Winderosion in Brandenburg - Bodendegradierung und Bodenschutz

Transkript

1 Winderosion in Brandenburg - Bodendegradierung und Bodenschutz Roger Funk Institut für Bodenlandschaftsforschung

2 Winderosion in Deutschland Zunehmende Wahrnehmung in den Verkehrsnachrichten

3 Winderosion in Deutschland Beziehung zwischen Bodenabträgen und ihren Erscheinungen im Feld (Chepil 1960) Beschreibung der Erosion Erscheinungen der Erosion Jährlicher Bodenverlust (t/ha) Keine bis unbedeutend Leicht Keine deutlich sichtbaren Anzeichen von Bodenverlagerungen Geringe Bodenverlagerung, WW im Keimstadium nicht geschädigt bis 40 = 2-3 mm Krume Moderat Ab- und Auftragserscheinungen > 2.5 cm, WW im Keimstadium geschädigt Spanne für Deutschland Hoch Sehr hoch Extrem hoch Abtrag/Auftrag cm mit entsprechenden Akkumulationen am Feldrand Abtrag/Auftrag cm, geringe Dünenbildung Abtrag/Auftrag > 7.5 cm, Dünen und Treibsandablagerungen > 1125

4 Winderosion in Deutschland Sandsturm - Sandboden bei Anklam Mecklenburg-Vorpommern Foto: Ostsee-Zeitung Staubsturm - Lössboden A 61 zwischen Mainz Ludwigshafen Foto: DPA

5 Onsite - Effekte der Winderosion Auswehung des Feinmaterials, Austrag von OS und Nähr- und Wirkstoffen (Bsp. 70% eines Vorauflaufherbizids im Mais können durch ein Erosionereignis abgeblasen werden) Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften des Oberbodens Abrasion von Pflanzen, Überdecken und Auswehen von Saaten (Ertragseinbußen bis Totalschaden)

6 Offsite - Effekte der Winderosion Einschränkung der Sichtbarkeit, Staubbelastung Depositionen auf Straßen, Gräben, Pflanzen... Nährstoffeinträge in benachbarte Biotope Gesundheitsbelastung (Feinstaub, PM10)

7 Winderosion in Brandenburg Monatliche Erosivität des Klimas in Brandenburg ( ) Klimatische Erosivität

8 Winderosion in Brandenburg Monatliche Erosivität des Klimas im Jahr 2011 und Anteil bracher Flächen WWI = u * (u u t )² Wenn u > 6 m/s, Nd = 0 mm oder PET > Nd

9 Winderosion in Brandenburg Ermittlung der Erosionsgefährdung von Böden durch Wind Abgeleitet aus Bodendaten: Bodenschätzung, MMK Windgeschwindigkeit und richtung Landschaftsstruktur WEG Fläche (ha) Fläche (%) keine ,4 gering ,2 mäßig ,9 hoch ,7 Sehr hoch ,8 Summe

10 Winderosion - Wechselspiel der Kräfte Wind Bodenart Krusten/Aggregate Bodenfeuchte Rauhigkeit Bodenbedeckung Externe Einflüsse Erosivität Interne Eigenschaften Erodierbarkeit

11 Winderosion Winderosion Bodendegradierung durch Entmischung 1. Am Ort Kriterium: Partikelgröße Wind Long-term Suspension < 20 µm Saltation µm Short-term suspension µm creep > 500 µm

12 Winderosion Abtrag (Sand und Staub) Sand +/Staub (-)

13 Winderosion Entmischung der Korngrößen des Bodens durch Winderosion Boden Deposition am Feldrand 5 cm 15 cm 35 cm % >0,63mm >0,2mm >0,063mm <0,063mm Grobsand Mittelsand Feinsand Schluff + Ton

14 Winderosion Entmischung der mineralischen und organischen Bestandteile des Bodens durch Winderosion 1. Bevorzugtes Ausblasen der organischen Substanz 2. Begrenzte Verfügbarkeit (gilt auch während eines Ereignisses)

15 Winderosion Bilanz von Winderosionsmessungen auf einem brachen Messfeld jährlicher Bodenabtrag ~ 45 t/ha ausgelöst durch 1 2 Erosionsereignisse pro Jahr vorwiegend in den Monaten März und April Auftrittswahrscheinlichkeit 3-4 x in 10 Jahren jährlicher Humusverlust ~ 120 kg / ha CC Grenzwert für gute fachliche Praxis: 75 kg / ha

16 Maßnahmen zum Schutz vor Winderosion Winderosion - Wechselspiel der Kräfte Wind Bodenart Krusten/Aggregate Bodenfeuchte Rauhigkeit Bodenbedeckung Externe Einflüsse Erosivität Interne Eigenschaften Erodierbarkeit

17 Maßnahmen zum Schutz vor Winderosion Winderosion - Wechselspiel der Kräfte Maßnahmen Reduzierung der Windgeschwindigkeit Erhöhung der Widerstandskraft Windschutzhecken Bodenbedeckung Oberflächenrauhigkeit Streifenanbau Bodenfeuchte Bodenbedeckung Oberflächenrauhigkeit Stabilisationsmittel

18 Grundprinzipien Loslösung der Partikel erschweren (Krusten, Feuchte...) Transport behindern (Aggregate, Bodenbedeckung...) Zwischenspeicher schaffen (Rauhigkeit...) Feldlängen reduzieren Verhindern des lawinenartig zunehmenden Transportes

19 Maßnahmen zum Schutz vor Winderosion Windschutzhecken Schutzwirkung von Windhindernissen Schattenwurf eines LE zur Ableitung von Schutzbereichen Windrichtung Schutzbereich entspricht 5- fachem der Höhe fachem der Höhe sehr gut sehr gut gut mäßig gering sehr gering Stufen der Schutzwirkung

20 Maßnahmen zum Schutz vor Winderosion Landschaftselemente in der Agrarlandschaft

21 Maßnahmen zum Schutz vor Winderosion Erosionsgefährdete Flächen im Ausschnitt

22 Maßnahmen zum Schutz vor Winderosion Windschutz durch die Landschaftselemente

23 Maßnahmen zum Schutz vor Winderosion Schutzwirkung von Windhindernissen in Brandenburg Abgeleitet aus Bodendaten 37 % der Landesfläche Unter Einbeziehung der Landschaftsstruktur 14 % des AL

24 Maßnahmen zum Schutz vor Wind Windbruch im Maisbestand Bilder: Vereinigte Hagel,

25 Maßnahmen zum Schutz vor Wind Bodenbedeckung effektivstes Mittel um Erosion einzuschränken ca. 20 % ausreichend um Winderosion zu verhindern stehende Pflanzenreste besser als flache Anordnung quer zur Hauptwindrichtung

26 Reduction of surface wind speed Maßnahmen zum Schutz vor Wind Bodenbedeckung

27 Maßnahmen zum Schutz vor Wind Bodenbedeckung relative soil loss (%) flach, eingearbeitet average at the surface in the surface stehende Stoppel soil coverage (%)

28 Maßnahmen zum Schutz vor Wind Krusten/Aggregate Generell tritt Winderosion nur auf frisch bearbeiteten Oberflächen auf bei entsprechender Witterungslage Saatbettbereitung bzw. Pflegemaßnahmen verschieben Aggregate: allgemein gute Bodenstruktur schaffen Einzelkornstruktur vermeiden (Toteggen) Bodenfeuchte bei der Bearbeitung beachten

29 Maßnahmen zum Schutz vor Wind Rauhigkeit Bodennahe Windgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom BB-Verfahren Höhe (cm) ,1 Pflug Scheibe Grubber/Saat Grubber/Krüm Starrgrubber 0, Windgeschwindigkeit (m/s)

30 Reduction of surface wind speed Maßnahmen zum Schutz vor Wind Rauhigkeit Windrichtung Schutzbereich vor springenden Sandpartikeln Schatten entspricht einem Aufprallwinkel von 15

31 Maßnahmen zum Schutz vor Wind Rauhigkeit Emergency tillage, Verfahren aus den USA Bei akuter Gefährdung, wenige Stunden bevor Starkwinde angekündigt sind, Furchen quer zur Windrichtung

32 Maßnahmen zum Schutz vor Wind Streifenanbau Anbau quer zur Hauptwindrichtung WR Möhren Roggen

33 Surface fixation Maßnahmen zum Schutz vor Wind Ausbringung verklebender Substanzen Gülle Photo: ROMONTA GmbH

34 Danke für die Aufmerksamkeit!