschaftliche Erzeu- haltung dazu geführt hatte, dass große Flächen gung zu erhöhen und die Versorgung der ge- des Acker- und des Grünlandes kaum noch wachsenen Bevölkerung auf kleinerer Fläche bewirtschaftet werden konnten. Den Älteren sicherzustellen. unter uns sind solche Schwerpunktgebiete wie die Altmärkische Wische, der Drömling, die Le- Im Zeitraum von 1950 bis 1989 wurden in der witz, die Große Friedländer Wiese, das Havel- DDR die Erträge je Flächeneinheit bei Getreide, ländische Luch, das Oderbruch und Untere Kartoffeln, Feldfutter und Grünland verdoppelt, Havel-Dosse noch Begriffe. bei Ölfrüchten verdreifacht und bei Zuckerrüben auf 125 % erhöht. Der Viehbestand stieg auf Kulturtechnische Maßnahmen sind stets Ein- 140 % und die Milchleistung je Kuh wurde von griffe in die Landschaft. Komplexmeliorationen 1600 kg auf 4200 kg erhöht. Diese Entwicklung waren häufig erhebliche Eingriffe in die Land- war das Ergebnis vielfältiger Maßnahmen zur schaften. Das Ökosystem wurde teilweise emp- Intensivierung. Darunter hatten auch kultur- findlich gestört, weil bei dem Ausbau von Grä- technische Maßnahmen, die in der DDR als ben und Vorflutern übertriebene Begradigungen Meliorationen bezeichnet wurden, einen be- und Holzungen erfolgten oder die Wasserstände deutenden Anteil. Wir verstanden darunter zu tief abgesenkt wurden. Erhebliche Eingriffe nachhaltig wirkende Maßnahmen, die eine dau- erfolgten auch im Zusammenhang mit übertrie- erhafte Verbesserung des potenziellen Leis- benen Flurmeliorationen und der Beseitigung tungsvermögens und der technologischen Eig- von Söllen zur Gestaltung sehr großer Schläge nung der Flächen bewirkten. In vielen Fällen mit von Wissenschaftlern empfohlenen 400 bis wurden keine Neuanlagen geschaffen, sondern 500 ha Größe. Beim Bau großer Beregnungs- es wurde die Funktionstüchtigkeit vorhandener anlagen mussten fast alle Flurelemente entfernt Anlagen wiederhergestellt, bzw. den neuen werden. Erst seit der zweiten Hälfte der siebzi- technologischen und agrarstrukturellen Anforde- ger Jahre konnten kulturtechnische Maßnahmen

58 zunehmend unter landeskulturellen und öko- dere die Jahre von 1977 bis 1979 und von 1984 logischen Gesichtspunkten geplant und bis 1986. durchgeführt werden. Nachdem Schäden im Der Bestand an Entwässerungsflächen wurde ökologischen Gleichgewicht durch zu tiefe Ab- innerhalb von 30 Jahren von 350 000 ha auf senkung der Wasserstände, durch radikales 2 340 000 ha erhöht. Damit wurden fast 38 % Ausräumen der Landschaft und durch Erosion der Landwirtschaftlichen Nutzfläche (LN) ent- offenkundig geworden waren, durfte dieser Ent- wässert. Etwa 40 % davon waren Dränflächen. wicklung gegengesteuert werden. Von der zu- Für die Entwässerung dieser Flächen waren nächst überwiegend einseitigen Entwässerung 117 000 km offene Gräben und Vorfluter wurde durchaus erfolgreich mittels Staumaß- vorhanden, es wurden 1200 Schöpfwerke nahmen in großflächigen Systemen auf die betrieben und mit dem Ziel der Bodenwasser- Bodenwasserregulierung umgesteuert. Schlä- regulierung wurden fast 26 000 Staue und ge auf Acker- und Grünland wurden durch mehr- Wehre bedient. reihige Schutzpflanzungen mit ihren viel- Der Bestand an Bewässerungsflächen stieg im fältigen landeskulturellen Wirkungen wieder gleichen Zeitraum von 55 000 ha auf fast verkleinert. Es entstanden in Ansätzen ökolo- 1 200 000 ha. Das waren 1989 19 % der LN der gische Verbundsysteme. DDR. Reichlich 50 % davon waren Staubewäs- serungsflächen und knapp 50 % Feldbereg- Der Umfang der eingesetzten kulturtechnischen nung. Die sehr großen Pflanzenbaubetriebe und Verfahren war in den 40 Jahren der DDR sehr häufig spezielle Bedingungen für die Bereit- unterschiedlich. Dieser wurde weitgehend von stellung von Beregnungswasser führten auch den volkswirtschaftlichen Möglichkeiten, der bei den Beregnungsanlagen zum Bau immer materiellen Sicherung, der Investitionskraft und größerer Anlagen. Im Jahre 1988 waren von vom Witterungsverlauf einzelner Perioden be- den etwa 550 000 ha Beregnungsflächen stimmt. In den ersten 10 bis 15 Jahren nach 23 % durch Anlagen bis 100 ha Größe erschlos- dem Krieg erfolgten vorwiegend einfache In- sen, 38 % mit Anlagen zwischen 100 ha und standsetzungen an offenen Gräben und Was- 750 ha und 39 % mit Anlagen von über 750 ha. serläufen zur Behebung dringendster Wasser- Das ging in Einzelfällen bis über 2000 ha an probleme meist noch in Handarbeit. Ab Ende einer Pumpstation . Das Beregnungswasse kam der fünfziger und Anfang der sechziger Jahre überwiegend aus offenen Gewässern und wurden auch zunehmend wieder Dränungen musste teilweise 10 bis 15 km Entfernung über- und Schöpfwerke gebaut. Der Höhepunkt der geleitet werden. Entwässerungsmaßnahmen lag im Zeitraum von 1970 bis 1980. In diesem Zeitraum wurden jähr- Zwischen den Regionen der DDR bestanden lich auf etwa 80 bis 100 Tausend ha Anlagen erhebliche Unterschiede im Anteil von wasser- zur Entwässerung gebaut. 45 bis 50 % dieser baulichen kulturtechnischen Anlagen. Diese Fläche waren Dränungen aus Ton- und Plaste- Unterschiede resultierten aus Unterschieden der rohren. Auf etwa 30 % der Flächen erfolgte Standortverhältnisse, der Topographie, der Nie- zusätzlich der Bau von Stauanlagen für den An- derschlagsbedingungen und des Wasserdarge- und Einstau von Wasser im Sinne der botes. Im Norden der DDR überwog mit etwa zweiseitigen Wasserregulierung. Das diente 50 % der LN (Landwirtschaftliche Nutzfläche) der Verbesserung der Ertragsbildung und der die Entwässerung. In vielen Fällen kombiniert Wasseranreicherung im Grundwasser. mit Staubewässerung. In den südlichen Regio- nen (Sachsen, Thüringen und Teile von Sach- Aus den durchschnittlichen klimatischen Bedin- sen-Anhalt) lag der Anteil der Entwässerungs- gungen in der DDR und den überwiegenden flächen nur zwischen 20 % und 25 % der LN. Standortbedingungen wurde beginnend in den Die Beregnung lag dagegen mit teilweise bis zu siebziger Jahren die Notwendigkeit der Bewäs- 12 % der LN über dem Mittelwert in der DDR. serung zur Erhöhung und Sicherung der Er- Die sehr großen Pflanzenbaubetriebe brauchten träge abgeleitet. Im Mittel der Jahre 1960 - 1964 für einen möglichst störungsfreien Ablauf der wurden etwa 7000 ha je Jahr für die Bewässe- Produktion ein relativ geringes aber möglichst rung erschlossen. Davon waren über 70 % gut ausgebautes Netz an befestigten Straßen Feldberegnung. Die jährlich neu erschlossene und Wegen. Bei einem Gesamtbesatz an Wirt- Fläche stieg bis zum Zeitraum 1985 - 1989 auf schaftswegen von 8, 83 m / ha LN war der be- über 102 000 ha. Davon waren neben den festigte Anteil von nur 36 % oder 3, 2 m/ha LN Staubewässerungsflächen reichlich 40 % Feld- auch bei Großflächenbewirtschaftung unge- beregnung. Der größte jährliche Zuwachs wurde nügend. Fehlende materielle Voraussetzungen jeweils in den Jahren nach empfindlichen und die Meinung von wichtigen Politikern, dass Trockenjahren erreicht. Das waren insbeson-

59 Wege keinen Ertrag bringen, führten zu dieser Zwölf Jahre nach der deutschen Vereinigung ungenügenden Bedarfsdeckung. und nach der Abschaffung von LPG und VEG mit ihren Rechtsgrundlagen sowie nach der Der Anbau von Flurgehölzen gehört sicher in Eingliederung in die Gemeinsame Agrarpolitik das Grenzgebiet zwischen Kulturtechnik und der Europäischen Union ist natürlich die Frage Landeskultur. In der DDR war er Bestandteil erlaubt, was inzwischen aus den kulturtechni- komplexer Meliorationen. Er erfolgte meist auf schen Anlagen der DDR geworden ist. Da es in der Grundlage großflächiger Konzeptionen zur diesem Zusammenhang keine Erhebungen und Flurneugestaltung unter Berücksichtigung Statistiken mehr gibt, kann ich die Antwort nur in zukünftigerökologischer Verbundsysteme. Im einigen allgemeingültigen Thesen zusammen- Jahre 1976 betrug der Bestand an mehrreihigen fassen: Schutzpflanzungen nur 1 600 km. Das waren 0, 26 m/ha LN. In 12 Jahren wurde der Bestand 1 Hohe Erträge bestimmen nur noch bedingt auf etwa 8 000 km bzw. 1, 30 m / ha LN erwei- die Überlegungen zur Flächennutzung. Im tert. Das dürfte auch heute noch der Bestand Vordergrund stehen die Minimierung des sein. Aufwandes und die Maximierung der Preis- ausgleichszahlungen der EU. Nach vielen Jahren völlig ungenügender Instandhaltung der kulturtechnischen Anlagen 2 Die über 50 %ige Verringerung der Viehbe- wurden beginnend Anfang der sechziger Jahre stände führte vor allem in den großen spezialisierte Baubetriebe für den Neubau und Grünlandniederungen zu sehr extensiven die Instandhaltung entwickelt. Es entstanden in Haltungs- und Nutzungsformen bei weitge- jedem Bezirk „Meliorationsbaukombinate". hender Akzeptanz der Degenerierung der Ihre Hauptaufgabe war der Neubau und die Grasnarben. Wasserverhältnisse und Er- Rekonstruktion von im weitesten Sinne kultur- träge sind nicht mehr so wichtig. technischen Anlagen in den Bereichen Land- wirtschaft und Wasserwirtschaft. Außerdem 3 Die für die Bedingungen in der ehemaligen entstanden in jedem Landkreis eine oder meh- DDR wirklichkeitsfremde Gesetzgebung in rere „Meliorationsgenossenschaften" in denen Bund und Ländern, wie z. B. das Meliorati- alle LPG und VEG Pflanzenproduktion Mitglied onsanlagengesetz, die Wasserhaushaltsge- waren. Ihre Hauptaufgabe war die Instandhal- setze, das Wasserverbandsgesetz usw. tung der kulturtechnischen Anlagen. Ähnlich der enthalten nur zum Teil praktikable Regelun- Entwicklung in den Landwirtschaftsbetrieben gen. Diese Gesetzgebung wird vorwiegend wurde auch bei den Meliorationsgenossen- von den Eigentumsrechten bestimmt. Die schaften die Konzentration staatlich organisiert. Sache bleibt dabei weitgehend auf der Im Jahre 1965 gab es insgesamt 213 Meliorati- Strecke, denn die Systeme sind unter völlig onsgenossenschaften (MG) mit 5 422 Beschäf- anderen Bedingungen der Flächenbewirt- tigten. Bis 1989 ging die Anzahl durch Zusam- schaftung und der Nutzungsrechte entstan- menlegung auf 160 zurück. Die Anzahl der den. Diese Situation führt auf großen Flä- Beschäftigten stieg auf 15 500 an. Neben der chen dazu, dass Dränungen nicht mehr in- reinen Instandhaltung waren diese Genossen- standgehalten werden, Beregnungsanlagen schaften auch dafür zuständig, ihre Mitgliedsbe- nicht mehr genutzt werden, Staue und triebe in allen Fragen der Kulturtechnik insbe- Schöpfwerke völlig ungenügend bedient sondere im Zusammenhang mit Wasser unter werden, Wirtschaftswege nicht mehr in- Berücksichtigung überbetrieblicher Zusammen- standgehalten werden und Flurgehölze nicht hänge zu beraten. In Wassereinzugsgebieten mehr gepflegt werden. Wenn auch manche mit vielen Stauen, Wehren und Schöpfwerken glauben, durch „Nichtstuen" im ökologi- bedienten sie häufig diese Anlagen und schen Sinne die Verhältnisse von vor erreichten dadurch in Abstimmung mit den 300 Jahren wieder einführen zu können, Staubeiräten wirklich großflächige Wirksamkeit dann haben diese Unrecht. Dadurch wird der Wasserregulierung. unter anderem der Landschaftswasser- Zusätzlich wurden von den Meliorationsgenos- haushalt erheblich geschädigt. senschaften sehr detaillierte Bestandsunterla- gen aller kulturtechnischen Anlagen ihrer Mit- 4 Durch die gesetzlich vorgeschriebene Mit- gliedsbetriebe, das sogenannte „Meliorationka- gliedschaft aller Flächeneigentümer in den taster" geführt. Die kulturtechnischen Anlagen Gewässerunterhaltungsverbänden werden waren wesentlicher Bestandteil des Anlagever- die Gewässer der Klasse II einigermaßen mögens. instandgehalten. Staue und Schöpfwerke werden häufig ungenügend bedient. Bei

60 den Gewässern der Klasse I gilt das bereits nur noch mit großen Einschränkungen.

5 Beregnungsanlagen werden zum überwie- genden Teil nicht mehr genutzt. In einigen Fällen sind Neubauten und Rekonstruktio- nen mit modernen Technologien auf Teilflä- chen erfolgt. Hauptursachen für diese Situ- ation sind neben den Veränderungen der Agrarstruktur und den Rechtsverhältnissen die hohen Kosten für Beregnung und die an vielen Orten vorschnelle Aufgabe von Marktanteilen bei beregnungswürdigen Kulturen wie z. B. Gemüse und Kartoffeln.

Es ist zu hoffen, dass zukünftig wieder größere Anstrengungen unternommen werden, den in hohem Maße von der Landnutzung abhängigen Landschaftswasserhaushalt besser mit den gegebenen Möglichkeiten zu regeln. Solche Initiativen, wie zum Beispiel die Förderrichtlinie zur Verbesserung des Landschaftswasserhaus- haltes im Lande Brandenburg lassen hoffen. Landnutzung, Ökologie und Wasserwirtschaft brauchen aufeinander abgestimmte Zukunfts- konzepte. Das kann aber nur etwas werden, wenn kein Zweig dem anderen von vorn herein untergeordnet wird und wenn alle den Willen zur Verständigung haben.

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61 Landeskultur – quo vadis? besten zu einem Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft in einer Ingenieur-Fakultät H. Borg, Institut für Agrartechnik und passen. An der Martin-Luther-Universität gibt es Landeskultur, MLU Halle-Wittenberg zwar eine solche, aber sie befasst sich fast aus- schließlich mit Verfahrenstechnik und kann nichts zur Landeskultur beitragen. Das bedeutet, Einleitung in Halle ist keine umfassende Ausbildung in Landeskultur möglich, da die ingenieurwissen- Dieser Beitrag befasst sich ausschließlich mit schaftlichen Aspekte nicht richtig abgedeckt der augenblicklichen Situation und der voraus- werden können. Daran wird sich auch in Zukunft sichtlichen Entwicklung des Fachgebietes Lan- nichts ändern. deskultur an der Landwirtschaftlichen Fakultät Es sei dahingestellt, ob die Gründung eines der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. Institutes für Agrartechnik und Landeskultur Er legt außerdem nur die persönlichen Ansich- wirklich eine Notlösung war. In englischsprachi- ten des Autors dar. Daher wird kein Anspruch gen Ländern ist diese Kombination üblich. Ein darauf erhoben, dass die hier gemachten Aus- entsprechendes Institut heißt „Agricultural Engi- sagen allgemein gültig sind, auch wenn einige neering“ oder neuerdings „Biosystems Enginee- für dieses oder ähnliche Fachgebiete an ande- ring“. In der Regel gehören dort noch je eine ren Bildungseinrichtungen zutreffen könnte. Professur für Prozesstechnik, landwirtschaftli- Beleuchtet werden hier die Einordnung des ches Bauwesen und Lebensmitteltechnik dazu. Fachgebiets in die Fakultät, die Personalsitua- In unserem Institut werden diese Bereiche durch tion, das Lehrangebot sowie die Forschungs- wissenschaftliche Mitarbeiter abgedeckt, bis auf schwerpunkte, und zwar sowohl die jetzige Situ- den letztgenannten, der im Augenblick auch ation als auch die zukünftig zu erwartende. durch andere Institute der Fakultät nicht bedient werden kann. (Dieses Manko muss dringend behoben werden, da die Fakultät seit 2000 ei- Einordnung des Fachgebiets in die Fakultät nen Studiengang Ernährungswissenschaften anbietet, in dem das Fach Lebensmitteltechnik Das Fachgebiet gehört zum Institut für Agrar- im Lehrplan steht.) technik und Landeskultur. Dort sind außerdem In Deutschland verbindet man Agrartechnik mit die Fachgebiete Landtechnik und Technik in der Maschinen. In Ländern, wo Bewässerung eine Tierproduktion angesiedelt. In jedem dieser drei Rolle spielt oder man sich ihrer Bedeutung be- Bereiche gibt es eine volle Professur. Da man wusst ist, verbindet man damit auch Bewässe- für ein Institut mindestens drei volle Professuren rungssysteme, einschließlich der Anlagen für die braucht, wird diese Kombination gelegentlich als Wasseranlieferung und die Abfuhr von über- Notlösung angesehen, um die Bereiche „Agrar- schüssigem Wasser (Entwässerung). Es gibt technik“ und „Landeskultur“ namentlich als also eine klare Verbindung zwischen Agrartech- Institutsbezeichnung erscheinen zu lassen. nik und Landeskultur, welche die Zusammen- Weil Boden eine wichtige Rolle in der Landes- fassung in einem Institut sinnvoll macht, wie es kultur spielt, halten manche eine Ansiedlung in in englischsprachigen Ländern seit jeher üblich einem Institut für Bodenkunde für sinnvoller. ist. Das Fachgebiet ist im Institut für Agrartech- Landeskultur befasst sich aber nicht mit dem nik und Landeskultur also gut aufgehoben. Boden an sich, sondern mit den Wechselbezie- hungen zwischen Wasser, Boden, Pflanze und Atmosphäre. Zentrale Themen des Fachs sind Bewässerung, Entwässerung sowie Erosion und ihre Kontrolle. Die klassische Bodenkunde spielt darin zwar eine Rolle, aber Pflanzenphysiologie (hier vor allem die Aspekte, die mit dem Was- serhaushalt der Pflanzen zu tun haben), Meteo- rologie, Klimatologie, Hydrologie, Bodenphysik, Bodenmechanik, Wasserbau und Wasserwirt- schaft sind mindestens ebenso wichtig. Daraus geht hervor, dass man Landeskultur in einem bodenkundlichen Institut ansiedeln kann, aber sie auch anderswo gut aufgehoben wäre. Wie die obige Auflistung zeigt, beinhaltet Lan- deskultur auch ingenieurwissenschaftliche Dis- ziplinen. Nach meiner Meinung würde sie am

62 Personal Lehrangebot

Zum Fachgebiet Landeskultur gehören zur Zeit Das aktuelle Lehrangebot des Fachgebiets folgende Planstellen: (Tab. 1) umfasst Pflichtfächer, die von allen Studenten der jeweiligen Zielgruppe belegt wer- • eine volle Professur für Landeskultur und den müssen, und Wahlpflichtfächer, die Stu- Kulturtechnik denten der jeweiligen Zielgruppe belegen kön- • eine viertel Professur für Landschaftswas- nen, aber nicht müssen. Insofern ist die Be- serhaushalt zeichnung im letzten Fall etwas irreführend. Die • zwei volle Wissenschaftler (Lehrdeputat: je Zahl vor dem x gibt an, über wieviel Semester 2 x 8 SWS) die Lehrveranstaltung läuft. In Halle müssen • zwei wissenschaftlich-technische Mitarbeiter sich laut Studienordnung also nur Studenten der Studienrichtungen Pflanzenwissenschaften so- Die viertel Professur ergibt sich aus einer ge- wie Bodenschutz und Landschaftsgestaltung mit meinsamen Berufung mit dem Umweltfor- Landeskultur befassen, und dann nur in einer schungszentrum Leipzig-Halle. Lehrveranstaltung von 1 x 2 SWS. In diesem Rahmen können die Inhalte des Fachgebiets Für diese Stellenstruktur gibt es keine fachliche nur in groben Zügen dargestellt werden. Begründung. Der aktuelle Stellenplan der Uni- Man darf hierbei aber nicht vergessen, dass versität sieht für die Landwirtschaftliche Fakultät Studenten, die sich in Halle für den Studiengang 24 Professuren (ohne gemeinsame Berufungen Agrarwissenschaften einschreiben, dies nicht mit anderen Einrichtungen), 60 Wissenschaftler tun, um Landeskultur zu studieren. Folglich kann und 72 Techniker vor. Die Verteilung dieser und sollte es hier auch nur ein Nebenfach sein. Stellen wurde innerhalb der Fakultät ausgehan- Wer sich näher mit landeskulturellen Themen delt. In Zukunft ist damit zu rechnen, dass sich befassen will, kann die Wahlpflichtfächer die Verteilung der Planstellen für Wissenschaft- belegen. Grundsätzlich erlaubt es der Zeitum- ler stark an den Lehrverpflichtungen der ver- fang dort in die Tiefe zu gehen. Dazu fehlen schiedenen Fachgebiete orientieren wird. Zur vielen Studenten jedoch notwendige Grundla- Zeit ist das nicht sinnvoll, da die bestehenden gen. Das hat mehrere Gründe. Zum Beispiel Lehrverpflichtungen innerhalb der Fakultät einer werden Mathematik und Physik in den ersten Überarbeitung bedürfen. beiden Semestern gelesen, dann aber bis zum Das Lehrdeputat für die volle Professur und die fünften oder siebten Semester nicht mehr richtig Wissenschaftler beträgt je 2 x 8 SWS, für die gebraucht. Die Studenten haben bis dahin vieles viertel Professur 2 x 2 SWS. „SWS“ steht für vergessen, oft aber auch schon zu Anfang nicht Semesterwochenstunde und gibt die Anzahl der verstanden wozu sie Mathematik und Physik zu erbringenden Lehrstunden je Semesterwo- brauchen, denn schließlich studieren sie ja che an. Da ein akademisches Jahr 2 Semester Landwirtschaft. Sicherlich gibt es Leute, die hat, müssen die SWS mit 2 multipliziert werden, diese Fächer nie verstehen werden, aber das um auf das jährliche Lehrdeputat zu kommen. eigentliche Problem liegt darin, dass den Stu- Insgesamt hat das Personal des Fachgebietes denten nicht richtig vermittelt wird, wozu man also jährlich 52 SWS zu leisten. diese Kenntnisse braucht. Andere für die Lan- Wie im folgenden gezeigt wird, stehen zur Zeit deskultur wichtige Fächer, z. B. Bodenphysik, nur 33 SWS im Lehrplan, die vom Fachgebiet zu gibt es gar nicht. Wie kann man Wasser im erbringen sind. Es besteht also eine Überkapa- System Boden-Pflanze-Atmosphäre ohne die- zität von 19 SWS, was etwa dem Lehrdeputat ses Fach verstehen? (Ein erheblicher Teil dieser von 1,2 Wissenschaftlern entspricht. Unter die- Lehrveranstaltung befasst sich daher mit der sem Hintergrund sind zwei Planstellen für Wis- Vermittlung der notwendigen Bodenphysik.) senschaftler nicht zu halten. Selbst nach einer Grundlagen werden auch nicht gefordert. Man Überarbeitung des Lehrangebots nach objekti- kann z. B. Wasser- und Abfallwirtschaft im ven Kriterien wird im Fachgebiet noch eine ländlichem Raum belegen, ohne vorher Hydro- Überkapazität von 16 SWS bestehen (siehe logie gehört zu haben. Hat das Sinn? unten). Langfristig muss man daher davon ausgehen, dass nur eine Planstelle für Wissen- schaftler bleibt. In anderen Fachgebieten in der Fakultät gibt es ähnliche Probleme mit Überkapazitäten

63 Tab. 1: Aktuelles Lehrangebot des Fachgebiets Landeskultur

Fach SWS Status Agrarmeteorologie 1 x 1 Pflichtfach im Grundstudium für alle Studenten der Agrarwissenschaften Hydrologie 1 x 2 Pflichtfach im Hauptstudium für alle Studenten der Fachrichtung Bodenschutz und Landschaftsgestaltung Landeskultur und Kulturtech- 1 x 2 Pflichtfach im Hauptstudium für alle Studenten der nik Fachrichtungen Pflanzenwissenschaften sowie Boden- schutz und Landschaftsgestaltung Einführung in das 2 x 4 Wahlpflichtfach im Hauptstudium für alle Studenten Programmieren und die Computersimulation Wasser im System Boden- 2 x 4 Wahlpflichtfach im Hauptstudium für alle Studenten Pflanze-Atmosphäre Wasser- und Abfallwirtschaft 2 x 4 Wahlpflichtfach im Hauptstudium für alle Studenten im ländlichen Raum Pflanzen - Wasser 1 x 1 Pflichtfach für Geographie-Studenten mit dem Beziehungen Nebenfach Bodenkunde Ressourcenschonende 1 x 2 Pflichtfach für Geographie-Studenten mit dem Landbewirtschaftung Nebenfach Bodenkunde Landnutzungsprobleme in 1 x 1 Pflichtfach für Geographie-Studenten mit dem Böden kalter und warmer Nebenfach Bodenkunde Klimate Summe pro Jahr 33

Struktur und Inhalte der Lehre im Fachgebiet Absolventen mit auf den Weg gegeben werden Landeskultur bedürfen also einer Erneuerung, kann. um denjenigen, die es wollen, eine umfassende Von besonderer Bedeutung ist, dass die Absol- Ausbildung auf diesem Gebiet in Halle zu er- venten numerische Methoden und mathemati- möglichen. Ein Interesse am Fach besteht sches Programmieren beherrschen, da in der durchaus. Seit 1996 haben jeweils 10% eines Landeskultur heute Computerprogramme und - Studienjahrgangs ihre Diplomarbeit im Fachge- modelle zum täglichen Handwerkszeug gehö- biet Landeskultur geschrieben. Würden sich die ren. Eigentlich ist es das erste, was ein an Lan- Studenten gleichmäßig auf alle Fachgebiete deskultur interessierter Student lernen muss. Es verteilen, wären es nur 4%. vereinfacht die Auseinandersetzung mit den Man kann davon ausgehen, dass den Studenten Inhalten der unten aufgeführten Fächer. Ein in der Landwirtschaftlichen Fakultät solide entsprechendes Fach, z. B. „Einführung in das Kenntnisse in allgemeiner Bodenkunde, Acker- Programmieren und in numerische Methoden“, und Pflanzenbau und Agrartechnik vermittelt könnte vom Fachgebiet selbst vermittelt werden werden. Um Landeskultur auf Universitätsniveau (siehe Tab. 1), fällt aber in den Bereich der zu erlernen, braucht man darüber hinaus aber Mathematik, wo ähnliches heute schon ange- noch gute Kenntnisse in Mathematik und boten wird. Physik, in etwas geringerem Maße auch in Aufbauend auf solcher Vorbildung kann das Chemie. Der Umstand, dass in Halle Wasserbau Fachgebiet eine sinnvolle Ausbildung ermögli- und andere wichtige ingenieurwissenschaftliche chen. Es wird angestrebt, letztlich folgende Disziplinen nicht angeboten werden, beschränkt Fächer anzubieten: ohnehin schon das Fachwissen, das einem

64 Tab. 2: Geplantes Lehrangebot des Fachgebiets Landeskultur

Fach SWS Status Agrarmeteorologie / Klimatologie 1 x 4 Pflichtfach Bodenphysik 1 x 4 Pflichtfach Hydrologie 1 x 4 Pflichtfach Wasser im System Boden-Pflanze-Atmosphäre 1 x 4 Pflichtfach Be- und Entwässerungstechnik 1 x 4 Pflichtfach Erosion und ihre Kontrolle 1 x 4 Pflichtfach Wasser- und Stoffhaushalt der Landschaft 1 x 4 Wahlfach Gewässerschutz 1 x 4 Wahlfach Abfallwirtschaft im ländlichen Raum 1 x 4 Wahlfach Aktuelle Themen aus dem Bereich Wasser und Boden (bei Bedarf) variabel Wahlfach Summe pro Jahr 36

Die ersten sechs Fächer sind unabdingbar für eine gute landeskulturelle Ausbildung und daher Im Zuge der Umstellung auf Bachelor- und als Pflichtfach deklariert. Sie bauen aufeinander Masterstudiengänge, die der Fakultät bevor- auf und müssen somit auch in der angegebenen steht, ist zu klären, wie die neuen Lehrveran- Reihenfolge absolviert werden, mit Ausnahme staltungen der Landeskultur in diese Studien- des Fachs „Erosion und ihre Kontrolle“, das gänge eingegliedert werden sollen. Denkbar auch direkt nach Hydrologie gehört werden wäre auch, Landeskultur zu einem eigenen Stu- könnte. dienschwerpunkt zu machen. Wer seinen Ausbildungsschwerpunkt auf Landeskultur legt, sollte möglichst auch die folgenden drei Wahlfächer belegen. Das ist aber Forschungsschwerpunkte nicht zwingend notwendig, denn wer die Pflichtfächer erfolgreich absolviert hat, kann sich Zu Forschungsschwerpunkten möchte ich nur den Inhalt der Wahlfächer leicht selbst aneig- wenig sagen, denn sie ändern sich im Lauf der nen. Das letztgenannte Wahlfach ist im Umfang Zeit, weil sich die anstehenden fachlichen variabel und wird nur angeboten, wenn es sich Probleme ändern. Das geschieht oft in Zusam- aus aktuellen Gründen anbietet, ein bestimmtes menhang mit einem Wandel in gesellschaftli- Thema aufzugreifen (z. B. Hochwasserkon- chen Wertvorstellungen. Außerdem hängen sie trolle). Es wurde deshalb bei der Summierung von den Interessen der Personen ab, die gerade der SWS nicht berücksichtigt. die Planstellen innehaben. Wahlfächer dienen einer zusätzlichen Speziali- Im Augenblick liegen die Schwerpunkte in fol- sierung. Man könnte das Angebot beliebig aus- genden Bereichen: dehnen. Aber auch sehr viele Wahlfächer kön- • Verbesserung der Kompostqualität nen nicht alles abdecken, womit sich ein Absol- • Wasser- und Stofftransport in pörosen vent im späteren Berufsleben auseinanderset- Medien zen muss. Der Schwerpunkt der Ausbildung • Auswirkungen von Landnutzungsänderun- muss daher auf den Grundlagen liegen, die er gen auf den Wasser- und Stoffhaushalt der braucht, um sich in neue Probleme einzuarbei- Landschaft ten. • Stoffeinträge in Hochmoore und ihre Folgen Damit die Studenten den maximalen Nutzen aus • Wasserqualität in Fließgewässern den o. g. Fächern ziehen, ist vorgesehen, dass • Bodenschutz in der räumlichen Planung sie sich für jedes Fach ein vorgegebenes Lehr- Diese Themen sind heute regional, teilweise buch anschaffen, welches in der Lehrveranstal- aber auch für Deutschland und Mitteleuropa von tung durchgearbeitet wird. Weiterhin müssen sie großer Bedeutung. Weltweit hängen die wich- Übungsaufgaben erledigen, von denen sich tigsten landeskulturellen Probleme aber nach etliche nur mit numerischen Methoden lösen wie vor mit Be- und Entwässerung sowie lassen. Dafür müssen die Studenten dann ent- Bodenerosion zusammen. In Halle werden sol- sprechende Computerprogramme schreiben. che Themen zur Zeit nicht bearbeitet.

65 Erfahrungen bei der Umsetzung des Einleitung Bundesbodenschutzgesetzes Das im Jahre 1998 verabschiedete Bundes-Bo- Monika Frielinghaus, ZALF e.V., Müncheberg denschutzgesetz hat die bisher im Umweltrecht bestehende Rechtslücke für das Medium Boden versucht zu schließen. Es unterscheidet in sei- Zusammenfassung ner Zweckbestimmung zwischen der in die Zu- kunft gerichteten Vorsorge gegen schädliche Die Einführung des Bundesbodenschutzgeset- Einwirkungen auf den Boden, bzw. auf die Bo- zes(BBodSchG, 1998) und die länderspezifische denfunktionen, sowie der Gefahrenabwehr bei Umsetzung der dazu erlassenen Verordnung bereits bestehenden schädlichen Bodenverän- (BBodSchV, 1999) mit den Schwerpunkten der derungen und Altlasten (KÖNIG et al., 1998). Gefahrenabwehr, der Sanierung und der Vor- Als wichtigste untergesetzliche Regelung des sorge führt zu verschiedenen Aktivitäten. In Bundes ist 1999 die Bundes-Bodenschutz- und nachfolgenden Ausführungen wird schwer- Altlastenverordnung erlassen worden. Sie ent- punktmäßig auf die Vorsorge im Bereich der hält detaillierte Untersuchungs- und Bewer- landwirtschaftlichen Nutzung durch Gute Fachli- tungsvorschriften mit umfangreichen Wertelisten che Praxis eingegangen. Wissen und Erfahrun- im Anhang für schädliche Bodenveränderungen gen wurden im Bund-Länder-Papier durch das und Altlasten sowie darauf bezogene Sanie- Bundesministerium für Verbraucherschutz... rungsanforderungen. Weiterhin sind Anforde- (BVMEL) initiiert. Die Grenzbereiche zwischen rungen an die Gefahrenabwehr bei Bodenero- Gefahrenabwehr und Vorsorge werden am Bei- sion durch Wasser konkretisiert. Den Schwer- spiel der Bodenerosion dargestellt. Am wich- punkt der Vorsorgeregelungen bilden die Anfor- tigsten werden qualifizierte Beratungsdienste derungen an das Auf- und Einbringen von Mate- angesehen, für die die einzelnen Bundesländer rialien auf und in Böden sowie die Festschrei- zuständig sind. bung der Guten fachlichen Praxis für die landwirtschaftliche Nutzung. Summary Landesrechtliche Regelungen mit Ausführungs- bestimmungen, Einrichtung der Bodenschutz- In Germany, important activities currently ad- behörden und Festlegungen der Zuständig- dress soil conservation issues and the sustain- keiten ergänzen das Bundesrecht. Landesge- able use of soils. The national intensive activity setze wurden bisher in Bayern, Nieder- is the „Act on Protection against Harmful sachsen und Nordrhein-Westfalen verab- Changes to Soil and on Rehabilitation of Con- schiedet (BRANDHUBER et al., 2002). taminated Sites“ (Federal Soil Protection Act), Unabhängig von den Regelungen zur Gefahren- which went into force in March 1st, 1999. The abwehr erfolgt die Umsetzung der Vorsorge- Soil Protection Act has two tasks: precaution pflicht nach § 7 des Bundes-Bodenschutzgeset- and hazard prevention. Protection against zes im Bereich der landwirtschaftlichen Boden- Harmful Changes to Soil and on Rehabilitation nutzung durch den vierten Teil des Gesetzes of Contaminated Sites based on rules and (BBodSchG, 1998): „Landwirtschaftliche Bo- orders. dennutzung“ mit dem darin formulierten § 17. The precaution against risks due to agricultural Dieser regelt die „Gute fachliche Praxis in der land use based on advisory services, will be Landwirtschaft“ und enthält dazu in Absatz 2 demonstrated for soil erosion. It will be realised sieben Grundsätze, die sich auf standortange- through the principle of ‘Good Agricultural Prac- passte Bodenbearbeitung, die Erhaltung und tice’. To define the term of ‘Good Agricultural Verbesserung der Bodenstruktur, die Vermei- Practice’ for site-specific conditions, a group of dung von Bodenverdichtungen und Bodenabträ- experts was constituted that developed the so- gen, die Erhaltung naturbetonter Strukturele- called „Bund-Länder-Papier on Good Manage- mente, die Förderung der biologischen Aktivität ment Practice for Precautions against Soil Com- und die Erhaltung des standortspezifischen paction and Soil Erosion“. The expert‘s group Humusgehaltes beziehen. involved scientists, members of agricultural and Der Paragraph 17 setzt ausschließlich auf das environmental bodies, farmers, extension serv- Instrument der Beratung. Die Regelung enthält ices and others. The elaborated material con- keine Anordnungsbefugnis, um die Anforderun- tents different state examples and should be the gen im Einzelfall durchsetzen zu können (TEN- basis for decision making on soil conservation HOLTERN, 2002). Um die Sinnhaftigkeit einer issues according to the regionally specific condi- solchen Regelung im Gesetz wurde viel tions. debattiert. Nachfolgende Beispiele zu den Komplexen Bodenerosion und Bodenschad-

66 verdichtung als Beispiele zeigen, dass für den kann, wenn mittelfristig wirksame Konzepte zum nicht-stofflichen Bodenschutz auch in Zukunft nachhaltigen Bodenschutz realisiert werden kaum eine andere Lösung infrage kommen sollen.

Vorsorge Gefahrenabwehr

Schadenseintritt ist aufgrund Schadenseintritt ist bei Anhalten Schadenseintritt ist hinreichend Praktischer Vernunft ausge- weiterer Einwirkungen (z. B. wahrscheinlich schlossen, wohl aber möglich Stoffeinträge) zu besorgen

Zunehmendes Risiko für das Schutzgut

Bereich des Restrisikos Beginn des Beginn des nicht mehr unerwünschten Risikos hinnehmbaren Risikos

Vorsorgewert Prüfwert und /oder Maßnahmewert

Abb.1: Differenzierung zwischen Vorsorge und Gefahrenabwehr

Besorgnis einer schädlichen Drohende schädliche Vorliegen einer schädlichen Bodenveränderung Bodenveränderung Bodenveränderung (Bodenerosion: Indikatoren (Bodenerosion: Indikation Schadverdichtung: keine Ind.) Schadverdichtung: keine Ind.) Vorsorge Gefahrenabwehr Gefahrenabwehr § 17 BBodSchV § 8 BBodSchV § 5 und § 8 BBodSchV Gute fachliche Praxis – Beratung und Anordnung Anordnung Beratung Maßnahmen

Abb. 2: Beispiel Bodenerosion und Bodenschadverdichtung

Gefahrenabwehr und Vorsorge im Bereich Vorsorge die weitreichendere Bedeutung zu- der landwirtschaftlichen Bodennutzung kommt, weil entweder die Indikation schwierig ist bzw. weil Schäden durch Vorsorge gerade In den Übersichten (Abb. 1 u. 2) werden die Zu- vermieden werden sollen. Es sind geeignete sammenhänge zwischen Vorsorge und Gefah- Vorsorge- und Schutzverfahren verfügbar, die renabwehr noch einmal verdeutlicht. Wichtig ist, Auswahl kann je nach den betrieblichen dass die zu ergreifenden Maßnahmen in beiden Strukturen und den standortspezifischen Fällen die gleichen sind (FRIELINGHAUS et al., Erfordernissen und Erfahrungen getroffen 1999). werden. Zur Bewertung der potenziellen Damit kommt die im Gesetz verankerte Vor- Standortgefährdung sowie aktuellen Wirkung sorge ebenso wie die Gefahrenabwehr nicht der Landnutzung wurde ein Indikationsschema ohne eine klare Indikation des Risikos aus, um entwickelt (Abb. 3). auf dieser Basis adäquate, wirksame und be- zahlbare Schutzmaßnahmen empfehlen zu kön- nen. Wichtig ist dabei, zwischen drohenden oder bereits eingetretenen Bodenschäden zu unterscheiden und eine Wichtung der Standorte vor- zunehmen. Im Falle von Bodenerosion und Bo- denschadverdichtung wird deutlich, dass der

67 1. Schritt Bewertung des Standortes (Indikatoren: Bodensubstrat / Bodenhydrologie / Geländemorphologie) ergibt die POTENZIELLE GEFÄHRDUNG [A]

2. Schritt Bewertung der Bodennutzung (Indikator: Bodenbedeckung und Lasteneinträge) ergibt das NUTZUNGSRISIKO [B] 3. Schritt Aus der Potentiellen Gefährdung und dem Nutzungsrisiko ergeben sich die TATSÄCHLICHEN RISIKEN DER BODENEROSION UND BODENSCHADVERDICHTUNG, DENEN KONSEQUENZEN FÜR DIE VORSORGE FOLGEN [C] Niedrig [C1] Mittel [C2] Hoch [C3] Vorsorge ist Vorsorge ist in kritischen Vorsorge ist nicht gewährleistet Bereichen nicht gewährleistet gewährleistet

Abb. 3: Indikationsschema zur Entscheidungsfindung

Die Schrittfolge und die Ergebnisse für die Indikation der notwendigen Vorsorge gegen Wasser- und Winderosion sehen folgendermaßen aus:

Schritte Ergebnisse 1. Bewertung des Zustandes und der Karten der potenziellen Wasser- und Belastbarkeit von Böden und Standorten Winderosionsgefährdung in fünf Klassen 2. Bewertung der Hangmorphologie Karten der präzisierten Erosionsgefährdung einer (Tiefenlinien) und der Windoffenheit Region mit Schwerpunkten 3. Bewertung der langfristigen Wirkung der Regionsspezifische Karten, basierend auf der Landnutzung auf die Erosionsgefährdung Strukturierung der Agrarlandschaft 4. Bewertung der mittelfristigen Wirkung der Betriebliche Bewertung der Anbausysteme agrarischen Landnutzung hinsichtlich der Erosionsgefährdung (Indikator Bodenbedeckung) 5. Bewertung der tatsächlichen Wasser- und Karten der Schwerpunkte einer Region, für die Winderosionsgefährdung vorrangig Entscheidungen zu treffen sind 6. Parzellenscharfe Ermittlung der Schlagweise Bewertung der Bodenbedeckung in Bodenbedeckung in Anbaufolgen zeitlicher und räumlicher Verteilung 7. Parzellenscharfe Ermittlung von lokalen Karte mit Ausgrenzung lokaler Formen und Pfade Wassererosionssystemen (Offsiteschäden) nach Erosionsereignissen für spezielle auf Acker- und Nachbarflächen Maßnahmen 8. Bewertung von Gewässerrandstreifen und Karte mit Qualitätsklassen der Flurgehölzen hinsichtlich ihrer Gewässerrandstreifen und Bremswirkung Windschutzpflanzungen 9. Ableitung der Maßnahmen der guten fachlichen Praxis für einen nachhaltigen Boden- und Landschaftsschutz auf betrieblicher Basis oder für einzelne Regionen

68 Die Schrittfolge und Ergebnisse für die Indikation der Bodenschadverdichtung sehen folgendermaßen aus:

Schritte Ergebnisse 1. Bewertung des Zustandes und der Karten der potenziellen Schadverdichtungsge- Belastbarkeit von Böden und Standorten fährdung in fünf Klassen 2. Bewertung der langfristigen Wirkung der Betriebskarten, basierend auf der Strukturierung Landnutzung auf die Schadverdichtung der Betriebe und der Anbaufolgen 3. Bewertung der technologischen Abläufe in Bewertungsmatrix aller Anbautechnologien, den Anbaufolgen hinsichtlich der untersetzt für alle Arbeitsgänge hinsichtlich der Lasteneinträge Lasteneinträge und der Belastbarkeitsüber- schreitung 4. Ableitung der Maßnahmen der guten fachlichen Praxis für einen nachhaltigen Boden- und Landschaftsschutz auf betrieblicher Basis oder für einzelne Regionen

Die zu empfehlenden adäquaten Vorsorge Maß- Literatur nahmen bestehen in drei Komplexen: A - Allgemeine acker- und pflanzenbauliche BRANDHUBER, R.; RIPPEL, R. & Schutzmaßnahmen , KREITMAYR, J. (im Druck): Bodenerosion und B - Bodenbearbeitungs- und Bestellverfahren Gefahrenabwehr. Arbeitshilfen zur Umsetzung zur Erhöhung der Bodenbedeckung und von § 8 BBodSchV in Bayern Reduzierung der Lasteneinträge, BUNDESMINISTERIUM F. ERNÄHRUNG, C -.Flurgestaltung zur Reduzierung der Fließ- LANDWIRTSCHAFT UND FORSTEN (1999): und Wegstrecken und der Transport- und Bekanntm achung der Grundsätze und Hand- Fahrstrecken lungsempfehlungen zur guten fachlichen Praxis der landwirtschaftlichen Bodennutzung nach Ausblick § 17 BBodSchG. Bundesanzeiger vom 20.04.1999. S. 6585 ff Während Altlasten und chemische Degradierung BUNDESMINISTERIUM F. UMWELT, NATUR- durch ein „critical load concept“ regelbar sind, SCHUTZ UND REAKTORSICHERHEIT (1991): müssen „physikalische“ und „biologische“ Bo- Bekanntmachung über Methoden und Maßstäbe dendegradierung durch Vorsorge und in Einzel- für die Ableitung der Prüf- und Maßnahmen- fällen durch Gefahrenabwehr minimiert werden. werte nach der Bundes-Bodenschutz- und Alt- Um Maßnahmen der guten fachlichen Praxis der lastenverordnung (BBodSchV). Bundesanzeiger Bodennutzung standortangemessen sowie risi- Nr. 161a vom 28. August 1999 koadäquat und kontrollierbar zu gestalten, muss BUNDESMINISTERIUM F. VERBRAUCHER- ein Indikationsschema entwickelt werden. Die SCHUTZ, ERNÄHRUNG UND LANDWIRT- potentielle Gefährdung von Standorten kann aus SCHAFT (ed.) Autorenkollektiv (2001): Gute in den Regionen vorhandenen Datenbanken fachliche Praxis zur Vorsorge gegen Boden- und Modellen bestimmt werden. Sie verändert schadverdichtungen und Bodenerosion. (Bund- sich kaum.Die tatsächlichen Risiken bestimmter Länder-Papier). Bonn, 105 S. Standorte für Bodenfunktionen und die Umwelt FRIELINGHAUS, M. & BORK, H.-R. (1999): werden durch eine nicht standortangepasste Schutz des Bodens. Buchwald, K. & Engelhardt, Landnutzung bestimmt. Daher nimmt die W. (Hrsg.). Economica Verlag, Bonn, 169 S. Bewertung der Landnutzung eine zentrale Stel- BUNDESREGIERUNG : Gesetz zum Schutz vor lung ein und hat wiederholt zu erfolgen. Die schädlichen Bodenveränderungen und zur Sa- Maßnahmen der guten fachlichen Praxis müs- nierung von Altlasten (Bundes-Bodenschutzge- sen dem tatsächlichen Nutzungsrisiko adäquat setz – BBodSchG) (1998): BGBl. I., S. 502 sein und vor allen Dingen betriebstechnisch Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung realisierbar gestaltet werden. Ein Restrisiko (BBodSchV) (1999): BGBl. I. S. 1554 bleibt bei jeder Nutzung. Ohne qualifizierte Be- KÖNIG, W. & FEHLAU, K.P. (1998): Bundes- ratungsdienste ist Vorsorge nicht realisierbar, Bodenschutzgesetz u.Folgerungen. In: Umwelt, wie die Erfahrungen aus den Bundesländern 28, Nr. 11/12, S. 10-12 zeigen. Diese werden mit den geplanten EU – TENHOLTERN, R. (2002): Aktueller Stand der Reformen ab 2007 immer wichtiger. Handlungsempfehlungen des BVB zur Gefah- renabwehr bei Bodenerosion. Vortrag bei den Bodenspezialisten der VDLUFA, Kassel. (im [email protected] Druck)

69 Bodenfunktionsbewertung – eine gerechnet werden würden. Zum anderen ist das Methode für den Bodenschutz Gesetz mit dem Gefahrenbegriff im polizeirechtlichen Sinne verbunden. Erst wenn U. Gutteck, Landesamt für Umweltschutz menschliche Einwirkungen auf den Boden zu Sachsen-Anhalt Gefahren, erheblichen Nachteilen oder erheblichen Belästigungen für den einzelnen oder die Allgemeinheit geführt haben, wird eine Das Bundes-Bodenschutzgesetz und inzwi- Bodenschutzbehörde tätig werden. Anders im schen auch das Bodenschutz-Ausführungsge- vorsorgenden Bereich: Hier greift das Gesetz in setz des Landes Sachsen-Anhalt sind Ausdruck künftige menschliche Einwirkungen auf den einer logischen Entwicklung des Umweltschut- Boden ein, wobei auffällt, dass eigenständige zes insgesamt. Getragen von dem Gedanken, Zulassungs-, Gestattungs- oder den Menschen und sein Wohlergehen heute Genehmigungsverfahren völlig fehlen. und in Zukunft vor den Folgen seines Wohlstandsstrebens – also vor sich selbst – zu Dieser nur grob skizzierte Hintergrund erklärt die schützen, fehlte in der Reihe gesetzlich ge- Schwierigkeiten und Diskussionen, die mit dem schützter Umweltgüter bisher der Boden. Seit Bundes-Bodenschutzgesetz seit seiner Einfüh- etwa 20 Jahren gibt es in Deutschland die Be- rung verbunden waren. Inzwischen sind Harmo- mühungen um ein eigenständiges Boden- nisierungen mit den verschiedenen Rechtsbe- schutzgesetz – seit 1998 ist das Gesetz zum reichen schon erfolgt. Nach und nach gewinnt Schutz vor schädlichen Bodenveränderun- das Bodenschutzrecht an Kontur auch in sol- gen und zur Sanierung von Altlasten chen Fällen, wo unklare Rechtsbegriffe erst (BBodSchG) nun in Kraft. noch ausgefüllt werden müssen. So werden die vom Bundes-Bodenschutzgesetz benannten An ihm fallen drei Dinge besonders auf. Zum Bodenfunktionen in der Fachwelt keineswegs einen schützt das Gesetz keineswegs den einheitlich interpretiert. Die Tabelle 1 zeigt die Boden an sich, sondern immer nur den Boden Bodenfunktionen gemäß § 2 Abs. 2 BBodSchG. als Träger bestimmter, im Gesetz benannter Für die Funktion des Bodens als Lebensgrund- Funktionen. Naturwissenschaftliche Definitionen lage und Lebensraum für Menschen, Tiere, des Bodens kennt das Gesetz nicht. Sein Pflanzen und Bodenorganismen wird beispiels- Geltungsbereich ist von daher auch nicht weise bis heute um eine anwendbare Bewer- eingeschränkt und betrifft auch Flächen, die im tung, Bemessung noch gerungen, ohne dass bodenkundlichen Sinne a priori nicht zum Boden Ergebnisse schon in Aussicht stünden.

Tab.1: Bodenfunktionen nach § 2 Abs. 2 BBodSchG

1. natürliche Funktionen als a) Lebensgrundlage und Lebensraum für Menschen, Tiere, Pflanzen und Bodenorganismen, b) Bestandteil des Naturhaushalts, insbesondere mit seinen Wasser- und Nährstoffkreisläufen, c) Abbau-, Ausgleichs- und Aufbaumedium für stoffliche Einwirkungen auf Grund der Filter-, Puffer- und Stoff- umwandlungseigenschaften, insbesondere auch zum Schutz des Grundwassers,

2. Funktionen als Archiv der Natur- und Kulturgeschichte sowie

3. Nutzungsfunktionen als a) Rohstofflagerstätte, b) Fläche für Siedlung und Erholung, c) Standort für die land- und forstwirtschaftliche Nutzung, d) Standort für sonstige wirtschaftliche und öffentliche Nutzungen, Verkehr, Ver- und Entsorgung.

In dritter Gruppe stehen die Nutzungsfunktio- natürlichen und der Archivfunktionen des Bo- nen. Auch sie sind durch das Bundes-Boden- dens nicht gerechtfertigt. Etwas mehr als 60 % schutzgesetz geschützt. Weil alle Bodenflächen der Fläche des Landes Sachsen-Anhalt ist zugleich auch wirtschaftliche Bedeutung haben, landwirtschaftliche Nutzfläche, wiederum etwas wäre eine einseitige Unterschutzstellung der mehr als 20 % wird forstwirtschaftlich genutzt,

70 etwa 10 % der Landesfläche sind bebaut, die turwissenschaften mit der bis dahin ganz prakti- wenigen restlichen Prozente verteilen sich auf schen Landwirtschaftslehre verbunden und den Wasserflächen und anderes. In diesen Anteilen Übergang zur Landwirtschaftswissenschaft mit- verteilt sich auch die Verantwortung für den gestaltet zu haben. Heute wandelt sich die Bodenschutz. Niemand wird in Frage stellen, Landwirtschaftswissenschaft erneut und integ- dass Land- und Forstwirtschaft über Jahrhun- riert den Umweltschutz. Der Wandel erfolgt nicht derte hinweg den Boden zum heutigen Stand nur notgedrungen, sondern aus Einsicht in die entwickelt haben. Deshalb wird die aus der land- Notwendigkeit. Landwirtschaft und Bodenschutz und forstwirtschaftlichen Nutzung resultierende mögen davon nur ein kleiner Ausschnitt sein - Verantwortung mit dem Bundes-Bodenschutz- zeigen aber beispielhaft, dass Tradition im guten gesetz nicht nur nicht angetastet, sondern auch Sinne nichts feststehend Starres, sondern stets für die Zukunft fortgeschrieben. Anforderungen die Übertragung des Bewährten auf die sich des Bodenschutzes gelten als erfüllt, wenn eine wandelnde Zukunft ist. sachgerechte Bewirtschaftung eingehalten wird, insbesondere durch die Einhaltung der guten Vor dem Institut für Agrartechnik und Landes- fachlichen Praxis der landwirtschaftlichen Bo- kultur stand die Aufgabe, ein Bewertungsverfah- dennutzung. ren zu entwickeln, mit dem Einfluss auf die In- anspruchnahme von Böden genommen werden Anders verhält es sich mit der bebauten Fläche. konnte. Die zu entwickelnde Methode zur Be- Sie ist im steten Wachstum begriffen und führt wertung und Wichtung von Bodenfunktionen zur Flächennutzungsartenänderung, wenn - wie sollte vor allem gestatten, bei Bauleitplanungen meist - landwirtschaftliche Nutzfläche in An- festzustellen, ob das zu bebauende Gebiet aus spruch genommen wird. Das Land Sachsen- Bodenschutzsicht 'besser links oder besser Anhalt verliert täglich etwa 11 ha landwirtschaft- rechts von der Straße' anzuordnen sei. Bei der licher Fläche durch Überplanung mit Baugebie- Abwägung der unterschiedlichen Belange darf ten. Die Inanspruchnahme für Bebauung ist der Bodenschutz nicht abseits stehen, doch deshalb ein wichtiger Gegenstand des Boden- dient das Verfahren selbstverständlich nicht schutzes, und zwar nicht nur wegen des Ver- dazu, die Ausweisung neuer Bauflächen zu lustes an unbebauter Fläche 'auf der grünen verhindern. Wiese', sondern vielmehr wegen des Totalver- lustes sämtlicher natürlichen Bodenfunktionen Eine solche Absicht wäre auch nicht durchsetz- durch Versiegelung. bar, weil Wirtschaftsentwicklung und bauliche Flächeninanspruchnahme in engem Zusam- Die Bemühungen um eine umweltverträgliche menhang stehen. Wo Fortschritt und Entwick- Inanspruchnahme bislang unbebauter Flächen lung gefördert werden sollen, muss gebaut wer- durch Bebauung stellen den wichtigsten Beitrag den. Das entwickelte Bodenfunktionsbewer- zum praktischen Bodenschutz außerhalb der tungsverfahren dient jedoch der Lenkung auf Land- und Forstwirtschaft und neben der Alt- Flächen geringerer Funktionserfüllung. Dabei ist lastensanierung dar. Es fehlt deshalb in den unvermeidlich, dass bei der typisch guten Bo- einzelnen Bundesländern nicht an Modellen, die denausstattung des Landes Sachsen-Anhalt abstrakten Gesetzesdefinitionen der Boden- selbst Flächen geringerer Funktionserfüllung funktionen in mess- und vergleichbare Größen mitunter noch immer zu den besten Böden umzusetzen. Auch im Land Sachsen-Anhalt hat Deutschlands gehören. Abbildung 1 zeigt ein man sich frühzeitig mit der Bewertung von Bo- Beispiel. denfunktionen beschäftigt. Bereits im Jahre 1997 wurde ein Vorhaben ausgelöst, die für die Es ist das Gemeindegebiet Hadmersleben dar- räumliche Planung und insbesondere die Bau- gestellt. Darin sind mit dunkler Färbung jene leitplanung notwendigen Bewertungsgrundlagen Gebiete bezeichnet, die aus Bodenschutzsicht für den Bodenschutz zu erstellen. An der Bear- eine hohe Funktionserfüllung aufweisen und beitung des Vorhabens war maßgeblich das mithin ein großes Konfliktpotential bei Überbau- Instiut für Agrartechnik und Landeskultur der ung hervorrufen würden, hellere Färbung deutet Martin-Luther-Universität Halle – Wittenberg be- auf geringeres Konfliktpotential. Es ist leicht zu teiligt. erkennen, wohin die Ortschaft expandieren müsste, wenn der Bodenschutz relativ unbe- Die Martin-Luther-Universität Halle – Wittenberg troffen bleiben soll. Doch selbst dann sind hier blickt auch auf eine lange Tradition der landwirt- noch immer Bodenflächen so hoher Funktions- schaftlichen Wissenschaften zurück. Sie kann erfüllung beansprucht, wie sie in Gemeinden sich rühmen, mit Persönlichkeiten wie Julius anderer Landesteilen gar nicht erst vorhanden Kühn als eine der ersten Universitäten die Na- sind.

71 Insoweit kann das Bodenfunktionsbewertungs- Was am Beispiel des Gemeindemaßstabes in verfahren Böden hoher Funktionserfüllung nicht Abbildung 1 gezeigt wurde, gilt auch für den vor Inanspruchnahme schützen. Es kann jedoch Landesmaßstab. Sachsen-Anhalt ist mit frucht- die Eingriffsschwere deutlich machen und damit baren Böden ausgestattet wie kein anderes Einfluss auf die Art und Weise der Kompensati- Bundesland. Es besitzt das größte zusammen- onsmaßnahmen nehmen. Das Bodenfunktions- hängende Löß-Schwarzerdegebiet Deutsch- bewertungsverfahren ist hauptsächlich für die lands. Was also innerhalb des Landes Sachsen- Sichtbarmachung abwägungsrelevanter Be- Anhalt keine Seltenheit und Besonderheit ist, ist lange gedacht. Wenn es darüber hinaus noch über die Ländergrenzen hinweg betrachtet ganz gelingt, die Kompensationsmaßnahmen bei anders. Es war deshalb erwünscht, das Boden- hohem Konfliktpotential in engen funktionalen funktionsbewertungsverfahren im Land Sach- Zusammenhang mit dem Eingriff zu bringen, sen-Anhalt auf den Schutz der besonders also einer Versiegelung möglichst auch eine fruchtbaren Böden auszurichten. Dementspre- Entsiegelung gegenüber zu stellen, dann ist chend folgt die Verteilung des hohen Konflikt- erreicht, was erreicht werden sollte. potentiales in der Landesfläche sehr stark der Verteilung der Bodenfruchtbarkeit.

Abb.1: Konfliktpotential aus Sicht des Bodenschutzes im Gebiet der Gemeinde Hadmersleben Das Konfliktpotential nimmt von hell nach dunkel zu. Aus Sicht des Bodenschutzes sollte die Ortschaft deshalb eher nördlich als südlich wachsen. Aber selbst dort würden Böden mit hohem Konfliktpotential in Anspruch genommen.

Zu dieser Ausrichtung trug auch die bewusst länder – die Betonung auf den Funktions- vorgenommene Interpretation der Funktion des bestandteil Lebensgrundlage gelegt. Ohne die Bodens als Lebensraum und Lebensgrundlage landwirtschaftliche Ertragsfähigkeit über Gebühr bei. Hier hat das Land Sachsen-Anhalt – in den Vordergrund zu stellen, ist ein wesent- möglicherweise stärker als andere Bundes- licher Teil des Verfahrens auf die natürliche

72 Bodenfruchtbarkeit abgestellt. Da andere be- Kompromiss zwischen dem Möglichen und dem wertete Bodenfunktionen damit eng zusammen- Gewollten und deshalb auch auf Weiterent- hängen – ebenfalls hoch bewertet werden, wenn wicklung angewiesen. Das im Land Sachsen- die Bodenfruchtbarkeit hoch ist – ähnelt die Anhalt angewendete Bewertungsverfahren un- Ergebniskarte im Land Sachsen-Anhalt durch- terscheidet sich von den in anderen Bundeslän- aus den Agrarkarten zur Ertragsfähigkeit. dern entwickelten Verfahren zwar nicht prinzipiell, wohl aber in der Berücksichtigung der für Neben der Funktion als Lebensraum und Le- das Land typischen Löß-Schwarzerden. Die bensgrundlage sind selbstverständlich auch Betonung der Funktion des Bodens als Pflan- andere natürliche Funktionen bewertet worden. zenstandort und als Grundlage allen Lebens – Es versteht sich auch von selbst, dass die ein- also die Betonung der Bodenfruchtbarkeit – ist zelnen Funktionen nicht so – wie hier gezeigt – typisch für das sachsen-anhaltische Boden- in Form einer Schwarz-Weiß-Kartierung zu ei- funktionsbewertungsverfahren. Inwieweit eine nem einzigen Wert 'Konfliktpotential' zusam- solche Betonung beibehalten werden kann, mengefasst werden müssen. Wenn nötig oder hängt nicht nur von den Bemühungen um eine gewünscht, können sie einzeln oder auch mit bundesweit vergleichbare Bodenfunktionsbe- ganz anderer Wichtung dargestellt werden. Die wertung ab. Von großer Bedeutung dürfte dabei Auswahl und Begründung der Teilfunktionen, auch sein, ob die Landwirtschaft - gerade in mit denen auf der Grundlage im Land Sachsen- Sachsen-Anhalt - eine Entwicklung nehmen Anhalt vorhandener Daten die natürlichen Bo- kann, die ihr die zustehende gesellschaftliche denfunktionen des Bundes-Bodenschutzgeset- Wertschätzung zurückgibt. Unter dem Festjahr- zes einer Bewertung zugänglich gemacht wur- Motto "Zukunft mit Tradition" sollte es für die den, kann hier im Einzelnen nicht vorgetragen Landwirtschaftswissenschaften der Universität werden. Zusammenfassend lässt sich aber sa- deshalb Verpflichtung sein, die Verbindung von gen, dass sich das Verfahren aus den in an- Landwirtschaft und Umweltschutz, darunter mit deren Bundesländern entwickelten heraushebt, dem Bodenschutz, zu suchen. Dann dürfte Tra- weil in den meisten anderen Bundesländern dition auch Zukunft haben. mehr Gewicht auf bodenkundliche Methoden und Eingangsdaten gelegt wird. Literatur Doch erweist sich diese Heraushebung als Vorteil dann, wenn das Bodenfunktionsbewer- BODENSCHUTZ IN DER RÄUMLICHEN tungsverfahren im großen Maßstab angewendet PLANUNG - Eine Methode zur Bewertung und wird, also im Gemeindemaßstab. Dieser Maß- Wichtung von Bodenfunktionen; Berichte des stab ist bekanntlich das Hauptanwendungs- Landesamtes für Umweltschutz Sachsen- gebiet, so dass das Fehlen bodenkundlicher Anhalt, Heft 29/1998; Halle (Saale) Karten - nicht nur im Land Sachsen-Anhalt - Im Auftrag des Umweltministeriums Sachsen- besonders schmerzlich empfunden wird. Des- Anhalt erarbeitet vom Institut für Agrartechnik halb ist als größter Vorteil des Bodenfunktions- und Landeskultur der Martin-Luther-Universität bewertungsverfahren im Land Sachsen-Anhalt Halle – Wittenberg. die Verwendung von Bodenschätzungsdaten hervorzuheben. Nur auf diese Weise kann es als Routineverfahren zum Beispiel bei der Wahrnehmung des öffentlichen Belanges Bo- [email protected] denschutz in der Bauleitplanung eingesetzt werden. Vorausschauend begann das Land Sach- sen-Anhalt bereits im Jahre 1997 mit der Digita- lisierung der Bodenschätzungsergebnisse, so dass die Umweltverwaltung hofft, demnächst alle Maßstabsbereiche, auch den Gemeinde- maßstab, mit dem Bodenfunktionsbewertungs- verfahren ohne maßstabsbedingte Einschrän- kungen abdecken zu können.

Im relativ jungen Bodenschutzrecht ist noch viel Bewegung. Das hier nur in seinen wesentlichen Elementen vorgestellte Bodenfunktionsbewer- tungsverfahren beansprucht nicht, alle Notwen- digkeiten richtig zu erfüllen. Vielmehr ist es ein

73 Standortkennzeichnung und –bewer- onsvorhabens in der Agrargenossenschaft tung als Grundlage für die stand- Harsleben e.G. (Bundesland Sachsen-Anhalt) ortbezogene und umweltschonende und inzwischen in weiteren Landwirtschaftsbe- Landnutzung trieben erprobt wurde. Damit wird das genannte Konzept der Betriebsstandortkarten sowie die M. Altermann1, O. Rosche1, M. Steininger1, M. von THIERE u. a. (1983) entwickelte stand- Schrödter2, 1Mitteld. Inst. f. angew. Standort- ortkundliche Schlagkennzeichnung weiterent- kunde und Bodenschutz, Halle; 2LLG Sachsen- wickelt. Anhalt, Bernburg

Zielstellung Vorbemerkungen Mit dem Bundesbodenschutzgesetz und der Anlässlich der Tagung 55 Jahre Landeskultur Bundesbodenschutzverordnung werden die und Kulturtechnik an der Landwirtschaftlichen Anforderungen an die Landwirtschaft hinsichtlich Fakultät sowie zu Ehren des 80. Geburtstages vorsorgenden Bodenschutz und Gefahren- von Prof. D. K. Dörter ist eine Rückschau auf abwehr konkretisiert. Eine zentrale Rolle spielt standortbezogene Arbeiten im von ihm geleite- hierbei die Beachtung der Standort- ten Institut eine lohnende und dankenswerte gegebenheiten und der Erhalt der Boden- Aufgabe. Der Jubilar und seine Mitarbeiterinnen fruchtbarkeit durch eine gute fachliche Praxis und Mitarbeiter realisierten Forschungen zur der landwirtschaftlichen Bodennutzung. Die Landeskultur und Kulturtechnik immer auf Berücksichtigung schlagbezogener Stand- standort- und bodenkundlichen Grundlagen, und ortdaten ist für eine Optimierung des auch landeskulturelle Empfehlungen für die Produktionsaufwandes und der Erträge ebenso Praxis basierten stets auf der Standortkunde. erforderlich, wie für eine ressourcenschonende Die Notwendigkeit zur Bereitstellung von Stand- Bodenbewirtschaftung. So können Standort- ortdaten für Landwirtschaftsbetriebe und deren potentiale gewinnbringend genutzt und Produktionsflächen wurde bereits vor etwa 25 gleichzeitig Belastungen von Boden, Wasser, Jahren herausgestellt, und folgerichtig legte die Flora und Fauna vermindert werden. Eine von M. Pretzschel geleitete Arbeitsgruppe ein standortgerecht ausgerichtete landwirtschaft- Konzept der Erarbeitung von Betriebsstandort- liche Produktion kann kostensparend sein und karten vor. Diese hatten das Ziel, auf der Basis damit die Wettbewerbsfähigkeit erhöhen. der Mittelmaßstäbigen Landwirtschaftlichen Zur Realisierung einer standortgerechten Standortkartierung (MMK) durch ergänzende landwirtschaftlichen Produktion ist es erfor- Untersuchungen den Landwirtschaftsbetrieben derlich, schlagbezogene Standortdaten stärker zur „richtigen, effektiven und schonenden land- als bisher in der Produktionssteuerung wirksam wirtschaftlichen Nutzung des Bodens“ werden zu lassen. Voraussetzung dafür ist die (ALTERMANN, PRETZSCHEL & BÖHME, allgemeine Verfügbarkeit der standortkund- 1986) detaillierte Standortkenntnisse bereit zu lichen Basisinformationen und die Bereit- stellen. Denn „heute und in Zukunft können alle stellung von Bewertungsmethoden, die zu Abläufe auf den Pflanzenproduktionsflächen einem für den landwirtschaftlichen Praktiker nicht mehr losgelöst von den konkreten natürli- nachvollziehbaren Ergebnis führen. chen Standortbedingungen vollzogen werden“ (ALTERMANN, PRETZSCHEL & BÖHME, 1986). Auch unter den inzwischen veränderten Methodik (Arbeitsschritte) der schlagdiffe- gesellschaftlichen und ökonomischen Bedin- renzierenden Standortkennzeichnung und gungen ist diese Aufgabenstellung an die -bewertung Standortkunde und deren Nachbardisziplinen hoch aktuell, wovon auch die neuerdings von Bei der schlagdifferenzierenden Standort- BOESS (2002) konzipierten „Hofkarten“ Zeugnis kennzeichnung werden Unterlagenauswertung, ablegen. Geländeüberprüfungen und Anwendung von Ausgehend von den vorliegenden Forschungs- Bewertungsmethoden gemäß nachfolgendem ergebnissen der letzten Jahrzehnte und von der Schema (Abb. 1) abgearbeitet. Datenbasis in den neuen Bundesländern wird eine Methodik zur schlagdifferenzierenden Standortkennzeichnung und -bewertung vorgeschlagen, die im Rahmen eines Demonstrati-

74 Schlagdifferenzierende Standortkennzeichnung

Auswertung vorhandener Unterlagen Geländearbeiten DGM

Schlagkarte Bodenschätzung MMK 1:25.000

Karte 1:10.000 Grablochbeschriebe Schürfe Peilstangenbohrungen

KF STT BF SFT HFT NFT EO Auswertung

Abgleich der Unterlagenauswertung mit den Auswertungen der Geländearbeiten

NFT neu BF, präzisiert STT, präzisiert SFT, präzisiert HFT, präzisiert

Schlagdifferenzierende Standortbewertung

PETELKAU (2000) VERMOST (THIERE,u.a.1989) MÜLLER, J. (1987)

Potentielle BG Düngung Bodenbedingte Anbaueignung Potentielle Nitrataus- Verdichtungs- N utzbare Feldkapazität waschungsgefährdung gefährdung Pot. Wassererosionsgefährdung Abb. 1: Methodik (Arbeitsschritte) der schlagdifferenzierenden Standortkennzeichnung und -bewertung

Abkürzungen und Erläuterungen zur Abb. 1: Ergebnisse der schlagdifferenzierenden Standortkennzeichnung und -bewertung BG: Bodengruppe; (Beispielskarten) BF: Bodenform; DGM: Digitales Geländemodell; Nach Durchführung der Arbeitsschritte gemäß HFT: Hydromorphieflächentyp; Abb. 1 werden präzisierte schlagbezogene KF: Klassenfläche der Bodenschätzung; Standortkarten i.M. 1:10 000 (Beispiele Abb. 2 MMK: Mittelmaßstäbige Landwirtschaftliche und 3) und schlagbezogene Bewertungskarten Standortkartierung; erstellt (Beispiele Abb. 4 und 5); außerdem NFT: Hangneigungsflächentyp; wurden Karten der bodenbedingten Anbau- SFT: Substratflächentyp; eignung, potentiellen Verdichtungsgefährdung, EO: Flächentyp der Steinigkeit im Oberboden; Bodengruppe Düngung, Häufigkeit des STT: Substrattyp; Sickerwasseraustausches erarbeitet. VERMOST: Vergleichsmethode Standort Flächentypen sind aggregierte standort- kundliche Einheiten, die die Vergesellschaf- tung von Standortmerkmalen nach Art der Standortelemente (qualitatives Merkmal) und deren Flächenanteil (quantitatives Merkmal) wiedergeben. Die Bildung der Flächentypen kann mit Hilfe von Übersetzungsschlüsseln auch aus den Stand- ortdaten der KA4-Nomenklatur erfolgen, wodurch die Bewertungsmethodik nicht auf die MMK-Daten beschränkt ist

75 1 Legende_. Legende 12 5 ö 8 6 9 1 1 L2LöL2 Lö ö 4 2 2 L2LöAlL2 Lö Al ö-ö/t 2 4 ö/t-ö 6 3 L3AlL3 Al 12 L3 Lö vt-g 6 4 L3Lö 1 9 1 1 9 5 L3LöAlL3 Lö Al vt-t 10 7 13 6 L3LöVL3 Lö V 8 7 LT2VLT2 V 6 6 1 3 8 LT3VLT3 V 10 11 9 LT4VLT4 V 1 10 LT5VLT5 V 9 10 11 T4VT4 V 6 12 T5VT5 V 12 T6 V 10 11 13 T6V 10 9 12

Abb. 2: Ausschnitt Klassenflächen der Bodenschätzung Abb. 3: Ausschnitt Karte der Substratflächentypen (Originalmaßstab 1:10.000)

Legende Legende

n. b. ≤ 80 mm ohne Gefährdung sehr gering > 80 bis 110 mm geringe Gefährdung gering > 110 bis < 140 mm mäßige Gefährdung mäßig n. b. > 140 bis 170 mm n. b. starke Gefährdung hoch n. b. > 170 bis 200 mm n. b. sehr starke Gefährdung sehr hoch > 200 mm n. b. im Beispiel nicht belegt extrem hoch n. b. im Beispiel nicht belegt

Abb. 4: Nutzbare Feldkapazität (0 bis 10 dm uF) Abb. 5: Potentielle Wassererosionsgefährdung

76 Nutzung der Standortbewertung durch BOESS, J., I. BENNE.(2002): Die Hofboden- Landwirtschaftsbetriebe kartierung des Niedersächsischen Landesamtes für Bodenforschung.- Manuskriptentwurf Die Landwirtschaftsbetriebe nutzen die schlag- bezogenen Bewertungsparameter für folgende MÜLLER, J. (1987): Verdunstung landwirt- schlagbezogene Planungen und Maßnahmen: schaftlicher Produktionsgebiete in ausgewählten bodenbedingte Anbaueignung: Schlagstruk- Vegetationsabschnitten und deren statistische, tur, Fruchtfolgeplanung, Ausscheidung von Stil- modellmäßige und kulturbezogene Bewertung.- legungsflächen Diss. Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg nutzbare Feldkapazität: Schlagstruktur, Aus- scheidung von Stillegungsflächen, Bestandes- PETELKAU, H. (2000): Persönliche Mitteilung. führung, Beregnungssteuerung potentielle Wassererosionsgefährdung: THIERE, J. u. a. (1983): Richtlinie zur standort- Schlagstruktur, Fruchtfolgeplanung, Ausschei- kundlichen Kennzeichnung von Acker- und dung von Stillegungsflächen, landeskulturelle Graslandschlägen.- Forschungszentrum für Maßnahmen, Bearbeitungstechnologie Bodenfruchtbarkeit Müncheberg der AdL der DDR, Bereich Bodenkunde/Fernerkundung • BODENGRUPPE DÜNGUNG: SCHLAGSTRUKTUR, Eberswalde TEILSCHLAGDÜNGUNG; PROBENAHMERASTER THIERE, J., A. HENDZLIK (1989): • POTENTIELLE VERDICHTUNGSGEFÄHRDUNG: Vergleichsmethode Standort (VERMOST) und BE-ARBEITUNGSTECHNOLOGIE, MASCHINENEINSATZ ihre Anwendung auf Bewirtschaftungs- und (MA-SCHINENSYSTEME) Anbaueignung. In: Quantifizierung der Ab- hängigkeit der Erträge und technologischen • HÄUFIGKEIT DES SICKERWASSERAUSTAU- Aufwendungen - FZB Müncheberg d. AdL, SCHES: TEILSCHLAGDÜNGUNG; Bereich Bodenkunde/Fernerkundung Ebers- PROBENAHMERASTER, walde; FE-Bericht GEWÄSSERSCHUTZ: ABSCHÄTZUNG DES NITRATEIN-TRAGS IN DAS GRUNDWASSER.

Mit der dargestellten Bewertungsmethodik [email protected] können Teilschläge, Schläge, Betriebe und auch größere landwirtschaftlich genutzte Areale vergleichend beurteilt und bewertet werden.

LITERATUR

ALTERMANN, M., PRETZSCHEL, M., BÖHME, G. (1986): Standortkennzeichnung mittels Betriebsstandortkarten und deren Auswertung für Landwirtschaftsbetriebe. - In: LISTE, J.: Bodenkartierung und Landwirtschaft – Ergebnis- se acker- und pflanzenbaulicher Untersuchun- gen auf standortkundlicher Grundlage. – Wissenschaftliche Beiträge der Martin-Luther- Universität Halle-Wittenberg, Halle 1986/51 (S 53) (1986),S. 21 – 46

ALTERMANN, M., R. ROSCHE, M. STEININGER (2000): Erarbeitung von betrieblichen Handlungsrichtlinien für die schlagbezogene standortgerechte Bodenbewirtschaftung im Rahmenumweltschonender Produktionsverfah- ren. Abschlußbericht Mitteldeutsches Institut für angewandte Standortkunde u. Bodenschutz Halle, unveröffentlicht

77 Der Index qGMD als Maß für die schädlicher Bodenveränderungen zu treffen, die Bodenstruktur im Vollzug des durch ihre Nutzung auf dem Grundstück oder in Bundes-Bodenschutzgesetzes dessen Einwirkungsbereich hervorgerufen werden können. M. Gieska, R.R. van der Ploeg, J. Bachmann, Institut für Bodenkunde der Universität Vorsorgemaßnahmen sind auch dann geboten, Hannover wenn wegen der räumlichen, langfristigen oder komplexen Auswirkungen einer Nutzung auf die Bodenfunktion die Besorgnis einer schädlichen Einführung Bodenveränderung besteht. Zur Erfüllung der Vorsorgepflicht sind Bodeneinwirkungen zu Eine Intensivierung der landwirtschaftlichen vermeiden oder zu vermindern, soweit dies auch Bodennutzung nach dem 2. Weltkrieg hat im Hinblick auf den Zweck der Nutzung des großräumig zu einer Beeinträchtigung der Bo- Grundstücks verhältnismäßig ist. denfunktionen geführt. Vor allem Ackerböden sind hiervon betroffen. Zum Schutz des Bodens Bei der landwirtschaftlichen Bodennutzung wird wurde aus diesem und anderen Gründen das die Vorsorgepflicht durch die gute fachliche Bundes-Bodenschutzgesetz (BBodSchG) Praxis erfüllt. Grundsätze der guten fachlichen erlassen (Anonym, 1998). Zweck dieses Ge- Praxis sind laut BBodSchG die nachhaltige setzes ist es, nachhaltig die Funktionen des Sicherung der Bodenfruchtbarkeit und Bodens zu sichern oder wiederherzustellen. Zur Leistungsfähigkeit des Bodens als natürlicher Sicherung oder Wiederherstellung dieser Ressource. Zu den Grundsätzen der guten Funktionen sind weitere schädliche Bodenver- fachlichen Praxis gehört insbesondere, dass die änderungen abzuwehren und Vorsorge gegen Bodenstruktur erhalten oder verbessert wird. nachteilige Einwirkungen auf den Boden zu Sachverständige und Untersuchungsstellen, die treffen. Bei Einwirkungen auf den Boden sollen Aufgaben nach dem BBodSchG wahrnehmen, vor allem Beeinträchtigungen seiner natürlichen müssen für diese Aufgaben die erforderliche Funktionen soweit wie möglich vermieden Sachkunde und Zuverlässigkeit besitzen, sowie werden. Zu den natürlichen Funktionen des über die erforderliche gerätetechnische Bodens gehören die Aufnahme und Spei- Ausstattung verfügen (Anonym, 1998). cherung von Niederschlagswasser im globalen Wasserkreislauf, welche maßgeblich zu einem Der Bewertung der Bodenstruktur kommt ausgeglichenen Abfluss der Landoberfläche bei demnach im BBodSchG eine wesentliche Be- Regen oder Schneeschmelze beitragen. Neben deutung zu. Es betrifft hier das Bodengefüge natürlichen Funktionen hat der Boden auch und die Gefügestabilität. Speziell das Gefüge Nutzungsfunktionen, welche insbesondere für der Krume (von Ackerböden) und die Stabilität die Land- und Forstwirtschaft von existenzieller dieses Gefüges bei Belastungen bestimmen in Bedeutung sind. Diese Funktionen sind hohem Maße die Funktionsfähigkeit des Bodens ebenfalls schutzbedürftig. im natürlichen Wasserkreislauf (van der PLOEG et al., 2001). Eine geringe Gefügestabilität von Schädliche Bodenveränderungen im Sinne des Ackerböden kann bei Stark- oder Dauerregen zu BBodSchG sind Beeinträchtigungen der Bo- Bodenaggregatzerfall, Verschlämmung und denfunktionen, die geeignet sind, Gefahren, insbesondere in Hanglagen zu erhebliche Nachteile oder erhebliche Belästi- Oberflächenabfluss führen. Oberflächenabfluss gungen für den einzelnen oder für die Allge- fördert die Bodenerosion, die externe meinheit herbeizuführen (Anonym, 1998). Sol- Sedimentation von Bodenmaterial sowie die che Bodenveränderungen in der Landwirtschaft Eutrophierung von Fließ- und Stehgewässern. können zu erheblichen externen Schäden und Bei langanhaltenden, überregionalen Nieder- Kosten führen. PRETTY et al. (2000) schätzen schlagsereignissen kann erhöhter Oberflä- beispielsweise die externen Kosten der chenabfluss ebenfalls zu Hochwasser und Landwirtschaft in Großbritannien auf jährlich £ Überschwemmungen beitragen (van der 208 per Hektar (≈ DM 600,-). Grund- PLOEG et al., 2001). Die Beeinträchtigung der stückseigentümer, Inhaber der tatsächlichen Bodenstruktur (der Aggregatstabilität der Gewalt über ein Grundstück und diejenigen, die Krume) ist somit eine schädliche Bodenverän- Verrichtungen auf einem Grundstück derung im Sinne des BBodSchG, welche ge- durchführen oder durchführen lassen, die zu eignet ist, Gefahren, erhebliche Nachteile oder Veränderungen der Bodenbeschaffenheit führen erhebliche Belästigungen für den einzelnen oder können, sind laut BBodSchG deshalb ver- für die Allgemeinheit herbeizuführen. pflichtet, Vorsorge gegen das Entstehen

78 Sachverständige, die die Bodenstruktur zu Bisheriger Aggregatstabilitätsindex ∆GMD beurteilen haben, brauchen zuverlässige Me- thoden und Apparaturen für die Bewertung, Die bisher meist verbreitete Methode zur Er- insbesondere für die Quantifizierung der Be- fassung der Aggregatstabilität ist die soge- einträchtigung, bzw. der Aggregatstabilität, als nannte Tauchsiebmethode (s. SCHLICHTING Maß für die Verschlämmungsneigung sowie und BLUME, 1966, KEMPER und ROSENAU, Abfluss- und Erosionsanfälligkeit. Solche zu- 1986, oder HARTGE und HORN, 1989). Das verlässigen Methoden und Apparaturen exis- Verfahren geht zurück auf frühe Arbeiten von tieren bislang nicht, oder sind unzureichend. TIULIN (1928), YODER (1936) und van BAVEl Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist deshalb, (1949). Mit dem Verfahren wird die Veränderung eine verbesserte Methode und eine geeignete der Aggregatgrößenverteilung vor und nach Apparatur vorzustellen, womit einfach und einer Siebung unter Wasser bestimmt und die zuverlässig die Aggregatstabilität der Krume von Abnahme des sogenannten gewogenen Ackerböden erfasst und dargestellt werden kann. Als Maß für die Aggregatstabilität wird mittleren Durchmessers (∆GMD) berechnet. Die diesbezüglich der statistische Stabilitätsindex Tauchsiebapparatur ist schematisch in Abb. 1. qGMD vorgeschlagen. dargestellt.

Abb. 1: Schematische Darstellung einer Tauchsiebapparatur, mit einem sechsteiligen Siebsatz (5, 3, 2, 1, 0,5 und 0,2 mm); der Tauchsiebvorgang dauert i.d.R. 5 min bei 35 Hüben/min

Für Einzelheiten wird auf SCHLICHTING und di = mittlerer Aggregatdurchmesser der i-ten BLUME (1966) oder HARTGE und HORN Siebfraktion, (1989) verwiesen. Die Größe ∆GMD wird be- ∆wi = Gewicht der i-ten Siebfraktion. rechnet mit der Formel In Gl. (1) stehen die Subskripte t für 'trocken' (vor der Tauchsiebung) und n für 'nass' (nach der Tauchsiebung). N N

di ∆w it − di ∆w in GMD i=1,2,.. i=1,2,.. ∆ = N , (1)

∆w it i=1,2,.. mit N = Zahl der gesiebten Fraktionen (bei 6 Sieben, N = 7),

79 Mit einem einfachen Beispiel kann gezeigt werden, dass ∆GMD berechnet nach Gl. (1) von der ∆w n Aggregatgrößenverteilung abhängt und deswe- qGMD = (3) gen wenig geeignet ist, die Aggregatstabilität im ∆w t engeren Sinn zu beschreiben. Betrachten wir eine Bodenprobe von 100 g, welche vor der Nasssiebung aus nur einer Fraktion besteht: In Gl. (3) stellt ∆wn/∆wt den Quotienten der z.B. aus der Fraktion von 3-5 mm (d1 = 4 mm), Menge stabiler Aggregate zu der gesamten welche nach der Nasssiebung ebenfalls nur eine Menge Aggregate der Siebfraktion von 1-2 mm Fraktion aufweist (0-0,2 mm, d1 = 0,1 mm). In dar. Auch hier liegen die möglichen Werte zwi- diesem Fall ist ∆GMD = 3,9 mm. Zum Vergleich schen 0 und 1. Für Einzelheiten wird auf die kann eine zweite Probe betrachtet werden, Arbeit von KEMPER und ROSENAU (1986) ebenfalls aus nur einer Fraktion bestehend. verwiesen. Mittels einer flächenrepräsentativen Wenn vor der Nasssiebung diese Probe der Mischprobe könnte die Aggregatstabilität eines Fraktion 2-3 mm zugeordnet wird und nach der Schlages (und somit die Verschlämmungsnei- Nasssiebung ebenfalls nur noch eine Fraktion gung und Erosionsanfälligkeit) mit nur einer Zahl (0-0,2 mm) bestimmt wird, ist in diesem Fall charakterisiert werden. In der Gesamtbeurtei- ∆GMD = 2,4 mm. Hieraus wird ersichtlich, dass lung müssten selbstverständlich die Hanglage für beide Proben mit Gl. (1) ein unterschiedlicher und die Erosivität der Niederschläge ebenfalls Wert für ∆GMD errechnet wird, obwohl die Ag- berücksichtigt werden. gregatstabilität in beiden Fällen gleich (null) ist. Diese Gegebenheit stellt ∆GMD als Maß für die Aggregatstabilität in Frage. Zusammenfassung

Vorschlag für einen neuen Aggregatstabili- Zum Vollzug des Bundes-Bodenschutzgesetzes tätsindex qGMD werden Mess- und Schätzverfahren gebraucht, um die Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit Statt ∆GMD und Gl. (1) schlagen wir als Maß für von Böden erfassen zu können. Der Aggregat- die Aggregatstabilität den Index qGMD vor, stabilitätsindex qGMD, mit Werten zwischen welcher ebenfalls mittels einer Tauchsiebappa- 0 und 1, könnte ein Parameter sein zur Cha- ratur bestimmt werden kann. Er wird berechnet rakterisierung der Bodenstruktur, insbesondere mit der folgenden Gleichung: der Krume von Ackerböden. Er ist leicht zu erheben (z. B. nach der Saatbettvorbereitung) und einsetzbar als Richt- oder Grenzwert. Eine N−1 d w Erprobung des Potentials dieses Indexes zum i ∆ in Vollzug des Bundes-Bodenschutzgesetzes wird i 1,2,.. qGMD = empfohlen. = N ,(2)

di ∆w it i=1,2,..

Die benutzten Symbole in Gl. (2) haben dieselbe Bedeutung wie in Gl. (1); Werte für qGMD berechnet nach Gl. (2) variieren zwischen 0 (fehlende Aggregatstabilität) und 1 (maximale Ag- gregatstabilität). Merke, dass in Gl. (2) im Zähler die kleinste Siebfraktion (z.B. <0,2 mm) nicht berücksichtigt wird.

Noch einen Schritt weiter gingen Kemper und Koch (s. KEMPER und ROSENAU, 1986). Diese Autoren entwickelten eine Tauch- siebapparatur (Abb. 2), mit nur einem Sieb (Aggregatgröße 1-2 mm). Kemper und Kochs Stabilitätsparameter qGMD kann dement- sprechend angegeben werden als

80 Abb. 2: Schematische Darstellung der Tauchsiebapparatur nach Kemper und Koch (s. Kemper und Rosenau, 1986); statt 6 Sieben, wie in Abb. 1, wird nur 1 Sieb verwendet

Literatur VAN BAVEL, C.H.M. (1949): Mean weight dia- meter of soil aggregates as a statistical index of ANONYM. (17. März 1998): Gesetz zum Schutz aggregation. Soil Sci. Soc. Am. Proc. 14: 20-23. des Bodens, Artikel 1 (Bundes-Bodenschutzge- setz - BBodSchG); Bundesgesetzblatt I 1998, VAN DER PLOEG, R.R., M. GIESKA , P. 502. SCHWEIGERT (2001): Landschaftshydrologi- sche und Hochwasser relevante Aspekte der HARTGE, K.H. , R.HORN. (1989): Die physika- ackerbaulichen Bodenbewirtschaftung in der lische Untersuchung von Böden. Enke Verlag, deutschen Nachkriegszeit. Berichte über Land- Stuttgart. wirtschaft 79(3): 447-465.

KEMPER, W.D. and R.C. ROSENAU:. Aggre- YODER, R.E. (1936): A direct method of aggregate staibility and size distribution. p. 425-442. gate analysis of soils and a study of the physical In: A. Klute (ed.) Methods of soil analysis. Part nature of erosion losses. J. Am. Soc. Agron. 28: 1. Agronomy Monograph No. 9. American So- 337-351. ciety of Agronomy, Madison, Wisconsin.

PRETTY, J.N., C. BRETT, D. GEE, R.E. HINE, C.F. MASON, J.I.L. MORISON, H. RAVEN, [email protected] M.D. RAYMENT and G. VAN DER BIJL (2000): An assessment of the total external costs of UK agriculture. Agricultural Systems 65: 113-136.

SCHLICHTING, E. , H.-P.BLUME (1966): Bo- denkundliches Praktikum. Verlag Paul Parey. Hamburg und Berlin.

TIULIN, A.F. (1928): Questions on soil structure: II. Aggregate analysis as a method for determining soil structure. Perm. Agr. Exp. Sta. Div. Agr. Chem. Report 2: 77-122.

81 Instruments and management tools where H – humus horizon thickness (mm), for the soil erosion control in Russia ε - relative accuracy of measurement Н (%), Т - planned period of time (years), Kp (T) - factor Y.P. Sukhanovski, Head of the soil erosion of reliability describing a variation (fluctuation) of processes modeling laboratory, Russia mean annual soil losses. It is accepted, that ε =5 %, Т=50 years. The value of Kp (T) is determined for probability of excess of 5 % and is In Russia soil erosion is one of the most widely estimated with the help of stochastic models of spread kinds of its degradation manifested. On water soil erosion (SUKHANOVSKI, 2000). The the territory of Russia three kinds of erosion are use of the equation (1) while designing soil-pre- manifested: rainfall erosion, snow melt erosion ventive measures provides with probability of 95 and wind erosion. More than 60 % agricultural % preservation of humus horizon thickness land is located on erosion prone and eroded during the time Т (50 years). As an example in lands. Most subject to erosion processes are Table 1 values of tolerable soil losses for agricultural lands in Povolsky (85 to 95 %), Central – Chernozem Zone of Russia (humus North - Caucasian (92 to 98 %), Central – layer thickness of non-eroded soil equal to 800 Chernosem (53 to 56 %) and Urals (59 to 67 %) mm for chernozem soils and 600 mm for gray regions. More than half (52 %) erosion prone forest soils; Kp = 1,4) are given. and eroded agricultural lands are subject to wind erosion. In the given report only water erosion The problem of choosing erosion-preventive (rainfall erosion and snow melt erosion) is measures involves many decisions. It is possible considered to choose various combinations of measures, which will lower soil losses to a tolerable level. Choosing erosion preventive measures is based To choose elements of measures the algorithm on the concept of tolerable soil losses. Until offered by SUKHANOVSKI and BAKHIRIEV is recently for tolerable losses soil formation rate used (1995). First forest belts controlling runoff was accepted. In this case the estimation accu- are placed on slopes. Location criterion is the racy of tolerable soil losses is very low. It is the transition border of weakly eroded soils into main drawback of such an approach. A new moderately eroded ones, where during the his- approach offered by SUKHANOVSKI and torically long period of display of the accelerated BAKHIRIEV is now used (1998). The tolerable anthropogenous erosion the loss of humus layer losses are calculated by the equation make up 25 %. For the conditions of Central- Chernozem Zone this period is equal to 200 Itoll(Т)= εH / [100T Kp(T)], mm/year, (1) years. As an example location criteria for forest belts for Central-Chernozem Zone are given in Table 2.

Table 1: Tolerable soil losses for Central-Cgernozem Zone of Russia

Itol., mm / year Humus layer decrease, Degree of soil erodibility % Chernozem Gray forest

Non-eroded 0 - 5 0,54 0,41

Weakly eroded 5 - 25 0,43 0,32

Moderately eroded 25 - 50 0,29 0,21

Strongly eroded 50 - 75 0,14 0,11

Vary strongly eroded* 75 - 100 0 0

* - Condition Itoll = 0 means that soil should be taken off agricultural use

82 Table 2: Criteria of forest belts location for Central-Chernozem Zone of Russia

1 Chernozem Gray forest Exposure Exposure Steepness, grade North South North South 2 Distance, m

1 1200 700 950 650

2 700 450 600 350 3 450 300 400 250 4 300 250 300 160 5 230 200 200 120 6 170 170 120 70

Fig. 1. Forest belt location (example):

Watershed border; Elevation line; Runoff line; Bench mark; Forest belt; Waterw ..... Crop land border;

83 Figure 1 shows an example of forest belts location on watershed. The distances up to forest belts are measured along runoff lines, which are perpendicular to the lines of watershed surface level. The amount of runoff lines depends on a relief. On each line bench marks are put. The points corresponding to one forest belt are connected. Thus the location of each forest belt is determined on the map. In the bottom part of the forest belt a ditch and an earth bank for run- ning water retention are designed. For the removal of the concentrated water flow grassed water ways are designed also

At the following stage the areas between forest belts are considered. For these areas crop rotations and soil processing practices which reduce soil losses up to a tolerable level are chosen. To calculate soil losses various models of water soil erosion are used. For example, for snow melting the empirical model developed by Surmach (1979) is used, and for rainfall erosion the MiSuM model (MIRZKHULAVA-SUKHANOVSKI Model, 1991) is used. The calculation is carried out for typical crop rotations, which are used for the region under consideration. As result for each area between forest belts crop rotations and soil processing practices are chosen. The calculations have shown, that in the top part of a slope it is possible to place crop rotations including row crops, and in the bottom part crop rotations should include grain crops and perennial grasses. In some cases part of cropland has to be converted into pastures and haylands.

Choosing erosion-preventive measures by the above method provides with probability of 95 % preservation of available humus horizon within 50 years. If it is taken into account, that a soil formation process is taking place, then: 1) the probability will be still more; 2) in some cases the thickness of humus horizon may be increased.

[email protected]

84 Die Rimpau'schen Moordammkul- tische Landwirte interessierten sich damals für turen im Fiener Bruch - Denkmale die neuen wissenschaftlichen Ergebnisse und der Kulturtechnik stellten selbst Untersuchungen zu effektiveren Bewirtschaftungsformen in ihren Betrieben an. R. Sauerbrey, Franziska Göbel, H. Lehrkamp, Einer der bekanntesten von ihnen war der 1822 Landwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät, als Sohn eines Bankiers geborene THEODOR Humboldt-Universität Berlin HERMANN RIMPAU. Er hatte sich nach der landwirtschaftlichen Lehre, dem Besuch der Landwirtschaftlichen Akademie in Hohenheim Das 9000 ha große Fiener Bruch, das ortsüblich (1844/45) und nach praktischer Tätigkeit in ver- auch als ‘der Fiener’ bezeichnet wird, liegt als schiedenen Betrieben im Jahr 1847 das 6.413 scharf begrenztes Niedermoorgebiet an der Morgen umfassende Rittergut Cunrau in der Grenze Sachsen Anhalt / Brandenburg mit sei- Altmark gekauft. ner Hauptausdehnung im sachsen-anhaltini- Zum Gut gehörten auch 1.900 Morgen im nahe- schen Landkreis Genthin (7000 ha). Es erstreckt gelegenen Drömling, einem ausgedehnten Nie- sich in W/NW-E/SE Richtung auf einer Länge dermoorgebiet, das bereits 70 Jahre vorher auf von 26 km zwischen Grüningen im Osten und Anordnung Friedrichs des Großen für eine land- Parchen im Westen zum alten Elbetal hin. Die wirtschaftliche Nutzung melioriert wurde. Da auf Nord-Süd-Ausdehnung schwankt zwischen 2 km den nach jahrzehntelanger Nutzung bereits de- an der schmalsten Stelle bei Rogäsen und 7 km gradierten Moorflächen die Erträge nur noch zwischen Sophienhorst und dem 65 m hohen sehr gering waren, versuchte er, diese Stand- Krupenberg nordöstlich von Tucheim. orte durch Rigolen zu verbessern. Trotz des Das heutige Landschaftsbild ist durch weite erheblichen Aufwandes blieben die Erträge Grünlandflächen gekennzeichnet, die oft in re- unbefriedigend. Als gutem Beobachter war ihm gelmäßigen Abständen durch mit Sträuchern aber aufgefallen, dass auf den Moorboden- und Bäumen bestandene Gräben durchzogen flächen, die vom sandigen Grabenaushub der sind (Abb.1). Entwässerungsgräben bedeckt waren, die Kul- Diese landschaftsprägenden Strukturen sind die turpflanzen besser gediehen. Ausgehend von in den 80er Jahren des 19. Jahrhunderts für diesen Erfahrungen entwickelte er ein Meliorati- eine ackerbauliche Nutzung der Niedermoore onsverfahren zur Moorbesandung. Der angelegten RIMPAU'schen Moordammkulturen. benötigte Sand wurde dabei durch die Anlage von Gräben aus dem Untergrund der Moore In jener Zeit nahmen die Agrarwissenschaften gewonnen und auf die zwischenliegenden einen raschen Aufschwung, wofür als Zeugnis Dammflächen aufgebracht (Abb. 2). nur die Namen A.D. THAER, J.V. LIEBIG und J.H.v. THÜNEN genannt sein sollen. Viele prak-

Abb.1: Beetflächen einer RIMPAU'schen Moordammkultur im Fiener Bruch

85 Abb. 2: (aus VOGLER 1909)

Abb. 3: Lageplan einer Rimpau´schen Moordammkultur (VOGLER 1909)

Die ersten Moordammkulturen wurden von TH. abzuräumende Torf aus dem Bereich der H. RIMPAU nach vorhergehender Entwässe- Beetgräben wurde vorher gleichmäßig auf der rung seiner Moorflächen im Jahr 1862 angelegt. zu besandenden Moorfläche verteilt. Darauf Durch die geringe Moormächtigkeit im Drömling wurde dann der Decksand in gleichmäßiger war der Decksand relativ leicht auszugraben Schichtmächtigkeit von 10 bis 12 cm und über ausgelegte Bretter auf der aufgebracht. Besandungsfläche gut zu verkarren. Der

86 Abb. 4: Bodenprofil einer Moordammkultur

Nur 20 Jahre später wurden auch vom königli- versuchsstation Bremen, MORITZ FLEISCHER, chen Oberamtmann Himburg, zu dessen Wirt- der als Professor für Chemie an der Land- schaftsfläche 1800 Morgen Niedermoore im wirtschaftlichen Hochschule Berlin die Tradition Fiener Bruch zählten, im erheblichen Umfang der Moorforschung begründete und die von Moordammkulturen angelegt. Auf Grund der RIMPAU empirisch entwickelte Moordammkultur günstigen Standortbedingungen - im Untergrund wissenschaftlich fundierte, schreibt (1908) dazu: ein gut durchlässiger Sand mittlerer Korngröße, ”Vor allem hatten die in Cunrau im Jahr 1862 der frei von pflanzenschädlichen Beimengungen begonnenen, 1883 bereits in großem Umfang war und einer durchschnittlichen Mächtigkeit der durchgeführten Moordammkulturen Th. H. Torfauflagen von 0,7 m (0,3 bis 1,0 m) - wurden RIMPAU‘ s den Moorinteressenten einen mäch- die Flächen als besonders gut geeignet für die tigen Antrieb zur besseren landwirtschaftlichen Moordammkultur eingeschätzt. Die Anlage der Nutzung ihrer Moorländereien gegeben. Die Gräben erfolgte mit einer oberen Breite von 4 m Anwendbarkeit der eigenartigen Kultur für zahl- im Abstand von 25 m, so dass sich eine Beet- reiche andere Moorflächen erschien durch breite von 21 m ergab. Die Tiefe der Gräben Nachahmungen einiger Moorbewirtschafter variierte dabei je nach Mächtigkeit des Moores, sichergestellt. An die Stelle der früheren Gering- um genügend Sand für eine 12 cm mächtige schätzung der Moore war vielfach nahezu blinde Sanddecke zu entnehmen. Begeisterung für diese Böden getreten”. Wie unsere Untersuchungen im Fiener Bruch und im Drömling zeigen, lässt sich der dadurch Als Vorteile der Moordammkulturen nennt erzielte Profilaufbau noch nach über einhundert RIMPAU (1887) besonders: Jahren nachweisen (Abb. 4). • die regelmäßige Entwässerung und Lüftung des Bodens Aufgrund der durch die ackerbauliche Nutzung • die Abmilderung der Spätfrostgefahr von Sanddeckkulturen erreichbaren Ertrags- • in der Sanddecke finden die Pflanzen einen steigerungen und -stabilität sowie bedingt durch guten Halt die in dieser Zeit steigenden Getreidepreise und die damit gewachsene Meliorationswürdigkeit • die Befahrbarkeit wird deutlich verbessert der Niedermoorflächen verbreitete sich die • die Moorbrandgefahr wird ausgeschlossen RIMPAU‘ sche Moordammkultur schnell in • die erhöhten Erträge und deren verbesserte Deutschland und Europa. Qualität. Der vormalige Leiter der 1877 begründeten Moor-

87 Wie eine Statistik 1890 ergab, wurden zu die- RIMPAU, TH. H. (1887): Die Bewirtschaftung sem Zeitpunkt in Deutschland rund 10.000 ha des Rittergutes Cunrau, insbesondere des Nie- RIMPAU‘ sche Moordammkulturen angelegt. dermoores durch Moordammkultur und Kultur Danach kamen nur noch im geringen Umfang des leichten Bodens. Parey-Verlag, Berlin 1887 neue Kulturen hinzu. Wieder sinkende Getreide- preise und der Preisanstieg für tierische Pro- VOGLER, A. (1909): Grundlehren der Kultur- dukte hatte zur Folge, dass die in Ackernutzung technik, 5. 502 — 506, Parey Berlin befindlichen Kulturen in Grünland umgewandelt wurden. Durch den Wegfall der Beackerung siedelten sich in den folgenden Jahrzehnten an den Bö- [email protected] schungen der Moordammgräben verschiedene Baum- und Straucharten an, die sich zu 6 bis 10 m breiten, heckenartigen Gehölzstreifen entwickelten. Durch Vegetationsaufnahmen (GÖBEL 2000) auf den Moordammkulturen des Fiener Bruchs konnten auf den bewirtschafteten Wiesen- und Mähweideflächen im Durchschnitt nur 22 Arten vorwiegend aus dem Verband der Arrhenaterion elatioris Glatthafer-Talfettwiesen festgestellt werden. Dagegen wiesen die Dammgräben mit ihren Grauweidengebüschen mit 127 Arten, darunter 15 Strauch- und Baum- arten, eine bemerkenswert hohe Artenvielfalt auf. Bewirtschaftung, Klima und Bodenverhält- nisse ließen so vielfältige Saumbiotope (Öko- tone) entstehen, die neben artenreichen Pflan- zengesellschaften auch als Refugien und Ha- bitate für zahlreiche Vertebraten (Vögel, Groß- und Kleinsäuger) sowie Avertebraten (Insekten, Spinnen u.a.) dienen. So stellen heute die kulturtechnischen Anlagen der Rimpau'schen Moordammkulturen, die im besten Sinne das Bild und die Eigenart der jeweiligen Landschaften prägen, lebendige und erhaltenswerte Kulturdenkmale dar.

Literatur

FLEISCHER, M. (1908): Der Verein zur Förde- rung der Moorkultur im Deutschen Reich in den ersten 25 Jahren seines Bestehens. Festschrift zur Feier des 25jährigen Bestehens des Vereins zur Förderung der Moorkulturen im Deutschen Reich, Verlag Paul Parey, Berlin 1908

GÖBEL, F. (2000): Die Rimpau'sche Moor- dammkultur - Untersuchungen ausgewählter Standorte aus landeskultureller Sicht, Diplomar- beit, Humboldt-Universität zu Berlin 2000

GRAHL, H. (1890): Zur Statistik der Moorkultu- ren, Mitteilungen des Vereins zur Förderung der Moorkultur im Deutschen Reich Berlin 1890

88 Phosphorus and potassium in the water samples was determined without soil and groundwater as an indicator filtration. of farmstead impact on the environment Result and discussion Barbara Sapek, A. Sapek, Institute for Land The phosphorus contents in 1 % K2SO4 extract, Reclamation and Grassland Farming at Falenty, like in water extract represent the most labile Raszyn forms of phosphate in the soil. The largest P content in 0-20 cm soil layer appeared in the places by the animal wastes storage (table 1). Agricultural activity could be a cause of the nu- Its content in the vicinity of manure heap is trients dispersion in to the environment [Dewes mostly, but not only, adsorbed in the surface and Schmit 1994, Dewes 1997, Sharpley and soil layers as a result of decreasing the soil Rekolainen 1997, Sapek 2002a]. Farmstead and permeability caused by the accumulation of its vicinity, is an integral part of farm where a organic matter. When the distance from the constant flux of matter between the farmstead source of pollution increased (with the direction and rest of farm takes place. It appears to be a of water flow) the P can be transported in to the specific source of point pollution in rural areas. deeper layers of profile. It was shown on the There are the some ”hot spots” on farmstead example of change of P content in the soil connected particularly with animal production, profiles, at monitoring point (GT5). The content which are mainly responsible for the nutrients, of labile P form in this profile down to 200 cm including P and K, input from farm into the soil was about and groundwater [Sapek, 2002b]. The goal of 230 kg.ha-1 in 1997 and about 153 kg.ha-1 in investigations was to recognise and present how 1999 (fig.1a, b). The ground surrounding the P and K content in the soil and groundwater in places of manure storage and poultry paddock ”hot spots” could be an indicator of farmstead is mostly enriched in phosphorus, also in the impact on the environment. form strongly bonded (soluble in 0,5 mol HCl.dm-3 ). The P contents were several times higher than occurred in soil of farm garden and Materials and methods other places in farmstead (table 1.)

The basis of investigations was soil and Monitoring of groundwater quality in demonstra- groundwater monitoring in the demonstration tion farms displays great variation in concentra- farms of BAAP Project realized in the coopera- tion of minerals in samples taken from different tion with Swedish Institute for Environmental sites of farm (table 2). since 1995. Demonstration farms were situated in different sites of Poland - in Kujawsko-Pomor- skie, Podlaskie and Mazowieckie province. In Kujawsko-Pomorskie province, the agriculture is dominated by mostly swine production. Mixed crops and animal production characterised these farms from Mazowieckie province. In the Podlaskie province, dairy production on mineral and/or organic soils predominated. The samples were taken from 20 cm soil layers down to 200 cm, as well as from 0-20 cm soil layer in selected monitoring points. The water samples were taken from: i/ control wells installed at selected monitoring sites, ii/ used farm wells and tap water, iii/ not used farm wells, iii/ neighbouring ditches or streams. Samples were collected in monthly intervals. Content of P-PO4 in the fresh soil samples was measured in 1 % K2SO4 extract (more mobile form) and in 0.5 mol HCl .dm-3 extract (potential pool of P). Standard methods of P and K determination were used. The P and K content in the soil were recalculated to kg.ha-1. The P concentration in Table 1: Mean phosphorus (P-PO4 ) and potassium (K) content in soil surface layer (0-20cm) in different sites on farmstead and its vicinity in demonstration farms from three provinces of Poland

Nutrient Soil Values kg.ha-1 extract Farm’s garden Poultry Manure Other places paddock storage in farmstead

P-PO4 1% K2SO4 Mean 9.9 27.7 18.6 11.9 SD 8.6 31.3 20.4 23.7 Max. 52.0 236 194 237 n 60 54 59 103 -3 P-PO4 0,5m.dm HCl Mean 320 1540 1270 560 SD 260 740 180 60 Max. 1180 2800 1420 640 n 4 4 2 2 K 0,5m.dm-3 HCl Mean 306 1600 1580 1780 SD 120 440 120 1080 Max. 800 2120 1660 2860 n 4 4 2 2

n- number of samples

The highest concentrations appeared in the 300 kg K.ha-1, but the maximal values was 1180 samples from the control wells installed on the kg K.ha-1 . In comparison, the K content in 0.5 places by the animal waste storage as manure, mol HCl.dm-3 extract from grassland soils equal urine and slurry tank. The mean P concentration 233 mg K.ha-1 is considered as high [Sapek in the groundwater was there in the range 2001]. As in the case of N and P, the important 3.9-5.6 mg.dm-3 (table 2.). In comparison, the source of soil pollution with K can be also mean P-PO4 concentration in groundwater poultry paddock. The mean K content was 1600 under the meadows and pastures was between kg .ha-1 that is about six time more than in the 0.64-2.0 mg.dm-3. The pollution of water in the soil from farm gardens (table 1). The potential nearby ditches and streams confirmed obtained content of K in strongly bonded form (in 0.5 mol result. It have to underline the maximum HCl.dm-3 extract) in soil profile down to 200 cm concentration of phosphorus in water from not nearby the manure pad (GT4) was, depend on used farm wells - 2.5-2.9 mg.dm-3 (table 2). the layer, from about 3500 kg .ha-1 to about 9500 kg.ha-1. In the same time, maximal P The phosphate dynamic in the soil-groundwater content in soil profile situated about 150 m -1 system was observed on the example of P-PO4 farther, by the ditch was about 4500 kg.ha in concentrations changes in the grounwater from 120-160 cm soil layer (fig. 2). monitoring points - (GT4) situated by the manure pad and (GT5) by the ditch in the As in the case of P, the K concentration in the vicinity of farmstead (fig. 3, a and b). After groundwater samples taken from different sites construction of a new pad, this concentration of farm differed considerable (table 2). It hase to decreased systematically with some fluctuation be underlined the high K concentration in during 1997-2001 (fig. 3 a). In the same time samples from monitoring point near the manure this concentraion in groundwater from the site storage as well as in the others places on on the water flow to the dich inreased (fig 3. b). farmstead, where the mean concentrations in Described earlier P mowing into the deeper soil groundwater were in the range 172 -608 mg layers in this monitoring point (fig. 1 a and b) K.dm-3. The K concentration in groundwater confirme the changes of P-PO4 concentration in from discused above monitoring points groundwater (fig. 3 b). exceeded the standards value (12 mg.dm-3). The observed pollution of surface water in the The amount of potassium in 0.5 mol HCl.dm-3 nearby ditches and streams confirmed the result extract in 0-20 cm soil layer was about 1600 kg obtained for soil and groundwater. The K K .ha-1 in the places near the animal waste stor- concentration in tap water from the farms age and 1800 kg K .ha-1 in the other places (ta- performed the Polish standards for drinking ble 1). Its content in such a soil layer in the farm water (table 2). Contrary garden, often overfertilized with K was about

90 to that, the mean K concentrations in water from Conclusions not used farm wells were high - in the range 25.6-49.5 mg.dm-3 . A pollution of waters with The P and K content in the soil as well as the K and appeared with P from already unused, concentration variability of this nutrients in due to rural water pipe installations, wells in groundwater and the nearest streams and farms deserves special attention (table 2). The ditches could informs about the kind and eexcessive amounts of K accumulated in soil intensity of the effect in study. The agricultural easily penetrates down the soil profile. operations and domestic activities concentrated Observed K concentrations in the grounwater on farmstead and its vicinity results in high from monitoring points situated by the manure accumulation of P and K in soil profile. Soils pad (GT4) after construction of a new pad, oversaturated with those nutrients loss their decreased fast during 1997-2001 (fig. 3 a). In ability to further its bounding that results in the same time, the groundwater in control well leaching of P and K compounds down the soil GT5 was more and more polluted with this profile and a risk of water pollution is producing. nutrient (fig. 3, b) Just for that reason, in opposition to nitrogen, the phosphorus and potassium in soil and in Significant correlations obtained between P and groundwater could be proposed as an indicators K concentration in water from all monitoring of farmstead impact in to the environment in points, particularly near the manure storage longer time. (r = 0.597**) as well as in water from ditches (r = 0.894**) and outlet from catchement (r = 0.717**) schow a close connection of this two nutrients. That could indicate the farmstead as a common source of water pollution with this nutrients.

The presented results that were obtained on the base of demonstration farms of BAAP confirme provided aerlier, in 1992 - 1996, where farms were selected within the programs “Poland agriculture and water quality protection”, in coop- eration with the USEPA [SAPEK & SAPEK 2001]. The ground surrounding the places of animal waste storage was most enriched in P, also in the form strongly bonded with the soil [SAPEK, 1998]. As in the soil, the highest concentration of P and K was in groundwater from the comparable monitoring points - by the manure storage and by the barn -3 (3.5 and 0.68 mg P-PO4.dm and 397 and 91.9 mg K .dm-3 [SAPEK & SAPEK, 2001].

A problem of groundwater pollution in places of manure storage is illustrated by the results of Dewes (1995, 1997), who studied composition and properties of dung-hill leachates. The highest of all concentrations in leachate found by this author was that of K - 5921 mg .dm-3, and than that of P - 334 mg .dm-3 . SMITH et al. [1998] presented pollution of the soil solution with the excess of P in the upper 30 cm soil layer fertilized with poultry dung (12.2 mg P.dm- 3) a. with cow and swine dung (3.0-3.3 mg P.dm- 3). A threat of excesive soil enrichement with P in places of animal wastes storageis confirmed also the investigation results of Richard et al. [1998], where manure or animal slurry was used frequently and in large doses.

91 20-40 20-40 b) 60-80 a) 60-80

100-120 100-120 Layer, cm Layer,

Layer, cm Layer, 140-160 140-160

180-200 180-200

0 102030405060708090 0 5 10 15 20 25 30 P-PO4, kg.ha-1 P-PO4, kg.ha-1

Fig. 1: Phosphorus content (P-PO4 in 1% K2SO4) in the soil profile situatedby the ditch in the vicinity of farmstead; a) in 1997, b) in 1999 (GT5)

0-20

20-40

40-60

60-80

80-100

100-120

Layer, cm 120-140

140-160

160-180 K- HC l G T5 K- HC l G T4

180-200

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 K (in 0.5M HCl), kg.ha-1

Fig. 2: Potassium content (K in 0.5M HCl) in the soil profile situated by the manure pad (GT4) and by the ditch in the vicinity of farmstead (GT5) in 1997

50 1400 1200 40 P 1200 40 P 35 b) 1000 1000 30 K K a) 800 30 800 25 20 600 20 600 15 400 400 K, mg.dm-3

10 10 K, mg.dm-3 200 5 200 P-PO4, mg.dm-3 P-PO4,

0 0 P-PO4, mg.dm-3 0 0 X/00 X/01 X/99 II/01 IV/97 VI/97 IX/97 XI/97 VI/01 V/97 III/97 III/98 III/99 III/00 III/99 III/97 XI/99 XI/00 IX/97 VI/01 VII/00 XII/01 XII/97 VII/00 Sampling date Sampling date

Fig. 3: Phosphorus (P-PO4) and potassium (K) concentration in groundwater a) after conctruction a new manure pad in 1997 (GT4) and b) in the place by the ditch in the vicinity of farmstead (GT5

92 Table 2: Mean values of phosphorus (P-PO4) and potassium (K) concentration in groundwater from different places in demonstration farms of BAAP Project in Mazowieckie, Podlaskie and Kujawso-Pomorskie provinces in the 1999-2001

No Monitoring point Values mg .dm-1 Mazowieckie Podlaskie Kujawsko- Pomorskie P-PO4 K P-PO4 K P-PO4 K 1. Tap water Mean 0.07 3.7 0.09 3.0 0.53 2.4 SD 0.05 0.60 0.08 0.54 0.43 0.61 Max. 030 6.0 0.30 3.7 2.9 5.2 n 40 40 44 44 97 96 2. Farm walls (not used) Mean 0.55 49.5 0.42 30.4 0.53 25.6 SD 0.60 39.7 0.52 18.1 0.43 26.0 Max. 2.5 127.5 2.8 62.9 2.9 103.2 n 39 39 44 44 97 97 3. By manure storage Mean 3.9 422.9 5.3 520.8 5.6 172.0 SD 5.9 563.1 5.5 364.3 9.9 318.4 Max. 24.5 1242.0 18.6 1339.0 44.0 1300.0 n 27 27 30 30 59 59 4. Others places on farmstead Mean 5.5 608.0 3.9 271.6 4.2 327.0 SD 9.1 935.3 5.5 494.8 6.8 328.0 Max. 33.2 5205.0 27.5 2297.0 31.0 1011.0 n 35 35 47 47 38 38 5. Meadows Mean 2.0 608.0 1.3 13.6 - - SD 3.2 935.3 3.4 16.6 - - Max. 8.5 5205.0 12.0 61.4 - - n 10 35 12 12 - - 6. Pastures Mean 0.64 37.9 0.97 14.1 - - SD 0.61 42.3 0.92 20.5 - - Max. 2.1 130.0 2.4 52.3 - - n 10 10 6 6 - - 7. Ditches Mean 4.2 27.3 1.1 24.2 0.16 8.4 SD 16.4 17.8 1.5 20.1 0.26 5.5 Max. 99.0 100.4 6.3 87.2 2.3 38.9 n 38 38 29 29 109 109

-1 n - number of samples; EU standards for drinking and for household use water: P2O5 - 5 mg.l (P - 2.2 mg.l-1), K - 12.0 mg.l-1; Polish standards of surface waters for 1st class of cleanliness: P - ≤ 0.09 mg.l-1, K - ≤ 10 mg.l-1

Literature SAPEK A. 2002 a. : Agricultural effect on ground and surface waters: Research at the DEWES, T., SCHMIT, L. (1994): Agrobiol. Res. edge of science and society. Ed.:Steenvorden 47: 2, 115 - 123. J., Claessen F., Willems J. IAHS Publ. 273: DEWES, T. (1997): Z. Pflanzenernähr. Bodenk. 379 – 384. 160: 97 - 101. SAPEK B. 2002 b. ibid 273: 125 - 130. RICHARDS, K, COXON, C., RYAN, M. SHARPLEY A.N., REKOLAINEN S., (1997): (1998): Practical and innovative measures for H.Tunney at al. (ed.) Phosphorus loss from soil the controlof agricultural phosphorus losses to to water. CAB International. 1 - 53. water. Edited by R.H. Foy and R.Dils. OECD SMITH, K.A., CHALMERS, A.G., Sponsoredworkshop, Tuesday 16 June - Friday CHAMBERS, B.J., CHRISTIE, P. (1998): Soil 19 June 1998, 102 - 103. Use and Management, (Supplement), 154 - 159. SAPEK B. (1998): Bibliotheca Fragmenta Agronomica 3/98: 124 - 144. SAPEK B. SAPEK A. (2001): In: Soil Anthropi- zation (J. Sobocka ed.). Soil Science and Con- [email protected] servation Research Institute, Bratislava. 64 - 72.

Landschaftswasserhaushalt – ein allem um technisch-technologische Verfahren, neues Fachgebiet in Lehre und so wurden diese mit dem häufig synonym ge- Forschung an der Landwirtschaft- brauchten Begriff „Melioration“ bzw. „Kulturtech- lichen Fakultät der Martin-Luther- nik“ bezeichnet. Im Mittelpunkt der Ausbildung Universität Halle-Wittenberg und der Forschung standen Themen zur Erhö- hung und Stabilisierung der Bodenfruchtbarkeit R. Meißner, UFZ Lysimeterstation Falkenberg durch Ent- und Bewässerung bzw. durch Flurbe- und MLU Halle-Wittenberg reinigungsmaßnahmen einschl. des Wirtschafts- straßenbaus. Bedingt durch Devisenknappheit und häufig auftretende Mangelsituationen wurde Einführung unter den Bedingungen der früheren DDR erst Anfang der 80er Jahre mit der verstärkten Erfor- schung der aus der Intensivierung der land- und Der Wasserhaushalt als Bestandteil des Natur- forstwirtschaftlichen Produktion resultierenden haushaltes wird charakterisiert durch das Zu- Folgewirkungen begonnen. Der Zusammen- sammenwirken der Komponenten Niederschlag, bruch des sozialistischen Systems Anfang der Verdunstung (Evapotranspiration), Abfluss und 90er Jahre führte zu radikalen Strukturänderun- Speicheränderung in einem Gebiet. Er wird gen, auch im Bereich der Landwirtschaft. Durch durch die allgemeine Wasserhaushaltsgleichung die sofortige Mitgliedschaft in der Europäischen Union nach der Wiedervereinigung bestanden nun ad hoc auch im Ostteil Deutschlands die Niederschlag = Abfluss + Verdunstung + Spei- gleichen Probleme bezüglich der Entwicklung cheränderung und Gestaltung von Maßnahmen zur nachhaltigen Ressourcennutzung und Bewirtschaftung mathematisch beschrieben. Obgleich hierin alle wie in anderen hochentwickelten Industrielän- wesentlichen Elemente des Wasserkreislaufes dern Westeuropas. Dies erforderte auch ein enthalten sind, wird die Komplexität land- Umdenken bei der zukünftigen Ausbildung von schaftsökologischer Funktionen des Wassers Agraringenieuren sowie der Festlegung von nur unzureichend berücksichtigt und qualitative Forschungsschwerpunkten. Im Folgenden wird Aspekte werden gänzlich vernachlässigt. In den die Entwicklung des Fachgebietes Landschafts- letzten Jahren wurde deshalb vor allem von wasserhaushalt an der halleschen Universität WOHLRAB et al. (1992) der Begriff „Land- dargestellt und eine Übersicht über dort lau- schaftswasserhaushalt“ (Verhalten des Wassers fende und zukünftige vorgesehene Forschungs- in der Landschaft – insbesondere in ländlichen arbeiten gegeben. Räumen) eingeführt. Hierunter werden nach RÖDER (1998) alle stofflichen und energeti- Forschungsschwerpunkte schen Wechselbeziehungen zwischen dem Mit der Einrichtung der Professur für Land- Geofaktor Wasser und anderen geogenen und schaftswasserhaushalt im Jahre 1997 und der anthropogenen Faktoren in der Landschaft ver- Besetzung der Stelle durch ein gemeinsames standen. Um das „Haushalten mit dem Wasser“ Berufungsverfahren zwischen der Martin-Luther- in einer Landschaft zu erfassen und für strategi- Universität Halle-Wittenberg und dem UFZ-Um- sche Entscheidungen nutzen zu können, ist weltforschungszentrum Leipzig-Halle GmbH neben der mengen- bzw. volumenmäßigen Be- bestanden gute Voraussetzungen, um neben trachtung der Komponenten des Wasserhaus- der Landeskultur auch das mit der Kulturtechnik haltes von Landschaften oder ihren Teilen auch bzw. dem Meliorationswesen eng verwandte die Berücksichtigung und Steuerung des Stoff- Fachgebiet Landschaftswasserhaushalt in Lehre haushaltes sowie der dabei ablaufenden Stoff- und Forschung fortzusetzen. Während sich die transportprozesse notwendig. Lehrtätigkeit vor allem auf die Ausbildung von Diese komplexe Herangehensweise entspricht Agraringenieuren in der Spezialisierungsrich- dem gegenwärtigen Entwicklungsstand der Ge- tung „Bodenschutz“ und von Diplom- sellschaft. Zu Beginn der kulturtechnischen Geographen im Nebenfach „Bodenkunde“ er- Ausbildung in Halle, d.h. im Jahre 1947 – kurz streckt, ist die Forschungstätigkeit eng mit den nach Beendigung des 2. Weltkrieges, bestand Arbeiten des UFZ, speziell der Sektion Boden- die Notwendigkeit der Produktion von Nah- forschung, Forschungsbereich Transportpro- rungsmitteln für die Bevölkerung und der Ver- zesse und Skalierung verzahnt (Abb. 1). Hierbei sorgung der Industrie mit Rohstoffen. Es ist konzentrieren sich die Arbeiten vor allem auf deshalb plausibel, dass damals Lehre und For- folgende Forschungsschwerpunkte: schung auf Maßnahmen zur Verbesserung der Ertragsfähigkeit und Bewirtschaftung von land- und forstwirtschaftlich genutzten Standorten ausgerichtet waren. Handelte es sich hierbei vor

95 situ Methode („Diffuse substrata method“) zur • Wasser- und Stoffhaushalt (vor allem N, P, Abschätzung von diffusen Stoffeinträgen in den S und C) bei unterschiedlicher Intensität der Schaugraben (deutsch-kanadisches BMBF- Landbewirtschaftung in differenzierten Ska- Projekt, 1998-2001) und durch N-Transportun- lenbereichen tersuchungen unter Einsatz von 15N in einem • Entwicklung von Messtechniken zur mög- Hochmoorgebiet des Harzes in Zusammenarbeit lichst vollständigen Erfassung der Elemente mit der halleschen Universität. Des Weiteren des Wasser- und Stoffhaushaltes im Bereich wurden sowohl in Lysimetern als auch auf diffe- der ungesättigten Bodenzone einschließlich renziert genutzten Flächen (verschiedener Ge- dem Kapillarsaum biete) umfangreiche Chlorid- bzw. Bromid-Tra- cerversuche zur Bestimmung der Verlagerungs- Im Mittelpunkt des ersten Forschungsschwer- geschwindigkeit von N-Verbindungen und zur punktes zum Wasser- und Stoffhaushalt steht Validierung des Modells CANDY durchgeführt. die Quantifizierung des Transportes von ausge- Weiterhin werden die beim N in verschiedenen wählten Stoffen aus dem Einzugsgebiet in das Skalen gewonnenen Erkenntnisse genutzt, um Grund- und Oberflächenwasser. Hierbei werden die SO4-Anlieferung an das Grundwasser bei vor allem unterirdische, aber auch oberirdische unterschiedlicher Landbewirtschaftung und diffe- und laterale Stofftransportpfade untersucht. renzierten Bodenarten abschätzen zu können Sehr umfangreiche Arbeiten zum Stofftransport (BMBF-Projektverbund „Wasserversorgung und in verschiedenen Skalenebenen wurden vor Sulfatbelastung des Grundwassers“, 1999- allem im Rahmen des vom UFZ initiierten Ver- 2002). bundprojektes „Flusslandschaft Elbe im Wan- Im Repräsentativgebiet Drömling (Niedermoor) del“, Teilprojekt „Kleineinzugsgebiete und Land- wurden in den letzten Jahren schwerpunktmäßig nutzung im Elbeeinzugsgebiet“ durchgeführt. DOC- und P-Flüsse untersucht. Neben der Die hier in repräsentativen Einzugsgebieten Grundfinanzierung durch das UFZ wurden diese laufenden Arbeiten sind ab 2001 Bestandteil des Forschungsarbeiten auch durch ein vom Land neuen Verbundprojektes „Integriertes Flussge- Sachsen-Anhalt finanziertes Projekt unterstützt. bietsmanagement am Beispiel der Saale“, Teil- Dabei wurde festgestellt, dass bei der Renatu- projekt „Wasser- und Stoffhaushalt und Land- rierung von ehemals landwirtschaftlich genutz- nutzung“. In Zusammenarbeit mit in- und aus- ten Niedermoorböden dem P eine besondere ländischen Kooperationspartnern ist es gelun- Rolle zukommt. Bedingt durch die Änderung der gen, basierend auf Lysimeteruntersuchungen Redoxverhältnisse kommt es zur Verbesserung die N-Emission und –Immission für das Ein- der Löslichkeit von an Fe-Oxiden gebundenen zugsgebiet der Parthe (Lössgebiet) und des P-Verbindungen, und es besteht die akute Ge- Schaugrabens (Tiefland-Lockergesteinsbereich) fahr einer Gewässereutrophierung. Um dieses zu messen und mit Hilfe des Modells CANDY zu Phänomen gezielt untersuchen zu können und simulieren. Die Eignung der Lysimetermethode Steuerungsstrategien zur Renaturierung zu als Grundlage zur Abschätzung von N-Emissio- konzipieren, werden diese Forschungsarbeiten nen über den Grundwasserpfad wurde auch für im Rahmen eines von 2000 bis 2003 finanzier- ein Teileinzugsgebiet der Oka im Rahmen eines ten EU-Projektes mit Partnern aus Deutschland, deutsch-russischen und vom BMBF finanzierten Schweden, Israel, England und Polen durchge- Projektes (1996-1999) nachgewiesen (Meissner führt et al. 2000). (www.agr.uni-rostock.de/bodenk/boden.html ). Forschungsdefizite wurden vor allem beim Nachweis über den Verbleib von N während des Im Repräsentativgebiet „Schäferbach“ (Harz- unterirdischen Transportes erkannt. Deshalb Festgestein) werden vor allem in Zusammenar- wird in einem von der DFG seit 2000 im Ein- beit mit dem Projektbereich Fluss- und Seen- zugsgebiet des Schaugrabens finanzierten Pro- landschaften des UFZ Untersuchungen zu den jekt versucht, den N-Fluss von der ungesättigten oberirdischen und lateralen P-Flüssen aus dem über die gesättigte Zone bis zum Eintritt in den Einzugsgebiet in das Gewässer vorgenommen. Vorfluter zu quantifizieren. Hierbei werden auch Von besonderer Bedeutung ist hierbei die Frost 15 - Tau - Problematik und die dabei bestehende Multitracerversuche mit D2O, Bromid und N durchgeführt. Methodisch ähnlich konzipierte Gefahr eines erhöhten P-Transportes in die Versuche, jedoch fokussiert auf P, sind vom Gewässer. Gezielte Untersuchungen werden in Arbeiten des UFZ, speziell der Sektion Boden- DFG-Projektpartner IGB (Institut für Gewässer- forschung, Forschungsbereich Transportpro- forschung und Binnenfischerei Berlin) in einem zesse und Skalierung verzahnt (Abb. 1). Hierbei Kleineinzugsgebiet der Spree angelegt worden. konzentrieren sich die Arbeiten vor allem auf Ergänzt werden die Untersuchungen zu den N- folgende Forschungsschwerpunkte: Flüssen durch die Testung einer biologischen in

96 • Wasser- und Stoffhaushalt (vor allem N, P, Abschätzung von diffusen Stoffeinträgen in den S und C) bei unterschiedlicher Intensität der Schaugraben (deutsch-kanadisches BMBF- Landbewirtschaftung in differenzierten Ska- Projekt, 1998-2001) und durch N-Transportun- lenbereichen tersuchungen unter Einsatz von 15N in einem • Entwicklung von Messtechniken zur mög- Hochmoorgebiet des Harzes in Zusammenarbeit lichst vollständigen Erfassung der Elemente mit der halleschen Universität. Des Weiteren des Wasser- und Stoffhaushaltes im Bereich wurden sowohl in Lysimetern als auch auf diffe- der ungesättigten Bodenzone einschließlich renziert genutzten Flächen (verschiedener Ge- dem Kapillarsaum biete) umfangreiche Chlorid- bzw. Bromid-Tra- cerversuche zur Bestimmung der Verlagerungs- Im Mittelpunkt des ersten Forschungsschwer- geschwindigkeit von N-Verbindungen und zur punktes zum Wasser- und Stoffhaushalt steht Validierung des Modells CANDY durchgeführt. die Quantifizierung des Transportes von ausge- Weiterhin werden die beim N in verschiedenen wählten Stoffen aus dem Einzugsgebiet in das Skalen gewonnenen Erkenntnisse genutzt, um Grund- und Oberflächenwasser. Hierbei werden die SO4-Anlieferung an das Grundwasser bei vor allem unterirdische, aber auch oberirdische unterschiedlicher Landbewirtschaftung und diffe- und laterale Stofftransportpfade untersucht. renzierten Bodenarten abschätzen zu können Sehr umfangreiche Arbeiten zum Stofftransport (BMBF-Projektverbund „Wasserversorgung und in verschiedenen Skalenebenen wurden vor Sulfatbelastung des Grundwassers“, 1999- allem im Rahmen des vom UFZ initiierten Ver- 2002). bundprojektes „Flusslandschaft Elbe im Wan- Im Repräsentativgebiet Drömling (Niedermoor) del“, Teilprojekt „Kleineinzugsgebiete und Land- wurden in den letzten Jahren schwerpunktmäßig nutzung im Elbeeinzugsgebiet“ durchgeführt. DOC- und P-Flüsse untersucht. Neben der Die hier in repräsentativen Einzugsgebieten Grundfinanzierung durch das UFZ wurden diese laufenden Arbeiten sind ab 2001 Bestandteil des Forschungsarbeiten auch durch ein vom Land neuen Verbundprojektes „Integriertes Flussge- Sachsen-Anhalt finanziertes Projekt unterstützt. bietsmanagement am Beispiel der Saale“, Teil- Dabei wurde festgestellt, dass bei der Renatu- projekt „Wasser- und Stoffhaushalt und Land- rierung von ehemals landwirtschaftlich genutz- nutzung“. In Zusammenarbeit mit in- und aus- ten Niedermoorböden dem P eine besondere ländischen Kooperationspartnern ist es gelun- Rolle zukommt. Bedingt durch die Änderung der gen, basierend auf Lysimeteruntersuchungen Redoxverhältnisse kommt es zur Verbesserung die N-Emission und –Immission für das Ein- der Löslichkeit von an Fe-Oxiden gebundenen zugsgebiet der Parthe (Lössgebiet) und des P-Verbindungen, und es besteht die akute Ge- Schaugrabens (Tiefland-Lockergesteinsbereich) fahr einer Gewässereutrophierung. Um dieses zu messen und mit Hilfe des Modells CANDY zu Phänomen gezielt untersuchen zu können und simulieren. Die Eignung der Lysimetermethode Steuerungsstrategien zur Renaturierung zu als Grundlage zur Abschätzung von N-Emissio- konzipieren, werden diese Forschungsarbeiten nen über den Grundwasserpfad wurde auch für im Rahmen eines von 2000 bis 2003 finanzier- ein Teileinzugsgebiet der Oka im Rahmen eines ten EU-Projektes mit Partnern aus Deutschland, deutsch-russischen und vom BMBF finanzierten Schweden, Israel, England und Polen durchge- Projektes (1996-1999) nachgewiesen (Meissner führt et al. 2000). (www.agr.uni-rostock.de/bodenk/boden.html ). Forschungsdefizite wurden vor allem beim Nachweis über den Verbleib von N während des Im Repräsentativgebiet „Schäferbach“ (Harz- unterirdischen Transportes erkannt. Deshalb Festgestein) werden vor allem in Zusammenar- wird in einem von der DFG seit 2000 im Ein- beit mit dem Projektbereich Fluss- und Seen- zugsgebiet des Schaugrabens finanzierten Pro- landschaften des UFZ Untersuchungen zu den jekt versucht, den N-Fluss von der ungesättigten oberirdischen und lateralen P-Flüssen aus dem über die gesättigte Zone bis zum Eintritt in den Einzugsgebiet in das Gewässer vorgenommen. Vorfluter zu quantifizieren. Hierbei werden auch Von besonderer Bedeutung ist hierbei die Frost 15 Multitracerversuche mit D2O, Bromid und N - Tau - Problematik und die dabei bestehende durchgeführt. Methodisch ähnlich konzipierte Gefahr eines erhöhten P-Transportes in die Versuche, jedoch fokussiert auf P, sind vom Gewässer. Gezielte Untersuchungen werden in DFG-Projektpartner IGB (Institut für Gewässer- einem Ende 2000 angelaufenen deutsch-russi- forschung und Binnenfischerei Berlin) in einem schen BMBF-Projekt „Wolga-Rhein“ durchge- Kleineinzugsgebiet der Spree angelegt worden. führt. Ergänzt werden diese Arbeiten durch Akti- Ergänzt werden die Untersuchungen zu den N- vitäten in der von der EU geförderten COST- Flüssen durch die Testung einer biologischen in action 832 „P-Eintrag in Gewässer“ situ Methode („Diffuse substrata method“) zur (www.alterra.wageningen-ur.ni/cost832) und

97 durch ein im Mai 2001 begonnenes For- • „Lysimeterstation“ in Containerbauweise (als schungsprojekt mit dem Institut für Bodenkunde deutsches Patent erteilt, Anmeldung erfolgt der Universität Rostock zum Auswaschungsver- 2001 als EU-Patent) halten von P aus der ungesättigten Bodenzone. • „Messeinrichtung und Verfahren zur Unter- Des Weiteren erfolgen Wasser- und Stoffhaus- suchung des Migrationsverhaltens von Ga- haltsuntersuchungen in den Flussauen der Elbe sen in Böden“ (als deutsches Patent erteilt; und Saale, vor allem in Zusammenarbeit mit der in Zusammenarbeit mit Sektion Analytik) UFZ-Sektion Gewässerforschung und dem • „Verfahren zum automatischen Betrieb ei- Projektbereich Fluss- und Seenlandschaften. nes wägbaren Grundwasserlysimeters“ (als Hier wurden neben den Nährstoffen auch Unter- deutsches Patent erteilt) suchungen zum Eintrag von Schwermetallen mit • „Verfahren und Vorrichtung zur monolithi- Hochwässern und deren Verlagerung im Boden schen Entnahme von Bodensäulen“ (zum durchgeführt. Ergänzt wurden die Arbeiten Patent angemeldet) durch ein vom BMBF finanziertes deutsch-russi- sches Gemeinschaftsprojekt (1996 – 2000) zum Ein Teil der Entwicklungen wurde auf nationalen Stoffeintrag in die Oka und Elbe. Hierbei traten (Terra Tec und Innovationsmesse Leipzig) und besonders Probleme bezüglich der Quantifizie- internationalen Messen (Umweltmesse Brasi- rung des Wasserhaushaltes in Auenböden auf. lien, Hannover-Messe, Weltkongress Boden- Deshalb wird in einem seit 2000 vom BMBF kunde in Bangkok) präsentiert. Erste Nachnut- geförderten Projekt diesem Aspekt durch die zungen wurden realisiert und weitere Interes- Testung von speziellen Grundwasserlysimetern senbekundungen aus Deutschland, Portugal, verstärkte Aufmerksamkeit gewidmet. Spanien, den Niederlanden und Israel liegen Im UFZ finden umfangreiche Untersuchungen vor. zur Sanierung und Renaturierung von ehemali- Daneben wurden auch Weiterentwicklungen gen Tagebauflächen statt. Da relativ wenig In- (jedoch keine patentfähigen Lösungen) an bo- formationen über den Wasser- und Stoffhaus- denhydrologischen Messplätzen vorgenommen. halt dieser devastierten Flächen zur Verfügung Auch hier ist es gelungen, die von uns in Zu- stehen, wurden im Rahmen der UFZ-Verbund- sammenarbeit mit einem mittelständischen Un- forschung entsprechende Untersuchungen in ternehmen konzipierte in situ einsetzbare Mess- speziell hierfür entwickelten Lysimetern sowie einrichtung über ein EU-Projekt (PROWATER) auf Freiflächen in der ungesättigten und gesät- zu finanzieren und Prototypen an Standorten in tigten Zone durchgeführt. Immanenter Be- Deutschland, England, Schweden und Polen zu standteil dieser Arbeiten sind Multitracerversu- installieren (www.ugt-online.de/eu-pro/index.htm 15 che (D2O, Bromid, N) zur Ermittlung von Ver- und www.ugt-online.de/eu-eng/euindex.htm ). lagerungsgeschwindigkeiten (vornehmlich Nit- Um weitere Dienstleistungen auf diesem Fach- rat) und Untersuchungen zur Bildung von N2 gebiet zu erbringen, erfolgte im Sommer 2002 und N2O. am UFZ-Standort in Falkenberg eine Ausgrün- dung durch einen ehemaligen Doktoranden und Der zweite Forschungsschwerpunkt, die Ent- die Etablierung der Firma ELANA (Elbtalanaly- wicklung von Messtechniken zur Erfassung von tik). Dieses Vorhaben wurde in Zusammenarbeit Wasser- und Stoffflüssen, unterstützt die bereits mit der Innovationsleitstelle des UFZ realisiert genannten Forschungsaktivitäten und wird mit und durch das BMBF finanziell gefördert. einem wesentlich geringeren Personalaufwand durchgeführt (Meissner et al. 2000). Aufgrund Ausblick der im Forschungsbereich vorhandenen Exper- tise konzentrierten sich die Entwicklungen zu- Insgesamt besteht bei den im Forschungsbe- nächst auf die Verbesserung der Lysimetertech- reich Transportprozesse und Skalierung durch- nik. Um die Ideen auch praxiswirksam umsetzen geführten Arbeiten die Vision, Auswirkungen zu können, wurden - entsprechend der strategi- von Landnutzungs- bzw. Bewirtschaftungsände- schen Ausrichtung der Forschungszentren der rungen auf den Wasser- und Stoffhaushalt si- Helmholtz-Gemeinschaft - Kontakte zu vorwie- cher messen und voraussagen zu können. In gend mittelständischen Unternehmen (haupt- Kooperation mit den im Einzugsgebiet ansässi- sächlich in den neuen Bundesländern) herge- gen Bewohnern und Bewirtschaftern müssen stellt. Diese Kooperation führte in den letzten Strategien zur Steuerung von Stoffströmen und Jahren zur Anmeldung bzw. Erteilung von fol- zur Ableitung von Leitbildern der Landschafts- genden Patenten: entwicklung erarbeitet werden. Die Zusammenarbeit zwischen UFZ und Univer- sität eröffnet sowohl für die Forschung als auch für die Lehre hervorragende Perspektiven für die

98 weitere Entwicklung sowie die nationale und internationale Reputation des Fachbereiches Landschaftswasserhaushalt am Standort Halle/Saale.

Literatur

WOHLRAB, B.; ERNSTBERGER, H.; MEU- SER, A.; SOKOLLEK, V. (1993): Landschafts- wasserhaushalt. Verlag Paul Parey, Hamburg und Berlin

RÖDER, M. (1998): Erfassung und Bewertung anthropogen bedingter Änderungen des Land- schaftswasserhaushaltes – dargestellt an Bei- spielen aus der Westlausitz. Diss. TU-Dresden, 170 S.

MEISSNER, R.; RUPP, H.; SCHUBERT, M. (2000): Novel lysimeter techniques – a basis for the improved investigation of water, gas, and solute transport in soils. J.Plant Nutr. Soil Sci., 163 No. 6, 603-608

MEISSNER, R. (2000): Quantifizierung von diffusen Stoffausträgen aus der landwirtschaftlichen Flächennutzung in den Einzugsgebieten von Oka und Elbe. UFZ-Bericht 13/200. 103 S.

[email protected]

99 UFZ-Umweltforschungszentrum Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Leipzig-Halle GmbH Landwirtschaftliche Fakultät Sektion Bodenforschung Institut für Agrartechnik und Landeskultur Lysimeterstation Falkenberg Fachrichtung Landschaftswasserhaushalt

Biogeochemische Prozesse Transportprozesse & Skalierung Modellierung & Regionalisierung

Labor/ Klein- Fluss- Lysimeter Feld einzugs- Mikrokosmen gebiet gebiet

F.S. 2.2 Entwicklung F.S. 2.1 Wasser - und Stoffhaushalt in differenzierten Skalenbereichen 100 von Messtechniken Wasser- und Stoffhaushalt bei Pedohydrologische differenzierter Untersuchungen Landbewirtschaftung n Einzugsgebiete Neu- und Weiter- e

n entwicklungen (Hauptparameter N, P, S) i • Schaugraben (Tiefland)

u n

Lysimeterstationen h • Drömling/Colbitz-Letzlinger • Container- n

e • Falkenberg e Heide

t lysimeter h

s • Colbitz c • Parthe (Lössgebiet) s • Grundwasser- s

e lysimeter •Brandis g • Harz (Festgestein)

o m

n d

•GAMS o l

e Kippenstandorte e Kippenstandorte • Lysimeterstech- d

c F

• Falkenberg a • Rötha

n vorrichtung r

e • Brandis T n • Cospuden

• Feldmessplätze (EU) h

o v •Goitsche

Auenstandorte o Auenstandorte

a Kernkompetenz Kernkompetenz Kernkompetenz Kernkompetenz

• Falkenberg t • Schönberg

i e • Wittenberg

N E

• •

Abb. 1: Forschungsschwerpunkte im Fachgebiet Landschaftswasserhaushalt Wasserressourcen der landwirt- 31,7 % der Fläche beträgt die Neigung 10 bis schaftlich genutzten Kleineinzugs- 18 %, die übrigen 13,4 % des Gebietes haben gebiete im Vorgebirge der Karpaten die Neigung von über 18 %. Das Kleineinzugsgebiet D hat auch ein deutlich gestaltetes Wasserlauftal und flache Abhänge W. Rajda, T. Kowalik, K. Ostrowski, mit wenigen Schluchten, die südlich und nörd- Hochschule für Landwirtschaft in Krakau lich ausgerichtet sind. Seine Denivellierung be- trägt 56 m, die durchschnittliche Neigung 12,3 %. Fast die Hälfte seines Gebietes Einführung (45,6 %) hat die Neigung von 10 bis 18 %. Auf 38,4% der Fläche liegt die Neigung zwischen Die Bestimmung der Wassermenge, die aus den 0 bis 10 %, die übrigen 16 % der Fläche haben kleinen und sehr kleinen landwirtschaftlichen die Neigung von über 18 %. In beiden Kleineinzugsgebieten abfließt, kann eine wirt- Kleineinzugsgebieten tritt der ausgelaugte schaftliche und ökologische Bedeutung haben. Braunboden und Gleyboden auf, die aus Löss Das nutzlos abfließende Wasser lässt sich zur und lössähnlichen Gebilden entstanden sind. Befriedigung von örtlichen gesellschaftlich – Dieser Boden ist sauer und stark sauer wirtschaftlichen Bedürfnissen verschiedener (pH 4,0 – 5,8). Der Gattung nach gehört er zum Anwender gebrauchen. Die bestimmten Was- tonigen und gewöhnlichen Staub. Er charakteri- servorräte können in den Becken, dsg. "Klein- siert sich im allgemeinen durch mangelhaftes retentionsbecken" gesammelt werden, die auf Luft – Wasser – Verhältnis. Er zeichnet sich mit dem Lande gebaut werden und dem lokalen Ausnahme der Ackerkrume durch ein schwach Überschwemmungsschutz und der Erholung dichtes bis dichtgelagertes System aus. Er hat dienen. Das Sammeln und Wirtschaften mit den ein verhältnismäßig hohes Kapillar- (durch- Wasservorräten an ihrer Bildungsquelle sind schnittlich 40 % des Volumens) und Hygroskop- eine der Bedingungen zur Unterstützung von volumen (durchschnittlich 5,7 % des Volumens). Wasserbiotopen, zur Erhaltung und Erweiterung Das aus der hydrologischen Sicht wichtige Si- der biologischen Vielfalt in den Landgebieten ckervermögen der Ackerkrume beträgt und erhöht dadurch den landschaftlichen, 0,2 < ω < 1,0 m x 24h –1. Das Sickervermögen ästhetischen und Erholungswert. des Unterbodens liegt unter 0,05 m x 24h–1. Auf dieser Grundlage lässt sich die Ackerkrume als Charakteristikum der Untersuchungsobjekte mittel durchlässig für Wasser bezeichnen. Der Unterboden ist hingegen schwach und sehr Die Untersuchungen wurden in zwei angren- schwach durchlässig [Stryjewski 1973]. Die zenden Kleineinzugsgebieten A und D (Abb. 1) Kleineinzugsgebiete werden landwirtschaftlich durchgeführt, die im Ort Gaj, Gemeinde Mogi- genutzt. Die Pflugländer überwiegen hier. Im lany, Kreis Krakau, Woiwodschaft Kleinpolen Einzugsgebiet A fallen auf landwirtschaftlich liegen. Sie befinden sich im östlichen Teil von genutzte Fläche mit Grünland ca. 85 % und über Pogórze Wielickie [Kondracki 2000]. Hydrogra- 73 % im Einzugsgebiet D (Tab. 1). fisch gesehen gehören sie zum

Zuflussgebiet der Wilga, die in die Weichsel in Krakau mündet. Laut der Klassifizierung von Gumilski liegen die Kleineinzugsgebiete im 15. landwirtschaftlich – klimatischen Czlstochowsko – Kielecki - Revier [Radomski 1980]. Die Ein- zugsgebiete haben geschlossene Form (Abb. 1), unterschiedliche Größe, durchschnittliche Länge, Breite, durchschnittliche Flächenneigung und Länge der Wasserläufe. Sie sind fast identisch, wenn es um die Lage über dem Meeres- spiegel und die hydrografische Netzdichte geht (Tab. 1). Das Einzugsgebiet A hat ein deutlich gestaltetes Tal, dessen Abhänge unterschiedlich, aber vorwiegend nördlich und südlich ausgerichtet sind. Die Denivellierung des Geländes beträgt 48 m, die durchschnittliche Neigung 10,7 %. Die Neigung von 0 – 10% überwiegt, ihre Fläche beträgt 54,9 % des Gebietes. Auf

101 Kleineinzugsgebiet D

102 A Kleineinzugsgebiet Kleineinzugsgebiet

)

H ydrometrische Querschnitte

Ackerboden

Grünland

Obstgärten

Baumbestand

Siedlungsgebiete

Gebäude

Wege

Wasserlauf

Teiche

Zuflußgrenze

0 50 100 150 200 m

Abb. 1: Forschungseinzugsgebiete

103 Tab. 1: Merkmale des Standorts der Kleineinzugsgebiete

Faktoren Kleineinzugsgebiete A D Fläche [km2] 0,364 0,546 Länge [km] 0,525 1,200 Mittlere Breite [km] 0,750 0,525 Seehöhe von - bis 277−325 271−327 Mittlere Seehöhe 299 300 Mittlere Neigung [%] 10,7 12,3 Fließlänge [km] 0,386 1,000 Dichte des hydrographischen Netzes [km⋅ km-2] 1,72 1,83 Mittlere langjährige (1951−1970) Niederschlagssumme P [mm] 718 Landnutzung [%] − Acker 51,4 56,2 − Grünland 25,6 11,4 − Baumbestand 1,9 9,3 − Obstgärten 8,2 5,5 − Siedlungsgebiete und Brachen 12,9 17,6

Untersuchungsmethoden und Bearbeitung ressumme der Niederschläge war um 42 mm der Ergebnisse niedriger als das langjährige Mittel. Bei der Analyse der Summe von Niederschlägen in Die Untersuchungen wurden in den hydrologi- bestimmten Jahren wurde festgestellt, dass sie schen Jahren 1992 – 1997 durchgeführt. Der im dritten Jahr und in den zwei letzten Jahren Niederschlag und Abfluss wurden systematisch des Untersuchungszeitraumes höher als der gemessen. Die Niederschläge wurden mit dem Durchschnitt lagen und diese Jahre zu den mä- Hellmann – Niederschlagsmesser gemessen, ßig feuchten Jahren gehören. Dagegen wurde der sich im Kleineinzugsgebiet A befand. Da die das erste und zweite Jahr mit niedrigsten Nie- Kleineinzugsgebiete aneinander grenzen, wurde derschlägen den trockenen Jahren angerechnet. der an dieser Stelle gemessene Niederschlag Das vierte Jahr der Beobachtung, wie auch die als repräsentativ für beide Kleineinzugsgebiete ganze Untersuchungszeit, war mittel trocken. angenommen. Der Abfluss wurde auf der Im Kleineinzugsgebiet A schwankten die Ab- Grundlage der limnigrafischer Aufzeichnung von flusssummen, die für die hydrologischen Jahre Wasserständen in zweiteiligen Überläufen Drei- 1992 – 1997 von 97 bis 314 mm (Tab. 2). Dieser eck – Trapez bestimmt. Die Monats-, Saison- Wert macht 12 bis 40 % des Jahresniederschla- und Jahresabflussrichtwerte und –faktoren wur- ges aus. Die höchsten Abflussrichtwerte traten den anhand der im hydrotechnischen Laborato- in der Regel in den Frühlingsmonaten (März – rium bestimmten Abflusskurven unter Berück- Mai) auf. Ihre Monatswerte in dieser Zeit waren sichtigung der Fläche von Kleineinzugsgebieten mehrmals höher von den sehr niedrigen Nieder- berechnet [Rajda u a., 1995]. schlägen in diesen Monaten. Dies hatte zur Folge, dass die Abflussfaktoren 100 % über- Ergebnisse der Untersuchungen schritten. Das ergab sich daraus, dass sich frü- her der feste Niederschlag (Schnee) sammelte, Die Berechnungen der Wahrscheinlichkeit vom dessen Tauen den in der Zeit verschobenen Auftreten des Jahres- und Zeitniederschlages, Abfluss (z.B. im nächsten Monat) verursachte. die laut der Dezil – Methode von Dębski [Bycz- Die Ausnahme waren zwei Jahre mit hohen kowski, 1996] durchgeführt wurden, ergaben, Niederschlägen (Überschwemmungen) 1997 dass die Untersuchungszeit zu der mittel tro- und 1996 im Juli und September. (Tab. 2). Die ckenen Zeit gehört. Die durchschnittliche Jah- niedrigsten monatlichen Durchschnittswerte der Abflusssummen aus der Untersuchungszeit in und lag in den einzelnen Jahren auf dem Niveau diesem Kleineinzugsgebiet wurden im August, von 103 mm bis 553 mm. Der Durchschnittswert September und Oktober registriert. Sie lagen auf betrug in dieser Zeit 227 mm. Dies machte ca. dem Niveau von einigen Millimetern (Tab. 2). Im 16 bis 71 %, durchschnittlich 34 % des Jahres- Vergleich von Sommer- und Winterhalbjahren in niederschlages aus. Verhältnismäßig hohe mo- den hydrologischen Jahren 1992 – 1995 stellte natliche Summen traten vom März bis Mai, ähn- es sich heraus, dass der Winterabfluss wesentlich wie im Kleineinzugsgebiet A auf. Ihre lich höher als der Sommerabfluss war. Er betrug höchsten Werte wurden im September 1996 und 64 bis 121 mm und die entsprechenden Ab- Juli 1997 (Tab. 3) registriert. Sehr niedrige Ab- flussfaktoren betrugen von 17 bis 62 %. Die flusssummen – von 1 bis 7 mm wurden im Juli in summierten Abflüsse in den Sommermonaten den Jahren 1992 – 1994 und 1996 registriert schwanken von 5 bis 75 mm und bildeten 2 bis (Tab. 3). Im Vergleich von Halbjahren und Ve- 19 % des Niederschlages in dieser Zeit (Tab. 2). getationsperioden gestalteten sich die Abfluss- In den hydrologischen Jahren 1996 und 1997 richtwerte ähnlich wie im Kleineinzugsgebiet A. waren die Abflüsse infolge der hohen Nieder- In den hydrologischen Jahren 1992 – 1995 wa- schläge im August und im September (1997) ren die Abflüsse in den Winterhalbjahren höher und eines katastrophalen Niederschlags im Juli als in den Sommerhalbjahren (Tab. 3). In den (1997) umgekehrt. In den Sommerhalbjahren hydrologischen Jahren 1996 und 1997 waren waren sie höher als in den Winterhalbjahren die Abflussrichtwerte im Sommerhalbjahr höher (Tab. 2). als im Winterhalbjahr aus demselben Grund wie Im Kleineinzugsgebiet D war der Jahresabfluss im Kleineinzugsgebiet A (Tab. 3). im allgemeinen höher als im Einzugsgebiet A

Tab. 2: Mittlere langjährige Niederschlagssummen (Pw) und Niederschlagssummen in der Forschungsperiode (Pb) sowie Abflußmengen (H) in mm und Abflußfaktoren (C) in %; Kleineinzugsgebiet A

Monate und Perioden Para- Jahre meter XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X IV-IX V-X XI-IV XI-X

718 1951–1970 Pw 46 41 38 37 37 47 81 101 104 95 51 40 479 472 246

Pb 25 35 32 37 30 35 51 20 48 7 82 72 243 280 194 474 1992 H 15 17 27 35 15 12 3 1 2 0 2 2 20 10 121 131 C 60 49 84 95 50 34 6 5 4 0 2 3 8 4 62 28

Pb 39 51 31 36 63 37 44 77 88 47 30 24 323 310 257 567 1993 H 7 11 7 4 25 46 3 1 1 0 0 0 51 5 100 105 C 18 22 23 11 40 124 7 1 1 0 0 0 16 2 39 19

Pb 33 26 79 9 84 142 81 59 17 82 100 101 481 440 373 813 1994 H 1 1 6 4 12 40 11 11 0 0 2 9 64 33 64 97 C 3 4 8 44 14 28 14 19 0 0 2 9 13 8 17 12

Pb 23 27 16 41 37 63 52 121 71 58 69 29 434 400 207 607 1995 H 12 17 18 19 24 26 27 21 18 2 4 3 98 75 116 191 C 52 63 113 46 65 41 52 17 25 3 6 10 23 19 56 31

Pb 29 58 29 11 14 50 116 91 66 148 170 30 641 621 191 812 1996 H 6 16 14 1 19 31 23 8 4 24 45 9 135 113 87 200 C 21 28 48 9 136 62 20 9 6 16 26 30 21 18 46 25

Pb 34 18 19 28 13 37 86 98 293 48 40 67 602 632 149 781 1997 H 3 3 3 21 14 14 10 21 211 4 2 8 262 256 58 314 C 9 17 16 75 108 38 12 21 72 8 5 12 44 41 39 40

103 mittlel in der Pb 31 36 34 27 40 61 72 78 97 65 82 54 454 447 229 676 Periode H 7 11 12 14 18 28 13 11 39 5 9 5 105 82 91 173 1992–1997 C 24 30 36 52 45 46 18 14 40 8 11 10 23 18 40 26 1951−1970 – Niederschlagssummen von der Wetterwarte in Krakau

Schlussfolgerungen 3. Die durchschnittlichen Jahresabflussricht- werte in den einzelnen Jahren schwankten Die Untersuchungen, die in den Kleineinzugs- von 97 bis 314 mm im Kleineinzugsgebiet A gebieten von Vorgebirge der Karpaten in der und von 103 bis 553 im Kleineinzugsgebiet mittel trockener Zeit auf diesem Gebiet durch- D, sie hängen vorwiegend von der jährlichen geführt wurden (unter Berücksichtigung der Summe der Niederschläge ab. Niederschläge wurden drei Jahre als mäßig feucht, zwei als trocken und ein Jahr als mittel 4. In beiden Kleineinzugsgebieten waren die trocken klassifiziert) lassen folgende Schlussfol- Abflussrichtwerte im Winterhalbjahr durch- gerungen formulieren: schnittlich ca. zweimal höher als im Som- merhalbjahr. Die halbjährlichen Abfluss- 1. Ein Abzeichnen der hydrologischen Aktivität richtwerte unterschieden sich nur wenig. der untersuchten Kleineinzugsgebieten wa- Dies ergab sich aus den zweimal höheren ren die Abflüsse, die in dieser Zeit 26 % Niederschlägen im Sommerhalbjahr. (Kleineinzugsgebiet A) und 34 % (Kleinein- zugsgebiet D) der Niederschläge ausmach- ten.

2. Der durchschnittliche Jahresabflussrichtwert im Kleineinzugsgebiet A betrug 173 mm und war um 54 mm höher als im Kleineinzugs- gebiet D. Die größeren Wasservorräte lassen sich im Kleineinzugsgebiet D erreichen.

Tab. 3: Mittlere langjährige Niederschlagssummen (Pw) und Niederschlagssummen in der Forschungsperiode (Pb) sowie Abflußmengen (H) in mm und Abflußfaktoren (C) in %; Kleineinzugsgebiet D

Monate und Perioden Jahre Parameter XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X IV-IX V-X XI-IV XI-X 718 1951–1970 Pw 46 41 38 37 37 47 81 101 104 95 51 40 479 472 246

Pb 25 35 32 37 30 35 51 20 48 7 82 72 243 280 194 474 1992 H 8 16 44 35 19 14 7 2 2 1 3 6 29 21 136 157 C 32 46 138 95 63 40 14 10 4 14 4 8 12 8 70 33

Pb 39 51 31 36 63 37 44 77 88 47 30 24 323 310 257 567 1993 H 7 13 10 9 18 29 3 3 4 1 2 4 42 17 86 103 C 18 25 32 25 29 78 7 4 5 2 7 17 13 5 33 18

Pb 33 26 79 9 84 142 81 59 17 82 100 101 481 440 373 813 1994 H 7 6 9 4 13 59 8 6 1 2 4 11 80 32 98 130 C 21 23 11 44 15 42 10 10 6 2 4 11 17 7 26 16

Pb 23 27 16 41 37 63 52 121 71 58 69 29 434 400 207 607 1995 H 8 10 17 10 12 13 15 19 13 3 7 6 70 63 70 133 C 35 37 106 24 32 21 29 16 18 5 10 21 16 16 34 22

Pb 29 58 29 11 14 50 116 91 66 148 170 30 641 621 191 812 1996 H 9 21 31 10 22 33 21 8 7 28 73 25 170 162 126 288 C 31 36 107 91 157 66 18 9 11 19 43 83 27 26 66 35

Pb 34 18 19 28 13 37 86 98 293 48 40 67 602 632 149 781 1997 H 44 24 3 22 12 11 59 40 242 47 11 38 410 437 116 553 C 129 133 16 79 92 30 69 41 83 98 28 57 68 69 78 71

104 mittlel in Pb 31 36 34 27 40 61 72 78 97 65 82 54 454 447 229 676 der Periode H 14 15 19 15 16 27 19 13 45 14 17 15 134 122 105 227 1992–1997 C 45 42 55 56 40 43 26 17 46 21 20 28 29 27 46 34 1951−1970 – Niederschlagssummen von der Wetterwarte in Krakau

Literatur

BYCZKOWSKI, A. (1996): Hydrologia. T. I. Wydawnictwo SGGW - AR Warszawa.

KONDRACKI, J. (2000): Geografia fizyczna Polski. PWN, Warszawa.

RADOMSKI, CZ. (1980): Agrometeorologia. PWN, Warszawa.

RAJDA, W., OSTROWSKI K., KOWALIK T., MARZEC J. (1995): Reżim hydrologiczny mikrozlewni rolniczej. Zeszyty Nauk. AR Kraków, nr 298, z. 45.

STRYJEWSKI F. (1973): Dokumentacja gleboznawcza dla potrzeb melioracyjnych. Wiad. Mel. i Łąk. Nr 8-9, s. 248-250.

[email protected]

105 REQUIRED PROTECTIONS AND creases also the drainage water salinity nearby SAFE GUARDS AGAINST MISUSE OF sea coast and lakes. THE AGRICULTURE DRAINAGE WA- Based on field observations, a conservative es- TER FOR IRRIGATION PURPOSES IN timate of 2 billion m3 was illegally reused by EGYPT farmers with drainage directly from the drains. This illegal reuse increases the salinity of the Samia El- Guindy, National Water Re- drainage water and directly affects the quality of search Center, APP, Kairo charged and reused water.

The toxicity problems takes place where there Introduction are high amount of certain ions such as CI, HCO3, Na, Bo and trace elements. In the south Egypt is a predominantly arid country and the part of the Delta HCO3 ions was found to be scattered rain showers in the north hardly sup- dominant in drainage water while towards north port any agriculture crops. Agriculture thus de- CI becomes relevant ions. On the other hand Na pends mainly on irrigation from the River Nile ions distribution looks like salinity distribution in (55.5 billions m3 per year). The increasing need the delta where it increases towards the north in food production to support the acceleration of and the adj.SAR value reaches 40. Boron and population growth (2.7 %), compels the country trace elements occur in all drainage water but to use all sources of water (i.e. drainage water, almost in low concentrations. groundwater and treated sewage water) for the expansion of irrigated agriculture. Even under controlled agrochemicals applica- The policy of Egyptian government is to use tion, pesticides residues may leak from the soil drainage water after it is blended with fresh Nile into drains, irrigation canals and finally into the water. Nile itself and pose environmental and health The drainage water presently used for irrigation risks. The leaching of pesticides into water bod- amounts to ≈ 4.5 billions m3 per year and it is ies is a very complex process and depends on likely to increase to 7 billion m3 by the year the type of pesticide, soil characteristics, hydro- 2000. logical conditions, climatic factors, etc. Many of tools and guidelines have been developed by the Ministry of Water Resources and The Government of Egypt (GOE) owns and op- Irrigation /MWRI to give answers for many erates about 367 industrial facilities. The Minis- questions on the optimum management and use try of Industry, however, is the major owner of of drainage water and are now in place and governmental facilities. It owns 72% of the 367 used in practices. This study is directed to use public industries. the available information and studies to illustrate Although Law “93” on waste water disposal was where the drainage water could be used effec- promulgated in 1962, its regulation and stan- tively for the production of selected crops and dards were not applied to public sector, indus- under certain management practices. On the tries, inception was discouraged, and rules were other hand, the study indicates the required pre- not enforced. As a result, untreated industrial cautions and safe guard against the chemical waste water has been discharged ever since and microbiological pollution of the drainage into the Nile , lakes, drains and the Mediterra- water. nean sea.

In a number of cases, municipal and rural domestic waste water is discharged directly in Drainage Water Characteristics waterways, most of it without treatment. The discharge are increasing year after year due to The drainage water salinity affected by several the existing plan for water supply networks set- factors amongst irrigation water quality, water up in many villages. Also, the present expansion management, cropping pattern and groundwater in water networks in several towns and cities condition. In the southern part of the Delta without parallel construction of new sewerage where the soil reach equilibrium, the drainage systems or rehabilitation of the existing ones water salinity affected only by irrigation water aggravated the problems and lead to pollution which has good quality. As we go towards the problems of the water bodies. north where soil salinity becomes higher and the excess salts leached and lead to increase in the drainage water salinity. Sea water intrusion in-

106 Examples of the Successful Use of Drainage The misuse of the drainage water in irrigation of Water For Irrigation certain crops or even for household purposes after its mixing with irrigation canals will lead to Pilot studies carried out in different areas severe environmental and health problems. showed that by applying appropriate manage- On the other hand, secondary salinization and ment practices (i.e. crop selection, use of soil water logging problems will be resulted from the amendments, deep ploughing, tillage foe seed- excessive use of saline drainage water in irriga- bed preparation, land leveling, fertilization, tion without satisfy adequate water management minimum leaching requirements, mulching and (leaching requirements and appropriate land organic manuring), drainage water salinity 2 to drainage). 2.5 dS/m** can safely used for irrigation without long term hazardous consequences to crop or soils. Irrigation Water Quality Criteria for Different Crops Under the Egyptian Conditions Also earlier studies, dictates the following strategy. Sensitive crops (maize, pepper, onion, al- Intensive studies have been carried out to de- falfa, etc.) is irrigated in the rotation with fresh termine the effect of using saline water for irri- Nile water, while salt tolerant crops (wheat, cot- gation on plant growth and yield under the ton, sugarbeet, etc.) is irrigated with drainage Egyptian climatic conditions. The results of water. The moderately sensitive crops (tomato, about 150 Egyptian researches on this point lettuce, potato, sunflower, etc.) can be irrigated have been collected and elaborated to illustrate with drainage water after seedling being estab- correlation between irrigation water salinity, soil lished using fresh Nile water. salinity and the depression in yield. Using the collected research findings, the criteria for crop tolerance to salinity for each crop under the Environmental Impact of the Reuse Prac- Egyptian conditions have been developed tices The data on the relation between crop yield and soil salinity showed that Berseem and rice are The drains in upper and middle Egypt as well as more sensitive to salinity than wheat, barley and in Fayoum could be sources for contaminated cotton. For the five main crops grown in the Nile water to the Nile river, irrigation canals and lake Delta, the study made it possible to derive the Qarun (Fayoum). Consequently, these will lead yield decrease at the soil salinity level exceeding to ecological and health problems. the threshold value (Table 1.)

Table 1: Salinity Threshold Values and Yield Decrease Per Unit Soil Salinity

Crop Threshold values Yields decrease (Kg/fed.) ECe in dS/m per 1 dS/m Cotton 6.5 150 Wheat 4.5 200 Barley 5.0 180 Clover (Berseem) 3.0 650 Rice 3.5 250

107 Results on the safe use of irrigation with 6 Drainage water can be safely used at the drainage water Northern Delta region which extends from east to west parallel to the coast. The ma- 1 The reuse of drainage water considers im- jor portion of the salt-effected soils in Egypt portant elements of the new water policies. is found in that region. The continuously However, all the agriculture drains in upper salt accumulation are resulting in this soil Egypt dispose in the Nile and reused. Till from saline water intrusion from the sea, the today the quality of the Nile water considers north lakes, and tidal marches. Therefore, high because of the high water discharge the quality of drainage water considered and the dilution effect. Based on existing reasonable for the irrigation of such saline legislation and information, the practical soils. Some areas of these region have approach to protect the Nile water quality been reclaimed with drainage water since should be considered. This comprise 40 years ago in the western and middle among others: parts of Delta (parts of Edko and Burulls • Adoption of regulations on dumping of solid lakes). This areas still irrigated till today and liquid wastes to the Nile; with drainage or mixed water. • The construction of waste water treatment Other areas at the same region in eastern plants for domestic and industrial effluent; and western parts of the Delta are using • Restricting or discouraging any develop- drainage water only in periods of severe ment and investment programs in the areas water shortage. draining to lake Nasser or to the Nile. The reuse practices at these regions con- 2 To protect the irrigation canal from pollu- sider promising, however, the crop production, drainage water could be used alterna- tivity which depend on the activities and tively with fresh water instead of blending. care of the farmers could be considered 3 In the southern and middle parts of the high as compared with the average for the Delta, the soils are generally non-saline, the country. soil salinity not exceed 2 ds/m. Crop productivity at these areas considers the highest productivity all over the country, There- The major considerations for farm management fore, the reuse of drainage water at these applied by farmers are: areas should be reconsidered to protect the soil from deterioration and moreover, to • Night irrigation is practiced daily to avoid protect the crops (almost vegetables and the effect of the high soil temperature by fruits) from pollution. day time on the solubility of soil salts in ir- 4 To minimize the amount of fresh water con- rigation water, and also to avoid the effect sumed during reclamation processes, of high evapotranspiration by day on in- drainage or mixed drainage water could be creasing salt concentration in irrigation used for leaching the salts from the soils as water. They also try to maintain a down long as salt concentration in the water is ward flux to avoid the harmful impact of less than that of the soil. This must be cou- surface soil salinity on plant growth. pled with the presence of drainage condi- • Farmers have made a field drainage net- tions and gypsum application to avoid the work at intervals of 20-25 m draining to third harmful effect of the high adj; SAR value on degree drains then to second degree drains the soil physical parameters. and ultimately to the main drain. They fol- 5 Mixed drainage water can be used safely low drains maintenance as regards deep- for irrigation and reclamation of the new na- ening and removal of grass and vegetation tional projects which are now under imple- from second and third degree drains. mentation at the fringes of the Delta (light • Uniform crop relations include salt tolerant soils). crops are followed. Crops cultivated in the For such big projects, there are national summer season are: rice, cotton, flax, plans for mitigation measures to protect the maize and some summer vegetables. Crop reused drainage water quality. Also an envi- cultivated in winter are: wheat, barley, ronmental impact assessment is already broad beans and mainly sugarbeet. followed as a tool to ensure that the devel- • Surface leaching is made from time to time opment options under consideration are through flooding the land by water followed environmentally sound and sustainable and by surface drainage. that any environmental consequences are • When biological pollution exists and conse- recognized early in the project cycle and quently the dissolved oxygen decreased are taken into account in the project design. specially in rice plantation which needs

108 higher quantities of water. Farmers stir up • Crops for human consumption normally water on soil surface using manual meas- eaten only after cooking (potatoes, egg- ures to prevent stagnation and to dissolve plant, beetroot); oxygen. • Fertilizers, specially nitrogenous com- • Crops for human consumption, the peel of pounds, are applied at higher rates. which is not eaten (melons, citrus fruits, ba- • Gypsum is applied to the soil to overcome nanas, nuts, groundwater); the presence of sodium ion through its re- placement by the calcium ion. • Field workers especially those who work • Farmers follow special planning procedures barefoot, are likely to have more intense that minimize or compensate for salt accu- infections, particularly with hookworms mulation in the vicinity of the seed. therefore, protection for these workers are essentially required and initiation of public 7 Under the circumstances of using polluted awareness programs is essential. drainage water for irrigation, the following precautions should be taken in consideration for the health protections. Conclusions

* Drainage water which contains certain This paper has dealt with the analysis of the im- toxic elements (Boron or heavy metals) plementation experiences of the drainage water should not be used to irrigate perennial reuse to illustrate where the reuse of drainage crops since these crops are generally more water should be reconsidered and where it could sensitive to specific ion effects and they be used effectively and safely. The study em- will have a long time opportunity to accu- phasized on the required management practices mulate toxic levels. Also since plants vary for environmental protection in reuse possibili- in their ability to absorb and translocate ties. It has been concluded that for future agri- toxic elements, crops that accumulate culture uses, the reuse of drainage water are large quantities of toxic elements in the considered important element of the water poli- edible animal organs should also be cies. avoided when using drainage water con- Certain precautions within the reuse of polluted taining such elements for irrigation. In most drainage water concerning selected crops and fruits and vegetable crops the accumula- farm management must be considered. A tion of toxic elements is higher than grain functional system of monitoring and evaluation crops. Moreover, the accumulation is drainage water is absolutely required. These higher in leaves than in fruits. tasks should help water planners and managers * Another concern is the infection of human, to wisely reuse drainage water with least animals and plants from land application of damaging effects and provide the concerned contaminated water due to the presence of authorities with information about sources and photogenic organisms of the sewage efflu- loads of pollution to impose regularity and con- ents. trol measures.

For eliminating health hazard to consumers it is forbidden to cultivate any crops or vegetables that consumed uncooked and grown in close contact with contaminated drainage water. Only the following crops could be selected:

• Crops not for human consumption (cotton, sisal, flax,……);

• Crops normally procesd by heat or drying before human consumption (grains, oil seeds, sugarbeet);

• Fodder crops sun dried and harvested by before consumption by animals;

• Land scape irrigation without public access (green belts);

109 References

ABDEL DAYEM, S., (1997): “ Drainage Water Re-use : Conservation, Environmental and Land Reclamation Challenges”, 1X the IWRA Con- gress, Montreal, Canada.

ABDEL - GAWAD, S., (1994): “ Drainage Water Quality and Environmental Issues, VIII IWRA World Congress on Water Resources, Cairo, Egypt.

ASSESSMENT OF WATER QUALITYHAZ- ARDS IN EGYPT. National Water Conservation Unit, March 1995

EL-GUINDY, S., and ABU BAKR, A., (1987): “The Reuse of Drainage Water in Land Reclamation and Irrigation”, Ohio, USA.

EL- GUINDY, S., and ABU BAKR, A., (1991):“The Impact of Saline water Irrigation on Soil and Crop Production under Egyptian Conditions”, ICID Special session, Beijing, China, 1991

EL- GUINDY, S., and AMER, M., (1996): “Environmental Impact of Drainage projects in Egypt”, ICID meeting, Lubiara, Solvania

EL-GUINDY, S., and NIJLAND, H., (1983): “Crop Yield, Water Table Depth, and Soil Salinity in the Nile Delta”, Egypt - ILRI Annual Report, Wagennigen, The Netherlands.

FAO IRRIGATION AND DRAINAGE PAPER, NO. 48, (1992): “The Use of Saline Waters for Crop Production”

HEALTH GUIDELINES FOR THE USE OF WASTE WATER IN AGRICULTURE and TECHNICAL REPORT SERIES No. 778, WH0 - Geneva, 1989

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110 Irrigation by Belt Irrigators

M. Látečka, E. Klementová, J. Simoník, Slowakische Landwirtschaftliche Universität, Nitra

One of the most important indicators of irrigation quality is its uniformity. The paper deals with the diagonal uniformity which has crucial influence on land space uniformity. Under the conditions of windless weather the diagonal irrigation uniformity depends on the overlay range of adjoin- ing belts, distribution curve of sprinkler and setting of sprinkling sector.

The distribution uniformity of HRON 9026 belt irrigator with an SP sprinkler has been exam- ined. The static irrigation curves obtained were transformed into dynamic ones, which served for calculation of spraying uniformity, and spacing between belt irrigators with the highest spraying uniformity was suggested. The proposed transformation model of distribution curve at a given sector of spraying and a gradual change in spacing between belt irrigators helps to find the optimum variant of sprayer setting in order to reach the required diagonal spraying uniformity, which will substantially influence qualitative and economic irrigation indicators. Using the transformation model also makes it possible to save financial costs of sprayer testing in field conditions providing the static irrigation curve available.

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111 Diffuse Belastung von unterirdischen der Versauerung schreitet weiter fort. Dies ist Gewässern, Rückblick, Stand der der Grund, in diesem Beitrag wieder darauf Kenntnisse, zukünftige Anforde- hinzuweisen. Es soll ein kurzer Rückblick in die rungen an Forschung und Mana- Entwicklung des Forschungsbereiches gegeben gement werden. Zum Abschluss werden offene Fragen und Anforderungen an Forschung und Modell- W. Walther, M. Paetsch, F. Reinstorf, K. technik formuliert. Heblack, Institut für Grundwasserwirtschaft, Technische Universität Dresden Entwicklung der diffusen Belastung

Einführung Anfang der fünfziger Jahre wird von Limnologen auf das Problem der schnell fortschreitenden Die diffuse Belastung von Böden und Gewässer Seenalterung (Eutrophierung) hingewiesen, die ist in Zentraleuropa, neben der Belastung aus durch Einleitung von Phosphor über Abwässer punktförmigen Quellen, schon seit vielen Jahren als Folge des gestiegenen Lebensstandards Gegenstand der Diskussion und Forschung. Sie und durch Abschwemmung und Auswaschung spiegelt die industrielle Entwicklung der Gesell- von Nährstoffen wie Stickstoff aus landwirtschaft wider. Auf der einen Seite stehen Makro- schaftlich genutzten Böden im Zuge der Intensi- nährstoffe (N, P, K, S u.a.) sowie Pflanzenbe- vierung der Produktion ausgelöst wurde. Anfang handlungsmittel im Vordergrund des Interesses, der siebziger Jahre werden im Zusammenhang die meistens in Verbindung mit der landwirt- mit Eutrophierungsproblemen die ersten Stoff- schaftlichen Bodennutzung gebracht werden. export-Modelle für Landschaftsausschnitte und Der Verbleib von Phosphor wird besonders im Massenbilanz-Modelle für aquatische Systeme Zusammenhang mit der Eutrophierung von ter- vorgestellt. Bei Modellierungen, die sich mit der restrischen oberirdischen Gewässern, Stickstoff Wirkung der Emission von Makronährstoffen auf in der Nitratform im Zusammenhang mit der die oberirdischen Gewässern befassen, werden Eutrophierung von küstennahen Meeresteilen in der Regel die Gebiete als Black Box betrach- wie Ost- und Nordsee, sowie im Zusammen- tet, die internen Prozesse, die auf dem Weg des hang mit Problemen auf der Seite der Trinkwas- unterirdischen Wasserpfades ablaufen, werden sergewinnung diskutiert. bis heute selten berücksichtigt. Eine zusam- Auf der anderen Seite sind es Stäube, Spuren- menfassende Darstellung der Entwicklung der metalle, Säurebildner und schwer abbaubare Forschung auf diesem Gebiet ist bei WALTHER organische Verbindungen, die über den Luftpfad (1999) zu finden: mehr oder weniger großräumig transportiert zur diffusen Belastung beitragen. Zu den auf diesem Grundwasser: Weg transportierten organischen Verbindungen gehören Stoffgruppen wie chlorierten und poly- Wenn man die Nitratgehalte im Rohwasser zyklische Kohlenwasserstoffe. Mit dem Trans- mehrerer deutscher Wasserwerke, die in einer port von Säurebildnern sind Versauerung von Untersuchung von AURAND ET AL. (1980) ge- Böden und Gewässern verbunden. Heute rü- nannt wurden, mit den Werten vergleicht, die cken zunehmend Substanzen wie Tierarznei- von FISCHER (1914) veröffentlicht wurden, dann mittel als Güllebegleiter, Inhaltsstoffe des Klär- war in den unterirdischen Wasservorräten über schlamms wie Humanarzneimittel und endokrin einen Zeitraum von 70 Jahren ein mittlerer An- - wirksame Substanzen in den Vordergrund des stieg der Nitratkonzentration um 25 mg/L NO 3 Interesses. Das Verhalten der meisten der vor- zu beobachten, welches auf eine zunehmende genannten organischen Stoffe auf dem Wasser- Eutrophierung der Landschaft hindeutet. Nach pfad in den unterirdischen Ökosystemen ist 1950 erschienen in zunehmend dichter Folge weitgehend unbekannt. Veröffentlichungen über die Belastung von Das hier angeschnittene Thema ist zu umfang- Grundwässern mit Nitrat und Pflanzenschutz- reich, als dass es hier vollständig abgehandelt mitteln, die als Folge der Intensivierung der werden könnte. Dieser Beitrag beschränkt sich Landwirtschaft vermehrt zu messen waren. deshalb auf die Belastung des Untergrundes mit Heute ist die diffuse Grundwasserbelastung mit Makronährstoffen, dargestellt am Beispiel Stick- Stickstoff in verschiedenen Regionen soweit stoff als Indikator der landwirtschaftlichen Bo- fortgeschritten, dass in die Bodennutzung in dennutzung, auf die Darstellung der Wirkung der Wassergewinnungsgebieten regelnd eingegrif- Versauerung für Grundwasserleiter. Das Thema fen werden muss, mit dem Ziel, die Emissionen Versauerung ist in der öffentlichen Diskussion zum Grundwasser hin längerfristig zu vermin- zur Zeit nicht aktuell. Aber die Tiefenwanderung dern. In vielen Regionen Deutschlands ist bei

112 Nitrat die Einhaltung von Trinkwassergrenzwer- Kohlenstoff und Schwefel korreliert, Abb. 1. Der ten im Grund- bzw. Rohwasser der Wasserver- Nitratabbau korreliert gleichfalls mit den Gehal- sorgung oft nur deshalb möglich, weil Umsatz- ten an reaktivem Material, welches aber hier mechanismen wie die Denitrifikation die Kon- nicht dargestellt ist. zentrationen ausreichend weit vermindern. Auch Insgesamt ist festzustellen, dass es noch große aus dem internationalen Bereich zeigen jüngere Defizite gibt über die Wechselwirkung von diffu- Arbeiten, dass das Thema weiterhin sehr aktuell ser Belastung, Landnutzung und Stoffumsatz im ist (WEYER ET AL. , 2001). Untergrund. Die Wechselwirkungen von Wasserinhaltsstof- Untersuchungen am Festgestein sind im Ver- fen, speziell von Nitrat mit reaktiven Stoffdepots gleich zum Lockersediment noch relativ selten. ist grundsätzlich bekannt, KÖLLE (1999). Als Nach SEILER (1999) ist offensichtlich eine Nitrat- Nitratsenken im Untergrund können zur Zeit reduktion im wesentlichen auf den Porenraum prinzipiell vier Möglichkeiten genannt werden: des Festgesteins beschränkt, in dem langsame (a) Die Reaktion von Nitrat mit fossiler organi- Fließvorgänge vorherrschen. sche Substanz (”Kohle”) und eventuell mit jüngerer organische Substanz, die z. B. aus Versauerung, ober – und unterirdische Ge- Böden nachgeliefert werden kann (hete- wässer: rotrophe Denitrifikation). (b) Wenn ”Kohle” und ”Pyrit” gemeinsam vor- Limnologen in Nordamerika und Skandinavien handen sind, ist nach KÖLLE (1999) die Re- wiesen in den sechziger Jahren auf die Versau- aktion des Nitrats mit sulfidischen Verbin- erung von Seen und quellnahen Fließgewässern dungen wie Eisensulfide (Pyrit, Markasit, hin, als Folge des zunehmenden Eintrages luft- Pyrrhotin) kinetisch begünstigt. (autotrophe getragener Säurebildner. Bis Anfang der achtzi- – chemolithotrophe Denitrifikation). Es sind ger Jahre wurde für das Gebiet Deutschlands mehrere Hauptreaktionen und Teilreaktio- angenommen, dass das Thema Versauerung nen bekannt. randständig sei und diese Erscheinungen sich (c) Eine chemisch katalysierte Reduktion, weitgehend auf die karbonatarmen geologi- HANSEN ET AL. (1994) und schen Formationen Skandinaviens und Nord- (d) wahrscheinlich auch Ionensorption als Reak- amerikas beschränken würden. Anfang der tion mit Tonmineralen, bei denen Anionen achtziger Jahre machten verschiedene Veröf- und Kationen gleichzeitig eliminiert fentlichungen auch für den zentraleuropäischen werden. Raum durch Untersuchungen am Bodenwasser, Die autotrophe Denitrifikation scheint nach allen an kleinen Fließgewässern, an Seen und im vorliegenden Untersuchungen in tieferen Ebe- Bereich der Wasserversorgung im bewaldeten nen der Porengrundwasserleiter in weiten Teilen Mittelgebirge deutlich, dass Zentraleuropa glei- der norddeutschen Tiefebene vom baltischen chermaßen betroffen ist. Die tonreicheren Bö- Raum bis zu den Niederlanden und in Teilen den haben hier allerdings die Wirkung luftgetra- Dänemarks als wichtigste Reaktion verbreitet zu gener Säurebildner länger gepuffert. Veröffentli- sein. Es wird aber auch beobachtet, dass im chungen, die vermehrt gegen Ende der achtzi- Aquifer räumlich dicht beieinander sowohl die ger Jahre erschienen, zeigten an, dass auch heterotrophe als auch die autotrophe Denitrifi- Grundwasserleiter zunehmend betroffen sind. kation ablaufen kann. Die Reaktion ( d ) wird An einigen Grundwasserleitern, die für die Was- von KÖLLE (1999) für größere Bereiche in Nord- serversorgung genutzt werden, war die Versau- deutschland angenommen. Über andere Nitrat - erung soweit fortgeschritten, dass Gegenmaß- Eliminationsprozesse ist bislang nur in wenigen nahmen, wie Einleiten von Kalkmilch ergriffen Fällen berichtet worden. Insgesamt ist die werden mussten, um den Betrieb der Förderan- Kenntnislage über die möglichen Prozesse im lagen der Trinkwassergewinnung sicherzustel- Untergrund unzureichend. len, z. B. Stadtwerke Bielefeld, FISCHER (1991). Die vorliegenden Untersuchungen machten Diese Entwicklung berücksichtigten die Verwal- deutlich, dass die Verteilung des an der Denitri- tungen der Länder seit Mitte der achtziger Jahre fikation beteiligten Materials über die Tiefe und zum Teil durch die Installation von Pilotprojekten in der Fläche sehr heterogen verteilt ist, und in besonders gefährdeten Gebieten. dass der Vorrat und damit die Lebensdauer Jüngere Untersuchungen zeigen, dass die Tie- dieser Reaktion wahrscheinlich begrenzt ist. Zu fenwanderungen der Versauerungsfronten fort- diesem Thema liegen kaum Arbeiten vor. Ei- schreiten. Eigene Untersuchungen im Rahmen gene Untersuchungen zeigen für einen Standort einer der vorgenannten Pilotstudien im Raum im Raum Cloppenburg die Tiefenverteilung des Stade, Niedersachsen, ergaben, dass im Glühverlustes, der nach PAETSCH ET AL. (2001) Lockersedimenten die Versauerungsfront im sehr gut mit den Gehalten an organischem Vorfeld von Brunnen der Wassergewinnung,

113 flächenhaften Betrachtungen bestehen jedoch z. B. an einer Bohrung, Pb30 in Bild 2, Tiefen hier Schwierigkeiten im Hinblick auf die Verfüg- bis 25 m unter Gelände erreicht haben; die barkeit der notwendigen Eingangsdaten und Basensättigung liegt in dieser Tiefe nur noch bei Parameter. 50 %, im Bodenbereich bei 10 %, WALTHER ET AL. (2001). Für den Bereich Grundwasser stehen mittler- weile eine ganze Reihe erprobter Programme zur Simulation des Stofftransports im Grund- Handwerkzeuge zur Bewirtschaftung unter- wasser zur Verfügung. Dabei sind Multispezies- irdischer Vorräte in landwirtschaftlich und Modelle zur Nachbildung von Transport und wasserwirtschaftlich genutzten Gebieten chemischen oder biochemischen Umsetzungen noch nicht so zahlreich wie reine Transportmo- Bis heute werden Wasser- und Stoffflüsse sowie delle. Aber in den letzten Jahren wurde auch der Stoffumsatz meistens für die Kompartimente einige leistungsfähige Transport-Reaktionsmo- durchwurzelte Zone und die gesättigte Zone delle vorgestellt, z. B. MT3D, ZHENG ET AL. (Grundwasser) von den einzelnen Disziplinen (1999). wie der Bodenkunde, der Hydrogeologie getrennt behandelt. Der undurchwurzelte Teil der Es besteht Bedarf die Kopplung der verschiede- ungesättigten Zone blieb bislang meistens nen Kompartimente auf der Seite der Modelver- außerhalb der Betrachtungen. In der Vergan- knüpfung weiter zu entwickeln. Der jüngste genheit wurden, getrennt für die vor-genannten Stand der Modelltechnik für die Bereiche unge- Kompartimente spezifische Modelle entwickelt. sättigte Zone ist bei KERSEBAUM ET AL. (2002) Für die Bewirtschaftung von Land und Böden und für die gesättigte Zone bei SCHÄFER (2002) werden aber Werkzeuge als Basis für der Ent- dargestellt. wicklung von Entscheidungs – Unterstützungs – Systemen benötigt, die die Prozesse über alle zu berücksichtigenden Kompartimente gekop- pelt betrachten. Auch vor dem Hintergrund der Anforderungen des Bodenschutzgesetzes, die Anlieferung von Schadstoffen an das Grund- wasser vorauszusagen, macht diese gekoppelte Betrachtung notwendig. Für die Beschreibung der Stoffdynamik in der Wurzelzone, besonders für Stickstoff, existieren eine Vielzahl von Modellen mit unterschiedlicher Detailliertheit. In der Regel geht mit zunehmender Detailliertheit der Modelle ihre Nutzbarkeit für praktische Belange zurück, da der Aufwand zur Beschaffung der notwendigen Eingabedaten und Parameter stark ansteigt. Um das Parameterproblem zu umgehen, werden vor allem auf regionaler Ebene häufig ver- einfachte Modelle, sogenannte konzeptionelle Modelle, verwendet. Ein Beispiel dafür sind die Kapazitätsansätze, die z. B. die Feldkapazität einer Bodenschicht als Grundlage für die Was- serflussberechnung verwenden. Die entsprechenden Modellansätze besitzen meist eine höhere Robustheit, die jedoch zu Lasten ihrer Sensitivität geht. Ein Beispiel ist das Modell HERMES, KERSEBAUM (195). Diese Art von Mo- dellen benötigen in der Regel eine relativ geringe Zahl von Parametern. Es gibt dagegen relativ wenig Modelle, die die Dynamik des Haushaltes verschiedener Substanzen gleichzeitig beschreiben, wie Sauerstoff, Stickstoff. Ein Beispiel für komplexe, physikalisch basierte Modelle ist ANIMO, KROES ET AL. (1998). Bei

114

Glühverlust [%] Hydraulische Leitfähigkeit K [m/s] 0,0 0,5 1,0 3E-5 1E-4 2E-4 0

10 Tiefe [m]

Korrelation r

C tot C org N tot S tot

IL 0,90 0,94 0,85 0,84

1 0,99 0,90 0,75 C tot

- - 1 0,86 N tot

IL = Glühverlust; C tot = total Kohlenstoff; C org = org. Kohlenstoff; N tot = total Stickstoff S tot = total Schwefel

Abb. 1: Vertikale Verteilung von Glühverlusten und hydraulischer Leitfähigkeit

345678 0 0

10 SGM 3 10

SGM 1+2 20 20 Teufe in m u. GOK u. m Teufe in

30 PB 30 30

pH SGM 1+2 40 40 pH SGM 3

pH PB 30

50 50 345678 pH(CaCl2)-Wert

Abb. 2: Tiefengradient der pH-Werte, Standort Wingst, Raum Stade Ausblick, offene Fragen

115 Bei der Betrachtung der Auswirkung der diffusen • Entwicklung bzw. Erweiterung nutzungs- Belastung oberirdischer Gewässer mit Makro- übergreifender Modellansätze zur Beschrei- nährstoffen wird der unterirdische Wasserpfad bung der Übergangsphasen bei Änderung bis heute in der Regel als Black Box behandelt. der Kulturart. Diese Vorgehensweise ist natürlich bei der Be- wirtschaftung unterirdischer Vorräte nicht mehr Hinsichtlich der Modellierung des Transportes haltbar. Insgesamt kann gesagt werden, dass von Nährstoffen und Säurebildnern im Grund- das Verständnis über die Wirkung der Boden- wasser lässt sich zusammenfassend folgender nutzung auf die Prozesse im unterirdischen Bedarf ableiten: Raum unterhalb der Wurzelzone wissenschaftlich noch sehr unterentwickelt ist. Für die Ent- • Es bestehen größere Defizite grundsätzlich wicklung von Methoden zur nachhaltigen Be- noch bei den Verfahren und Methoden für wirtschaftung von Böden und Wasservorräten die Bestimmung der für die Modellierung bzw. zur Landschaftsplanung sind diese Kennt- notwendigen Transport- und Reaktionspa- nisse aber dringend notwendig. rameter. Es sind Datenbanken zur Erfas- sung flächendeckender Daten aufzubauen Bezogen auf den diffusen Eintrag von Makro- und flexibler Schnittstellen zu Grundwas- nährstoffen N, P, K, S und Säurebildnern sind sermodellen zu entwickeln. für den Bereich der ungesättigten Zone und des • Es sind Methoden zur Kopplung der unge- Grundwassers nachstehende Bereiche dringend sättigten Zone und von Oberflächenwässern zu bearbeiten: weiter zu entwickeln. • Es gibt bislang keine ausreichende Hand- • Die Bedeutung der ungesättigten Zone un- werkzeuge, die z. B. eine Prognose der terhalb des Wurzelraumes für den Stofffluss Rohwasser-Beschaffenheit erlauben, die und für den biologischen Umsatz von sich infolge veränderter Emissionen aus Makronährstoffen ist weitgehend unbekannt. Böden einstellen wird.

• Für den Sickerraum und das Grundwasser fehlen grundlegende Kenntnisse über die mikrobielle Ökologie. Dazu gehören Einzel- fragen wie mikrobielle Diversität anthropogen unbeeinflusster und kontaminierter Grundwasserleiter, kurz- und langfristiger Einfluss der belastenden Stoffe auf die mikrobiellen Lebensgemeinschaften und deren Belastungsgrenzen in der undurchwur- zelten Zone und im Grundwasser. • Bei den meisten Grundwasserleitern sind die Reaktionsmechanismen, deren räumli- che, unterirdische Verteilung und Lebens- dauer nicht bekannt, die zu einer Verminde- rung unerwünschter Konzentrationen füh- ren. Hiervon hängt die Entwicklung der Be- schaffenheit des Grundwassers ab.

Für die Nutzung von Modellen im Bereich der ungesättigten Zone ergeben sich künftig folgende Aufgaben:

• Entwicklung von Verfahren zur flächenhaf- ten Bestimmung von Modelleingabegrößen bzw. Erarbeitung von Ableitungsalgorithmen für Modelleingabegrößen aus leicht messba- ren, flächenhaft verfügbaren Daten, z. B. auf der Basis von Karten.

116 Literatur Groundwater quality 2001, Proceedings third International Conference on Groundwater AURAND,K., HASSELBARTH, U,. G. MÜLLER Quality, University of Sheffield, UK. 18-21 June (1980): Atlas zur Trinkwasserqualität der Bun- 2001 desrepulik Deutschland. Erich Schmidt Verlag. SCHÄFER, W. (2002): Simulationsmodelle: In: HANSEN, H.C.B., BORGGAARD, O. K. AND J. Walther, W.; Strauch, G.; Kersebaum, C.; SORENSEN (1994): Evaluation of the free energy Reinstorf, F.; Schäfer, W. (2002): Zum Kennt- of formation of FE(II - Fe (III) hydroxide-suphate nisstand über Umsetzung von Nährstoffen in der (green rust) and ist reduction of nitrite, Geo- Dränzone und im Grundwasser und über deren chimica Acta. Vol. 58, No. 12, 2599-2608 Modellierung, 2. Teil: Einsatz von Markierungs- stoffen in der wasserungesättigten Zone und im FISCHER, F. (1914): Das Wasser, seine Gewin- Grundwasser; Z. f. Landnutzung u. Landent- nung, Verwendung und Beseitigung mit beson- wicklung. 42, H. 5, 1-6 derer Berücksichtigung der Flussverunreinigung. Verlag Otto Spemer, Leipzig SEILER, K.-P. (1999): Mikrobiologische Umset- zung in Karstaquiferen -abiotsche und biotische FISCHER, J. (1991): Gefährdung der Grundwas- Voraussetzung, dargestellt am Beispiel der Süd- serqualität durch Säureeintrag in das Grund- lichen Frankenalb. In: Walther (Hrsg.) wasser und Pilot-Maßnahmen zur Sicherung der Umsatz von Nährstoffen und Reaktionspartnern Trinkwasserversorgung. DVGW-Schriftenreihe, unterhalb des Wurzelraumes und im Grundwas- Wasser Nr. 73, 91-110. ser - Bedeutung für die Wasserbeschaffenheit, Werkstattgespräch, Mitt. Inst. f. Grundwasser- KERSEBAUM K. C. (1995): Application of a simple wirtschaft, 2, 85 – 95 management model to simulate water and nitrogen dynamics. Ecological Modelling 81 (1995) WALTHER, W. (1999): Diffuser Stoffeintrag in 145-156 Böden und Gewässer. Teubner Verlag, Stuttgart / Leipzig KERSEBAUM K. C. UND F. REINSTORF (2002): WALTHER, W; REINSTORF,F.; HEBLACK, K.; Simulationsmodelle ungesättigte Zone: In: In: CRAMER,T.; JANKOWSKI, A., 2001: Handlungs- Walther, W.; Strauch, G.; Kersebaum, C.; empfehlungen zur Bewertung des Grundwas- Reinstorf, F.; Schäfer, W. (2002): Zum Kennt- sers hinsichtlich Versauerung, dargestellt an nisstand über Umsetzung von Nährstoffen in der einem Beispiel aus Niedersachsen; Zbl. Geol. Dränzone und im Grundwasser und über deren Paläont. Teil I, Heft ½, S. 191-208, Stuttgart, Modellierung, 2. Teil: Einsatz von Markierungs- Februar 2001. stoffen in der wasserungesättigten Zone und im Grundwasser; Z. f. Landnutzung u. Landent- WEYER, P.J.; CERHAN, J. R.; KROSS, B.C.; wicklung. 42, H. 5, 1-6 HALLBERG, G.R.; KANTAMNENI, J.; BREUER, G.; JONES, M. P.; ZHENG, W.; AND C. F. LYNCH KROES, J.G. AND J. ROELSMA (1998): ANIMO (2001): Municipal Drinking Water Nitrate Level 3.5: User's guide for the ANIMO version 3.5 and Cancer Risk in Older Women: The Iowa nutrient leaching model, Wageningen, The Women´s Health Study. Epidemiology, Vol. 11 Netherlands, SC-DLO, Technical Document No. 3, 327-338 46, p.98 ZHENG, C UND P.P. WANG (1999): MT3DMS - A KÖLLE, W. (1999): Einfluß des Grundwasserlei- modular three-dimensional multispecies trans- ters auf die Grundwasserbeschaffenheit aus der port model for simulation of advection, disper- Sicht des Wasserchemikers, das Stoffdepot - sion, and chemical reactions of contaminants in Konzept. In: Walther (Hrsg.) Umsatz von Nähr- groundwater systems. Contract Report for U.S. stoffen und Reaktionspartnern unterhalb des Army Corps of Engineers Nr. SERDP -99-, Wurzelraumes und im Grundwasser - Bedeu- Release DoD_3.50.A. tung für die Wasserbeschaffenheit, Werkstatt- gespräch, Mitt. Inst. f. Grundwasserwirtschaft, 2, 69 – 83 [email protected] PAETSCH, M.; WELLER, D.; WALTHER, W.; REINSTORF, F.; HARMS, E. (2001): Heterogenity [email protected] of nitrogen removal processes in pleistocene aquifers, northern low plain of Germany.

117 Diffuse Stoffeinträge aus nordwest- vierten und unentwässerten Hochmooren sind deutschen Niederungsgebieten zwischen 1 und 2 kg P/ha und Jahr als Austrag gemessen worden, bei wiedervernässten jedoch B. Scheffer, J. Blankenburg, > 2kg N und <0, 1 kg P. Dieser hohe Phosphor- Niedersächsisches Landesamt für Bodenfor- austrag ist mit Ursache der Eutrophierung der schung, Bremen flachen Seen. Hohe Nitratausträge werden aus den ackerbaulich genutzten Sandböden ermittelt, wie zahlrei- Kurzfassung che Versuche ergeben. Ursache dieser hohen Nitratausträge sind überhöhte Stickstoffdüngung Diffuse Stoffausträge aus landwirtschaftlich (Wirtschaftsdünger), Anbau von Kulturen mit zu genutzten Böden sind die Hauptquellen der kurzer Vegetationszeit und häufig Wasserman- Gewässerbelastung und damit auch der Belas- gel, so dass die Pflanzen den mineralisierten tung der Nord- und Ostsee. Nährstoffe werden Stickstoff nicht verwerten können. Auffallend über Dräne direkt in die Vorfluter ausgetragen sind in Exaktversuchen die hohen Nitratausträge oder gelangen über das Grundwasser in die von ca. 30 kg N/ha und Jahr der ungedüngten Gewässer. Bisherige Untersuchungen zeigen, Varianten, obwohl seit acht Jahren die Stick- dass Phosphor aus Mineralböden noch nicht ins stoffdüngung unterblieben ist. Dies ist ein deutli- Grundwasser verlagert wird. Der Nährstoffaus- cher Hinweis auf die hohe Stickstoffnachliefe- trag ist wie lange bekannt abhängig von der rung aus der organischen Substanz. Nur über Bodennutzung, Bodenbearbeitung, der Düngung Zwischenfrüchte und Winterraps nicht aber von und der angebauten Kulturen. Aus den in Nord- Wintergetreide kann dieser Stickstoff vor der westdeutschland weit verbreiteten Moorböden winterlichen Auswaschung gerettet werden. und Sandböden werden besonders leicht Nähr- Weiter werden Daten zum Stoffaustrag aus stoffe ausgetragen. In der Tab. 1 sind neuere Auenlehmböden und aus Hochmoorflächen, die Daten zum Nährstoffaustrag aus Moorböden bereits langjährig unter Naturschutz stehen, zusammengestellt. Auffallend sind die hohen dargestellt Phosphorausträge aus den Hochmoorböden bei Grünland- und Ackernutzung, auch aus unkulti-

Tab. 1 Mittlerer jährlicher Nährstoffaustrag aus nordwestdeutschen Moorböden

N P K Ca (kg/ha∗a) (kg/ha∗a) (kg/ha∗a) (kg/ha∗a) Hochmoor, unkultiviert 8 – 13 1 – 2 10 – 20 12 - 20 Hochmoor, Grünland 2 – 30 3 – 10 20 – 30 30 – 45 Hochmoor, Acker 8 – 20 Hochmoor, nach Teilabtorfung wiederver- < 4 < 0,6 nässt Niedermoor, unkultiviert 0 – 10 < 0,2 3 – 10 0 – 100 Niedermoor, Grünland, sauer 10 – 30 bis 2 10 – 50 20 – 50 Niedermoor, Grünland, basenreich 10 – 20 0,8 Niedermoor, Acker, basenreich 20 – 40 1,3 Niedermoor, kalkreich, Ackernutzung 40 – 80 < 0,5 20 – 50 100 – 150

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118 Flächenhafte Stoffausträge aus öko- (3) Flächenhafte, integrative Stoffsignale (Drän- logisch und konventionell bewirt- flächen) schafteten Parzellen Bei der erstgenannten Methode wird eine Probe untersucht, von der angenommen wird, dass sie B. Lennartz, Institut für Bodenkunde und Pflan- für die Fläche von der sie entnommen wurde, zenernährung, Universität Rostock repräsentativ ist. Die Repräsentativität soll durch eine möglichst große Probe gewährleistet werden (min. 1m3). Im zweiten Ansatz wird durch Einleitung ein multiples Beprobungssystem, z.B. Entnahme von Bodenproben, der in terrestrischen Syste- Eine Fülle rechtlicher Maßnahmen verfolgt das men natürlicherweise vorliegenden Heterogeni- Ziel, die natürlichen Wasserressourcen vor tät Rechnung getragen. Multiple Einzelmessun- punktuellen und diffusen Einträgen von Stoffen gen erlauben die Ableitung statistischer Kenn- zu schützen (z.B. Wasserhaushaltgesetz, Ab- größen zur Charakterisierung der flächenhaften wasserabgabengesetz, Wasch- und Reini- Austräge. Methode (1) und (3) stimmen darin gungsmittelgesetz, Gülleverordnung, etc.). Für überein, dass die vertikale Transportkompo- Phosphor – einem Hauptnährelement – haben nente durch die quantitative Aufnahme des Per- diese gesetzlichen Regelungen Wirkung erzielt, kolats am Ende einer Fliessstrecke erfasst wird. insbesondere aufgrund der Verringerung der Ziel des dritten Ansatzes, der für diese Untersu- punktuellen Einträge (Kläranlagenausbau; BEH- chung als geeignet ausgewählt wurde, ist es, RENDT und BACHOR, 1998). Stickstoffbelas- das an einer Fläche anfallende Sickerwasser zu tungen der Grund- und Oberflächengewässer bemessen und auf seine Inhaltsstoffe hin zu konnten hingegen in den letzten Jahren nicht untersuchen. Das Ziel der quantitativen Auf- deutlich reduziert werden (UBA, 1995). Als nahme der Sickerwassermenge kann an Drän- Hauptursache für regelmäßig auftretende hohe standorten erreicht werden, wenn die Dräns Stickstoffkonzentrationen (überwiegend als einer weitestgehend undurchlässigen Schicht Nitrat) wird meistens die Landwirtschaft aufliegen und die Wasserscheiden definiert sind. identifiziert. Mineraldüngergaben in Größen- Allerdings sind die hydraulischen Verhältnisse ordnungen von 200 kg N ha-1 a-1 und mehr an Dränstandorten nicht direkt mit denen an werden in der Diskussion um den Schutz der nicht-gedränten Flächen vergleichbar, sodass Wasserressourcen als Argument gegen die Ergebnisse zum Stoffaustragsverhalten nicht konventionellen Ackerbaubetriebe vorgetragen. unbedingt allgemein gültig sind. Dennoch sind Stoffaustragsuntersuchungen an Dränflächen Im ökologischen Landbau ist der Einsatz von besonders aussagekräftig, weil (1) nur an Drän- Mineraldüngern verboten. Die Versorgung der standorten tatsächliche Feldsignale erhoben Ackerfrüchte mit Nährstoffen erfolgt in der Regel werden können, und (2) weil der Flächenanteil über Gründüngung in Form von Zwischenfrüch- von Dränstandorten insbesondere in Nord- ten. Auch im ökologischen Landbau werden deutschland mit regional über 50% an der ge- hohe Erträge angestrebt, allerdings bei gleich- samten Acker- und Grünlandfläche sehr hoch zeitiger Sicherstellung eines nachhaltigen Stoff- ist. haushaltes. Die Vermutung liegt nahe, dass die Austräge vor allem an mobilen Stoffverbindun- gen wie dem Nitrat bei ökologischer Bewirt- Versuchsstandorte und Messmethodik schaftung geringer sind als in konventionellen Betrieben. Daraus leitet sich das Ziel der vorlie- Für die Untersuchungen wurden zwei Dränflä- genden Studie ab, zum Zweck des Vergleichs chen des Versuchgutes der Universität Kiel Stickstoff- und weitere ausgewählte Nährstoff- ausgewählt. Der Betrieb ‚Lindhof’ befindet sich austräge einer konventionell und einer ökolo- in der Umstellung von konventioneller auf öko- gisch bewirtschafteten Ackerfläche messtech- logische Bewirtschaftung, sodass sich die Gele- nisch zu erfassen. genheit bot, zwei quasi benachbarte Flächen

Die experimentelle Quantifizierung vertikal verla- gerter, flächenhafter Nährstoffausträge kann auf drei generell unterschiedlichen Weisen erfolgen:

(1) Repräsentative Probe (Lysimeter) (2) Multiple lokale Einzelmessungen (z.B. Saugkerzen)

119 (gleiche Klimabedingungen) unterschiedlicher ten über beide Flächen in einem engen Rahmen Bewirtschaftung instrumentieren zu können. Von von 2,4·10-8 bis 4,5 10-7 m s-1. dem systematisch angelegten Dränsystem wur- Zwei Abflussperioden 1998/99 und 1999/00 den Teilbereiche mit Einzugsgebieten von wurden aufgezeichnet. 0,24 ha (konventionell) und 0,36 ha (ökologisch) Die Fruchtfolge auf der konventionellen Fläche, für Untersuchungszwecke abgetrennt. Die die bis Herbst 2000 angebaut wurde, war Win- Meliorationsmaßnahmen wurden in den 30iger terraps, Winterweizen, Zuckerrüben. Auf der Jahren als Tonrohrdränung durchgeführt. ökologisch bewirtschafteten Fläche wurden ent- Die Sammler des abgekoppelten Systems wur- weder 50% Leguminosen (Kleegras, Rotklee- den Messstationen, bestehend aus Messgerinne Saatvermehrung, Erbsen und Grünbrache) und für die Durchflussbemessung und automatischer 50% Nichtleguminosen (Winterweizen, Hafer, Probenahmeinrichtung für die zeit- und ereig- Kartoffeln) (erstes Versuchsjahr), oder 33% nisabhängige Beprobung des Dränwassers, Leguminosen (Kleegras) und 67% Nichtlegumi- zugeleitet (Abb. 1). nosen (Winterweizen, Hafer, Winterroggen) Die Böden am Standort wurden als Braunerde / (zweites Versuchsjahr) angebaut. Im Oktober Parabraunerde-Kolluvisol (ökologisch) bzw. 1999 wurde Kleegras umgebrochen. Die mine- Parabraunerde-Pseudogley (konventionell) klas- ralischen Düngergaben auf der konventionellen sifiziert. Die aus Körnungsdaten berechneten Fläche betrugen 110 kg N ha-1 a-1 und 1998/99 gesättigten hydraulischen Leitfähigkeiten variier- 160 kg K ha-1 .

Abb. 1: Dränmessstation zur Aufnahme und Beprobung von Dränabflüssen Ergebnisse

Grundlage der Nährstoffausträge sind die Was- auf die Niederschläge konnte für beide Flächen serflüsse. In Abbildung 2 sind exemplarisch für beobachtet werden. Dies zeigt die generelle die erste Sickerwasserperiode die Nieder- Funktionstüchtigkeit der Dränsysteme an. Aller- schläge und Abflüsse beider Parzellen wieder- dings war die Abflussreaktion der konventionell gegeben. Eine schnelle Reaktion des Abflusses bewirtschafteten Fläche ausgeprägter.

120 25 0 Niederschlag (mm/d) 5 20 10 15 15

10 20 25

Abfluss (mm/d) Abfluss 5 30 0 35 13.12.98 22.01.99 03.03.99 12.04.99 22.05.99 Ze it

NS Abfluss A Abfluss B

Abb. 2: Niederschlag-Abfluss für die konventionelle (B) und ökologische (A) Untersuchungsfläche, erstes Untersuchungsjahr.

Abb. 3: Kumulierte Abflüsse als Funktion kumulierter Niederschläge für die konventionelle (B) und ökologische Fläche (A), Untersuchungsjahr 1998/99.

Die unterschiedliche Leistungsfähigkeit von anhand der (durchschnittlichen ) Konzentration Dränsystemen kann anhand der Darstellung der der untersuchten Stoffe erfolgen. kumulierten Abflüsse als Funktion des kumulierten Niederschlages beurteilt werden (Abb. 3). Im Untersuchungsjahr 1998/99 floss von der Die Nitratkonzentration schwankte unabhängig Öko-Fläche insgesamt 50 mm weniger ab, wovon der Abflussdynamik am ökologisch bewirt- bei die größten Differenzen zu Beginn der Sik- schafteten Standort zwischen etwa 20 und kerwasserperiode konstatiert werden konnten. 40 mg l-1 über die gesamte Sickerwasserperiode Offensichtlich waren die hydraulischen Verhält- (Abb. 4). Für die konventionell bearbeitete Par- nisse an beiden Standorten nicht direkt ver- zelle (nicht dargestellt) war dagegen eine so ge- gleichbar. Unterschiede in der Abflussleistung nannte ereignisabhängige Konzentrationsent- führten zu Problemen im Vergleich der Stoff- wicklung zu beobachten. Dabei sind zuneh- frachten, da sich diese aus der Stoffkonzentra- mende Abflussraten mit steigenden Konzentra- tion und dem Abfluss errechnen. Die Beurteilung tionen verbunden und umgekehrt (LENNARTZ der Stoffaustragssituation kann so vor allem et al., 1999).

121 10 60 8 50 Drän- Abfluss [mm/d] NO3 40 C abfluss 6 (mg/l) (mm/d) 30 4 20 Abb. 4: 2 10 Dränabfluss und 0 0 Nitratkonzentration der ökologisch 04.11.98 04.01.99 04.03.99 bewirtschafteten Datum Fläche

Tab. 1: Arithmetische Mittelwerte und Standardabweichungen der Ionenkonzentrationen (mg l-1) im Dränwasser beider Standorte für beide Untersuchungsperioden.

Ökologisch Konventionell Ökologisch 99/00 Konventionell 99/00 98/99 98/99 Nitrat 30,4 / 9,2 52,0 / 14,1 47,5 / 11,4 32,7 / 20,7 Chlorid 6,8 / 4 29,5 / 5,6 8,7 / 1,8 23,9 / 7,9 Sulfat 14,4 / 4,3 68,7 / 218 11,7 / 2,7 68,1 / 39,6 Kalium 3,2 / 1,3 3,2 / 1 3,4 / 0,7 3,3 / 1,6 Magnesium 3,7 / 2,2 6,2 / 2,6 2,9 / 1,1 5,5 / 4,4

Die Stickstoffausträge zeigten ein uneinheitli- mineralische Düngergaben automatisch zu hö- ches Bild (Tab. 1). Während im ersten Untersu- heren Austrägen führen. Dennoch war die chungsjahr die Durchschnitts-Konzentration bei durchschnittliche Magnesiumkonzentration auf der konventionellen Fläche dominierte, kehrten der konventionell bewirtschafteten Fläche etwa sich die Verhältnisse im zweiten Jahr um. Als doppelt so hoch wie auf der Vergleichsfläche. Ursache dafür kann der Umbruch des Kleegras- gemisches im Oktober 1999 angenommen wer- Die deutlichsten Unterschiede waren für die den. Sulfat- und Chloridkonzentration zu beobachten. Die regelmäßig drei- bis sechsfach höhere Kon- Für Kalium konnten keine bewirtschaftungsspe- zentration im Ablauf der konventionell bewirt- zifischen Unterschiede in der Konzentration schafteten Fläche ist mit großer Wahrschein- beobachtet werden. Das Konzentrationsniveau lichkeit auf den Mineraldüngereinsatz zurück- war an beiden Standorten gering. Kalium und zuführen. Die geringen Konzentrationen, die für auch Magnesium, die in Böden als Kationen die Öko-Fläche beobachtet wurden, können als vorliegen, werden insbesondere von Tonmine- Hintergrundwerte ohne anthropogenen Einfluss ralien adsorbiert. Bei entsprechend hoher Bin- gewertet werden (HÜTTER, 1994 dungskapazität (Kationenaustauschkapazität) ist ). nicht unbedingt damit zu rechnen, dass hohe Schlussfolgerung sen als an der Vergleichsfläche, so dass Stoff- frachten nur schwer miteinander zu vergleichen Die beiden untersuchten Parzellen unterschie- waren. Für die untersuchten Stoffkonzentratio- den sich in ihrem Abflussverhalten. An dem nen ergab sich ein uneinheitliches Bild. Die im konventionell bewirtschafteten Standort führten zweiten Untersuchungsjahr beobachteten hohen Niederschläge regelmäßig zu höheren Abflüs- Nitratkonzentrationen im Dränablauf der ökolo

122 gisch bewirtschafteten Fläche zeigte, dass das über Gründüngung akkumulierte erhebliche Nährstoffpotenzial nicht vor Auswaschung ge- schützt ist. Auch bei alternativen Bewirtschaf- tungssystemen ist mit Stickstoffausträgen im nennenswerten Umfang zu rechnen. Die insgesamt höhere Salzfracht bzw. Ionenkonzentration des konventionellen Anbausystems belegt, dass der mineralische Input zwangsläufig zu höheren Austrägen führt. Das Nitrat ausgenommen, erscheint das ökologische Anbausystem für die in dieser Studie untersuchten Nährstoffe nachhal- tiger.

Literatur

BEHRENDT, H., A. BACHOR (1998): Point and diffuse loads of nutrients to the Baltic Sea by river basins of north east Germany (Mecklen- burg-Vorpommern). Water Science and Tech- nology 38: 147-155

HÜTTER, A.L. (1994): Laborbücher Chemie, Wasser und Wasseruntersuchung. 6.Auflage Salle + Säuerländer Verlag, Frankfurt am Main

LENNARTZ, B., J. MICHAELSEN, W. WICHT- MANN, P. WIDMOSER (1999): Time variance analysis of preferential solute movement at a tile-drained field site. Soil Sci. Soc. Am. J., 63: 39-47

UMWELTBUNDESAMT (1995): Jahresbericht 1994. UBA Berlin

[email protected]

123 Einfluss von Bodenbeschaffenheit denkbarer Nutzungsalternativen auf den Was- und Bodennutzung auf die Grund- serhaushalt angewendet. In der vorliegenden wasserneubildung in einem Trocken- Arbeit wird die Validierung der Modelle anhand gebiet – eine Simulationsstudie von Feldmessungen vorgestellt und ein Fallbei- spiel berechnet. E. Stenitzer, Bundesamt für Wasserwirtschaft, Institut für Kulturtechnik und Bodenwasser- haushalt, Petzenkirchen 2 Material und Methoden

2.1 Simulationsmodelle Zusammenfassung Die Berechnung des Bodenwasserhaushaltes Mit den anhand intensiver Feldmessungen und damit der Grundwasserneubildung erfolgt validierten Modellen SIMWASER und SIMWA- für die landwirtschaftlich genutzten Flächen SER_WALD wurde der Bodenwasserhaushalt mit dem Simulationsmodell SIMWASER im Marchfeld für die Periode 1978 – 2001 (STENITZER 1988) und für den Wald mit der für berechnet. Bei einem jährlichen Niederschlag die Abschätzung des Wasserhaushaltes von von 520 mm versickern bei Ackernutzung un- Waldbeständen entwickelten Version SIMWA- ter den im Marchfeld weit verbreiteten Tscher- SER_WALD (STENITZER 1997). Mit beiden nosemen je nach Speicherfähigkeit zwi-schen Modellen wird die tägliche Bilanz zwischen Nie- 70 und 110 mm; eine Aufforstung solcher Böden derschlag, Verdunstung, Bodenspeicherung und würde eine Verringerung der Versickerung auf Oberflächenabfluss auf der Basis von täglichen nahe Null bis 25 mm bewirken. Unter tiefgrün- Wetterdaten (Lufttemperatur, relative digen akkumulierten Schwarzerde-Standorten Luftfeuchte, Windgeschwindigkeit, Global- ist unabhängig von deren Nutzung praktisch strahlung und Niederschlag) für eine durch ihren keine Grundwasserneubildung gegeben. Profilaufbau gekennzeichnete "Bodenform" bei Berücksichtigung des jeweiligen Pflanzenbestandes und seines Entwicklungs- 1 Einleitung standes bzw. seiner Pflanzenarchitektur berechnet. Dazu müssen der Bodenaufbau (also Das im Trockengebiet östlich von Wien gele- die Schichtabfolge) und die Bodenarten der gene sogenannte Marchfeld mit einer Gesamt- einzelnen Schichten bekannt sein. Für die Be- fläche von rund 1000 km² wird landwirtschaftlich rechnung der Wasserbewegung werden die pF- intensiv bewirtschaftet, wobei das vergleichs- und die Ku-Kurven der jeweiligen Bodenart weise oberflächennahe Grundwasservorkom- benötigt; für die Abschätzung der Wurzelent- men vor allem durch die Beregnung übernutzt wicklung bei Feldfrüchten und Grünlandbestän- wird und einen seit Jahrzehnten sinkenden den wird darüber hinaus die Kurve des Pe- Grundwasserstand aufweist. Gleichzeitig über- netrometerwiderstandes als Funktion des Mat- steigen Nitratgehalt und weitere Inhaltsstoffe rixpotentials benötigt. Die genannten Boden- des Grundwassers die erlaubten Grenzwerte, kennwerte müssen entweder anhand von Feld- sodass das Marchfeld zu einem „Grundwasser- messungen abgeleitet oder an ungestörten Bo- Sanierungsgebiet“ erklärt werden musste. Des denproben im Labor ermittelt werden; für Über- weiteren wird damit gerechnet, dass in diesem schlagsrechnungen stehen eine Reihe von typi- unterbewaldeten Gebiet die auf einer Hochter- schen "Standardbodenkennwerten" als Daten- rasse gelegenen und bisher landwirtschaftlich bank zur Verfügung. Für die Berechnung der genutzten Grenzertragsböden im Zuge einer zu Pflanzenentwicklung und des Pflanzenwachs- erwartenden Strukturanpassung aufgeforstet tums sowie des damit verbundenen Wasser- werden, wodurch sich die mengenmäßige Situ- verbrauchs werden sogenannte "Pflanzen- ation wegen des höheren Pflanzenwasser- kennwerte" für die unterschiedlichen Kulturen verbrauches eines Waldbestandes gegenüber bzw. Baumarten verwendet, womit der Einfluss der dort vorherrschenden extensiven (d.h. under jeweiligen Bodenbedeckung auf den Bo- bewässerten) Ackernutzung weiter verschlech- denwasserhaushalt erfasst werden kann. tern könnte. Bei der Erarbeitung von Nutzungs- strategien zur Verbesserung der wasserwirtschaftlichen Verhältnisse im Marchfeld werden im Institut für Kulturtechnik und Bodenwasser- haushalt des Bundesamtes für Wasserwirtschaf t die Modelle SIMWASER und SIMWA- SER_WALD zur Abschätzung der Auswirkung

124 2.2 Felduntersuchungen ermittelt und anhand von Labor-pF-Kurven er- gänzt; die kapillare Leitfähigkeit wird aus Was- Die Eichung der benötigten Boden- und Pflan- sergehaltsänderungen bei bekannten Randbe- zenkennwerte und die Modell-Validierung erfol- dingungen angeschätzt, nach dem Verfahren gen anhand der Ergebnisse von „Bodenfeuchte- von Millington & Quirk (Bouwer & Jackson, Messstellen“, die auf unterschiedlichen Stand- 1974) entsprechend dem Verlauf der pF-Kurven orten im Untersuchungsgebiet eingerichtet wur- extrapoliert und schließlich anhand von Probe- den und deren schematischer Aufbau in Abb. 1 rechnungen mit Messwertevergleich endgültig dargestellt wird. Dabei wird der Wassergehalt festgelegt. Der Penetrometerwiderstand wird mit TDR-Fühlern („TRASE“-System der Firma nach einer Formel von Canarache (1990) aus Soil Moisture Equipment, Santa Barbara, dem Tongehalt und der Lagerungsdichte als U.S.A.) gemessen; die Saugspannung wird mit Funktion des Wassergehaltes berechnet. geeichten „WATERMARK“ Sensoren (im Be- reich bis 200 kPa) und BECKMAN-Gipsblöcken 2.3 Simulationsstudie (im Bereich 50 –1500 kPa) nach Temperatur- Korrektur abgeleitet; dazu werden in vier Tiefen Für drei unterschiedliche Standorte aus dem auch die Bodentemperaturen gemessen. Zu- Messprogramm soll die Auswirkung der Auf- sätzlich erfolgt an jeder Station eine Nieder- forstung durch Kiefernplantagen auf die Grund- schlagsmessung, die übrigen Wetterdaten wer- wasserneubildung anhand der verfügbaren den an einer zentral gelegenen automatischen Wetterdaten von 1978 – 2001 abgeschätzt wer- Wetterstation erhoben. Die zur Simulation benö- den. Des Weiteren wird der Fehler bei der Er- tigten „hydraulischen Bodenkennwerte“ werden mittlung der Grundwasserneubildung bei Ver- aus den oben beschriebenen Messungen ab- wendung von Bodenprofilen ermittelt, die - wie geleitet: die pF-Kurven werden aus den in Aus- im Falle der amtlichen österreichischen Boden- trocknungsphasen gemessenen Wertepaaren kartierung - auf einen Meter Tiefe begrenzt sind. des Wassergehaltes und der Saugspannung

3 Ergebnis

3.1 Modellvalidierung

In den folgenden Abbildungen wird die Validie- rung für einen Ackerstandort (Kalk-Tscherno- sem über Schotter mit 160 mm nutzbarer Feld- kapazität), einen Kiefernwaldstandort (grobstoff- reicher Braunerde-Tschernosem über Schotter mit 130 mm nutzbarer Feldkapazität) und einer jungen Laubwald-Aufforstung (extrem tiefgrün- dige kolluviale Schwarzerde mit 450 mm nutzbarer Feldkapazität) durchgeführt. Dabei kann festgestellt werden, dass eine gute Überein- stimmung zwischen Messung und Rechnung gegeben ist und dass bei der Anwendung von 1 SIMWASER und SIMWASER_WALD zur Prog- nose der Auswirkung von Nutzungsänderungen 2 realistische Ergebnisse erwartet werden kön- nen.

Abb. 1: Schema einer Bodenfeuchte-Mess- stelle (Kalk-Tschernosem)

125 600 0

5 550 10 500 15 450 20

400 25

30 350 35 Niederschlag (mm/d) 300 40

Profilwassergehalt (mm/160 cm) SIMWASER 250 Messung 45 200 Niederschlag 50 Jul 96 Jul Apr 99 Apr Apr 96 Apr Oct 96 Jun 98 Jan 97 Mar 98 Mar Nov 97 Sep 98 Dec 98 Dec 95 Aug 97 May 97 May

Abb.2: Gemessene (Symbole) und simulierte (Linie) Profilwassermenge des Kalk- Tschernosems unter Ackernutzung

2500

2000 Niederschlag GWN_SIMWASER Grundwasseranalyse 1500 ETA aus Bilanz ETA_SIMWASER

1000

500

0 Niederschlag, Verdunstung und Versickerung (mm) Jul 96 Jul Apr 99 Apr Apr 96 Apr Oct 96 Jun 98 Jan 97 Mar 98 Mar Nov 97 Aug 97 Sep 98 Dec 98 Dec 95 May 97 May

Abb. 3: Gemessene (Symbole)und simulierte (Linie) Verdunstung (ETA) und Versickerung (GWN) des

Kalk-Tschernosems unter Ackernutzung

126 800 0

700 10

20 600 SIMWASER_WALD gravimetrisch Gipsblock 30 TDR 500 Niederschlag 40 400 50 300 60 Niederschlag (mm)

Profilwassergehalt (mm) Profilwassergehalt 200 70

100 80

0 90 Oct 99 Jan 00 Apr 00 Jul 00 Oct 00 Jan 01 Apr 01 Jul 01 Oct 01 Jan 02

Abb. 4: Gemessene (Symbole)und simulierte (Linie) Profilwassermengen der extrem tiefgründigen kolluvialen Schwarzerde unter Laubholz-Neuaufforstung (oben) und des grobstoffreichen Braunerde-Tschernosems unter 60 jähriger Kiefernplantage (unten)

1400

Eta-Aufforstung 1200 Eta-Kiefern Eta_SIMWASER_WALD Versickerung-Aufforstung 1000 Versickerung-Kiefern Versickerung-SIMWASER_WALD 800

600

400

Verdunstung und Versickerung (mm) 200

0 Oct 99 Jan 00 Apr 00 Jul 00 Oct 00 Jan 01 Apr 01 Jul 01 Oct 01 Jan 02

Abb. 5: Gemessene (Symbole)und simulierte (Linie) Verdunstung (Eta) der extrem tiefgründigen kolluvialen Schwarzerde unter Laubholz-Neuaufforstung (oberes Kurvenpaar) und des grobstoffreichen Braunerde-Tschernosems unter 60 jähriger Kiefernplantage (unteres Kurvenpaar). Die Versickerung (unterer Bildrand) unter beiden Standorten kann im Bildmaßstab nicht unterschieden werden: sie beträgt bei der kolluvialen Schwarzerde 3 mm (simuliert: 3 mm ), beim Braunerde-Tschernosem 19 mm (simuliert 18 mm).

127 Tab. 1:Berechnete mittlere jährliche Wasserbilanzen der drei Modell-Standorte bei Acker- und Forst-Nutzung (Eta = aktuelle Verdunstung; Delta = Bodenwasservorrats-Änderung Gwn = Versickerung. Alle Angaben in mm)

Bodenprofil Nieder Eta Delta Vers Eta Delta Vers Schlag Acker

Braunerde- Tschernosem 518 408 4 106 492 2 24 Kalk- Tschernosem 518 444 1 73 514 2 2 Kolluviale Schwarzerde 518 490 25 3 530 -12 0

3.2 Simulations-Studie Speicherfähigkeit des bereits oberhalb von 1 m Tiefe anstehenden schotterigen Untergrundes Die in Tab. 1 zusammengestellten Ergebnisse beim Kalk-Tschernosem (s. Abb. 1) und beim zeigen, dass eine Kiefern-Aufforstung sowohl Braunerde-Tschernosem ergibt eine Tiefenbe- beim Braunerde- als auch beim Kalk- grenzung des Modellprofils auf 1 m praktisch Tschernosem zu einer deutlichen Verminderung keine Änderung der berechneten Sickerwas- der Grundwasserneubildung führen würde. Bei sermengen. der kolluvialen Schwarzerde hingegen fällt auch unter Ackernutzung praktisch keine Grundwas- serneubildung an, sodass hier eine Aufforstung Literatur keine wesentliche Änderung aus quantitativ- wasserwirtschaftlicher Sicht ergeben würde BOUWER, H. & R.D. JACKSON (1974): Determining Soil Properties. In: J. van Schilf- gaarde (edt):Drainage for Agriculture, Agronomy 4 Diskussion Series 17, Madison, Wisconsin USA Die mit den vorgestellten Modellen berechneten CANARACHE, A. (1990): PENETR – a genera- Ergebnisse können aufgrund der umfangreichen lized semi-empirical model estimating soil Validierungs-Grundlagen als weitgehend abge- resistance to penetration. Soil Tillage Res. 16: sichert angesehen werden. Im Normalfall jedoch 51-70. stehen beispielsweise an Bodendaten lediglich die Ergebnisse der Bodenschätzung und der STENITZER, E. (1988): SIMWASER - Ein nu- Bodenkartierung zur Verfügung, die beide (zu- merisches Modell zur Simulation des Boden- mindest in Österreich) auf einen Meter Tiefe wasserhaushaltes und des Pflanzenertrages begrenzt sind. Würde das Modell-Profil der kol- eines Standortes. Mittlg. der Bundesanstalt für luvialen Schwarzerde mit nur einem Meter Kulturtechnik und Bodenwasserhaushalt Nr. 31, Mächtigkeit in Rechnung gestellt werden, so A-3252 Petzenkirchen ergäbe sich unter Acker eine Versickerung von durchschnittlich immerhin 30 mm pro Jahr, also STENITZER, E. (1997): SIMWASER_WALD - wesentlich mehr als die bei der tatsächlichen Ein numerisches Modell zur Simulation des Profiltiefe berechneten 3 mm/Jahr (s. Tab. 1). Bodenwasserhaushaltes unter einem Waldbe- Unter Kiefern allerdings ist auch bei einem stand. Manuskript, Institut für Kulturtechnik und Schwarzerde-Profil mit lediglich 1 m Tiefe kein Bodenwasserhaushalt, A-3252 Petzenkirchen. Sickerwasser zu erwarten. Wegen der geringen

128 ckerwassermenge kann exakt nur auf dem Braunerde-Tschernosem, der mit einem Lysi- meter ausgerüstet ist (monolithisch befüllt, kon- [email protected] tinuierlich wägbar, 2,5 m Tiefe und 2 m2 Oberflä- Dynamik der N-Verlagerung che, ROTH & GÜNTHER 1993) bestimmt werden. landwirtschaftlich genutzter Böden Auf den übrigen Standorten wird die Sickerwas- Thüringens sermenge mit dem kapazitiven Wasserhaus- haltsmodell VERD und auf der grundwasserbe- Steffi Knoblauch, Thüringer Landesanstalt für einflussten Vega mit dem Grundwassertrans- Landwirtschaft portmodell HYDRUS berechnet. Die Untersu- chungen erstrecken sich darüber hinaus auf die Bestimmung der Bodeneigenschaften, Pflan- Einleitung zenerträge und Nährstoffentzüge. Die Bewirt- schaftungsmaßnahmen werden in einer Schlag- Die Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft bzw. Versuchskartei festgehalten. betreibt seit mehreren Jahren Bodenwasser- messstellen, um über langfristige Messungen der Sickerwasserqualität und des Stoffaustrages Ergebnisse das Verlagerungsverhalten typischer Böden unter dem Einfluss landwirtschaftlicher Nutzung Im Mittel der Untersuchungsjahre (4...11a) zei- zu bestimmen und daraus standortangepasste gen sich zwischen den Standorten große Unter- Lösungen für eine gewässerverträgliche Bewirt- schiede in der Nitratkonzentration des Sicker- schaftung abzuleiten. Im folgenden Beitrag wer- wassers und dem N-Austrag (Abb. 1). Sehr den vier typische Ackerstandorte Thüringens niedrige Werte sind auf der grundwasserbeein- hinsichtlich ihres N-Verlagerungspotentials vor- flussten Vega festzustellen. Eine mittlere Nitrat- gestellt. Die Wirkung von N-Düngung und N- konzentration von 71 mg/l, dafür aber einen sehr Saldo auf die Nitratkonzentration des Sicker- geringen N-Austrag zeigt der tiefgründige wassers und den Austrag wird in Abhängigkeit Braunerde-Tschernosem. Die Tonmergelrend- von pedohydrologischen Einflussfaktoren disku- zina weist eine dem Braunerde-Tschernosem tiert. vergleichbare Nitratkonzentration auf, der N-Austrag liegt aber mehrfach höher. Über- durchschnittlich hohe Werte der Nitratkonzent- Material und Methoden ration und des N-Austrages treten auf der Schwarzerde aus Schutt/ Keuperton auf. Die Messstellen befinden sich auf landwirt- Die Höhe der N-Düngung, die zwischen 162 und schaftlich genutzten Flächen. Es handelt sich 205 kg/ha*a schwankt, erklärt ebenso wenig wie um Erhebungsuntersuchungen. Da weder meh- der Anteil organisch/mineralischer Dünger die rere Varianten auf einem Standort geprüft wer- Unterschiede in der N-Verlagerung. Dafür den, noch die Bewirtschaftung zwischen den scheint sich ein Zusammenhang zum N-Saldo, Standorten vergleichbar ist, ist die Aussagefä- der als wesentliches Kriterium für die N-Verlage- higkeit der Ergebnisse begrenzt. Trotzdem las- rungsneigung von Bewirtschaftungssystemen sen sich mit zunehmender Anzahl der Ver- gilt, abzuzeichnen, wenn auch nicht der höchste suchsjahre verschiedene Verhaltensmuster der N-Austrag beim höchsten N-Überschusssaldo N-Verlagerung erkennen. Bei den Untersu- zu beobachten ist. Offenbar sind die Messreihen chungsstandorten handelt es sich um eine noch nicht langfristig genug, um den Einfluss Vega, einen tiefgründigen Braunerde-Tscherno- der jährlichen Variabilität des N-Umsatzes auf- sem, eine Tonmergelrendzina und eine grund bewirtschaftungsbedingter, witterungsab- Schwarzerde aus Schutt/Keuperton im Thürin- hängiger und pedologischer Faktoren zu mini- ger Becken. Das mittlere Niederschlagsauf- mieren. N-freisetzende und –immobilisierende kommen variiert von 500...550 mm und die Prozesse sind auf der Basis kurzfristiger Be- mittlere Lufttemperatur von 8,2...8,5°C. Die Un- trachtungen häufig nicht im Gleichgewicht. Auch tersuchungsflächen werden ackerbaulich be- ist der Zusammenhang zwischen N-Saldo und wirtschaftet, auf dem Braunerde-Tschernosem N-Austrag von der Art der Bewirtschaftung (Art folgen nach elf Jahren Ackerbau acht Jahre und Menge der zugeführten organischen Sub- Gemüsenutzung. stanz, Humusbilanz, Bodenbearbeitung) abhän- Für die Gewinnung des Sickerwassers dienen gig. Der ROS-Saldo war mit Ausnahme der Lysimeter und Trichterlysimeter. Die Sickerwas- Vega zwar nahezu ausgeglichen (Tab. 1), ist für serqualität ist eindeutig einem einheitlich bewirt- die Bewertung des Mineralisierungspotentials schafteten Einzugsgebiet zuordenbar. Die Si- aber noch nicht langfristig genug. Die unter

129 schiedliche Wirkung der N-Düngung und des N- haltefähigkeit der 2m mächtigen Wurzelzone Saldos auf die N-Verlagerung könnte aber auch jährlich nur 2 % des Bodenwassers aus der auf pedohydrologische Eigenschaften zurück- Wurzelzone verdrängt. Das bedeutet N-Über- geführt werden. hänge aus der Bewirtschaftung können durch tiefer wurzelnde Fruchtarten noch mehrere Auf der grundwasserbeeinflussten Vega wird Jahre später aufgenommen werden. Aufgrund unter dem Einfluss eines ausgeglichenen N- der hohen pflanzenverfügbaren Bodenwasser- Saldos Sickerwasser mit einer mittleren Nitrat- menge (Tab. 1) muss es aber bei empfehlungs- konzentration von 44 mg/l gebildet und werden konformer N-Düngung, d.h. Düngung nach 3,3 kg/ha*a N ausgewaschen. Die jährliche Si- pflanzlichen Bedarf und Anrechnung des Boden- ckerwassermenge beläuft sich im Mittel von vier Nmin-Gehaltes im Frühjahr, nicht zu einer N- Jahren auf 33 mm. Obwohl das Grundwasser im Anreicherung im Boden kommen, weil über Frühjahr bis 80...130cm unter Geländeober- stabile Erträge und N-Entzüge N-Überschuss- kante ansteigt, beträgt die Austauschrate des salden niedrig gehalten werden können. Bodenwassers nur 8%. Das bedeutet, jährlich Wesentliche Gründe für das geringe N-Verlage- wird nur ein geringer Teil des Bodenwassers mit rungspotential der tiefgründigen Braunerde- dem darin gelösten Stickstoff aus der Wurzel- Tschernoseme sind das hohe pflanzenverfüg- zone verdrängt. Der andere kann von der Fol- bare Wasserdargebot, die extrem niedrige Aus- gefrucht noch aufgenommen werden. Aufgrund tauschrate des Bodenwassers und die vorwie- des hohen Anteils an Grobporen ist aber nicht gend über die Bodenmatrix stattfindende Was- auszuschließen (Tab. 1), dass Nitrat präferen- serbewegung. Dafür genügen langfristig schon tiell verlagert wird. Der nach Abflussbeginn in mittlere N-Überschusssalden, um über eine geringer zeitlicher Verzögerung beobachtete „Aufkonzentrierung des Bodenwassers“ durch- Anstieg der Nitratgehalte bis in das oberflä- gängig hohe Nitratgehalte im Sickerwasser her- chennahe Grundwasser in 1,8 m Tiefe stellt beizuführen. Nach Umstellung der Ackernutzung diese Vermutung unter Beweis. Bei ausreichen- auf Gemüse steigt die Sickerwassermenge auf- den Temperaturen, die in 2 m Tiefe ganzjährig grund kürzerer Wachstumszeit, geringeren Wur- bestehen, in den darüber liegenden wasserge- zeltiefganges und Verabreichung von Zusatz- sättigten Bodenzonen erst im Frühjahr wieder wasser auf das Mehrfache an. Bei einer Sicker- erreicht werden, kommt es zwar zu einem wasserspende von 83 mm/a hat es während des nahezu vollständigen Abbau des mit dem achtjährigen Gemüseanbaus mehr als einen Makroporen- und Matrixwasser verlagerten Nit- vollständigen Verdrängungsprozess gegeben. rates. Dafür ist aber mit einem Anstieg gasför- Ein ungewöhnlich hohes Nitratpeak scheint miger N-Verluste zu rechnen. Das nahezu un- während dieses Zeitraumes nach Ablauf von begrenzt pflanzenverfügbare Wasserdargebot 700 mm auf zwei der vier Lysimeter den Durch- aus Boden- und Grundwasser (Tab. 1) erlaubt zug eines überdurchschnittlich hohen Jahres-N- über stabile Erträge und N-Entzüge die Realisie- Saldos aus der Ackernutzung zu detektieren rung niedriger N-Überschusssalden. Damit ist und stützt damit die Annahme einer Wasserbe- eine wesentliche Voraussetzung für niedrige wegung nach dem Verdrängungsprinzip. Das Nmin-Gehalte im Boden vor Winter gegeben. bedeutet, die unter Gemüse gemessene Nitrat- Ausschlaggebend für die geringe N-Verlage- konzentration des Sickerwassers ist im wesent- rungsneigung der grundwassernahen Vegen lichen das Ergebnis der zuvor durchgeführten sind die niedrige Austauschrate und das hohe Ackerbewirtschaftung. Gemüse hat über eine pflanzenverfügbare Wasserdargebot. mehrfach höhere Sickerwassermenge die Ver- lagerung des unter Ackernutzung in der Wurzel- Der tiefgründige Braunerde-Tschernosem bildet zone akkumulierten Nitrates ausgelöst (Abb. 1). unter Ackernutzung im Mittel von elf Jahren Der Einfluss der Gemüsenutzung auf die Sickerwasser mit einem Nitratgehalt von 71 Sickerwasserqualität dürfte noch von unterge- mg/l. Einem ausgeglichenen N-Saldo stand ein ordneter Bedeutung sein. N-Austrag von 2 kg/ha*a gegenüber. Unter den Bedingungen eines Niederschlagsaufkommens von 550 mm werden im Mittel der Jahre nur 11 mm Sickerwasser gebildet. Unter der Annahme einer Wasserbewegung nach dem Verdrän- gungsprinzip wird aufgrund der geringen Sickerwassermenge und der hohen Wasser-

130 250 NO3-Konzentration (mgl) 19 6 200 N-Austrag (kg/ha*a)

150 13 2

100 71 77

44 50 43 21 25 3 2 0 Vega ( 4 ) Braunerde- Tonmergel- Braunerde- Sch war zer de Tschernosem/ Rendzina (8) Tschernosem/ aus Schutt/ Acker (11) Gemüse ( 7 ) Keuperton (8)

250 N-Düngung min. (kg/ha*a) 200 N-Düngung org. (kg/ha*a)

150

100

50 47 N-Saldo (kg/ha*a) 40

30 23 21 20 10 -1 0 -10 -3

Abb. 1: Nitratkonzentration im Sickerwasser und N-Austrag im Vergleich zur Höhe der N-Düngung und des N-Saldos im Mittel der Untersuchungsjahre auf vier verschiedenen Standorten (Die Klammerwerte hinter den Standortbezeichnungen stellen die Anzahl der Untersuchungsjahre dar.)

131 Tab. 1: Austauschrate des Bodenwassers, pflanzenverfügbares Wasserangebot, Substrat, Art der Abflussbildung und Gehalt an organischer Substanz auf den Untersuchungsstandorten

Vega Braunerde-Tschernosem Tonmergel- Schwarzerde aus Acker Gemüse Rendzina Schutt/ Keuperton Niederschlag (mm/a) 500 515 564 2) 536 536 Sickerwassermenge 1) 33 11 83 119 97 (mm/a) Austauschrate des Bo- 8 2 16 36 31 denwassers 3) (%) pflanzenverfügbares 152 220 72 53 93 Wasserangebot (mm) + > 2mm/d kap. Aufstieg Substrat Ut4/ Tu4 uL uL Ut4 Lt2 Art der Abflussbildung ° Beschreibung vorw. Matrix- vorw. Matrixfluss präf. Fluss Matrixfluss/ präf. fluss ü. Schrumpf- Fluss ü. Schrumpf- risse/ Matrix- risse und skelettbe- fluss dingte Klüfte im Unterboden °kf-Wert m/d) Oberboden 1,5 0,6 0,15 Unterboden 0,5 0,26 1,37 0,2...49,7 0,33 Organische Substanz im Ap/Ah °Ct-Gehalt (%) 1,5 1,7 2,2 1,7 °C/N-Verhältnis 8 12 10 8 °ROS-Saldo (dt/ha) +29 +2 -2 -6

1) Mittel aus 4...11 Untersuchungsjahren entsprechend Abb. 1 2) incl. 49 mm/a Beregnungswasser 3) nach Ansatz der DBG: Sickerwassermenge/ Feldkapazität

Auf der Tonmergelrendzina wurde unter dem kurzzeitig auch hohe P-Werte auf. Negative N- Einfluss eines N-Überschusssaldos von + 56 Salden hatten zumindest in zwei Jahren deutlich kg/ha*a im Mittel von acht Jahren Sickerwasser niedrigere Nitratkonzentrationen zur Folge als mit einer Nitratkonzentration von 71mg/l gebil- positive (Abb. 2). In Schrumpfrissen versinken- det. Der N-Austrag belief sich auf 21 kg/ha*a. des Niederschlagswasser muss nicht mit ober- Bei einer Sickerwassermenge von 119 mm/a flächig abgelagerten Stoffen befrachtet sein und würde das Bodenwasser bei ausschließlichem kann damit auch den Matrixfluss verdünnen. Matrixfluss jährlich zu 36 % ausgetauscht wer- Aufgrund der geringen pflanzenverfügbaren den. Die starke Dynamik der Nitratkonzentratio- Bodenwassermenge (Tab. 1) wird in Trocken- nen im Sickerwasser sowohl innerhalb eines jahren der erwartete Ertrag mitunter nicht Jahres als auch zwischen den Einzeljahren und erreicht, wodurch die Realisierung geringer N- die kurzfristige Reaktion auf einzelne Dünge- Überschusssalden erschwert ist. Die trotz hohen maßnahmen scheint aber ein Indiz dafür zu N-Überschusssaldos nur mittleren Werte der N- sein, dass sich das Bodenwasser nicht nur über Verlagerung sind mit hoher Wahrscheinlichkeit die schluffig-tonige Bodenmatrix, sondern auch auf Verdünnungseffekte durch in Schrumpfrisse über ein fein verteiltes Netz an Schrumpfrissen versinkendes Niederschlagswasser und Denitri- und Aggregat-Zwischenräumen bewegt (Abb. fikation im stark tonhaltigen Unterboden zurück- 2). Nach Ausbringung von Gülle während einer zuführen. Präferentieller Fluss über Schrumpf- überdurchschnittlich feuchten Witterungsperiode risse stellt aber gemeinsam mit dem gerin im Oktober 1998 wies das kurze Zeit darauf gen pflanzenverfügbaren Bodenwasserdargebot gebildete Sickerwasser sehr hohe Nitrat- und

132 auch die Ursache für das N-Verlagerungsrisiko dieser Böden dar.

600 N-Saldo 500 +104St +67 +45 -46 -23 +34 -24 +101 -21 400 +140G

300

200

100 NO3-Gehalt des Sickerwassers (mg/l) Sickerwassers des NO3-Gehalt 0 N 92 N 93 N 94 N 95 N 96 N 97 N 98 N 99 N 00

Abb. 2: Verlauf der Nitratkonzentration im Sickerwasser in Abhängigkeit vom Jahres-N-Saldo (kg/ha) auf einer Tonmergelrendzina im Thüringer Becken im Zeitraum 1993 bis 2001 (St...Stallmist-N im Herbst 1992, G...Gülle-N im Herbst 1998)

Die höchsten Werte der N-Verlagerung waren Effekt sind die in 50 cm Tiefe unter dem Ap/Ah trotz eines N-Saldos von + 21 kg/ha*a mit einer lagernden Schuttdecken, die das in sie eintre mittleren Nitratkonzentration von 172 mg/l und einem N-Austrag von 43 kg/ha*a auf der Schwarzerde aus Schutt/Keuperton zu ver- tende nitratreiche Bodenwasser schnell in tie- zeichnen. Bei einer mittleren Sickerwasser- fere Bodenschichten ableiten können (Tab. 1). spende von 93 mm werden jährlich nur 30 % Im Unterschied zur Tonmergelrendzina dürfte des Bodenwassers aus der Wurzelzone ver- auf diesem Standort Nitratabbau über Denitrifi- drängt. Niedrige Austauschraten ermöglichen kation aufgrund des luftführenden, skelettrei- zwar die Abschöpfung überschüssig zugeführ- chen Unterbodens kaum von Bedeutung sein. ten Stickstoffs im Folgejahr, können aber auch Das noch starke Ungleichgewicht zwischen N- zu einer Anreicherung von Nitrat-N in der Wur- Saldo und N-Austrag deutet daraufhin, dass die zelzone führen, wenn N überschüssig zugeführt Messreihe noch nicht langfristig genug ist. oder bei empfehlungskonformer N-Düngung der erwartete Ertrag und N-Entzug aufgrund unzu- reichender Niederschläge und geringer pflan- Zusammenfassung zenverfügbarer Bodenwassermenge (Tab. 1) nicht realisiert wird. Das erklärt vermutlich die extrem hohen Nitratkonzentrationen zu Beginn Der Einfluss landwirtschaftlicher Bodennutzung der Untersuchungen (1993: 452 mg/l und 1994: auf die Gewässerqualität ist nicht nur abhängig 354 mg/l). In den Jahren vor Untersuchungsbe- von der Bewirtschaftung und dem daraus resul- ginn herrschte eine trockene Witterung vor und tierenden N-Saldo, sondern auch von den die Erträge fielen geringer aus als erwartet, so Standorteigenschaften. Wesentliche pedo- dass im Mittel der Jahre 1987...92 ein N-Über- hydrologische Parameter, die das N-Verlage- schusssaldo von +44 kg/ha*a zurückblieb. Ge- rungsverhalten eines Bodens beschreiben kön- ringe Austauschraten von 6...40 % führten zu nen, sind nicht nur die Sickerwassermenge und einer Akkumulation mineralischen Stickstoffs, daraus ableitend die Austauschrate des Boden- die sich zu Beginn der Untersuchungen, im Jahr wassers sondern auch das pflanzenverfügbare 1993, in sehr hohen Boden-Nmin-Gehalten Wasserangebot, das Substrat und die Art der äußerte. Im Verlauf der folgenden acht Jahre Abflussbildung. ging die Nitratkonzentration unter dem Einfluss empfehlungskonformer N-Düngung stetig zurück und erreicht im Jahr 2001 61 mg/l. Ein weiterer, das N-Verlagerungspotential verstärkender [email protected]

133 Möglichkeiten und Grenzen von Literatur Wasser- und Stoffhaushaltsuntersu- chungen in kleinen bewaldeten Ein- ARMBRUSTER, M. (1998): Zeitliche Dynamik zugsgebieten der Wasser- und Elementflüsse in Waldökosys- temen, Zeitreihenanalysen, Simulationsmög- K.-H. Feger, M. Armbruster, Institut für Boden- lichkeiten und Reaktion auf experimentell kunde und Standortslehre, Technische Univer- veränderte Stoffeinträge in den ARINUS-Was- sität Dresden sereinzugsgebieten. - Freiburger Bodenkundl. Abh. 38, 301 S.

Sowohl in der Forsthydrologie als auch in der ARMBRUSTER, M.; ABIY, M.; SEEGERT, J.; Waldökosystemforschung werden kleine, FEGER, K.H.(2002):Wasser- undStoffbilanzen hydrologisch geschlossene Wassereinzugsge- kleiner Einzugsgebiete im Schwarzwald und biete als „Freilandlaboratorien“ für die Unter- Osterzgebirge – Einflüsse sich verändernder suchung des Wasser- und Stoffhaushalts atmosphärischer Einträge und forstlicher Be- herangezogen. Dabei handelt es sich um Pro- wirtschaftung. - GUG Schriftenreihe „Geowis- zessstudien und Bilanzierungen auf verschie- senschaften + Umwelt“ (eingereicht). denen Skaleneben. In der jüngerer Vergangen- heit haben auch komplexe Rechenmodelle FEGER, K.H.; G. BRAHMER AND H.W. ZÖTTL große Bedeutung erlangt. (1990): Element budgets of two contrasting watersheds in the Black Forest (Federal Am Beispiel von verschiedenen Fallstudien im Republic of Germany). - Journal of Hydrology Mittelgebirgsraum (Schwarzwald und Erzge- 116, 85-99 birge) werden einige dieser Ansätze vorgestellt. Im Vordergrund steht dabei die Diskussion methodischer Fehlerquellen sowie der Rück- schlussmöglichkeiten auf Faktoren und Pro- zesse innerhalb der Einzugsgebiete. Ein gene- relles Problem bei Stoffbilanzen auf der Ein- trags-Austragsebene besteht in der räumlichen Integration. Dies gilt sowohl für die vertikale Kompartimentierung (Bestockung, Ober- und Unterboden, Gesteinszone) als auch für die horizontale standörtliche Differenzierung. Er- gänzend zu Eintrags-/Austragsmessungen sind hier deshalb Untersuchungen am System Pflanze-Boden innerhalb des Einzugsgebietes erforderlich.

Während Wasserhaushaltsmodelle eine meist zufriedenstellende Beschreibung der Wasser- flüsse im Einzugsgebiet und damit der Höhe und zeitlichen Dynamik des Gebietsabflusses erlauben, ist die Anwendung von Stoffhaushalts- modellen gegenwärtig v. a. durch die unzureichende Integration von biotischen Um- setzungen begrenzt. Im letzteren Fall sind Prognosen zum Systemverhalten (z. B. als Fol- ge veränderter Umwelt- und Nutzungsbe- dingungen) nur bedingt geeignet.

134 Präferentielle Fließwege - Ursache für festgestellte erhöhte NO3-Konzentration ist schnellen Stoffeintrag im Festge- demzufolge nicht auf einen raschen steinsbereich der Unterharz-Plateau- Zwischenabfluß oberhalb der Mittellage fläche zurückzuführen, sondern das NO3 wird auf präferentiellen Fließwegen kurzfristig in den H. Abdank, B. Zimmerling, M. Steininger, oberen Grundwasserleiter ausgewaschen, der R. Meißner, Institut für Agrartechnik und Lan- bei Wasserzufuhr schnell zum Vorfluter entwäs- deskultur,MLU Halle-Wittenberg sert. Die räumliche Verteilung, die Geometrie und Vernetzung derartiger präferentieller Fließ- wege sind Zufälligkeiten unterworfen und in der Mehrjährige Beobachtungen zeigten ein rasches Fläche mit den gegenwärtigen Methoden der Ansteigen der NO3-Konzentration im Fließge- Bodenerkundung nicht erfaßbar. Somit ist aus wässer, das einen ackerbaulich genutzten bodenkundlicher Sicht eine flächenbezogene Standort bei Siptenfelde auf der Unterharz-Pla- Modellierung der Fließvorgänge durch präferen- teaufläche entwässert. Zur Aufklärung der tiellen Fluß oberhalb des Grundwasserleiters Transportpfade für den Stoffeintrag wurden nicht möglich. Diese Aussage gilt vorerst für die kombinierte Farbstoff- Bromidtracerversuche auf Flachhangbereiche, in denen die Mittellage in einer Parabraunerde mit der gebietsspezifischen der Regel geringmächtig ist und häufig durch schluffreichen Hauptlage, einer Mittellage Schuttfahnen unterbrochen wird bzw. partiell (schwerdurchlässige Fließerde) und einer völlig fehlt. Für die Plateauflächen mit mächtiger schuttreichen Basislage durchgeführt. Die Ver- Mittellage sind hingegen hiervon abweichende suchsfläche weist eine Hangneigung von 11% Ergebnisse a priori nicht auszuschließen. auf. Um Einflüsse des sehr durchlässigen Ap- Horizonts auf den Stofffluß auszuschließen, wurden die Tracer mittels eines im Bv-Horizont in 45 cm Tiefe horizontal verlegten Injektionsrohres appliziert. Ein hangabwärts in spitzem Winkel zum Injektionsrohr angelegter Kontrollgraben ermöglichte die visuelle Feststellung von Farbtraceraustritten in unterschiedlicher Tiefe und Entfernung vom Injektionsrohr sowie den Einsatz von TDR- Sonden und Saugkerzen. Der im Grundriß keilförmige Bodenkörper zwischen Injektionsrohr und Kontrollgraben wurde nach Beendigung der Tracerapplikation schichtweise sowie in vertikalen Lamellen abgegraben, wodurch die Fließpfade in ihrer räumlichen Anordnung erkannt und Bodenproben in definierter Lage zwecks Bromidanalyse entnommen werden konnten. Die Ergebnisse zeigen, daß die Mittellage nicht generell eine Barriere für den Stofftransport darstellt, sondern daß neben schwer durchlässigen immobilen Bereichen mobile Bereiche mit sehr schnellem Durchfluß existieren. In den immobilen Bereichen war der Tracer nicht nachweisbar. Die mobilen Bereiche sind Schuttfahnen (Keile, Taschen, Aufwölbun- gen periglazialer Genese), welche die Mittellage durchragen, aber auch Zwischenräume der Grenzflächen von eingelagertem Skelett sowie von Bodenpolyedern (Bt-Bereiche). In die Bo- denmatrix der Polyeder drang der Tracer von der Grenzfläche ausgehend lediglich 1 bis 2 mm tief ein. Selbst in mit lCv-Material unvermischtem Bt-Material fand ein vertikaler und lateraler Tracertransport entlang der Polyedergrenzflächen in der Mittellage statt. Die im Fließgewässer während der Sickerperiode

135 Untersuchungen zur historischen rere Zeitebenen zeigt zunächst den ”Umbau” Landnutzung im mitteldeutschen der Agrarlandschaft durch die Separation um die Raum Mitte des 19. Jh.. Die Struktur der Agrarland- schaft erfuhr vor allem mit der Durchsetzung der Großflächenbewirtschaftung nach 1970 eine O. Arndt, R. Diemann, Institut für Agraröko- weitere, wesentliche Veränderung. Ein Indiz nomie und Agrarraumgestaltung, MLU Halle- dafür ist die Ausdünnung des landwirtschaftli- Wittenberg chen Wegenetzes.

Die Veränderungen von Landschaften infolge technogener Eingriffe vollziehen sich, historisch gesehen, mit zunehmender Geschwindigkeit. Bereits durch die Entwicklung der Produktiv- kräfte im 19. Jh. und besonders durch die In- tensivierung der Landwirtschaft in der zweiten Hälfte des 20. Jh. erreichte die Dynamik der Landschaftsveränderungen auch im Agrarraum ein sehr hohes Tempo. Um die Veränderungen der Kulturlandschaft als historischen Prozess zu begreifen und Spezifika der regionalen Ent- N wicklung bei räumlichen Planungen berück- sichtigen zu können, werden in Deutschland seit etlichen Jahren Untersuchungen zur historischen Landnutzung mit umweltrelevanter Ziel- setzung durchgeführt. Legende Das Poster präsentiert beispielhaft an zwei Un- Spätmittelalterliche W ald- und Gehölzflächen Tem poräre Herrschafts- tersuchungsgebieten unterschiedlicher Land- grenzen zwischen 13. und 17. Jh. schaftscharakteristik die Ergebnisse der histori- Fließgewässer Siedlungskern 0 1 2 3 4 k m schen Landnutzungsanalyse. W üstung Die Gemeinde Roßla im südlichen Harzvorland, das erste Beispielsgebiet, wird durch eine viel- fältig strukturierte Agrarlandschaft charakterisiert. Hier erfolgten durch die Separation und Abb.1: Spätmitteralterlich Wald-und Gehölzflä nachfolgende Veränderungen der agraren chen sowie historische Herrschaftsgren- Landnutzung im 19. und 20. Jh. stärkere zen auf der Querfurt-Merseburger Platte Wandlungen des Agrarraumes. Trotz der Be- (vereinfacht) seitigung von Landschaftselementen besonders während der Separation werden Teile der Ge- meindefläche von Roßla heute naturschutzfachlich als so wertvoll angesehen, dass sie in [email protected] ein Biosphärenreservat ”Karstlandschaft Süd- harz” einbezogen werden sollten. Während bei den meisten naturschutzbezo- genen planungsrelevanten historischen Studien Landschaften bearbeitet wurden, die eine besondere Bedeutung für den Naturschutz besitzen, handelt es sich im Fall der Querfurt-Merse- burger Platte, dem zweiten Beispielsgebiet, um ein strukturarmes Agrarintensivgebiet im mitteldeutschen Schwarzerdegebiet. Für die Zeit vor dem 18. Jahrhundert wird nach Urkundenbele- gen, Flurnamen und Karten des frühen 18. Jahrhunderts noch von einem erheblichen Wald- bzw. Gehölzbestand ausgegangen (Abbildung). Bis zu Beginn des 19. Jh. entstand jedoch eine durch Ackerflächen dominierte Agrarlandschaft. Der Vergleich der Gebietsübersichten für meh-

136 SAMSON - automatisches Vielkanal- Weitere Entwicklungsschwerpunkte: probenahmesystem zum Prozess- monitoring in wässrigen Medien (1) ereignisorientierte Steuerung der Probe- nahmedichte anhand der Auswertung der N. Betzl, D. Lazik, Umweltforschungszentrum Dynamik der Messdaten Leipzig-Halle, Sektion Hydrogeologie (2) Datenreduktion auf der Basis von Trendab- schätzungen (3) Datenbankanbindung über SQL-Software- Der Einsatz von online-Messsystemen zur Be- Schnittstelle stimmung hydrochemischer Parameter im Lang- zeitmonitoring ist problematisch. Da die Senso- ren ständig dem zu analysierenden Medium ausgesetzt sind, werden die Messungen durch die Ablagerung von Schwebteilchen, mikrobiel- lem Bewuchs und die Ausfällung von Stoffen beeinträchtigt. Wartung und Kalibrierung der Sensoren können bei vertretbarem Aufwand nur in großen Zeitabständen erfolgen. Dies schränkt die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Messwerte ein. Die Konsequenzen für deren Verwertbarkeit in geochemischen Model- lierungen sind u. U. immens. Mehrjährige La- borerfahrung anhand von Experimenten in Um- lauf- und Durchlaufsäulen an sauren Tagebau- kippensedimenten belegen dies. Der Kerngedanke des automatischen Vielka- nalprobenahmesystems besteht dagegen darin, die Fluidproben aus allen angeschlossenen Probenahmestellen nach einem wählbaren Regime in einer Durchflussmesszelle zu analy- sieren. Das Fluid befindet sich während des gesamten Messzyklus in einem geschlossenen Kapillarsystem und hat somit keinen direkten atmosphärischen Kontakt, wodurch der Che- mismus der Probe weitestgehend konserviert wird. Das System reinigt seine hydraulischen Komponenten vor und nach jeder Probenahme um Querkontaminationen zu verhindern. Die Sensoren können in kurzen, regelmäßigen Ab- ständen anhand von Referenzlösungen automatisch nachkalibriert werden. Damit bleibt die Messgenauigkeit des Systems über lange Zeit- räume konstant. Die Messunsicherheit jedes Einzelmesswertes ist nachprüfbar referenziert und kann in Modellierungen einfließen. Das Probenfluid kann nach der Messung dem Untersuchungsobjekt wieder zugeführt oder für externe Analytik über einen Probensammler ausgekreist werden. Neben der elektrochemi- schen Sensorik sind ein Ionenchromatograph und ein Fluoreszenzscanner in das System eingebunden.

137 Nitrattransport und -umsatz im ober- Ausprägung der Abbaureaktionen liefern sollen. flächennahen Grundwasser des Insbesondere geht es hierbei um Sulfat und pleistozänen Tieflands gelösten organischen Kohlenstoff, die als Produkt bzw. Edukt der beiden in Frage B. Blank, R. Meißner, Umweltforschungs- kommenden Denitrifikationsprozesse charakte- zentrum Leipzig-Halle, Sektion Bodenforschung, ristisch sind. Falkenberg Als Ergänzung zu den Feldversuchen befinden sich in diesem Zusammenhang Laborversuche im Aufbau. Stickstoffeinträge aus der Verwendung von Düngemitteln in der Landwirtschaft stellen einen wesentlichen Beitrag zur Nährstoffbelastung von Gewässern dar. Eine genaue Aussage über die [email protected] in Boden und Grundwasser umgesetzten Mengen an Stickstoff ist bei der Erstellung von Gesamtbilanzen in Einzugsgebieten von großer Bedeutung. Im laufenden Forschungsvorhaben wird der Nitratabbau im oberflächennahen Grundwasser zweier Kleineinzugsgebiete des norddeutschen Tieflands untersucht. Ziel der Untersuchungen ist es, das Denitrifikationspo- tential im oberflächennahen Grundwasser zu ermitteln, um für landwirtschaftliche Gebiete genauere Prognosen des Nitrataustrags zu er- möglichen. In den Untersuchungsgebieten Schaugraben und Buschgraben werden dazu Feldversuche durchgeführt. Mit Grundwasser- beprobungs-rohren sind Messfelder angelegt worden, in denen Tracerexperimente mit Kali- umnitrat und Kaliumbromid stattfinden, anhand derer die Denitrifikationsrate im oberflächenna- hen Grundwasser ermittelt wird. Dies geschieht indem über das Verhältnis von Tracernitrat und dem konservativen Tracer Bromid bestimmt wird, wieviel NO3 der Eingabemenge umgesetzt wurde. Um das Tracernitrat von anderem Nitrat im System unterscheiden zu können, wird als 15 Tracer NO3 verwendet, das mit 10% N-NO3 angereichert ist. Die Messfelder sind in Form gefächerter Transsekte entlang der Grundwas- serfliessrichtung angelegt. Dieser Versuchsauf- bau soll gewährleisten eine Beprobung trotz Heterogenitäten im Substrat des Grundwasser- leiters und Fliessrichtungswechseln in verschiedene Ausbreitungsrichtungen der Tracer- wolke vornehmen zu könnenBei einem ersten Tracerversuch im Messfeld Schaugraben im Sommer 2001 war fast die gesamte Menge des applizierten Tracernitrats von 800g KNO3 nach 8 Metern Fliessstrecke im Aquifer abgebaut, das entspricht ca. 6 Wochen Verweildauer der Substanzen im System. Tracerpeaks des Bro- mids konnten bis in die dritte Messstellenreihe von der Eingabestelle aus verfolgt werden, was einer Entfernung von 14 Metern zur Eingabe- stelle entspricht. Neben der Analyse auf Stick- stoffkomponenten werden bei der Untersuchung auch mögliche Reaktionspartner des Nitrats bestimmt, die Informationen über die spezifische

138 N-Stoffflüsse eines Hangmoores im stellt werden erste Ergebnisse eines etwa ein- Ilsequellgebiet (Nationalpark Hoch- jährigen Untersuchungszeitraumes. Die Unter- harz) suchungen zeigten eine deutliche Abhängigkeit zwischen Niederschlags- und Abflussmenge. Nadine Böhlmann1 , Sabine Bernsdorf1, R. Meißner1, H. Borg1, U. Wegener2, R. Russow3, Des weiteren konnte ein Zusammenhang zwi- F. Böhme3, 1Institut für Agrartechnik und schen Abfluss und Wasserstand im Moor be- Landeskultur , MLU Halle-Wittenberg; obachtet werden. Es wurden sehr geringe Ge- 2Nationalpark Hoch-harz, Wernigerode, samtstickstoffgehalte im Niederschlag nachge- 3 Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle wiesen. Eindeutige Unterschiede der Nt- Gehal- te konnten in Abhängigkeit vom Eintragspfad festgestellt werden. Während im Freiflächennie- Hohe Niederschläge, niedrige Jahresdurch- derschlag im Mittel 1,4 mg/l Nt ermittelt wurden, schnittstemperaturen sowie wasserstauende lagen die durchschnittlichen Gesamtstickstoff- Bodenschichten in geringer Tiefe sind die Vor- gehalte im Bestandesniederschlag mit 5 mg/l Nt aussetzungen für die Entstehung einer Vielzahl (Stammablauf) bzw. 3 mg/l Nt (Kronendurchlauf) kleinflächiger Moore im Hochharz. Charakteris- deutlich höher. Diese Tendenz spiegelt sich tisch für diese Lebensräume ist eine hochspezi- auch in den gemessenen elektrischen Leitfähig- alisierte Vegetation, die an nährstoffarme Ver- keiten wider. Der Abfluss weist sehr geringe Nt - hältnisse angepasst ist. Atmosphärische Stick- Gehalte von durchschnittlich 0,5 mg/l auf. Die stoffeinträge in das Gebiet, welche überwiegend gemessenen Gesamtstickstoffgehalte des durch Luftmassenferntransporte bedingt sind, Moorwassers sind ebenfalls gering. Deutliche lassen eine Beeinträchtigung, der in ihren Nähr- Unterschiede zwischen den einzelnen Mess- stoffhaushalten äußerst sensiblen, Ökosysteme stellen wurden nicht nachgewiesen. Durch- vermuten. Ziel des Forschungsvorhabens ist schnittlich lagen die Nt - Gehalte im Moorwasser die Ermittlung der Auswirkungen des Stickstoff- bei 0,8 mg/l. Die NO3-N und NH4-N-Gehalte eintrags auf die Moorökosysteme des Hochhar- variieren in Abhängigkeit unterschiedlicher Tie- zes. Am Beispiel eines ausgewählten Moorein- fen der Probenahme. Unterschiede zeigten die zugsgebietes soll der atmosphärische Stick- gemessenen Redoxpotenziale der einzelnen stoffeintrag sowie der Austrag von Stickstoff aus Messstellen, was auf kleinräumig variierende dem Moor erfasst werden. Zudem sollen Unter- hydrologische Bedingungen im Moor schließen suchungen zum Stickstoffumsatz im Moor in lässt. Der Einfluss seitlich zulaufendem Hang- Abhängigkeit kleinräumig variierender spezifi- wassers konnte anhand erhöhter Redoxpoten- scher Standortbedingungen durchgeführt wer- ziale nachgewiesen werden. den. Die Erfassung des Stickstoffeintrags erfolgt in Abhängigkeit vom Eintragspfad. Hierbei werden Freiflächenniederschlag, Bestandesnieder- schlag und Nebel getrennt erfasst. In wöchentli- [email protected] chen Abständen werden Proben entnommen und hinsichtlich der N-Verbindungen (NO3-N, NH4-N, Nt), pH und elektrischer Leitfähigkeit untersucht. Die Gesamtdeposition wird mit Hilfe einer 15N - Isotopenverdünnungsmethode (ITNI- Integral Total Nitrogen Input) in enger Zusam- menarbeit mit dem Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle GmbH ermittelt. Als Pflanzenbe- stand dient hierbei Callamagrostis villosa. Die Quantifizierung des Abflusses erfolgt mit Hilfe eines Thomson-Dreiecküberfallwehrs. Analog des Niederschlags werden in wöchentlichen Abständen die einzelnen N-Verbindungen, pH und LF bestimmt. Piezometerrohre auf der Moorfläche dienen der Beprobung des Moor- wassers. Temperatur, Redoxpotenziale, O2-Ge- halte und Wasserstände werden in wöchent- lichen Abständen vor Ort gemessen. Die Ge- halte an NO3-N, NH4-N und Nt sowie die pH-Werte und elektrischen Leitfähigkeiten des Moorwassers werden im Labor ermittelt. Vorge-

139 Die Rationalisierung des Wasser- und durch das simulierte Modell gewonnenen verbrauchs aufgrund der speziellen Daten untersucht. Obwohl die durch Pflanzen- Bewässerungsprognose mikroklima hervorgerufene Wirkung der Bewäs- serung schon seit langem bekannt ist , verlan- K. Decsi, Zs. Löke, A. Anda, Universität gen die durch die Entwicklung der Instrumen- Veszprem Georgikon Landwirtschaftliche tentechnik erreichten, im Verhältnis zu den frü- Fakultät, Keszthely Lehrstuhl für Bodenkunde heren Erkenntnissen über die Wirkung der und Wasserbewirtschaftung, Ungarn Komplementärwasserversorgung eine nochma- lige Übersicht der im Mikroklima erfolgenden Veränderungen. Einleitung

Die Dürre ist eine die Menschheit treffenden, Das Material und die Methoden der Unter- größten Naturkatastrophen, sowohl angesichts suchung der wirtschaftlichen Schäden als auch der Ver- luste an Menschenleben. Die Steigerung des Unsere sich auf die Beobachtung der gesellschaftlichen Interesses für die Dürre be- Verwendbarkeit von CWSI richtenden gründet die globale Entwicklung der Landwirt- Untersuchungen wurden im Vegetations- schaft. Im Vergleich zu den vorigen Perioden zeitraum vom Jahre 2001 in Ungarn auf dem hat sich der absolute Wert der durch die Dürre Gebiet der Keszthelyer Agrarmeteorologischen verursachten Schäden erhöht, trozdem dass Forschungsstation am Mais Hybrid von Gazda sich der Ernteausfall in prozentigem Wert ge- durchgeführt (7 Stöcke m-2). Allbekannte mindert hat. Auch wegen der Klimaänderung der Tatsache ist, bei einer ungestörten Wasser- Erde ist die Analyse und bessere Erkenntnis versorgung der Pflanze bleibt die Temperatur über Ursachen und Wirkungen der Dürre weder Pflanze in der Nähe der Lufttemperatur oder sentlich, die einen bewusteren und wirksameren direkt darunter. Die davon abweichenden Werte Eingriff ermöglichen (PETRASOVITS, 1988). weisen auf die Wasserversorgungsstörung der Die Klimabedingungen von Ungarn werden cha- Pflanze hin. Aufgrund der Kenntnis der rakterisiert durch geringere Niederschläge und Abhängigkeit von Umweltfaktoren, der Differenz höhere Temperaturen im Vergleich zum langjäh- zwischen der Pflanzen- und Lufttemperatur rigen Mittel und infolgedessen der erhöhten wurde CWSI entwickelt. Grund der For- Vaporisierungsfähigkeit der Luft bei der Dürre- schungen von JACKSON (1982) wurde begon- situation im Sommer. Dadurch steigert sich die nen, den CSWI für die Bestimmung des Evapotranspiration und der Wasserverbrauch. Bewässerungszeitpunktes zu verwenden. Bei Wegen des geringen Niederschlages – insofern dessen Verwendung kann mit dem Verbrauch diese Wetterlage länger besteht – tritt ein Was- der gemessenen, meteorologischen Elemente, sermangel auf, der mit der Dürre identifiziert besonders aufgrund der Kenntniss der Differenz werden kann. Wir hatten die Zielsetzung, die auf zwischen der Pflanzen- und Lufttemperatur, vor die Pflanzentemperatur, die Lufttemperatur und dem Erscheinen der augenscheinlichen Symp- die Luftfeuchtigkeit innerhalb der Population tome in einem einzigen Schritt die Wasser- ausgeübte Auswirkung der Bewässerung mit versorgung der Pflanze eingeschätzt werden. kleinen Wasserdosierungen unter Rücksicht- Die Hauptsache des aus dem Temperatur- nahme auf den effektiven Wasseranspruch, unterschied ausgerechneten Indexes ist, das die aufgrund der Veränderung von CWSI des Mai- Beurteilung des wassermangelnden Zustandes ses zu untersuchen. In drei voneinander abwei- der Pflanze an das Erreichen eines Grenzwertes chenden Wasserversorgungen - bei natürlicher gebunden wird. Zur Messung von CWSI steht Niederschlagsversorgung, aufgrund von CWSI seit 1985 auch ein auf einer Fernperzeption bewässert und in Lysimeter ”Ad libitum”- wurden basierendes, schnelles und genaues Messgerät täglich, immer bei hohem Sonnenstand, Mes- (Scheduler) zur Verfügung. Die Differenz zwi- sungen durchgeführt . Im trockenen Vegetati- schen der Pflanzen- und Lufttemperatur durch onszeitraum CWSI der Pflanzen wurde der den die Fernperzeption, die Verwendung auf die Wassermangel der Pflanze anzeigende, kriti- Bestimmung des Bewässerungszeitpunktes hat sche Grenzwert überschritten. In solchen Fällen eine Neuigkeit gegenüber den früheren Metho- wurde mit der Bewässerung der kleinen Was- den bedeutet, weil es den Wassermangel der serdosierungen die Indexe und dadurch der Pflanze vor dem Erscheinen der augen- Wasserhaushalt der Pflanze normalisiert. Einige scheinlichen Symptome zeigt, und zur fort- Mikroklimaelemente der bewässerten, und über laufenden Sicherung der Wasserergänzung in natürlichen Niederschlag verfügenden Maispo- kleinen Dosierungen, unter vollem Ausschluss pulationen wurden auch aus den gemessenen der Überbewässerungsgefahr wegen des even-

140 tuellen Niederschlags geeignet ist. Die Popu- RMSD= [(Σ (O-S)2)/n]0.5 lationen haben wir beim für die Umgebung charakteristischen Nährstoffversorgungsniveau RMSD ist als einer der meistverbreiteten, im (100 kg/ha Stickstoff, 120 kg/ha Phosphor, Modell kontrollierten Parameter zu betrachten 80 kg/ha Kalium), bei 2 Wasserversorgungs- (WILLMOTT, 1982). niveaus (bei natürlicher Niederschlags- versorgung und aufgrund von CWSI bewässert) untersucht. Mit Tropfverfahren haben wir Diskussion der Ergebnisse bewässert und dadurch den Vaposierungs- verlust auf ein Minimum vermindert. Die Proben Der Verlauf des Wetters und des CWSI im un- wurden täglich zwischen 11.30 -15.30 Uhr bei tersuchten Vegetationszeitraum hohem Sonnenstand und ungestörter Bestrah- lung von einem Gebiet cca. 1000 cm2 in Der Vegetationszeitraum von 2001 war im Ver- 3 Wiederholungen genommen. gleich zum langjährigen Mittel um 28,2 % we- Wegen der Erfüllung der Ansprüche des sentlich trockener, da weniger Niederschlag Mikroklimasimulationsmodell hatten die Par- gefallen ist. Eine Betrachtung der monatlichen zellen ein Mass von 0,5 ha. Die Blattfläche Niederschlagssummen ergab nur in einem ein- wurden wöchentlich als Behandlung auf je zigen Monat, im September, eine vom 10 Musterpflanzen gemessen und mit der 30jährigen Mittel positiv abweichende Größe; es Anwendung der Montgomery-Formel, dem Blatt- regnete 80 mm mehr als gewohnt (1. Abb.). fläche-Index (LAI) numerisiert. Dem untersuchten Gazda Mais Hybrid war die- Die Änderung der Lufttemperatur und der ser Wasserreichtum im September lieber Luftfeuchtigkeit innerhalb der Pflanzenpo- schädlich als nützlich, weil der Niederschlag pulation haben wir mit einem in der Wetterhütte nach der Reife der Pflanze gekommen ist. In- eingelegten, an einen LI-1000 Datalogger nerhalb des Vegetationszeitraumes, in den kri- Datensammler angeschlossenen, kombinierten tischen Phasen der Entwicklung von Mais, war Sensor als Behandlung an je 10 Mustertagen der Wassermangel am größten (im Mai, Juli, registriert. Die Mikroklimasimulationen haben wir August). Diesen trockenen Perioden hat sich mit dem Crop Mikrometeorological Simulation warmes Wetter angeschlossen, als die monatli- Model Modell (GOUDRIAAN, 1977; Chen, che Mitteltemperatur den Wert von Klimanormal 1984) produziert. Zur Kontrolle der um 1,2 bis 2°C überstiegen und die Lebensbe- Modellfunktion haben wir eine Quantität mit dingungen der Kontrollpopulation weiter spezieller Dispersion, die RMSD-Formel verdarben. angewendet, die mit den simulierten (S) und gemessenen (O) Werten aus der unten- stehenden Gleichung auszurechnen ist.

2001 KESZTHELY

100 5 Lufttemperatur 80 4 60 3 [

40 2 °C

20 1 ] [mm] 0 0 -20 -1 Niederschlag -40 IV. V. VI. VII. VIII. IX. -2 -60 -3 Monat

Abb.1: Die Abweichung der Lufttemperatur im untersuchten Vegetationszeitraum und der monatlichen Niederschlagssumme vom langjährigen Mittel

141 Tab.1: Die bewässerte Wasserquantität und die Zeitpunkte der Bewässerung 2001 Bewässerungszeitpunkt Wassermenge [mm] Intensität der Bewässerung [mm/ora] 28.07. 60 6-8 15.07. 35 6-7 01.08. 18 6 08.08. 56 6-8 Gesamtwassermenge 169

Im Jahre 2001 haben wir den Wert von CWSI geblieben, was eine ziemlich wasserökono- durch das Ergänzungsbewässerungswasser von mische Wasserergänzung darstellt. 170 Millimeter unter dem kritischen, die Lebens- prozesse schädigenden Grenzwert halten kön- Mikroklima nen. Im Durchscnitt der ganzen Messperiode An den Mustertagen der in der entwickelten hat sich CWSI durch diese Wassermenge unter Population durchgeführten Untersuchung war der Wirkung der Bewässerung um 131,6 % die Übereinstimmung der gemessenen und gemindert (Abb. 2). Während der Zeit des simulierten Mikroklimaparameter entsprechend. Modellierens hat CWSI etwas ermässigtere Die Durchschnittsabweichung vom ge- Änderung von insgesamt 116,9 % ergeben. Den messenen Wert hat bei Lufttemperatur den Wassermangel der Pflanzen haben wir durch 0,5 bis 1 şC, der relativen Feuchtigkeit den die tägliche Bestimmung von CWSI – auf Grund 10 % nicht erreicht (Tabelle 2). Diese Abwei- der Pflanzeneigenschaften und der meteo- chung macht das untersuchte Mikroklimamodell rologischen Elemente – noch vor dem auch zur Darstellung der geringen Änderungen Erscheinen der augenscheinlichen Symptome durch die Bewässerung brauchbar. Die gezeigt. Wegen der auserordentlichen Dürre gründlichere Kenntnis vom Mikroklima der be- haben die Pflanzen viermal Wassermangel wässerten Pflanzen kann im späteren auch in gezeigt. Die mit Bewässerung ergänzte der Praxis des Pflanzenbaues eine Rolle spie- Wasserquantität ist 2001 von der vieljährigen, len (z. B. bei Ausbreitung der Pflanzenkrank- durchschnittlichen Niederschlagssumme des heiten, die Verbindung der Umgebungsbe- untersuchten Gebietes um 20 Millimeter zurück- dingungen mit den Schutzprozessen).

Die Gestaltung von CWSI auf den Kontroll- und bewasserten Parzellen

50 10

40 8

30 6 CWSI

(mm) 20 4 Niederschlag 10 2

0 0 6. 6. 7. 7. 7. 7. 7. 7. 7. 7. 7. 7. 8. 8. 8. 8. 8. 8. 26. 29. 2. 5. 8. 11. 14. 17. 20. 23. 26. 29. 1. 4. 7. 10. 13. 16. Monat. Tag.

Niederschlag Kontroll Parzelle Bewasserte Parzelle

Abb. 2: Die Gestaltung von CWSI auf den Kontroll- und bewässerten Parzellen

142 Schlussfolgerungen den hat, weil der Wasserverbrauch der Land- wirtschaftsgebiete mit dieser Methode aus- Als Schlussfolgerung ist zu ziehen, dass der schliesslich nach dem Wasseranspruch der numerische Index der Wasserversorgung der Pflanze geschieht, was Kostenverminderung Pflanze der CWSI ist, der nach den Beob- ergibt, und das grundlegende Element der achtungen nicht nur auf die Anwesenheit des Methode ist neben der Ertragssteigerung die Wassermangels, sondern auch auf die aller ökonomische Behandlungsweise mit dem ungünstigen Anbaufaktoren für Pflanze auf- Wasservorrat. Wir hatten das Ziel, nicht auf merksam machen kann. den oft analysierten Ertrag, sondern die auf Unsere Untersuchungen haben bewiesen, das Mikroklima ausgeübte Wirkung dieses dass die Verwendung der IR-Technik auch im neuen Bewässerungsverfahrens zu unter- Karpaten-Becken Daseinberechtigung gefun- suchen.

Tab. 2: Der Vergleich der Mess- und simulierten Daten

Ta rH r (Correlation) Deviation in Deviation in r (Correlation) Deviation in per cent Deviation in absolute per cent absolute value value [%] [°C] Kontrolle 0,954 -0,703 -0,266 0,963 1,169 0,204 Bewässert 0,978 -2,340 -0,86 0,983 3,302 1,786

Ta: Lufttemperatur; rH: relativen Feuchtigkeit

Tab. 3: Statistische Ergebnisse Kontrolle Bewässert

Ta rH Ta rH RMSD 0,474 3,055 0,931 2,780 Slope 0,997 1,003 1,013 0,961 95% Conf.Interval [0,968;1,026] [0,939;1,066] [0,967;1,059] [0,919;1,003] R2 0,999 0,998 0,999 0,999 Slope standard error 0,010 0,023 0,016 0,015 Regression root mean 0,525 3,408 0,966 1,913 square error

Literatur PERTRASOVITS, I. (1988): Az agrohidrológia főbb kérdései. Akadémiai Kiadó, Budapest. CHEN, J. (1984): Mathematical analysis and WILLMOTT, C.J. (1982): Some comments on simulation of crop micrometeorology. Ph.D. the evaluation of model performance. Bull. Am. Thesis. The Netherlands. Meteorol. Soc., p:1309-1313. GOUDRIAAN, J. (1977): Crop Micro- meteorology: A Simulation Study. Simulation monographs. Pudoc,Wageningen. [email protected] JACKSON, R.D. (1982): Canopy temperature and Crop Water Stress. Advances in Irrigation Vol. 1. p: 43- 85. Influence of crop rotation and fertili- The aim of the presented work is to analyse sation on soil moisture impact of crop rotation and fertilisation on soil water regime. Two Types of crop rotation were R. Dodok, J. Antal, Slovak Agricultural Univer- observed – grain and biological and two types of sity, Nitra fertilisation – ecological (only dung) and integrated (straw + NPK). Soil samples in experimental field were taken until the depth of 3 metres, because of the ob

143 ject of this work is aeration zone of soil water and water table is approximately in the depth of 20 metres. This part of soil profile has main [email protected] importance in underground water storage.

From results of the work we found that crop rotation influenced soil water regime by evapotranspiration of cultivated crops in rotation. In- tensity of evapotranspiration per year was in biological crop rotation 1,12-times higher than in grain crop rotation. Through the year evapotranspiration from the beginning of vegetation season until the end of Juni was 1,2-times higher in grain crop rotation and from July until the end of vegetation season about 2,5-times higher in biological crop rotation. More effective completing of soil water storage in grain crop rotation by the same evapotranspiration intensity in both crop rotations indicates better infiltration ability of soil under grain crop rotation. For example, in summer 1997, when in both rotations the same crop wheat the soil water storage under grain crop rotation was from 1,2- to 1,4-times higher than under biological crop rotation ( in depence of the type of fertilisation).

In spring before vegetation season had the main influence on soil water storage winter storage of water in the soil profile and weather conditions. With good water conditions in winter differences of soil water storage created in autumn settled and with poor water conditions were this differences preserved. Vegetation season influenced soil water regime higher evapotranspiration intensity of cereals in grain crop rotation in spring and the first half of summer and high evapotranspiration of corn, sugar beet and partially lucerne from the half of summer and in autumn in biological crop rotation. Higher soil moisture by integrated fertilisation through vegetation season of cultivated crop, when was in hydrological balance more important influence of crop transpiration than soil surface evaporation and in no vegetation season when was sufficient water supplying of soil by precipitation shows better infiltration ability of soil by integrated fertilisation.

Before vegetation season of planted crop respectively in period with dominated influence of evaporation from soil surface on soil profile hydrological balance was preserved more soil moisture by ecological fertilisation. That could be caused by protective impact of ecological fertilisation against unproductive evaporation from the soil surfce.

144 Die aktuelle Gewässergütesituation 1997 zeigten, dass zeitweilig sogar mit völligem an Fuhne und Lauseborn Sauerstoffschwund gerechnet werden muss. Die ausgedehnten Faulschlammablagerungen oberhalb der Messstelle 9 lassen sich auf den star- Eisewicht, Sabine Bernsdorf, H. Borg, Institut ken Laubeintrag durch die zum Teil sehr dichte für Agrartechnik und Landeskultur, MLU Halle- Ufervegetation zurückführen. Dicht besiedelt Wittenberg werden diese Faulschlammbereiche vor allem von Zuckmückenlarven. Neben den Zuckmü- ckenlarven existieren nur sehr wenige Makroor- Mit der aktuellen Bestandsaufnahme des biolo- ganismenarten, die - verglichen mit den in der gischen Gütezustandes von Fuhne und Lause- Fuhne ermittelten Zahlen - nur sehr geringe born soll ein Beitrag zu einer langfristigen prog- Individuendichten erreichen (z. B. Asellus aqua- nostischen Bewertung der Gewässergütesitua- ticus, Gammarus pulex). Höhere Wasserpflan- tion geleistet werden. Im Rahmen der biologi- zen fehlen im Lauseborn völlig. Da der Chlorid- schen Gewässeruntersuchungen wurde das gehalt, den Messergebnissen von 1997 ent- Artenspektrum der Fließgewässerbiozönose in sprechend, den für viele Wasserorganismen allen angetroffenen Saprobiebereichen unter- kritischen Wert von 250 mg/l offenbar regelmä- sucht und der Makro-und Mikrosaprobienindex ßig überschreitet, kann eine Besiedlung durch nach DIN 38410 bestimmt. höhere Wasserpflanzen nicht erfolgen. Von der Aufgrund der vorliegenden Befunde kann die Messstelle 9 ausgehend beginnt eine Zone per- östliche Fuhne der Güteklasse II-III zugeordnet manenter Verunreinigung mit Fäkalabwässern, werden, wobei stellenweise auch die Kriterien so dass im Bereich der Messstelle 10 vorwie- der Güteklasse III (am alten Klärwerk) erfüllt gend anaerobe Verhältnisse angetroffen wer- sind. Vor allem in den Sommermonaten muss den. Der Lauseborn weist oberhalb der Abwas- auf Grund der überwiegend kritischen und teil- sereinleitungsstelle (Messstelle 9) α-meso- weise auch starken organischen Belastung mit saprobe bis polysaprobe Verhältnisse auf. In einer verstärkten Sauerstoffknappheit gerechnet dem nachfolgenden Abschnitt konnten nur noch werden. Mit der Verschlechterung der Wasser- polysaprobe Verhältnisse (Güteklasse IV) nach- qualität ist in der Fuhne eine Änderung der Ar- gewiesen werden. tenzusammensetzung festzustellen, die durch Die wichtigste Voraussetzung zur Verbesserung einen Rückgang der Artenzahl insgesamt ge- der Gewässergütesituation ist die Minderung der kennzeichnet ist, während die abwassertole- stofflichen Belastungen infolge von Abwasser- ranteren Arten zu Massenentwicklungen neigen einleitungen und diffusen Nähr-und Schadstoff- (z. B. Erpobdella octoculata, Asellus aquaticus). einträgen. Dies kann erreicht werden mit der Insbesondere die steinigen Abschnitte des Fuh- Einrichtung von Gewässerrandstreifen, mit der nebettes zeigen bei starker Verschmutzung Erhaltung verkrauteter Teilbereiche als Selbst- nicht selten einen flächendeckenden Algen-und reinigungsstrecke, mit dem Aufbau von Gehölz- Detritusbelag. Die nur unzureichende Beschat- streifen zur besseren Beschattung und dem tung des Wasserlaufes, die Nährstoffeinträge flächendeckenden Anschluss aller Haushalte an aus den angrenzenden Ackerflächen und die das Gemeinschaftsklärwerk Bitterfeld/Wolfen. Einleitung kommunaler Abwässer haben zur Langfristig ist für Fuhne und Lauseborn eine Folge, dass die Fuhne besonders während der naturnahe Entwicklung auf der Grundlage des wärmeren Jahreszeit (von Mai bis August) zu heutigen Standort-und Entwicklungspotentials, starken Eutrophierungserscheinungen neigt, die kleinen Flachlandfließgewässern entsprechend, anhand der starken Verkrautung sichtbar wer- anzustreben. den. Von den höheren Wasserpflanzen sind dabei Kanadische Wasserpest (Elodea cana- densis), Ähriges Tausendblatt (Myrophyllum spicatum), Schwimmendes Laichkraut (Potamo- [email protected] geton natans) und Krauses Laichkraut (Potamo- geton crispus) die dominierenden Arten. Durch die starke organische Belastung ist das Wasser immer leicht getrübt. An Stellen geringer Strö- mung kommt es zu Faulschlammablagerungen. Der Sauerstoffgehalt des Lauseborn wird sehr stark vom mikrobiellen Abbau und der Wasser- temperatur bestimmt. Hier werden die Lebens- bedingungen durch sehr starke Verunreinigung des Gewässers mit organischen, sauerstoff zehrenden Stoffen und die toxische Wirkung der Fäulnisprodukte (z. B. Schwefelwasserstoff) weitgehend eingeschränkt. Die Messungen von

145 Konzepte der Abwasserbeseiti- gung in dünn besiedelten Ge- bieten

F. Fromm, Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt, Halle

In einer thematischen Karte des Landes Sach- sen-Anhalt sind die mit Stand 12/2000 in Betrieb befindlichen kommunalen Kläranlagen ab einer Ausbaugröße von 100 Einwohnerwerten (EW) dargestellt. Dabei sind die Symbole der Kläran- lagen entsprechend des Kläranlagentyps (Me- chanik, natürlich belüftete Teichkläranlage, technisch belüftete Teichkläranlage, Oxidations- graben, Pflanzenkläranlage, Festbettanlage, Belebtschlammanlage) klassifiziert. Sämtliche, in der Karte dargestellten Kläranlagen sind mit Angabe der jeweiligen Ausbaugröße nochmals in einer Tabelle aufgeführt. Die unterschiedlichen Kläranlagentypen sind darüber hinaus beispielhaft mittels Fotos veranschaulicht, wobei für die betreffenden Kläranlagen ein Bezug zur kartenmäßigen Darstellung hergestellt ist.

Alternative Konzepte der Abwasserbeseitigung in dünn besiedelten Gebieten sind an Hand von 5 ausgewählten Projekten im Land Sachsen- Anhalt beschrieben. Hierzu ist die Siedlungs- struktur der betreffenden gemeindlichen Gebiete mit Eintragung des jeweiligen Ableitungs- und Behandlungskonzeptes sowie einiger durch Fotos untersetzter Erläuterungen leicht verbrämt dargestellt. Zwischen den beschriebenen Kon- zepten und der kartenmäßigen Darstellung ist ebenfalls ein Bezug hergestellt.

[email protected]

146 Alternative Konzepte der Abwasser- blatt 200 hinweist, anzuwenden. Besonders in beseitigung in dünn besiedelten dünn besiedelten Gebieten bzw. in ländlichen Gebieten Siedlungen und Stadtrandgebieten kann z.B. anstelle der üblicherweise zum Einsatz kom- F. Fromm, Landesamt für Umweltschutz menden Freispiegelentwässerung auch die Sachsen-Anhalt, Halle Druck- oder Vakuumentwässerung wirtschaftlich sein, da sich die Investitionskosten erheblich reduzieren lassen. Zur Erfüllung gesetzlicher Anforderungen war es Sofern die Anforderungen des Gewässerschut- in den neuen Bundesländern, so auch in Sach- zes eingehalten werden, kann in bestimmten sen-Anhalt, notwendig, in relativ kurzem Zeit- Fällen (technische Schwierigkeiten und/oder raum enorme finanzielle Mittel für den Ausbau unverhältnismäßig hoher Aufwand für eine zent- und die Sanierung der kommunalen Abwasser- rale Schmutzwasserbeseitigung) auch eine flä- beseitigung aufzuwenden. Den terminlichen chendeckende Beseitigung des Schmutzwas- Vorgaben der Kommunalabwasserrichtlinie (EG- sers einer Ortschaft mittels Kleinkläranlagen Rili. 91/271/EWG), welche mit der Kommunal- bzw. Grundstückskläranlagen erfolgen (dezen- abwasserverordnung (KomAbwVO LSA v. trales Konzept). 18.11.97) in Landesrecht überführt ist, Rech- Hinsichtlich der Niederschlagswasserbeseiti- nung tragend, waren prioritär Maßnahmen in gung sind prioritär Konzepte mit dezentraler gemeindlichen Gebieten mit mehr als 10.000 oder semizentraler Versickerung des von befes- Einwohnerwerten (EW) umzusetzen. tigten Flächen abfließenden nicht schädlich Um die Anforderungen der Kommunalabwasser- verun-reinigten Niederschlagswassers anzustre- richtlinie für gemeindliche Gebiete mit weniger ben, da diese aus ökologischer Sicht zu bevor- als 10.000 EW zu erfüllen und die Belastung der zugen und auf Grund der im ländlichen Raum Gewässer, insbesondere auch der kleinen sen- vorzufindenden lockeren Bebauung unkompli- siblen Fließgewässer, durch punktförmige und ziert und damit i.d.R. kostengünstig umzusetzen diffuse kommunale Einleitungen weiter zu ver- sind. ringern, sind zunehmend auch in kleineren Ort- Problematisch ist die Konzeption der Abwasser- schaften und in ländlichen Gebieten Investitio- beseitigung in Gebieten, in denen geeignete nen zum Ausbau von Abwasseranlagen not- Vorfluter für die Einleitung von gereinigtem Ab- wendig. Dabei ist, wie auch im städtischen Be- wasser nicht zur Verfügung stehen und die zent- reich, nicht nur die Erfassung und Reinigung rale Erfassung und Ableitung des Abwassers zu des Schmutzwassers in entsprechenden Klär- einer Gruppenkläranlage sehr hohe Kosten ver- anlagen, sondern auch die Konzeption der Be- ursachen würde. In solchen Fällen werden als handlung des Misch- und Niederschlagswassers Alternative zunehmend Konzepte mit landbauli- für die Reinhaltung der Gewässer maßgebend. cher Verwertung von kommunalem Abwasser Das im städtischen Bereich i.d.R. zum Einsatz diskutiert. Hierbei muss beachtet werden, dass kommende Konzept (Sammlung und Ableitung der Aufwand für die Planung, Koordinierung und des Abwassers mittels Kanalisation und Be- den Nachweis einer den Anforderungen ent- handlung in einer Kläranlage) lässt sich nicht sprechenden Abwasserverwertung erheblich bzw. nicht ohne weiteres auf Gebiete mit gerin- über dem für konventionelle Konzepte liegt. Dies ger Einwohnerdichte übertragen, da die je Ein- ist darauf zurückzuführen, dass neben den wohner entstehenden Kosten unverhältnismäßig erhöhten Anforderungen des Umwelt- und Ge- hoch werden können. Es ist daher notwendig, sundheitsschutzes zusätzlich die Ansprüche der unter Einbeziehung zentraler, semizentraler und zu beregnenden Pflanzen und die klimatischen dezentraler Lösungen, das Abwasserbeseiti- Bedingungen zu berücksichtigen sind. gungskonzept mit dem optimalen Zentralisie- rungsgrad zu bestimmen. Dies muss auf der Grundlage eines Gesamtkostenvergleiches (In- [email protected] vestitions- und Betriebskosten) alternativer Kon- zepte erfolgen, welche einerseits den Merkma- len des Entsorgungsraumes Rechnung tragen und andererseits die Anforderungen des Um- welt- bzw. Gewässerschutzes erfüllen müssen. Bei den in Betracht kommenden alternativen Konzepten, die sowohl bezüglich des Planungs- raumes als auch der Planungstiefe identisch sein müssen, sind kostengünstige Bau- und Betriebsweisen, auf welche das ATV-Arbeits-

147 Einfluss differenzierter landwirt- menhänge zu den Bodenkennwerten notwendig schaftlicher Flächenbewirtschaftung sind, wurden im Herbst 2000 und Frühjahr 2001 auf das oberflächennahe Grund- horizontbezogene Bodenproben (bis 120 cm wasser in der Elbaue Tiefe) entnommen und auf die gleichen Kenn werte untersucht. Gritta Grünewald1, Sabine Bernsdorf1, R. Meißner1, H. Borg1, Gerda Bräuer2, 1MLU Nach der klimatischen Wasserbilanz findet im Halle-Wittenberg, 2Biosphärenreservat Mittlere Untersuchungszeitraum von November bis April Elbe Dessau mit etwa 121 mm keine vollständige Auffüllung des Bodenwasserspeichers statt. Eine Abschät- zung der Abflüsse mit Hilfe der nutzbaren Feld- Diffuse landwirtschaftliche Quellen als Verursa- kapazität, des effektiven Wurzelraumes und der cher von Stoffeinträgen in Gewässer nahmen in theoretischen Annahme der vollständigen Aus- den letzten Jahrzehnten in ihrer Bedeutung zu, schöpfung des Bodenwasserspeichers zum während demgegenüber der Anteil der punktu- Ende der Vegetationsperiode deuten mit hoher ellen Stoffeinträge aufgrund verbesserter Reini- Wahrscheinlichkeit darauf hin, dass es im hyd- gungstechnologien in der Abwasserbehandlung rologischen Jahr 2001 vermutlich keinen Stoff- deutlich sank (Langner, 1998). austrag auf diesem Pfad in das Grundwasser gegeben hat. Auswaschung aus der Wurzelzone, Bodenab- trag und Oberflächenabfluss stellen die wesent- Die NO3-N-Gehalte des Bodens und die mittle- lichen Prozesse des diffusen Stoffaustrags dar. ren sowie maximalen NO3-N-Konzentrationen Aufgrund starker Schwankungen von Grund - des Grundwassers sind dargestellt. Aus den und Oberflächenwasser stehen Auen in hohem Ergebnissen geht hervor, dass unter den ge- stofflichen Austausch mit ihrer Umgebung und nannten Versuchsbedingungen und den gege- es ist zu vermuten, dass Auenstandorte beson- benen klimatischen Bedingungen auf keiner der ders auswaschungsgefährdet sind. Untersuchungsflächen eine Nitratbelastung des Eine intensive landwirtschaftliche Nutzung auf oberflächennahen Grundwassers stattfand. In Auenstandorten ist demnach aus Sicht des Ge- Abhängigkeit von der Bewirtschaftung zeigten wässerschutzes kritisch zu beurteilen. sich jedoch deutliche Gehaltsunterschiede der Nährstoffe sowohl im Boden als auch im Mit der vorliegenden Untersuchung sollte der Grundwasser. Die Grünlandflächen weisen we- Einfluss differenzierter landwirtschaftlicher Flä- sentlich geringere Nitratgehalte im Boden und chenbewirtschaftung auf die Qualität des ober- Grundwasser auf, als die Ackerflächen. Im Un- flächennahen Grundwassers analysiert und terboden ist auf allen vier Flächen ein Anstieg bewertet werden. Für diesen Zweck wurde ein der Nitratgehalte im Vergleich zu den im Herbst Gebiet in der Elbaue, nordöstlich von Dessau im ermittelten Werten zu verzeichnen. Biosphärenreservat Mittlere Elbe (Dessau- Wör- Die aufgetretenen maximalen NO3-Konzentrati- litzer Kulturlandschaft) ausgesucht. Im Norden onen des Grundwassers lagen auf den Acker- wird das Gebiet durch die Elbe und im Westen flächen und betrugen 5,2 mg/l NO3-N für die durch die Mulde begrenzt. Das Gewässersys- stillgelegte Variante und 6,4 mg/l NO3-N für die tem Löbben, Leinersee, Fließgraben und Pelze Ackerfläche ohne Nutzungseinschränkung. Auf- durchzieht das Untersuchungsgebiet in südöst- grund der gewonnenen Daten ist die Grünland- lich- nordwestlicher Richtung. nutzung in der Aue (intensiv und extensiv) im Hinblick auf die Gewässerqualität als günstig Es wurden zwei Grünlandflächen (unterschied- und empfehlenswert einzuschätzen. Eine Flä- liches Düngeregime) sowie zwei Ackerflächen chenstillegung in der Aue ist dagegen unter den (ohne Nutzungseinschränkung und Stillegung) gegebenen Standortbedingungen besonders ausgewählt. Zur Beantwortung der Fragestel- kritisch zu beurteilen und auch eine Ackernut- lung wurden auf jeder Fläche vier Pegel zur zung ohne Einschränkungen birgt unter verän- Beprobung des Grundwassers installiert und derten Nutzungsbedingungen die Gefahr eines das gewonnene Grundwasser im regelmäßigen verstärkten Nährstoffaustrags. Turnus auf folgende Parameter untersucht: NO3, NH4, Nt, PO4, K, elektrische Leitfähigkeit, pH Die Untersuchungen zeigten, dass die Nähr- und Redoxpotential. Um Einflüsse der angren- stoffgehalte im Boden keine eindeutigen Rück- zenden Fließgewässer beurteilen zu können, schlüsse auf die Nährstoffgehalte im Grundwas- wurde diesen im gleichen Turnus Probenwasser ser zulassen. Die erzielten Ergebnisse sind entnommen und analysiert. Da für eine grund- durch ein Zusammenwirken von Standort- und wasserschonde Bewirtschaftung die Zusam- Bewirtschaftungsfaktoren zu interpretieren. Um

148 eindeutige Aussagen zum Stoffaustrag auf Auenstandorten im Zusammenhang mit der Bewirtschaftung zu treffen, sind langjährige Bilanzen erforderlich. [email protected]

149 Möglichkeiten und Grenzen der Grund der Größe des Einzugsgebietes von Stofftransportmodellierung (Nitrat) 360 km2 und der Vielfältigkeit der Prozesse am Beispiel des Einzugsgebietes der erhebliche Probleme bestanden einen ge- Parthe eigneten Parametersatz zur Simulation des Nitratstromes und für Szenariorechnungen zu Ulrike Haferkorn1 , K. Müller2 , S. Knappe3, erstellen, konnten raum- und zeitbezogene 1Staatliche Umweltbetriebsgesellschaft, Lysi- Aussagen darüber getroffen werden, auf wel- meterstation Brandis; 2z. Z. d. Bearbeitung: chen Wegen und in welcher Höhe die in das Sächsisches Landesamt für Umwelt und Grundwasser diffus eingetragenen Stickstoff- Geologie; 3Umweltforschungs-zentrum Leipzig- mengen das Einzugsgebiet wieder verlassen. Im Halle Mittelpunkt standen dabei die Fließwege zum Vorfluter, sowie Fließ- und Verweilzeiten des befrachteten Wassers in den einzelnen Grund- Landnutzung und Landnutzungsänderung be- wasserleitern. einflussen in Abhängigkeit von den Gebiets- eigenschaften die wassergebundenen Stick- Die Arbeiten wurden im Rahmen des BMFT- stoffausträge aus der Landschaft und damit die Forschungsvorhaben ”Gebietswasserhaushalt in Höhe der Einträge in die Gewässer. Die Un- der Lößregion des Elbegebietes als Grundlage tersuchung landwirtschaftlicher Szenarien zum für die Durchsetzung einer nachhaltigen Schutz der Gewässer endet in der Regel mit der Landnutzung”, Teilthema: ”Bestimmung des Ermittlung der entsprechenden Stoffausträge Nitratstromes im Grund- und Oberflächenwasser aus der Wurzelzone. Ziel der hier vorzustellen- mit dem Modell PART auf Basis von den Arbeiten war, am Beispiel des Einzugsge- PCGEOFIM” durchgeführt. bietes der Parthe, das aus der Bodenzone ausgetragene Nitrat (im Ergebnis von Berech- nungen mit dem Modell CANDY (FRANKO et Literatur al., 1997) oder mittels Brandiser Lysimeter ermittelt) über die Dränwasserzone, den Grund- MODELL PART: Sächsisches Landesamt für wasserpfad bis hin zum Eintrag in die Vorfluter Umwelt und Geologie, Ingenieurbüro für Grund- zu verfolgen. Grundlage der Untersuchungen wasser Leipzig GmbH: Hydrogeologisches Mo- bildete das 2-dimensional-horizontalebene dell für den Raum des Parthegebietes, 1994. gekoppelte Grund-/Oberflächenwassermodell PART das auf Basis des Programmsystems HAFERKORN, U.; MANSEL, H.; KUHN, K. PCGEOFIMΘ (BOY & SAMES, 1997) erstellt (1999): Einsatz eines gekoppelten Grund- und wurde und eine hydrodynamisch-numerische Oberflächenwassermodells am Beispiel des Grundwasserströmungs- und Stofftransport- Partheeinzugsgebietes. Zeitschrift Wasser und modellierung ermöglicht. Um eine möglichst Abfall. Heft 11. genaue Nachbildung der Grundwasserdynamik zu erreichen wurden 5 (teils in Verbindung ste- BOY, S. UND SAMES, D.: PCGEOFIM - Anwen- hende) Modellgrundwasserleiter und das ge- derdokumentation. Ingenieurbüro für Grundwas- samte Vorflutsystem der Parthe (Modell PART ser Leipzig GmbH, unveröff., 1997. 1994; HAFERKORN, MANSEL & KUHN, 1999) modelliert sowie relevante Randbedingungen FRANKO, U. et al.(2000): Einfluss von Standort wie Tagebaue, Wasserwerke und Abwasser- und Bewirtschaftung auf den N-Austrag aus einleitungen berücksichtigt. Agrarökosystemen. UFZ-Bericht Nr. 10. Leipzig. Die angestrebte Simulation der Nitrat-Transport und -Umsatzprozesse erforderte Kenntnisse zum Istzustand der Stoffbelastung im Grund- wasser und Informationen über die im Unter- grund ablaufenden Teilprozesse. Aus diesem [email protected] Grund bildeten Gebietsuntersuchungen zur Identifikation der Stoffumsatzprozesse im Parthegebiet einen Schwerpunkt der Untersu- chungen. Ergänzt wurden diese Arbeiten durch Aussagen zur Oberflächenwasserbeschaffenheit und durch die Separation der Durchfluss- komponenten (Direktabfluss, lateraler bodenin- nere Abfluss und grundwasserbürtige Abfluss) an den Oberflächenwasserpegeln. Obwohl auf

150 chen 9,1 % der Güteklasse III, 54,5 % der Güte- Erfassung des ökologischen klasse II-III und 36,4 % der Güteklasse II. Zustands des Schmerzgrabens als Aufgrund der genannten hydrologischen Beson- Beispiel für die Umsetzung der derheiten in Folge des fehlenden Grundwasser- Europäischen Wasserrahmenricht- anschlusses sind die entsprechenden Auswir linie in einem bergbaulich geprägten kungen auf die Hydromorphologie des Gewäs- Einzugsgebiet sers und auf alle am Gewässer zutreffenden Maßnahmen, wie Flurholzanbau zur Gestaltung Juliana Hofmann, Sabine Bernsdorf, R. eines Uferrandstreifens, im Bewirtschaftungs- Meißner, H. Borg, Institut für Agrartechnik und plan zu berücksichtigen. Eine Verbesserung der Landes-kultur, MLU Halle-Wittenberg Wasserqualität ist durch sofortiges Ableiten des gereinigten kommunalen Abwassers im Gewäs- ser zu erreichen. Zur Verbesserung der Was- Ziel der Arbeit war es, den ökologischen Zu- serführung ist eine regelmäßige Entkrautung stand des Schmerzgrabens als Beispiel für die bestimmter ausgewählter Abschnitte des Ge- Umsetzung der Europäischen Wasserrahmen- wässers erforderlich. Eine anzustrebende Ver- richtlinie (EU-WRRL) in einem bergbaulich ge- änderung des landwirtschaftlich genutzten Ge- prägten Einzugsgebiet zu erfassen. Entspre- wässerumfeldes als extensives Grünland be- chend der EU-WRRL wurde der Schmerzgraben dingt eine Minimierung der Stoffeinträge. Bei ganzheitlich betrachtet, d. h. die ökomorphologi- einem veränderten Bodenwasserhaushalt durch schen, biologischen und chemischen Eigen- Grundwasseranstieg und Stilllegung des Braun- schaften des Fließgewässers wurden analysiert kohlebergbaus sind die Nährstoffe des Bodens und im Zusammenhang mit dem Einzugsgebiet und die sich daraus ableitenden Folgen für die betrachtet. Dafür erfolgte im Zeitraum März Nutzung der Flächen zu berücksichtigen. 2000 bis März 2001 an 11 Messstellen eine regelmäßige Beprobung des Schmerzgrabens. Der Schmerzgraben wird in seiner Wasserfüh- rung und Qualität hauptsächlich von den Ein- [email protected] speisungen der Lausitzer und Mitteldeutschen Bergbau-Verwaltungsgesellschaft mbH (LMBV) geprägt. Ursache für die geringe Wasserführung ist die Grundwasserabsenkung als Folge der Braunkohleförderung in der Region. Weiterhin beeinflusst die Einleitung kommunaler Abwässer der Kläranlage Schlaitz (Messstelle 5) das Ge- wässer. Diese Messstelle und die darauf folgende Messstelle 6 wiesen im gesamten Unter- suchungszeitraum bei fast allen Parametern die höchsten Konzentrationen auf. An Messstelle 5 war die höchste organische Belastung mit mittleren BSB 5 – Werten von 6,7 mg/l O 2 (Gewäs- sergüteklasse ) nachzuweisen. Stickstoffwerte von 10,1 mg/l deuten auf die Eutrophierung des Gewässers hin. Ebenso lässt eine mittlere Elekt- rische Leitfähigkeit von 1100 µS/cm den Abwas- sereinfluss erkennen. Das eingeleitete Abwas- ser der Schlaitzer Kläranlage entspricht zwar den Verordnungen für das Einleiten kommunaler Abwässer, jedoch aufgrund eines Biberdamms kommt es an der Messstelle 5 zu einem starken Rückstau, welcher die Wasserführung fast voll- ständig verhindert und ein Ansteigen der Kon- zentrationen der untersuchten Parameter zur Folge hat. Nach der ökomorphologischen Betrachtung des Schmerzgrabens konnten 71,4 % der Güte- klasse III, 21,5 % der Güteklasse IV und 7,1 % der Güteklasse II zugeordnet werden. Im Rah- men der biologischen Untersuchungen entspra-

151 The Effect of anaerobically modiffied slurry after biogas production on hydrophysical soil proporties

D. Igaz, Slovak Agricultural University, Nitra

Hydrophysical soil properties as influenced by liquid fertilisers from animal waste management system were observed in field trials during 3 years. It was found that anaerobicaly modified influenced soil properties.

After one year the application of anaerobically modified slurry caused mean increases of values of 2K by 5 %, 2KMK by 2,6 %, P by 8,1 %, Pn by 29,7 %, K by 23,1 % and decreases of mean values of ps by 1 % and pd by 7,7 % in 1 cm depth.

In the 30 cm depth mean values of 2K were increased by 2,8 %, 2KMK by 2,7 %, P by 15,1 %, Pn by 8,2 %, K by 23,7 % and decreases of mean values of ps by 0,9 % and pd by 6,4 %.

Positive influence of anaerobically modified slurry on evaluated soil properties was found during 3 years period. In 30 cm depth there were found increases of mean values of 2KMK by 4,4 %, P by 2,4 %, Pn by 15,2 %, K by 1,8 % and decreases of mean values of ps by 2 % and pd by 2,6 %.

Fresh (non stabilised) slurry application negatively influenced hydrophysical soil properties.

There were found decreases of mean values of 2K by 8,4 %, 2KMK by 10,2 %, P by 4,0 %, K by 15 % and increases of mean values of ps by 7,9 % and pd by 12 %. Positive values were observed only for Pn when 26 % mean decrease was found.

In 30 cm depth the fertilisation by non-stabilised slurry resulted in decreases of mean values of 2K by 4,6 %, 2KMK by 6,1 %, P by 3,3 %, K by 29,34 % and increases of mean values of ps by 3 % and pd by 1 %. Pn is positively evaluated also for this depth (increase by 18 %).

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152 Zoning of Volga Downstream 50% comes with repeatability once or 3 times in Basin on the Methods of Utulisation 10 years. of Drainage Water from Irrigated Wide-ranging construction of irrigation systems Lands in Povoljie as a whole and also in Saratovsk, Volgogradsk and Astrakhansk regions has de- L.V. Kireycheva, Dr. V.M.Yashin, All-Russian veloped since 1966. The irrigation development Research Institute of Hydraulic Engineering and has been conducted in two principal ways: Land Reclamation, Bolshaya Akademicheskaya 44, Moscow 127550, Russia. - construction of the big state irrigation systems being provided with irrigation withdrawal from the reservoirs on the Volga and The results of investigations on developing the Don rivers; methods of drainage water utilization, differenti- - the irrigated plots creating locally on the ated according to Nijnie Povoljie natural condi- base of water resources from the Volga tions are representing in this paper. The original river, its tributaries, surface runoff and methods of drainage water purification, using subsurface water. sorption materials and the construction to em- ploy them are suggesting. The first type of irrigation development is typical Last decades anxiety concerning surface water for Saratovsk and Volgogradsk region, where pollution is increasing all over the world. Estima- wide ranging irrigation systems are situated tion of water using in agriculture shows the fol- along the Volga and the Don while the local irri- lowing: at the total water consumption equal gated plots accomplish their withdrawal from 18,2 km3; the return flow makes up 9 km3 in- both small rivers (length up to 100 km) of Zavol- cluding drainage and escape water- 7 km3. The jie and Volgo-Donskoe country between two most part of the return flow comes to the surface rivers. water bodies, causing their pollution. Small irrigation systems and separated plots The irrigated lands of Nijnie Povoljie, including under irrigation having been built in the Astra- Saratovskaia, Volgogradskaya and Astrakh in khan region use the Volga river flow for irrigation the south and southeast. Describing territory purposes (with the exception of big irrigation includes sever anskaya areas, are situated in systems located on the right bank in the north different natural zones: forest-steppe in the part of the region. northwest and semi-desert al soil zones: black Sprinkler irrigation is the main irrigation method earth, dark chestnut, brown semidesert. in this region, high-pressure systems with sub- Being based on the natural conditions and surface pipeline being mainly used. drainage water quality analysis the fine-scaled Surface irrigation is realizing primary on the map has been created to show developed com- small areas in Astrakhansk and Volgogradsk plex of methods for drainage water utilization. regions. This map presenting in the paper, 4 various areas with corresponding technical solutions for Results and discursions. The long-term opera- drainage water utilization are shown. tion of irrigation systems in the Nijnie Povoljie causes the deterioration of soil and hudro- The region of the investigation description. The geological conditions on the irrigated territories irrigated lands belong to the Nijnie Povoljie in- because of the water-logging and the secon- cluding Saratovsk, Volgogradsk and Astra- dary salinazation of soil. The result of sate (fed- khansk regions are located both in the dry- eral) audit is shown the high percentage of lands steppe natural zone in the north-west and in the with insufficient soil and hudrogeological condi- semi-desert zone in the south. The charactirized tions. Reclamation of above-mentioned condi- region stretches from north to south several dif- tions is possible only under artificial drainage ferent soil zones including black-soils and dark operating, requiring the development of the chestnut soils and brown semi-desert soils. methods on drainage waste water utilization. Different types of continental climate form the The analysis of drainage system’s status and weather. The annual precipitation rate is regu- the results of the land-survey of the irrigated larly decreased from 450…500 mm – in the north to 200…300 mm – in the south. The average annual temperature and draught frequency are increasing in this direction too.(MYAGKOVA N.A., 1983). The most typical feature of the climate is the draught occasion. The most strong draughts, causing the crop’s losses more then

153 lands in Saratovsk, Volgogradskand Astra- Drainage waste water mineralization and khansk regions allowed to estimate the volume prevalent ion composition depend on the natural and quality of drainage flow, coming from these conditions, drainage type and the drainage territories. The up-to-date and long term drain- capacity.The regional values of mentioned age flow volumes according to the regions are parameters are given in the Table 2. shown in the Table 1.

Table 1: Long term drainage flow volumes

Drainage Irrigated area, Drainage Drainage flow volume, flow rate, being provided necessity, million m3 l/s per with drainage, thousands hectares Up-to-date Long-term hectare thousands values values hectares

Saratovsk 0,05-0,08 0,08 3,7 0,66 3.03 Volgogradsk 0,08-0,15 12,3 12,4 25,3 32,9 Astrakhansk 0,15-0,2 69,8 10,4 147,8 169,8

Table 2: Regional values of mentioned parameters

Drainage type Na+K Ca Mg Cl SO4 HCO3 Mineralization, g/l Saratovsk region Including vertical 0,143 0,09 0,012 0,124 0,096 0,381 0,85 drainage Lateral drainage Volgogradsk region Vertical drainage 0,20 0,06 0,054 0,124 0,312 0,395 1.15 Lateral drainage 1,66 0,261 0,256 3,755 0,772 0,406 7,11 Astrakhansk region Lateral drainage 0,31 0,16 0,07 0,20 0,7 0,43 1,67

Table 3: Sorption of pollutants by different sorbents in % (VNIIGIM and YUJNIIGIM data)

Pollutant Sorbent Glaukonit Ash Sapropel Sorbex Activated coal Benton sand slag (lake it clay sediments) Pesticides Metaphos 48.5 37.4 No No data No data 99.9 Saturn (rus) 15.8 19.5 data 98.5 Atrazin 31.0 42.9 98.6 2,4-D (rus) 19.6 14.4 99.9 Aptam - 71.9 98.6 Cations Ni 100 100 100 98 77 100 Co 100 100 77.8 96 91 100 Cu 83.7 88.2 59.1 98 98 68.2 V 90.9 95.6 94.4 No data No data 94.0 Al 35.5 83.9 77.4 No data No data 74.2 Fe 63.0 No data 67.7 86 72 54.6 Bi 94.8 90.5 100 98 98 100 Pb 100 100 100 98 98 100 pH 6.75 6.4 7.41 6.5 5.45

154 Note: Sorbex is developed by VNIIGIM on the base of lake mud sediments (sapropel) To utilize drainage waste water from the irri- others pollutants, its composition being cor- gated lands the original methods on its purifica- rected too. Further after being spilled into the tion, using sorbing materials have been devel- river drainage water mixes with river water and oped. High efficiency of mentioned natural then self-weeding processes begin. sorbing materials as well as their different com- For drainage water purification it is recom- positions at water purification has been proved mended to project a special structure including with investigations having been conducted. The the accumulating reservoir, approach canal, fil- result of this investigations is shown in the table tering cofferdam, filtering dam, spillway as an 3 (KIREYCHEVA, 2001). absorbing well, tailrace canal or pipeline. The specified technical solutions do not require Waste water is applied from the accumulating the large material expenses and are simple in reservoir to the approach canal by the pump or operation. siphon. To select method of drainage water utilization or The filtering dam is made from solid granulous the complex of methods we should take into ac- sorbent such as SORBEX or others depending count many factors, the major of them being the on composition of pollutants. The dam is con- following: volume and quality of drainage water; structed from filled granulouse sorbent with the irrigation system capacity; the water receiver riprap on the upstream slope. There is the pro- availability; hudrological situation on the terri- tective layer at the thickness of 0,5 m made of tory; economic factors and forming ecological consolidated clay on a crest of a dam. situation. The fine-scaled map have been drawn up on the 1.At volumes of drainage waste water up to 1 base of the natural conditions analysis having thousand m3/day and water mineralization up to been performed according to the major geo- 5g/l the dispersed escape on a relief or into wa- morfological regions (KAT, 1976) of Nijnie ter bearing horizons are suggested together with Povoljie to prevent the Volga river purification. preliminary purification with the usage of sor- (Fig.1). The following information have been bate. For this purpose constructing of local puri- used to carry out the mentioned map:the ficating plants is recommended. irrigated lands location, the volume and The local purificating plant (LPP) consists of fil- chemical composition of drainage flow; the tering well in which replaceable filtering pack- natural condition chanching under irrigation. age, consisting of filtering medium and sorbent, Area No 1: The complex of measures includes is installed. drainage waste water purification and its dis- 2.At drainage water mineralization up to 3 g/l charge into the water bearing horizons or on the and additional pesticides, heavy metals and bio- relief. gens pollution within permeable level their intra- The main state to apply this complex is saving system use for irrigation is recommended. the initial chemical composition of drainage flow Intrasystem use of drainage waste water needs after purification, originally being similar to the construction of special technological complexes ground water chemical composition. Drainage for its dilution, clearing and utilization. water discharge after its purification imitates the Mineralized drainage water is diluted in special natural discharge of subsurface water. The an- accumulating reservoirs constructed separately thropogenic pollutants such as biogens, pesti- on drainage and escape networks. cides etc.) are removed on the local purificating 3.At mineraliztion more then 3 g/l and presence plants, locating in the relief declinations. The of pollutants it is recommended to use ion-ex- drainage flow purification and its discharge to change filters. the water bearing horizons is realized using It is possible to apply a method of ion exchange special filtering wells, and dams. The analyses to demineralize small water volumes immedi- of natural conditions is enable for the Syrtovaya ately on irrigation system by constructing filter- plain in Zavolgye as well as for the areas with ing trenches. compound relief located between the Volga and 4.At drainage waste water volumes more than the Don rivers ( see the map,Fig.1). On the plots 10 thousand m3/day and it’s mineralization up to with high drainage waste water mineralization 3 g/l their spilling to the river network is devel- the power-consumping procedures of purifica- oped. tion are needed. The method of winter-glaciating For clearing drainage water from anthropoge- can be used in the north regions while the south nous pollutants it is recommended to construct a regions can apply evaporating ponds. filtering dams in beams or temporary course Area No 2: The complex of measures on intra- streams made of natural sorbents and their system re-using of drainage flow for irrigation mixes. Drainage water, being filtered through a and some other economic purposes. In case of dam, is cleaned of pesticides, heavy metals and drainage water quality is corresponding to irriga

155 tion norm, its discharge to the irrigation network is recommended. For drainage waste water di-

156 I The drainage waste water spilling into the water bearing horizons or on the relief after preliminary purification II Intrasystem re-using of drainage waste water for irrigation and other economic purposes III Spilling of drainage waste water to the river network and to other water receivers beyond the irregation system such as beams, ect. IV Preliminary purification of drainage waste and spilling it to the river Volga and Don

157 158 lution, clearing and utilization needs construction Astrakhansk regions of Nijnie Povoljie. The se- of special technological complexes, consisting lection of the final technical solution must be of: special accumulating reservoirs; filtering de- realized on the base of local conditions during salting gallery; technical complex, using water designing. glaciating method to desalt drainage water; some auxiliary installations. The above men- Conclusions tioned complex is suitable for the drainage sys- In the frame of describing investigation the ap- tems on which the great volumes of non polluted proach is realized to develop complexes of (незагрязненный) drainage flow at low miner- measures on utilization of drainage flow(waste alization is formed. This measures are recom- water)coming from the irrigated lands. Applica- mended to use in the areas belong to the Volga tion of the suggested multi-purpose measures valley and the Privolgskaya sand bed (see the and the technical solutions will reduce pollution map). At the irrigation systems at vegetable impact on the Volga catchment and as a result planting the additional purification of drainage will provide better ecological situation in Nijnie flow is needed. Povoljie. Nijnie Povoljie is a large region with Area No 3: The complex of measures at drain- developed irrigated agriculture, locating in the age waste water utilization covers its spilling to dry-steppe and semi-desert natural sones. This the river network and to the water receivers be- region of Russia is characterized with different yond the irrigation system such as: beams etc. geomorphologic, irrigation and drainage flow The application of mentioned measures is justi- conditions. Various methods with corresponding fied by the complex natural conditioned of the technical solution describing in the article allows area. The drainage flow has unfavorable quality to recommend the best way for drainage water for its further re-using (as a rule the drainage utilization and to lay down the program on pres- waste water has the heighten mineralization. ervation of the environment in the Volga-river The basic problem is to search ecologically safe catchment. receivers for mineralized drainage water. For example, calculations, carried out by the “Vol- gogradproekt” research institute, have proved References the most acceptable way to spill drainage waste water from the Khvalynskaya plain, Zavolgye IVANOV, V.M.: Measures on spilling, using and and Privolgskaya sand bed to the Bulukxta salt utilization of drainage and escape water coming lake. from the irrigated systems in Nijnie Povoljie. (In The application of evaporation ponds can be Russian) Research report, Volgovodproekt, recommended for drainage waste water utiliza- Volgograd, 1998. tion coming from the dispersed irrigated plots in the south-east part of Saratovskaya region. KATZ, D.M.: Influence of irrigation on ground Area No 4: The measures for drainage waste water. (In Russian) Moscow, Kolos, 1976. water utilization, including its preliminary purification from composition of pollutants(pesticides, KIREYCHEVA, L.V.: Technology and technical fertilizers, heavy metals) depending on results solutions for drainage and escape water of economic activity and spilling to the river utilization. 19th European Regional Conference Volga or into the water bearing horizons. For of ICID. «Sustainable use of land and water». this purposes local purificating plants consist of (In English) 4-8 June 2001, Brno and Praque, filtering dam, filtering tranch, biopurification in- Chesh Republic. cluding Eichornia Speciosa planting are used. The main requirements to use mentioned com- MIACHOVA, N.A.: Climate of the USSR. (In plex is relatively low mineralization of drainage Russian), The Moscow University, 1983. flow. Reclamation conditions of the irrigated and These measures are recommended to apply in drainage agricultural lands and the technical the Astrakhan region and on the irrigated fields status of the irrigation and drainage systems belong to the water intake from the Don and according to 01.01.99 date. (In Russian) Volgo-Don canal as well as in Volgo-Akhtiubin- Minselhozprod RF, Moscow, 1999. skaya flood land, the Volga river delta and in the area of Westen understeppe ilmens extension.

Proposed breakdown shows the strategic direc- [email protected] tions of drainage waste water re-using for the irrigated lands in Saratovsk, Volgogradsk and

159 Verlagerung von Chlorid und ständiger Wassersättigung des Bodens und Stickstoff in Böden des Nordost- bevorzugten Makroporenflusses zu größerer deutschen Tieflandes Tiefenverlagerung des Cl-Tracers im Wurzel- raum kommen. Andererseits sind bereits nach 1 1 1 einer Winterperiode und vor allem im unteren L. Müller , U. Schindler , F. Eulenstein , J. 1 1 2 Bereich des Wurzelraumes (3-5 m Tiefe werden Augustin , A. Behrendt , J. Seeger , R. 2 1 erst nach mehreren Jahren erreicht) die Tra- Meißner , Zentrum für Agrarlandschafts- und cerprofile stark gespreizt. Landnutzungsforschung (ZALF) e.V. Münche- berg, 2 Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle, Lysimeterstation, Falkenberg [email protected] Auf ca. 80 repräsentativen Böden des Nordost- deutschen Tieflandes wurde die Verlagerung von Chlorid und Stickstoff in Lysimetern sowie in Feld-Tracerexperimenten geprüft. Ziel war die Präzisierung von Modellannahmen für die Was- ser- und Stoffbilanz unter differenzierten Stand- ortbedingungen. In mehreren Jahren wurde im Herbst Chloridtra- cer appliziert. Im folgenden Frühjahr wurde dessen Tiefenverlagerung ermittelt. Darüber hinaus wurden im Haftwasser vorhandene Nmin-Mengen analysiert. In Lysimetern wurden die Verweil- zeiten von N und Cl im Boden ermittelt. Niederschlag und Bodensubstrat beeinflussen die Tiefenverlagerung und Verweilzeiten beider Stoffe entscheidend. Auf grundwasserfernen Standorten wurde Cl im allgemeinen um etwa 50% tiefer verlagert als nach dem piston-flow- Konzept (DBG, 1992) erwartet. Ursache dürfte neben Ionen-Ausschluß vor allem der bevor- zugte Fluss in gröberen Poren sein. Ausge- prägte schnelle Fließkomponenten (zweigipflige Tracer-Peaks mit kleinerem Vor-Peak) wurden in mehreren Fällen vor allem bei intensiverer hydraulischer Belastung (Schneeschmelze) gefunden. Auf grundwassernahen Standorten zeigen die Böden unterschiedliches Verhalten hinsichtlich Wasserbewegung und Stoffaustrag. Schätzver- fahren der mittleren Verlagerungsgeschwindig- keit von Sickerwasser bilden das Verhalten san- diger Böden adäquat ab. Auf grundwasserbeeinflussten Böden treten etwa ab Tongehalten > 10% und vor allem bei tonreichen Böden geringere Verlagerungsgeschwindigkeiten auf, das mittlere Verlagerungsrisiko wird überschätzt. Das Verhalten von Dünger- Stickstoff kann auf grundwasserbeeinflussten Böden aufgrund intensiver N-Transformationen nicht durch Chlo- rid-Tracer, sondern nur durch Messungen unter Einsatz von 15N-markiertem Stickstoff erfasst werden. Moor- und Tonböden weisen allgemein nur geringe wassergebundene N-Austräge < 10 kg/ha*a auf. Auf Waldstandorten lässt die Verlagerung von Chlorid keine Rückschlüsse auf Sickerwasser- raten zu. Einerseits kann es aufgrund nicht voll-

160 Challenges for integrated land and This poster presents results of international water resources management in research activities on the Lower Oder and gives poldered downstream regions of information on polder regions along the rivers south Baltic rivers (ABSTRACT) Vistula and Nemunas.

J. Quast1, V. Ehlert1, K. Müller1, M. Freude2, 1 Centre of Agricultural Landscape and Landuse Research, ZALF, Müncheberg, Germany, [email protected] 2 Brandenburg State Office for Environment, Potsdam, Germany

Since 300 years, the flood plains along the Baltic Sea tributaries Oder, Vistula, Pregel, and Nemunas have been successively and systematically developed for agricultural use. Stages of development were construction of dikes partially along with river straightening, reclamation of polders, drainage and land improvement of polders, settling of colonists, and creation of housing infrastructure. The newly created polder areas along the different rivers covered 1500 to 2000 km2 each. For more than 200 years, the polder regions took an outstanding position in agriculture within the southern Baltic Sea region. The colonists, having immigrated from many European regions, brought their different cultural backgrounds to the development of the polder landscapes. New settlements grew, being valuable cultural heritage nowadays.

Prospering agriculture and positive regional development called increasingly for higher inputs for efficient flood control and drainage. The wetland character of former flood plains diminished more and more. Since 1990, urgent need for action towards fundamental changes of polder management, of flood management, and of betterment of ecological situation within the flood plains has been raised from the political and economical changes in Central Europe. Agricultural production alone does not justify any longer the high societal efforts necessary for a safe flood control for the poldered areas. Deep drainage, necessary for region-wide agriculture, is neither covered by agricultural profits.

The new orientation towards a future sustainable integrated management of land- and water resources is to be realized under consideration of different rating aspects:

I) economical rating II) socio-economic and socio-cultural rating III) Ecological rating

161 FLOOD SEDIMENTION SIGNIFI- banks to medium high in1999 (643 cm) CANCE FOR THE BOTTOMLAND exceeding standard by 93 cm. POLLUTED WITH HARD METALS During the flood there are three periods with different hydrochemical regimes: pre-flood, W.Raynin, V.Yashin, P.Pylenok, VNIIGiM, flood, post-flood. Floodwater of the Oka-river Moscow, Russia has the following characteristics: pH=6.5…8.8; conductivity – from 192 to 534 µS/cm. Among biogen pollutants phosphorus and ammonium Flood is characterized with submersion coming nitrogen is 7 steadily more then standard value along with soil soaking and sedimentation as the and only sometimes nitrite contents is upper main factor of alluvium soil forming. Negative extreme valid rate (EVR). Heavy metals are the consequences are connected with different dangerouse pollutants of the floodwater Fe losses causing by catastrophic water level rise. being at the stable excess above the extreme Problem devoted to the quality of sediments is valid rate. At medium high flood the episodically notably less studied as well as sediments excess of manganese (2.3…3.1)EVR, copper – influence to the ecological environment of the (1.1)EVR and lead –(1.8)EVR has been bottomlands. The above mentioned problem overseen. was the main task of our investigations. On the medium bottom landscapes at the 1st site the sediment load during medium flood Research object. amounted 0.111 kg/m2, and on the long (deep) The investigations have been carried out on the bottom landscapes at the 2nd site it was equal-0, test plot is representative for the middle reach of 656 kg/m2. During the medium high flood the the river Oka (700-715 km). The test plot peak sediment load grew up respectively up to includes bottomland both natural (pastures, 0.561 kg/m2 and 1.29 kg/m2. Sediments have grasslands) and anthropogenical agro- the close to neutral pH value, clay content – up landscapes (the 1st site), reclaimed arable lands to 70%, potassium excess – 4…12 times, and grasslands (the 2nd site)) lands being phosphorus excess – 2…3 times more then in located on it. The anthropogenical lands are original soil. While the sediment load is situated in the interface zone of Ryazan-city and increasing the organic matter capacity is the highway Ryazan-Nijnii Novgorod (fig.1). decreasing from 52% to 12% according to the Near riverbed territory is characterized with following relation: greensward soils at loamy sand and light loam texture. In the central part of the bottomland there is grass soil belonging to medium and C = 16 ,06 N − 0 , 2436 heavy loam texture. Near river terraces the main org sed soil type is grasssward at heavy texture.

Method of investigations. where Corg- is the concentration of organic At estimating of flood influence consequences carbon in sediments, %; Nsed- the sediment load on the polluted bottomlands the natural- on the bottom landscape, kg/m2. (R2=0,7694). reclamation conditions have been considered [1] Heavy metals concentration in sediments is as well as types and level of pollution. Testing of higher then in soil by 20…25% (see table 1 and the total physical, geochemical and ecological fig.1). There is a close relationship between indexes of the system “flood-water-(sediments)- these characteristics (correlation coefficient soil-ground water-plant” is providing with the equal 0,986). Given data allow reviewing help of domestic and foreign methods and sediments as one of the main source of heavy instruments [2]. Flood sediments were sampled metals for the soils. Fe content in sediments of in seven stations, providing with 5-10 plastic the Oka varies from 22 to 32 g/kg, Cr, Ni, Cu sediment mats (30x40cm). Component analysis capacity exceeds EVR, Zn approaches EVR. of soils and sediments was made in the UFZ “LEIPZIG-HALLE”.

Results and discussion. The duration of researches included the wide range of floods values: from anomalous low water level in 1997 (122cm) flowing within the

162 Table 1: Heavy metal content in soil and sediments

Station Depth, Concentration, mg/kg cm Cr Mn Fe Ni Cu Zn As Hg Pb Site No 1 P 16 0-25 63 180 25350 29 12.5 73 <50 0.08 <30 Grassland 25-40 64 173 26050 30 12.5 74 <50 0.1 <30 40-80 57.1 157 25100 28.5 11.0 71 <50 0.043 <30 Sediments 67 180 26800 32 17 73 <50 0.072 <30

P26+60 0-6 61 165 25000 30 13.5 74 <50 0.146 <30 Grassland 6-24 54 145 24250 27.5 12 67 <50 0.118 <30 24-55 56 173 22900 27.5 9 60 <50 0.048 <30 55-120 72 192 31950 36 10.5 94 <50 0.048 <30 120-180 89 212 32900 37 8 75 <50 <30 Sediments 63 163 26100 33 21 74 <50 0.14 <30 Site No 2 P1 0-20 51 140 22400 24.5 12.5 64 <50 0.1 <30 Arable 20-35 66 181 25500 29.5 12 68 <50 0.08 <30 lands 35-50 87 213 39900 43 17 113 <50 0.058 <30 P10 0-25 68 182 31300 29 16 96 <50 0.134 <30 Arable 25-40 78 213 33350 42 16 97 <50 0.133 <30 lands 40-90 84 202 32750 35 13.5 03 <50 0.086 <30 90-150 59 105 28250 24 10.5 68.5 <50 <30 Sediments 182 210 32250 107 20.5 91 <0.15 <30 250

Fig.1: Diagram of heavy metals excess in flood sediments comparing with the upper layer of soil

163 Ground water is characterized with slow sour mentioned pollutants soil solution contents ar- pH=6,2-6,4 and heighten salinity (conductivity senic, excess dissolved organic carbon (DOC) value – 376-1085 µS/cm). Its hydrochemical (8-14 mg/l) and adsorbable organic halogen regime includes periods with episodically raising (AOX) (32-49 µg/l). of nitrite nitrogen and stable pollution with am- The obtained results allow specifying the eco- monium nitrogen and phosphates. Fe belong to nomical strategy of bottomlands using and to the stabilized pollutants too (its concentrations carry out the system of environmental control exceed 4,5…27EVR).The episodically excess of measures and safety technologies at agricultural Mn(1,3EVR) and Pb(1,1EVR) has been noticed. and recreation utilization of bottomlands. To limit One of the main ecological problems is the pol- heavy metal migration the self-adapting conser- lutant’s concentration definition in subsurface vancy measures have been carried out for the water (soil solution) as the fist stage of the tro- different types of the bottom lands. These meth- phic systems. Concentration of potential dan- ods govern the drainage purposes, irrigation gerous substances such as Fe, Mn, Zn are requirement saving, pH-index increasing, soil tested in soil solution. (fig.2). Beside above structure improving (chemical reclamation).

Fig. 2: Heavy metals and arsenic in soil solution

References RAININ, W.E. YASHIN, V.M., PYLENOK, P.I., HALAMTZEVA, I.A., FRIZE, K., RUPP, H ,. KURKIN, K.A.: Natural bottomlands features. KRUGER, F.: Flood influence on the polluted Experience of bottomlands development. – bottom lands of the Oka and the Elba rivers. Moscow: Moskovskyi rabochyi, 1965 (in Reclamation and water economy, 1999, No 5, Russian). p.42-45 (in Russian).

164 Die Renaturierung von flachgründi- sche Regime entscheidend für die P-Mobilisie- gen Niedermoorstandorten im Dröm- rung ist und damit einen Schlüsselfaktor für die ling und die davon ausgehenden weitere Risikoabschätzung hinsichtlich der zu Folgewirkungen auf die Gewässer- erwartenden Gewässereutrophierung darstellt. qualität im Einzugsgebiet der Ohre Gegenwärtig wird an einem ”Decision Support System” (DSS) gearbeitet, das auf Labor- und in H. Rupp1, R. Meißner1, P. Leinweber2, situ Untersuchungen sowie auf Modellierungs- 1Umweltforschungszentrum Leipzig Halle, arbeiten zum Phosphortransport bei wechseln- Forschungsstelle Falkenberg; 2Institut für den Wasserständen unter Einbeziehung sozio- Bodenkunde, Universität Rostock ökonomischer Aspekte basiert. Mit Hilfe des DSS werden Renaturierungsstrategien abgeleitet, die sowohl eine nachhaltige wirtschaftliche Seit Beginn der 90er Jahre wird im größten Nutzung des Gebietes gewährleisten als auch sachsen-anhaltinischen Niedermoorgebiet, dem nachfolgende Umweltgefährdungen sicher aus- Drömling, versucht, die fortschreitende Degra- schließen. dierung durch Änderungen in der Landnutzung und durch die gezielte Anhebung des Grund- [email protected] wasserstandes an ausgewählten Standorten zu vermindern bzw. zu stoppen. Die Auswirkungen dieser Maßnahmen auf Boden und Wasser wurden im Rahmen eines Forschungsprojektes eingehend untersucht. Im Ergebnis dieser Un- tersuchungen konnte belegt werden, dass die vorhandenen Niedermoorböden nur durch ganzjährig hohe Grundwasserstände langfristig erhalten werden können. Hohe Grundwasser- stände in ehemals intensiv landwirtschaftlich genutzten Niedermoorgebieten tragen zu einer Verminderung der Konzentrationen an anorganischen Stickstoffverbindungen im Grund- und Oberflächenwasser bei. Saisonale Schwankun- gen des Grundwasserstandes können zu Stick- stoff-Belastungen der Gewässer infolge von Mineralisationsschüben führen. Oberflächen- nahe Grundwasserstände implizieren aber auch infolge der Freisetzung von löslichen Phosphor- Verbindungen bei sinkenden Redoxpotentialen ein Eutrophierungsrisiko für Oberflächengewäs- ser. Steigende DOC-Konzentrationen sind durch die verstärkte Auswaschung potentiell löslicher organischer Substanzen zu erwarten. Im Drömling besteht daher ein Interessenkonflikt zwischen dem Erhalt des Moorbodens und dem Schutz der Gewässer, da sich Maßnahmen zum Moorbodenschutz negativ auf die Gewässer- qualität auswirken können. Umweltgerechte Bewirtschaftungs- und Renaturierungsstrategien werden zum Schutz der Oberflächengewässer vor Eutrophierung und zur langfristigen Siche- rung der Gewinnung von qualitativ hochwerti- gem Trinkwasser benötigt. Dabei stellt die Ver- meidung von diffusen P-Einträgen in die Ge- wässer neben der Begrenzung der DOC-Kon- zentration einen zentralen Punkt dar. Die von der Wiedervernässung ausgehenden Folgewir- kungen auf die Gewässerqualität werden ge- genwärtig im Rahmen des von der EU geför- derten Projektes PROWATER untersucht. Erste Ergebnisse unterstreichen, dass das hydrologi-

165 The impact of groundwater level fluctuations in peat soil on The mean phosphorus concentration in ground- phosphorus concentration in water water was the lowest in from Grobla H samples, where the mean water level was the highest and samples the phosphorus content in soil the lowest. The highest mean phosphorus concentration was A. Sapek, Barbara Sapek, S. Chrzanowski, P. found in samples from Gugny object, where the Nadany, M. Urbaniak, Institute for Land fluctuations were not controlled and changed Reclamation and Grassland Farming at Falenty, very often. This concentration was rather high PL-05-090 Raszyn on Kuwasy object managed as middle intensive grassland, in spite of that the phosphorus con- It is commonly supposed, that phosphorus com- tent in soil was the lowest between the three pounds in peat soil are better soluble then in investigated object (Table). These observed mineral soils. Therefore, a higher phosphorus relationships are better visible, if only one sam- leaching can be expected. There are some con- pling point is considering. siderations, that the dewatering of peaty bog would reduce the solubility of phosphorus com- The obtained results give a basis to assumption pounds and in opposite, the rewatering of peat- that the often changes of redox potential in peat land through raising the groundwater level would soil following the changes of groundwater table result in increasing this solubility. There were create a good medium to dissolve phosphate bound to the organic peat materials through made some attempts to prove this hypothesis III through observing the phosphorus concentration iron oxides and hydroxides. in groundwater samples from three peat soil objects differing in fluctuations of groundwater In expected paper we will present detailed rela- levels. The investigation were localised in a tionship between phosphorus concentration in great area of peatlands in Poland - the valley of groundwater samples and groundwater changes Biebrza river. Particularly, the Biebrza National in single monitoring point or in a cluster of such Park of Peatlands (about 170 000 ha), and points. Some attempts will be made to verify the Kuwasy bog used as a productive meadows above hypothesis. (about 1000 ha). In National Park, two trans- sections were established. In the trans-section of Grobla Honczarowska (Grobla H.) the fluctuation of groundwater level were the [email protected] smallest and in trans-section Gugny the greatest and uncontrolled. On object Kuwasy these fluctuation were moderate and controlled.

On each trans-section a set of plastic tube were installed in downward direction of the subsurface unoff. The water samples weretaken each 3 or 6 weeks.

Phosphorus content in soil, concentration in groundwater samples and groundwater level on investigation objects Grobla H. Gugny Kuwasy Number of soil samples 22 21 80 P content in soil mg P/dm3 – in 0.5 M HCl extract 43.6 28.3 18.5 3 Standard Deviation, mg P/dm 38.5 25.6 18.2 Number of groundwater samples 137 89 184 3 Mean concentration in groundwater samples, mg P/dm 0.196 0.930 0.697 3 Standard Deviation, mg P/dm 0.47 4.46 2.67 Mean groundwater level, cm 23 42 54 Standard Deviation, cm 22 28 22

166 Einsparung von Ressourcen durch Pflanzung. Jede der Varianten lag in vier Wie- die Anwendung von Langzeitdünger derholungen vor. beim Anbau von Weißkohl unter Ergebnisse: verschiedenen Bewässerungssyste- - Da die Kohlarten in maritimen Gebieten mit men höherer Luftfeuchtigkeit beheimatet sind, waren unter den Bedingungen des mitteldeut- L. Schreyer, Landesanstalt für Landwirtschaft schen Trockenraumes bei Kreisberegnung und Gartenbau (LLG), Zentrum für Gartenbau höhere Erträge zu erwarten. Es konnte je- und Technik doch keine signifikante Ertragsüberlegenheit über die Jahre für die Kreisberegnung festgestellt werden (s. Abb.). Versuchsfrage / Versuchshintergrund: - Bei der Tropfbewässerung wurden dagegen Über den Einsatz von Langzeitdüngern im Ge- durchschnittlich 28% weniger Wasser aus- müsebau liegen relativ wenige Erfahrungen vor. gebracht. In der LLG, Zentrum für Gartenbau und Technik - Mit der Langzeitdüngervariante konnten ver- Quedlinburg-Ditfurt, wurden zu dieser Thematik gleichbare Erträge und Qualitäten erzielt dreijährige Versuche mit Weißkohl durchgeführt, werden wie in den Varianten der Standard- da dieser eine relativ lange Vegetationszeit und düngung. Es konnten keine signifikanten einen hohen Nährstoffbedarf aufweist. Es war Unterschiede festgestellt werden, welche die Frage zu klären, ob bei einer Verringerung sich über die Jahre bestätigten. In der Ten- des Aufwandes hinsichtlich der Düngung und denz zeigte sich der Langzeitdünger jedoch Bewässerung, die gleichen Erträge und Quali- in der Ertragsbildung überlegen. Zusätzlich täten zu erzielen sind wie im z. Z. praxisüblichen wurden ca. 60 % des Arbeitszeitaufwandes Verfahren und ob ein Einfluß auf den Entwick- für die Düngung gespart. lungsrhythmus der Pflanzen festzustellen ist. - Die Innenqualität war in allen Varianten ausgeglichen gut. Versuchsvarianten: - Unterschiede im Entwicklungsverlauf zwi- Geprüft wurden die Sorten „Erdeno“ (1) und schen den Varianten wurden nicht festge- „Lennox“ (2) in den folgenden Varianten: stellt. A = ungedüngte Kontrolle / Kreisregner - Die Sorte Lennox zeigte in der Mehrzahl der B = normal gedüngt nach Düngeempfehlung Varianten eine Ertragsüberlegenheit. Sachsen–Anhalt / Kreisregner - Untersuchungen zum N-Verhalten im Boden C = Langzeitdünger (Agroblen, 800 kg / ha) / brachten keine eindeutigen Ergebnisse. Kreisregner. Die Varianten D, E und F beinhalteten die glei- Fazit: chen Düngestufen unter Tropfbewässerung. Mit einem verminderten Aufwand an Wasser Die normal gedüngte Variante bedeutete ent- und Arbeitszeit konnten bei gleichzeitiger Scho- sprechend den Ergebnissen der Bodenanalyse nung des Bodens vergleichbare Erträge und eine dreimalige Kopfdüngung; bei der Langzeit- Qualitäten erzielt werden. düngung erfolgte eine einmalige Einarbeitung des Düngers in den Boden eine Woche vor der

600

500

400 1998 300 2000 2001

200

100

0 ABCDEF

Abb. 1: kg – Erträge der einzelnen Varianten der Sorte „Erdeno“

167 Daphnientest - Methodische Unter- bedingungen nach DIN darstellt. Bei den Futter- suchungen zu Zuchtbedingungen zusätzen hat sich Hefe als günstigste der unter- von Daphnia magna suchten Varianten herausgestellt.

H.-M. Schubert, Sabine Bernsdorf, H. Borg, Institut für Agrartechnik und Landeskultur, MLU Schlussfolgerungen Halle-Wittenberg Durch geeignete Kombination von Zucht- medium und Futterzusatz wird die Größe der Daphnien und die Gelegegröße pro Weibchen Aufgabenstellung positiv beeinflusst sowie die Ausbildung von Zur Durchführung des Daphnientests, als Bio- Dauereiern vermieden. testverfahren zur Ermittlung der Schadwirkung von Wässern, Abwässern und als Biomonitor für die kontinuierliche Überwachung der Qua- lität von Fließgewässern, ist es erforderlich [email protected] ganzjährig testfähige Wasserflöhe im Alter von 6 bis 24 Stunden in ausreichender Menge bereitzustellen. Bei der Anzucht von Daphnia magna treten aber immer wieder insbesondere im Winter Schwierigkeiten auf, die sich in unge- nügenden Vermehrungsraten und ungleich- mäßiger Entwicklung der Daphnienpopulation ausdrücken. Ziel war es, aufgrund von Versu- chen mit unterschiedlichen Zuchtmedien und Futterzusätzen sowie definierter Anzuchtbe- dingungen in Anlehnung an die DIN 38412, günstige Varianten für die ungestörte und kontinuierliche Anzucht von Wasserflöhen herauszufinden.

Methoden In den Versuchen zu den Hälterungsbedingun- gen von Daphnia magna wurden verschiedene Zuchtmedien (Zuchtmedium M4 nach Elendt- Schneider , hallesches Trinkwasser, gereinigtes kommunales Abwasser), Verdünnungsstufen des Zuchtmediums M4 sowie Kombinationen der Zuchtmedien mit unterschiedlichen Futter- zusätzen getestet. Zur Auswertung der Versu- che wurden die Daphnien beobachtet und nach Kriterien bewertet, wie Größe, Färbung, Aktivität sowie des zahlenmäßigen Ansatzes von Eiern. Als Störfaktor wurde das Auftreten von männli- chen Individuen und das danach mögliche Auf- treten von Dauereiern dokumentiert.

Ergebnisse Als Zuchtmedien erwiesen sich das Medium M4 sowie das gereinigte Abwasser aus dem Auslauf des Klärwerkes Halle-Wörmlitz günstig hinsichtlich Reproduktion und Vitalität der Daphnien. Die Verdünnungsvarianten mit einem höheren Anteil des Medium M4 eigneten sich ebenfalls als Zuchtmedien. Hallesches Trinkwasser zeigte als Zuchtmedium den Nachteil, dass sich die Wasserflöhe nicht durchweg parthenogenetisch fortpflanzten, was eine Störung der Versuchs-

168 Nmin- Messreihen als Umweltindi- Lösungsansatz katoren für die Nitratgefährdung von Gewässern Die Abb. 1 zeigt als Beispiel eine Messreihe aus einem Wasserschutzgebiet bei Liebenau (Nie- P. Schweigert, R.R. van der Ploeg, Institut für dersachsen). Sie stellt die mittleren Nmin-Werte Bodenkunde der Universität Hannover aller landwirtschaftlich genutzten Flächen im Wasserschutzgebiet in den einzelnen Jahren im Herbst dar. Der Verlauf der Nmin-Gehalte ähnelt Problematik dem Verlauf der mittleren Tagesmaximumtem- peratur im Oktober. Eine multiple Regressions- Stickstoffüberschüsse in der Landwirtschaft rechnung zeigt, dass die Nmin-Gehalte (Nmin, haben zu einem Anstieg der Nitratkonzentration in kg/ha) höchst signifikant neben der Oktober- im Grundwasser geführt. Da dies einen Nut- temperatur (T10, in °C) vom Septembernieder- zungskonflikt gegenüber wasserwirtschaftlichen schlag (Ns9, in mm) sowie der Niederschlags- Zielen darstellt, sind seit dem Ende der 80er menge ab 1. Oktober bis zur Probenahme (Ns10, Jahre Maßnahmen zur Absenkung der NO3- in mm) abhängig sind. Weiterhin ist höchst Einträge durchgeführt worden. Um deren Erfolg signifikant ein negativer zeitlicher Trend (J) zu dokumentieren, werden in Trinkwasserein- nachweisbar, der auf einen witterungsbereinig- zugsgebieten häufig zu Beginn des Winterhalb- ten durchschnittlichen jährlichen Rückgang von jahres Messungen des auswaschungsgefähr- 4,3 kg/ha schließen lässt: deten mineralischen Bodenstickstoffs (Nmin, weitgehend NO3-N) vorgenommen. Ein Nmin- Rückgang im Laufe der Jahre soll auf verminderte NO3-Einträge in das Grundwasser schlie- ßen lassen. Da jedoch der Nmin-Wert stark von Witterungseinflüssen abhängig ist, überlagern diese einen möglicherweise vorhandenen rück- läufigen Trend der Werte. Deshalb ist in vielen Trinkwassereinzugsgebieten bislang kein rück- läufiger Trend nachweisbar.

0,3 2 Nmin = – 4,3 J + 4,3 T10 – 0,091 Ns9 - 16,5 Ns10 + 89,2 r =0,989***

90 18 80 16 70 14 60 12 50 10 40 8 30 6 Nmin (kg/ha) Nmin 20 4 Nmin-Gehalt 10 Oktobertemperatur 2 Oktoberte mpe ratur (°C) Abb. 1:Mittlerer Nmin-Gehalt aller landwirt- 0 0 schaftlich genutzten Flächen in einem

92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 Wasserschutzgebiet und Oktobertempe- 19 19 19 19 19 19 19 19 20 20 Zeit (Kalenderja hr) ratur

169 Ergebnis 1992 – 1997 beträgt der witterungsbereinigte jährliche Rückgang 5 kg/ha und sinkt Um den Erfolg von Maßnahmen zur Absenkung geringfügig auf 4,3 kg/ha ab, wenn der gesamte des Nitrataustrages beurteilen zu können, ist Zeitraum bis 2001 berücksichtigt wird. Bereits eine möglichst frühzeitige und genaue Informa- für den Zeitraum von 1992 – 1998 ist der tion über ihre Wirkungen nötig. Die Abb. 2 zeigt witterungsbereinigte Trend signifikant und in den deshalb einen Vergleich des Trends der gemes- Folgejahren noch besser abgesichert. Im senen Nmin-Werte sowie des witterungsberei- Gegensatz zum Trend der Messwerte, der stark nigten Trends. Es ist der Trend ab 1992 bis zu zwischen positiven und negativen Werten dem in der Abb. 2 jeweils angegebenen Kalen- schwankt, ergibt der negative derjahr zu erkennen. witterungsbereinigte Trend einen stabilen Ein- druck von der Entwicklung im Gebiet Schlussfolgerung

Das Beispiel zeigt, dass witterungsbereinigte Trends schneller, sicherer und genauer den Erfolg von Maßnahmen erkennen lassen, als dies auf der Grundlage der unaufbereiteten Da- ten möglich ist. Nmin-Messreihen sind deshalb ein wichtiger Umweltindikator für Verbesserun- gen der Nachhaltigkeit der Landschaftbewirt- schaftung, wenn Witterungseinflüsse angemes- sen berücksichtigt werden.

10 8 witterungsbereinigter Trend [email protected] 6 Trend Rohdaten 4

2 0 -2 -4 jährlicher Nmin-Trend (kg/ha) Nmin-Trend jährlicher -6 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Zeit (Kalenderjahr)

Abb. 2:Trend der gemessenen Nmin-Werte (Rohdaten) aus Abb. 1 sowie der witterungsbereinigte Trend ab dem Jahr 1992 bis zum jeweils angegebenen Ka- lenderjahr

So steigen beispielsweise die Messwerte von 1992 – 1995 jährlich um 8 kg/ha an, was, wie Abb. 1 zeigt, auf den Einfluss der Oktobertemperatur zurückzuführen ist. Im weiteren Verlauf ergibt sich der Eindruck rückläufiger Werte, jedoch ist für den gesamten Zeitraum kaum noch ein Rückgang zu erkennen. In keinem Zeitraum ist der Trend signifikant.

Da der Nmin Wert von vier Variablen abhängig ist, kann eine Berechnung des witterungsberei- nigten Trends frühestens für einen Zeitraum von 6 Jahren erfolgen. Für diesen Zeitraum von

170 Bewertung von Landnutzungsände- weilzeiten der akkumulierten Stickstoffmenge in rungen auf der Basis von Lysimeter- Ursache für höhere Erträge, die mit größeren untersuchungen N-Entzügen von bis zu 9 % verbunden waren.

J. Seeger, R. Meißner, Umweltforschungszen- trum Leipzig-Halle, Lysimeterstation, Falkenberg [email protected]

Für eine nachhaltige Landbewirtschaftung gilt es, sowohl die Funktionsfähigkeit des Bodens und damit seine Fruchtbarkeit zu erhalten, als auch die Grund- und Oberflächenwasser durch standortgerechte Landbewirtschaftung zu schüt- zen. Die vor allem seit Beginn der 90er Jahre teilweise ad hoc vorgenommenen Änderungen der Nutzungsintensität durch periodische Flä- chenstilllegungen können potentielle Belas- tungsquellen für die Grund- und Oberflächen- wasser darstellen. Deshalb werden in möglichst realitätsnah angelegten Lysimeterversuchen Kenndaten über das Auswaschungsverhalten von Makronährstoffen bei Stilllegungs- und Ex- tensivierungsmaßnahmen ermittelt. Bei den Lysimeterfüllböden handelt es sich um lehmige Sand(lS)-Standorte aus dem Elbeeinzugsgebiet mit einem erhöhten Verlagerungsrisiko für Stick- stoff (N), insbesondere auf oberflächennahen Grundwasserstandorten. Auf diesen lS-Stand- orten konnten die N-Austräge durch eine 9jährige Flächenstilllegung, gemessen an mittleren N-Austrägen aus dem Integrierten Landbau (mittl. jährlicher N-Austrag 26 kg/ha), um ca. 40 % gesenkt werden. Dagegen verringerte sich die N-Auswaschung auf extensiv bewirtschafteten Lysimetern mit einem um bis zu 67 % niedri- gerem Düngungsniveau im selben Versuchszeit- raum lediglich um 5 %. Neben den bekannten N-Mehrausträgen nach kurzfristigen Stilllegungszeiten von 1 bis 3 Jahren wurde nach der Wiederaufnahme der intensiven Pflanzenproduktion auf zuvor 5jährig stillgelegten Flächen in den nachfolgenden 4 Versuchsjahren deutlich, welche Bedeutung der Art und Weise der Wiedereingliederung zukommt. So konnten insgesamt im Versuchszeitraum verminderte N-Austräge um 7 % - nach Bracheumbruch im Frühjahr mit anschließender Einsaat von So.Weizen - und höhere Austräge von bis zu 32 % - nach Bra- cheumbruch im Herbst mit anschließender W.Weizeneinsaat - gegenüber analog bewirtschafteten Versuchsgefäßen aus dem Integrier- ten Landbau gemessen werden. Dabei wurden noch größere sickerwassergebundene N-Ver- luste durch die im Vorfeld der Nutzungsände- rung herrschenden Witterungsverhältnisse und einem daraus resultierenden Wasserdefizit vermieden. Auf der anderen Seite waren die mit dem Wasserdefizit verbundenen längeren Ver-

171 Der Einfluss der Winderosion auf die Schädigung des landwirtschaftlichen Bodenfonds

J. Stredanský, Monika Kubalcová, Lehrstuhl für Landschaftsplanung und Bodenbehandlung, Slowakische Landwirtschaftliche Universität, Nitra

Das Poster präsentiert eine der Ursachen, die zur Schädigung des landwirtschaftlichen Bo- denfonds in der Slowakei führen. Die Winderosion kommt zwar in kleineren Ge- bieten als zum Beispiel die Wassererosion vor, dennoch stellt sie ein ernsthaftes Problem für die Landwirtschaft der Slowakei dar. Es werden die durch Winderosion gefährdeten Hauptgebiete der Slowakei ausgegrenzt und durch Bildmaterial, Karten und Bodenkennwerte beschrieben. Des weiteren werden die Grund- lagen der Erosionsereignisse aufgeführt. Ergebnisse von Forschungsarbeiten zur Mes- sung der Intensität der Winderosion in Horna Malanta im Districkt Nitra in der Westslowakei werden dargestellt. Bestimmt wird die Intensität der Winderosion mit Hilfe der Korngrößenana- lyse des Treibsandes. Es wurden die durch Winderosion gefährdeten Gebiete kartiert und dargestellt. Abschließend werden Maßnahmen zur Verminderung der Erosion abgeleitet.

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172 Gewässerschutz im Einzugsgebiet des "Wilden Graben" als Beitrag zur EU-Wasserrahmenrichtlinie

S. Tauchnitz1, Sabine Bernsdorf1, H. Borg1, R. Meißner2, M. Steininger3,1Institut für Agrartechnik und Landeskultur, MLU Halle- Wittenberg ;2Umweltforschungszentrum Leipzig- Halle, Forschungsstelle Falkenberg; 3Mitteldeutsches Institut für angewandte Standortkunde und Bodenschutz, Halle

Die EU-Wasserrahmenrichtlinie fordert einen "guten Zustand" aller Oberflächengewässer bis zum Jahr 2015 und erstmals eine ganzheitliche Betrachtung des Gewässers unter Berücksichti- gung aller Einflussfaktoren im Einzugsgebiet. Die Aufgabe vorliegender Untersuchungen besteht darin, den Istzustand des Wilden Grabens und des entsprechenden Einzugsgebietes als Voraussetzung für zu ergreifende Gewässer- schutzmaßnahmen zu erfassen und zu analysie- ren. Im Zusammenhang mit der Eutrophierung und Verlandung des Süßen Sees sowie der Wiedervernässung des Salzigen Sees sind zur Minimierung der Stoffbelastung die kleinen Fließgewässer im Mansfelder Land von Bedeu- tung. Im Ergebnis ökomorphologischer Unter- suchungen wird der Wilde Grabendurch starke Tiefen- und Ufererosion geprägt. Die chemische Gewässergüte wurde anhand der Kennwerte BSB5, CSB, O2, Nährstoffe (Nt, NO3, NH4, PO4) pH und elektrische Leitfähigkeit bestimmt. Aus den Ergebnissen wird die Belastung des Ge- wässers durch Einleitung kommunaler Abwäs- ser deutlich. Die Kennwerten BSB5, NH4 und o-PO4 klassifizieren das Gewässer in die Güteklassen I-II bis IV. Einen weiteren Einfluss auf das Gewässer stellt die sich aus Relief, Boden und Bewirtschaftung ergebende Erosion dar. Das Erosionsgeschehen wurde mit Hilfe des Simulationsmodells "EROSION 3D" an einem ausgewählten Schlag erfasst. Diffuse Einleitungen aus Ortslagen sind weitere das Gewässer belastende Größen. Es werden schlussfolgernd aus den Untersuchungen Maß- nahmen zur Verbesserung des Gewässerzu- standes aufgezeigt.

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173 Bodenbiologische Untersuchungen sentlich höheres Niveau (Tab. 1). Auf den Flä- an anthropogen geprägten Stand- chen Zeterklippe und Brockengarten wurden orten im Nationalpark Hochharz jeweils zwei Varianten untersucht. Auf der einen Fläche wurde das Gras abgemäht und die Bio- S. Tischer, S. Lampe, H. Tanneberg, Institut masse entfernt, die Kontrollfläche dagegen blieb für Bodenkunde und Pflanzenernährung, MLU naturbelassen. Tendenzielle Unterschiede, Halle-Wittenberg noch nicht statistisch abgesichert, lassen auf den Mahdflächen nach 5 Jahren eine geringe Abnahme der Nährstoffmengen erkennen. Das Ziel vorliegender Untersuchungen war es, den bedeutet, dass mit der Mahd einer weiteren bodenbiologischen Zustand sowie den Nähr- Nährstoffanreicherung in den Böden entgegen- stoffstatus ausgewählter Standorte im National- gewirkt werden könnte, denn vor allem die NOx- park Hochharz als Folge anthropogener Belas- Emissionen haben in den letzten 30 Jahren sehr tungen, wie Depositionen, Bautätigkeiten, lang- stark zugenommen. Unter Baumbeständen ist jährige militärische Nutzung und Auswirkungen der Stickstoffeintrag um den Faktor 2 bis 3 hö- des Tourismus, zu erfassen. Zur Zeit ist noch her als im Vergleich zu Freilandmessungen weitgehend ungeklärt, wie sich die Akkumulation (WALTHER, 1999), da es durch die Baum- von Schwermetallen in humosen Waldböden kronen zu einem Auskämmeffekt und damit zu langfristig auf den Stoffwechsel von Bäumen einer Anreicherung kommt. Forstliche Maß- und Bodenvegetation, auf Bodenorganismen nahmen wie Bodenbearbeitung, Kalkung oder und die Stoffumsetzungen im Boden auswirkt. Waldrodung können zur N-Mobilisierung und Man kann davon ausgehen, dass ein fort- somit zu hohen N-Austrägen führen. Bislang gesetzter Anstieg der Schwermetallvorräte bei konnte bei Grundwasser-Einzugsgebieten mit gleichzeitiger Bodenversauerung potenzielle Waldbeständen nitratarmes Wasser erwartet Gefahren birgt. Es ist damit zu rechnen, dass werden. Bei dem heutigen Niveau der Fraktionen dieser Metalle wieder mobilisiert Immissionen ist bei Forststandorten neben der werden und in die Nahrungskette gelangen kön- Wassergefährdung durch Versauerung mit nen. Beprobt wurden auf dem Brockenplateau steigenden Nitratgehalten zu rechnen. zwei Flächen mit großer anthropogener Belas- Entsprechende Untersuchungen von BÖHL- tung und drei mit geringeren derartigen Einwir- MANN et al. (2001) in Hochmooren des Harzes kungen. Außerdem wurden noch zwei tiefer erbrachten mit 5,3 mg/l Nt im Moorwasser um gelegene Flächen des Brockenmassivs unter- das 10fache höhere Gehalte gegenüber sucht. Folgende bodenchemische Kennwerte Normalwerten. Der anorganische Anteil betrug wurden ermittelt: pH-Wert, N (Nmin, Nt), P, K durchschnittlich 55% (davon 54% Nitrat). Am (DL), Schwermetallgehalte (DIN 38414), die Beispiel der Fläche Pferdekopf, die gleich- mobilen Schwermetallgehalte nach ZEIEN et al. zeitig als Boden-Dauerbeobachtungsfläche des (1989, 1991) und LIEBE et al. (1987), KAKeff Landes Sachsen-Anhalt dient, kann man die und Corg-Gehalt. Als bodenbiologische Kenn- Nährstoffverlagerung innerhalb des Profils größen wurden die mikrobielle Biomasse erkennen (Tab. 1 und 2). (Heinemeyer et al., 1989), die Enzymaktivitäten ß-Glucosidase (HOFFMANN et al., 1965 mod.) Die Auswirkungen des Säureeintrages auf die und Katalase (BECK, 1971) und die Lumbrici- anorganischen Bodenbestandteile sind zunächst denpopulation bestimmt. Weitere Ergebnisse die Verringerung der Kationenaustauschkapa- sind bei LAMPE (2002) zu entnehmen. zität und der Basensättigung der Oberflächen Die anthropogen überprägten Flächen unterlie- sowie im weiteren Verlauf der Versauerung die gen sowohl in der Substratzusammensetzung Zerstörung von Tonmineralen. Die geringen als auch in den bodenchemischen und -biologi- Werte für die effektive Kationenaustauschkapa- schen Kennwerten großen Schwankungen. Die zität (KAKeff) bedeuten, dass die Böden bereits meisten der untersuchten Standorte weisen pH- sehr ungünstige ökologische Eigenschaften Werte von 3 bis 4,5 auf; nur die militärisch ge- aufweisen und gegenüber weiteren stofflichen nutzten Flächen haben mit 5,8 bis 7,3 ein we- Belastungen sehr empfindlich sind (Tab. 2).

174 Tab. 1: Standortdaten mit einigen Bodenkennwerten, Mittelwerte aus vier Mischproben

Standort m über Bodentyp Hori- Boden- pH Corg Nt Nitrat NH4 NN zont art CaCl2 (%) mg/kg mg/kg Feuersteinwiese 750 Braunerde Ah Lu 4,1 7,56 0,60 0,36 1,01 Bv Lu 4,3 3,31 0,21 0,15 0,35 Pferdekopf 850 Braunerde- Ahe Sl4 2,9 5,26 0,18 0,07 0,27 Podsol Bhs Ls4 3,3 4,82 0,15 0,03 0,18 Bvs Lt2 3,9 4,45 0,13 0,05 0,26 Bv Sl4 4,1 1,60 0,04 0,04 0,16 Zeterklippe M* 900 Skeletthumus- Oh Sl4 3,1 26,95 1,07 0,14 1,16 K* 900 boden Oh Sl4 3,2 23,11 1,29 0,19 1,39 Brockengarten M* 1130 Skeletthumus- Oh Sl4 3,5 19,40 0,85 0,30 1,76 K* 1130 boden Oh Sl4 3,4 22,54 1,05 0,43 2,15 Randgebiet R6 1120 Anthrosol Y Sl4 5,8 6,56 0,14 0,11 0,11 R7 1140 Anthrosol Y Sl4 7,3 9,03 0,43 0,20 0,19 * M = Mahdfläche; K = Kontrollfläche

Tab. 2: Standortdaten mit einigen Bodenkennwerten, Mittelwerte aus vier Mischproben

Schwermetalle mg/kg

Standort Hori- KAKeff P K Königswasserextrakt (KW) Mobile Fraktion, in % von KW zont cmolc/kg mg/kg mg/kg Zn Pb Cd Zn Pb Cd Feuersteinwiese Ah 7,3 0,15 0,80 118,3 101,2 0,52 3,0 0,6 10,6 Bv 3,8 0,11 1,06 124,9 52,1 0,37 1,0 0,4 0,7 Pferdekopf Ahe 2,1 0,14 0,37 11,7 127,7 0,24 17,5 11,7 33,3 Bhs 1,7 0,12 0,22 16,1 79,3 0,25 12,9 9,4 32,0 Bvs 3,8 0,16 0,40 40,8 101,3 0,25 2,4 2,3 12,0 Bv 2,8 0,15 0,16 67,7 19,1 0,30 1,1 3,1 6,7 Zeterklippe M Oh 6,1 0,31 2,40 121,3 596,8 2,27 - - - Brockengarten M Oh 6,1 0,23 1,10 54,5 1019,9 1,47 15,9 2,3 19,7 Randgebiet R6 Y 38,3 0,66 1,17 174,9 200,6 1,01 0,2 0,01 0,3

50 35 45 Cd Cd Zn 30 R = -0,68 40 Pb y = 19122x-5,7267 y = 6574,6x-5,5569 2 25 p<0,05 35 Zn R2 = 0,792 R = 0,8639 30 20 25 Pb 15 20 y = 7792,6e-2,1746x 10 15 R2 = 0,9596

Mobile Fraktion (%) Mobile Fraktion 10 5

5 Quotient Metabolischer 0 0 2345678 2345678 pH-Werte pH-Wert Quotienten in Abhängigkeit von den pH-Werten (n=76)

Abb. 1: Mobile Schwermetallgehalte in % von Gesamtgehalten (n=8) und metabolischer Quotient

Die Gesamtgehalte der Schwermetalle waren Schwermetallfraktion kommt hinsichtlich der besonders hoch für Pb mit 1,02 g/kg im Bro- ökologischen Wirksamkeit die größte Bedeutung ckengarten. Die hohen Pb- und Cd-Gehalte zu, weil dieser mobile Schwermetallanteil für die korrelieren mit niedrigen pH-Werten, die ein Aufnahme in Pflanzen und für die Verlagerung großes Mobilisierungspotenzial dieser Schwer- mit dem Sickerwasser verfügbar ist und weil von metalle fördern. Der Anteil der mobilen ihm negative Wirkungen auf Bodenorganismen Schwermetalle von Cd und Zn sind im Brocken- ausgehen (Tab. 2, Abb.1). Die Corg-Gehalte ha- garten und Pferdekopf stark erhöht. Der mobilen ben mit Ausnahme der anthropogen beeinfluss

175 ten Flächen hohe Werte. Obwohl die mikrobielle der mikrobiellen Biomasse (r=0,48; p<0,05). Die Biomasse ebenfalls ein hohes Niveau erreicht, anthropogen geprägten Flächen weisen sehr ist das Cmic/Corg-Verhältnis auf den meisten heterogene Werte auf. Erst mit der einsetzen- Flächen < 0,5, was auf eine niedrige biologische den Bodenbildung und einer zunehmenden Ver- Aktivität hinweist, die vor allen Dingen negativ sauerung dieser Flächen kann sich die Bio- durch die niedrigen pH-Werte beeinflusst wird zönose an die standorttypischen Daten annä- (r=-0,60). Der metabolische Quotient zeigt die hern. Effektivität des mikrobiellen Stoffwechsels an. Unter den wirbellosen Bodentieren haben die Bei ungünstigen Bedingungen, wie zum Beispiel Lumbriciden eine vergleichsweise lange Le- Belastungen des Bodens mit Schadstoffen oder bensdauer. Sie können daher vorhandene Um- niedrigen pH-Werten, benötigen die Mikroor- weltbelastungen über mehrere Jahre addierend ganismen mehr Energie zum Unterhalt ihrer Bio- anzeigen und gelten somit als gute Bioindikato- masse und der Anteil an veratmetem Kohlen- ren. Den Lumbriciden kommt zudem aus ökolo- stoff steigt. Dies trifft vor allem auf die Standorte gischer Sicht eine große Bedeutung zu, weil sie Brockengarten, Zeterklippe und Pferdekopf zu am Anfang einer Nahrungskette stehen, in der (Tab. 3, Abb. 1). Die C/N-Verhältnisse des sie belastete Nahrung für die ihnen in der Nah- Brockenplateaus befinden sich in einem rungskette folgenden Räuber sein können. Als Wertebereich von 20 bis 25, ebenfalls auf eine bemerkenswert ist das Vorkommen von Lumbri- langsame Umsetzung hinweisend. ciden auf dem Brockenplateau zu bezeichnen, Bei den Enzymaktivitäten korrelierte die ß-Glu- wo im Brockengarten die acidotoleranten Arten cosidase gut mit dem Corg-Gehalt (r=0,42) und Dendrobaena octaedra und Dendrodrilus rubida

1 Tab. 3: Mikrobiologische Bodenkennwerte der Standorte, Mittelwerte aus vier Mischproben

Standort Hori- Basal- Cmic Metabo- Cmic/ Corg C/N- Enzymaktivitäten zont atmung µg C/g TS lischer Verhält- Verhält- Katala- ß-Glucosidase µg C/g TS/h Quotient nis (%) nis sezahl µg Saligenin/g TS Feuersteinwiese AhBv 5,32 757,4 7,02 1,04 12,5 53,0 96,5 Pferdekopf Ahe 1,84 154,9 11,88 0,30 28,8 0,8 7,3 Zeterklippe M Oh 14,98 807,1 18,56 0,30 25,2 15,7 43,2 K Oh 16,20 982,0 16,50 0,44 17,9 3,2 43,5 Brockengarten M Oh 6,45 570,3 11,31 0,33 22,7 18,0 44,5 K Oh 8,38 715,3 11,71 0,34 21,5 12,6 58,0 Randgebiet R6 Y 3,19 348,3 9,16 0,54 45,8 3,7 21,5 R7 Y 7,27 11167,3 6,23 1,33 20,8 17,1 51,1

140 100 140 90,6 90 Biomasse und 120 80 Abundanz 107 70 100 60 80 50 40 60

39 / m² Anzahl 30 40 Biomasse g / m² 20 18,9 12 20 10 2,3 2 0 0 Pferdekopf Brockengarten Feuersteinw. Randgebiet

Lum bric us Dominanzen in % 3 22,7 castaneus 31,9 40,5 Aporrectodea D e n d ro d rilu s (0,12 g) Abb: 2: caliginosa (0,3 g) 35,7 rubida tenuis Lum bric us (0,05 g) Lumbriciden- 100 terres tris Aporrectodea rosea (0,26 g) Dendrobaena (2,92 g) vorkommen und octaedra Octolasium Lumbricus (0,09 g) 64,3 74,3 cyaneum rubellus (0,44 g) durchschnittliche Dendrobaena 27,6 octaedra (0,19 g) (0,89 g) Individuengewichte im Arten-Diversität 0 0,62 0,78 0,45 starke Nationalpark Hoch- Evenness: 0 0,89 0,71 0,41 anthropogene harz, Erfassung: pH-Werte: 2,9 3,5 4,1 5,8 Beeinflussung Mai 2001 176 tenuis auftraten. Am Rande der Militärfläche (R Zn belasteten Böden in der Nähe einer 6), auf der Brockenkuppe, wo höhere pH-Werte metallverarbeitenden Fabrik als einzige gemessen wurden, kamen Lumbricus rubellus, Lumbricidenart Lumbricus rubellus und Aporrectodea caliginosa, Aporrectodea rosea TISCHER et al. (1996) registrierte auf einem und als juvenile Tiere Lumbricus terrestris vor. ähnlichen Areal im Vorharz nur Lumbricus Die Abundanz und die Biomasse waren auf den terrestris. ALBERTI et al. (1996) und TISCHER Standorten Brockengarten und Pferdekopf sehr et al. (1996; 2001) berichten von hohen niedrig. Krautige Bodenvegetation fördert die Akkumulationsraten von Zn und Cd in den Entwicklung anspruchsvoller und leistungsfähi- Lumbriciden, die weitgehend unabhängig von ger Arten. Wenn auf Waldstandorten kaum ein den pH-Werten sind. Sie können das 10fache derartiger Bewuchs vorhanden ist, wie es auf der Bodenwerte erreichen (HOPKIN, 1989) und den Flächen Brockengarten und Pferdekopf der bei zusätzlicher Kontamination mit organischen Fall ist, ist mit niedrigen Besatzdichten und we- Schadstoffen kann dieser Transferfaktor sogar nigen Arten zu rechnen. Die Arten-Diversität und das 30fache betragen (TISCHER et al., 2001). die Biomasse nahmen mit steigenden pH-Wer- Die Lumbriciden können demzufolge sehr ten bzw. günstigeren Lebensbedingungen in ungünstige Umweltbedingungen tolerieren. Im Abhängigkeit von der Höhenlage zu (Abb. 2). Allgemeinen kann man feststellen, dass Invertebraten mit hohem Ca-Bedarf Schwer- L. rubellus besitzt offensichtlich effektivere metalle akkumulieren. Wie die Pflanzenwurzel Schutzmechanismen, um den direkten und indi- befindet sich der Regenwurm in ständigem rekten Wirkungen der Bodenazidität entgegen- Kontakt mit der Bodenlösung. Durch die zusteuern. So sind die Kalkdrüsen bei L. rubel- ständige Produktion von Körperschleimen ist er lus stark entwickelt, während bei den endogäi- in der Lage, toxische Ionen bis zu einem schen Arten nur sehr kleine und inaktive Drüsen gewissen Grad zu binden und damit eine per- vorhanden sind (MAKESCHIN, 1993). Auf den cutane Aufnahme teilweise zu verhindern. Die Forststandorten mit niedrigen pH-Werten domi- Körperschleime wirken auch alkalisierend und nierten deshalb vor allem die acidotoleranten heben den pH-Wert in der unmittelbaren Umge- Arten L. rubellus, D. octaedra und D. rubida bung der Tiere deutlich an. Regenwürmer kön- tenuis. Sie sind meist die einzigen Arten, die auf nen in ihrem Körper die toxische Wirkung von solchen Flächen vorkommen. Nach CURRY Schwermetallen durch Proteinbindung herab- (1998) sind Regenwürmer generell in Böden mit setzen. Es ist ein deutliches arttypisches Reak- niedrigen pH-Werten von weniger als 3,5 abwe- tionsmuster erkennbar: Zn, Cd und Pb sind in send und nur spärlich bei pH-Werten von < 4,5 den epigäischen und endogäischen Arten höher anzutreffen. Während es beträchtliche Differen- konzentriert als in den Arten L. rubellus und zen zwischen den Spezies und den von ihnen L. terrestris (Tab. 4). Es wird vermutet, dass bevorzugten pH-Werten gibt, wird die Mehrheit diese weniger an den Auflagehorizont gebunden bei 5,0 bis 7,4 gefunden. sind und sich häufiger im geringer belasteten Das Anreicherungsverhalten von Schwermetal- Mineralboden des Ah-Horizonts aufhalten. len in Lumbriciden und deren Empfindlichkeit Literatur: Auf Wunsch bei den Autoren zu gegenüber Schadstoffen kann von Art zu Art erhalten. sehr verschieden sein (HOPKIN, 1989; ALBERTI et al., 1996 und TISCHER et al., 1996 u.a.). So fand HOPKIN (1989) in mit Pb, Cd und [email protected] Tab. 4: Schwermetalle in Lumbriciden und Transferfaktoren (TF) für Zn und Cd Standort Gesamtproben (adulte Schwermetalle mg/kg (DIN 38414) und juvenile) bzw. Art Zn TF Zn Pb Cd TF Cd Ni Cr Cu Feuersteinwiese Gesamt 202,7 1,7 337,2 12,46 24,0 9,9 10,6 12,9 L. terrestris 281,4 24,0 34,9 6,04 11,6 5,9 7,8 8,0 O. cyaneum 479,4 4,1 29,9 10,80 20,8 4,6 5,8 7,4 Pferdekopf D. octaedra 179,3 15,3 59,2 2,70 11,3 0,9 0,9 8,4 Brockengarten Adulte (epigäisch) 198,5 3,6 3732,1 10,02 6,8 3,9 2,1 10,4 Juvenile (epigäisch) 189,4 3,5 1937,4 15,86 10,8 8,0 2,0 9,4 Randgebiet R6 Gesamt 534,0 3,1 74,5 9,63 9,5 4,0 5,8 13,7 L. rubellus 432,6 2,5 81,1 7,74 7,7 2,3 2,0 8,5 Juvenile (endogäisch) 682,8 3,9 40,9 12,18 12,1 1,9 1,7 9,4 Juvenile (anözisch) 439,6 2,5 82,3 7,87 7,8 2,4 2,0 8,7

Dank: Wir bedanken uns für die freundliche Unterstützung durch Herrn Dr. Wegener vom Nationalpark Hochharz.

177 Das Tagebaurestloch 397 in Theißen heitstechnischen Vorgaben des Berg- - ein Beispiel für die Eingliederung amtes; alter Bergbauhohlformen in die Kul- – Biotopmanagement mit teilweiser Ro- turlandschaft Mitteldeutschlands dung der Robinien und der Clematis, flächigen Gehölzanpflanzungen, An- bringen von Nisthilfen und E. Vogler, F. Vogler, Dr. Vogler und Partner Wegetrassierung; Ingenieurgesellschaft mbH, Leipzig – Schutz des angrenzenden Ackers durch erosionshemmende Maßnahmen im Restlochbereich; 1 Das ca. 130 ha große Tagebaurestloch 397 – Pflege des Wasserkörpers durch Ufer- in Theißen (Burgenlandkreis) entstand gestaltung (Unterbindung der wilden durch die Gewinnung von Braunkohle im Müllverkippung, Schutz vor Erosion und Tief- und Tagebau im Zeitraum von 1863 bis Deflation, Anlegen einer Belüftungs- 1932. Es ist Gemeindeeigentum. Umwelt- schneise); belastendes Gefährdungspotential bestand – Regelung der Verantwortlichkeiten. in: – geringer Standsicherheit der Böschun- Die Anlage eines Fitness-Parcours (Trimm- gen in mehreren Bereichen, Dich-Pfad) befindet sich in Planung. – Förderung der Erosion der angrenzenden Ackerböden, – Schadstoffeintrag in das offen liegende 5 Die Maßnahmen fanden Akzeptanz bei der Grundwasser. Bevölkerung (Besucherverkehr, Projekttage Verschiedene Nutzungsansätze (intensive der Schule, öffentliche Nistkastenkontrollen Fischwirtschaft, Müllverkippung, Ascheein- mit Beratung durch die Untere Naturschutz- spülung) wurden auf Grund geringer Effekti- behörde). vität bzw. nicht vertretbarer Umweltbelas- tung wieder aufgegeben oder nicht begonnen. 6 Am Beispiel des Tagebaurestlochs 397 in Theißen kann die Bedeutung alter Bergbau- hohlformen als wertvolle Elemente der Kul- 2 Auf Grund des Gefährdungspotentials und turlandschaft im ländlichen Raum Mittel- der damit verbundenen Sperrung für den deutschlands gezeigt werden, wenn sie Besucherverkehr konnte sich im Bereich durch landschaftsgestaltende Maßnahmen des Restlochs die Pflanzengesellschaft na- harmonisch in die Kulturlandschaft eingefügt hezu ungestört entwickeln. Es wurden neun und nachhaltig genutzt werden. Das Beispiel Vegetationskomplexe, in denen mehrfach ist übertragbar. konkurrenzschwache Arten vorkommen, nachgewiesen. Faunistisch ist die Entwick- lung des Restlochs zum Habitat für Singvö- gel und Insekten besonders hervorzuheben. [email protected]

3 Die Gemeindeverwaltung Theißen erteilte der Dr. Vogler und Partner Ingenieurgesell- schaft mbH den Auftrag, kostengünstige Nutzungsmöglichkeiten des Restlochs und seines Umlands (insgesamt ca. 300 ha) für die Naherholung zu prüfen sowie Gestal- tungsvorschläge unter besonderer Berück- sichtigung der Bergsicherheit sowie des Natur- und Umweltschutzes vorzulegen und zu realisieren.

4 Die Aufgabe wurde erfüllt durch – den Bau eines Rundwanderwegs mit Rastplätzen, Aussichtspunkten und Lehrtafeln unter Beachtung der sicher-

178 Impressum

ISSN 1619-4071

Berichte des Landesamtes für Umweltschutz Sachsen-Anhalt. - Halle (2002) Sonderheft 2: Beiträge der Landeskultur und Kulturtechnik für eine nachhaltige Nutzung und Entwicklung der Kulturlandschaft - Geschichte und Perspektiven - Internationale Tagung vom 15.10. bis 17.10.2002 in Halle

Herausgeber und Bezug: Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt, PSF 200 841, 06009 Halle, Sitz: Reideburger Str. 47, 06116 Halle, Telefon (0345) 5704 0 [email protected]

Veranstalter: Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Umweltforschungszentrum Halle-Leipzig

Schriftleitung: Dr. Sabine Bernsdorf (MLU Halle-Wittenberg)

Redaktion: Prof. Dr. R. Meißner (UFZ/MLU Halle-Wittenberg) Prof. Dr. H. Borg (MLU Halle-Wittenberg) Dr. U. Kamm, Präsident (LAU Sachsen-Anhalt)

Satz- und Karten- bearbeitung: Helene Schwarz, Marion Kindlein und Gloria Dornack

Diese Schriftenreihe wird kostenlos abgegeben und darf nicht verkauft werden. Der Nachdruck bedarf der Genehmigung. Die Autoren sind für den fachlichen Inhalt ihrer Beiträge selbst verantwortlich. Die von ihnen vertre- tenen Ansichten und Meinungen müssen nicht mit denen des Herausgebers übereinstimmen.

Oktober 2002

Diese Schrift darf weder von Parteien noch von Wahlhelfern während eines Wahlkampfes zum Zwecke der Wahlwerbung verwendet werden. Missbräuchlich ist insbesondere die Verteilung auf Wahlveranstaltungen, an Informationsständen der Parteien sowie das Einlegen, Aufdrucken oder Aufkleben politischer Informationen oder Werbemittel. Auch ohne zeitlichen Bezug zu einer bevorstehenden Wahl darf die Schrift nicht in einer Weise verwendet werden, die als Parteinahme der Landesregierung zugunsten einzelner Gruppen verstanden werden könnte.

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