- Methode der einfachen Moorbodenansprache -

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1 Gutachten - - Auftraggeber: Humboldt-Universität zu Berlin Landwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät Institut für Pflanzenbauwissenschaften Prof. Dr. Jutta Zeitz Invalidenstr Berlin Auftragnehmer: Dipl.-Ing. (FH) Daniela Hoth Großbeerenstr Potsdam Dipl.-Ing. (FH) Stephanie Meisel Pestalozzistr Potsdam Potsdam, den 24. November 2004 I

2 INHALT... I ABBILDUNGSVERZEICHNIS... III TABELLENVERZEICHNIS... III 1. EINLEITUNG ZIELSTELLUNG THEORETISCHE GRUNDLAGEN METHODE Gebietsauswahl Probenahme und Ansprache der frischen Probe Ansprache der getrockneten Probe Wasserglasmethode Laboruntersuchungen Glühverlust und Glührückstand Einheitswasserzahl W C/N-Verhältnis ERGEBNISSE Einteilung der Proben in Gruppen Ansprache der frischen Probe Ansprache der getrockneten Probe Wasserglasmethode Laboruntersuchungen Glühverlust Einheitswasserzahl W C/N-Verhältnis Zusammenfassende Betrachtung DISKUSSION LITERATUR ANHANG... FEHLER! TEXTMARKE NICHT DEFINIERT. II

3 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Typisches Quellungsverhalten der Substrattypen unvererdet, vererdet und vermulmt...6 Abbildung 2: Verhalten der untersuchten Parameter innerhalb der 3 Gruppen unterschiedlichen Quellungsvermögens Abbildung 3: Beispiel für Abweichungen der frischen Ansprache von dem vermuteten Quellungsvermögen Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Grenzwerte der Einheitswasserzahl W 1 für pedogen veränderte Torfe des Oberbodens (vgl. SUCCOW & JOOSTEN 2001)... 2 Tabelle 2: Lage der im Gutachten untersuchten Gebiete... 3 Tabelle 3: Quellvermögen unterschiedlich degradierter Moorböden... 6 III

4 1. Einleitung Das Land Brandenburg hat einen Anteil von 7% Moorböden, die große Mengen Kohlenstoff und anderer klimarelevanter Gase speichern. Außerdem verfügen sie über ein hohes Wasserhaltevermögen und sorgen damit für einen ausgeglichenen Landschaftswasserhaushalt. Durch eine intensive land- und forstwirtschaftliche Nutzung sind jedoch große Teile der Moorböden bereits geschädigt oder stark gefährdet. Der jetzige Zustand der Böden muss deshalb unbedingt erhalten bleiben. Dem hat auch der Gesetzgeber durch den Erlass zahlreicher Gesetze und Verordnungen Rechnung getragen, wie zum Beispiel dem BBodSchG, dem BNatSchG, dem BbgNatSchG oder der Leitlinie zur Ordnungsgemäßen Landwirtschaftlichen Bodennutzung (MUNR & MELF 1996). Um den gesetzlichen Anforderungen gerecht zu werden, ist die Kenntnis des genauen Schädigungsgrades der Böden unerlässlich. Die Landnutzer und auch Behörden kommen häufig zu falschen Einschätzungen des Bodenzustandes. Übernutzungen der sensiblen Böden und eine weitere Schädigung sind die Folgen. 2. Zielstellung Die Moorbodenansprache im Feld kann bisher nur von Experten bewerkstelligt werden. Für Landnutzer ist die Kenntnis des Bodenzustandes jedoch für die Wahl einer angepassten Bewirtschaftungsform von elementarer Bedeutung. Die einfach durchzuführende Wasserglasmethode verspricht eine Lösung für dieses Problem. In der vorliegenden Arbeit soll die Wasserglasmethode statistisch abgesichert und auf ihre Aussagekraft hin überprüft werden. Dazu sind folgende Schritte vorgesehen: Entnahme von 50 Moorbodenproben Ansprache des frischen Bodens im Feld Ansprache der luftgetrockneten Probe Ansetzen und Auswerten der Wasserglasmethode Untersetzen der Ergebnisse der Wasserglasmethode durch folgende Laboranalysen: Bestimmung von Glühverlust, Einheitswasserzahl nach OHDE/SCHMIDT und C/N- Verhältnis 1

5 3. Theoretische Grundlagen Glühverlust und Glührückstand Mit der Bestimmung des Glühverlustes bzw. des Glührückstandes einer Probe lässt sich der organische Anteil eines Bodens bestimmen. In dem vorliegenden Gutachten ist, neben der immer auch etwas subjektiven Feldansprache der Moorböden, diese objektive (Labor-) Analyse der Böden sehr wichtig, um die Eigenschaften der untersuchten Böden möglichst genau zu umreißen. Laut der Ordnungsgemäßen Landwirtschaftlichen Bodennutzung (olb) (MUNR & MELF 1996) sind solche Böden als Moorböden zu bezeichnen, deren organischer Horizont, neben einer Mächtigkeit von mindestens 30 cm, einen organischen Anteil von mindestens 30 % aufweisen. Ein Anmoor hat einen organischen Anteil von %, ein Humus von 5 15 %. Einheitswasserzahl W 1 Die Einheitswasserzahl W 1, erstmals von OHDE (1950) zur Klassifizierung von Mineralböden vorgeschlagen, eignet sich ebenfalls als Ergänzung zur Feldansprache entwässerter Moorböden (ZEITZ & STEGMANN in SUCCOW & JOOSTEN 2001). Sie ist durch eine einfache Laboranalyse bestimmbar und im Gegensatz zur Feldansprache relativ frei von subjektiven Einflüssen. Die Methode beruht auf der Tatsache, dass Torfe unter einem konstanten Druck eine bestimmte Menge an Wasser halten können (SCHMIDT et al. 1981). Dabei gilt, je stärker der Boden bereits degradiert ist, desto weniger Wasser kann er halten. Die Einheitswasserzahl W 1 fällt dabei von den vererdeten Böden zu den vermulmten von 2,9 auf 1,2 ab, kann aber bei wenig veränderten Torfen durchaus Werte bis zu 5 oder 6 erreichen. Unvererdete Torfe sind ab einem Wert von ca. 3,0 zu erwarten (mdl. Mttlg. W. SCHMIDT 09/2004). Die genauen Grenzwerte zwischen den Degradierungsstufen (vgl. SUCCOW & JOOSTEN 2001) gliedern sich wie folgt (Tabelle 1): Tabelle 1: Grenzwerte der Einheitswasserzahl W 1 für pedogen veränderte Torfe des Oberbodens (vgl. SUCCOW & JOOSTEN 2001) Symbol/Bezeichnung Einheitswasserzahl W 1 v schwach vererdeter Torf > 2,2 v vererdeter Torf > 1,8 2,2 m schwach vermulmter Torf > 1,5 1,8 m vermulmter Torf < 1,5 C/N-Verhältnis Das Verhältnis von Kohlenstoff und Stickstoff gibt Auskunft über den Gehalt eines Bodens an Dauerhumus und über die Mineralisierbarkeit der organischen Substanz, also die biotische Aktivität. Kohlenstoff steht hier stellvertretend für die organische Substanz, also den Gesamtkohlenstoffgehalt, der durch trockene Verbrennung (Elementaranalyse) bestimmt wird. Je höher der C-Anteil eines Bodens ist, desto langsamer verläuft die Mineralisierung (weites C/N-Verhältnis). Ab einem C/N-Verhältnis > 25:1 ist der Substanzabbau gehemmt. Ist der N-Anteil dagegen hoch, verläuft die Mineralisierung rasch (enges C/N-Verhältnis). Bei C/N-Werten < 20:1 wird der organisch gebundener Stickstoff also freigesetzt. 2

6 4. Methode 4.1 Gebietsauswahl Bei der Auswahl der Gebiete soll eine möglichst umfassende Spanne der sich in Brandenburg unter landwirtschaftlicher Nutzung befindenden Moorböden getroffen werden. In jedem Gebiet soll von den ggf. vorliegenden verschiedenen Bodentypen (Norm- Niedermoor, Erd-Niedermoor Mulm-Niedermoor, Anmoor/Antorf und Humus) eine Probe genommen werden. Wegen der besseren Vergleichbarkeit sollen die Orte der Probenahme vorwiegend auf die Torfarten Schilf- und Seggentorfe beschränkt werden. Die Probenahme soll im Regelfall unter landwirtschaftlich genutzten Standorten stattfinden. Die Lage der untersuchten Gebiete ist im Folgenden aufgeführt (Tabelle 2). Die genaue Aufschlüsselung der jeweiligen Probenanzahl ist der Ergebnistabelle zu entnehmen. Eine Besonderheit bilden die Gebiete Eberswalde und Rambower Moor. Diese Proben wurden freundlicherweise von der Fachhochschule Eberswalde zur Verfügung gestellt, sodass sich zusätzlich zu den 51 untersuchten Proben weitere 11 Proben zur Vergrößerung des Datenpools heranziehen ließen. Tabelle 2: Lage der im Gutachten untersuchten Gebiete Name des Gebietes Landkreis Lage zur nächsten Ortschaft Nuthe-Nieplitz Teltow-Fläming 2,5 km östl. Rieben Salzstellen Potsdam-Mittelmark 1,5 km östl. Deutsch Bork Nahmitz Potsdam-Mittelmark 2 km nördl. Nahmitz Prützke Potsdam-Mittelmark 1 km westl. Prützke Lehnin Potsdam-Mittelmark 2 km östl. Lehnin Wummsee Ostprignitz-Ruppin 4 km westl. Luhme Eberswalde Oberhavel/ Ostprignitz-Ruppin Stechlinseegebiet/ Neuglobsow Riebener See Teltow-Fläming/ Potsdam-Mittelmark 1 km östl. Rieben Blankensee Ostufer: Teltow-Fläming Westufer: Potsdam-Mittelmark 1,5 km südl. Blankensee 1,5 km nördl. Stangenhagen/ Körzin Rhinluch Oberhavel 3 km westl. Beetz Breites Bruch Brandenburg a. d. Havel 1-3 km südöstl. Brandenburg Rambower Moor Prignitz 1 km südöstl. Rambow Springbruch/Moosfenn Potsdam-Mittelmark 1,5-3 km nordwestl. Bergholz Havelländisches Luch Nord: Havelland Süd: Havelland 1,5 km westl. Fliederhorst 1 km nordwestl. Garlitz 4.2 Probenahme und Ansprache der frischen Probe Unmittelbar unterhalb der rezenten Wurzeln wurde jeweils eine Probe entnommen, also aus einer Tiefe von ca. 15 bis 30 cm. 3

7 Ausfüllen des Aufnahmebogens für Probenahme im Feld (s. Anlage 1), also Ansprache der vermuteten Bewirtschaftungsform des Standortes und der Tiefe der Probenahme; es folgte eine Gefügebeschreibung und die Notiz der Polyedergrößen. Zu einer späteren genaueren Bestimmung der frischen Probe gehörten die Ansprache des Zersetzungsgrades nach VON POST, die Bestimmung von Farbe, Struktur (Konsistenz? Pflanzenreste vorhanden?), mineralischem Anteil und eine Auflistung von sonstigen Merkmalen (Ist der Boden formbar, plastisch, schwammig, schmierig, bleibt der Boden in Fingerrillen?) Weiterhin: Aushub bis in 50 cm Tiefe, Beschreibung von Horizontabfolge und - mächtigkeit. Ggf. zusätzliche Probenahme aus tieferem Horizont Fotographische Dokumentation von Bodenaushub und Umgebung Notiz von Besonderheiten wie zum Beispiel dem Stand des Grundwassers 4.3 Ansprache der getrockneten Probe Ein kleiner Teil der frischen Probe wird in einer Fotoschale luftgetrocknet Nach drei Tagen Ansprache von Farbe, Struktur, Gefüge und Sonstigem (z.b. Staubfilm, Anzahl der Bleichkörner) 4.4 Wasserglasmethode Eine ausführliche Anleitung für die Wasserglasmethode ist in Anlage2 beschrieben. 4.5 Laboruntersuchungen Glühverlust und Glührückstand Definition (DIN ) Unter Glühverlust versteht man die Gewichtsabnahme, unter Glührückstand den verbleibenden Mineralanteil, einer Probe nach Glühen bei 550 C, bezogen auf die bei 105 C bis zur Gewichtskonstanz getrockneten Probe. Vorgehensweise Vorm Bestimmen des Glühverlustes muss zunächst die Trockenmasse der zu untersuchenden Böden festgestellt werden. Dazu erfolgt die Einwaage der frischen Probe, die nachfolgend bei 105 C ca. 24 Stunden bis zur Gewichtskonstanz getrocknet wird. Der Gewichtsverlust gilt als die im Boden vorhandene Wassermenge. Die so getrocknete Probe wird im Muffelofen bei 550 C bis zur Gewichtskonstanz verascht und nach dem Erkalten im Exsikkator gewogen. Der prozentuale Gewichtsverlust gilt als der verglühte organische Anteil des Bodens, also der Glühverlust. Der Rückstand ist der verbliebene mineralische Anteil der Probe, der sog. Glührückstand (vgl. DIN ). 4

8 4.5.2 Einheitswasserzahl W 1 Definition (SCHMIDT 1986): Die Einheitswasserzahl W 1 entspricht dem Wassergehalt des Bodens, den dieser unter einer wirksamen Spannung von 100 kpa festzuhalten vermag. Sie wird nach W 1 = Wassermasse/Bodentrockenmasse errechnet und als Dezimalzahl angegeben. Vorgehensweise (SCHMIDT 1986): Der gut gemischte Boden wird mit destilliertem Wasser zu einer weichen Paste aufbereitet, diese in einen Drucktopf gefüllt und mit einem wasserdurchtränkten Filterstein verschlossen. Auf den Stein wirken nun 48 Stunden 100 kpa ein. Das Wasser, das nicht vom Boden gehalten werden kann, entweicht durch den Filterstein hindurch. Nach der Entlastung und der Entfernung des Steins wird der Boden frisch und nach Trocknung bei 105 C gewogen, und so die Menge des vom Boden gehaltenen Wassers und die Masse des Bodens selbst bestimmt. Zur Berechnung der Einheitswasserzahl gilt: W 1 = m m - m s m s m m = Feuchtemasse in kg m s = Trockenmasse in kg Eine ausführliche Beschreibung der Versuchsdurchführung von MACZEY (2003) ist im Anhang zu finden, weiterhin gibt die TGL / 04 Auskunft über die Bestimmung der Einheitswasserzahl C/N-Verhältnis Allgemeines Messprinzip: Der Elementaranalysator Vario Max CNS arbeitet nach dem Prinzip der Katalytischen Rohrverbrennung unter Sauerstoffzufuhr und hohen Temperaturen. Die Verbrennungsgase werden von störenden Fremdgasen (z.b. flüchtigen Halogenen) gereinigt. Die jeweils gewünschten Messkomponenten werden mit Hilfe von spezifischen Adsorptionssäulen voneinander getrennt und nacheinander mit einem Wärmeleitfähigkeitsdetektor (WLD) bestimmt. Als Spül- und Trägergas dient Helium (He). 5

9 5. Ergebnisse 5.1 Einteilung der Proben in Gruppen Im Hinblick auf die Zielstellung Statistische Absicherung der Wasserglasmethode wurden die 62 untersuchten Proben zunächst in drei Gruppen entsprechend des Quellvermögens eingeteilt und anschließend in Beziehung zur Ansprache der frischen bzw. getrockneten Probe sowie dem Glühverlust, der Einheitswasserzahl und dem C/N-Verhältnis gesetzt. Die Gesamtheit der Ergebnisse zu Grunde gelegt, wurden die Proben so eingeteilt, dass die Degradierungsstufen unvererdet, vererdet und vermulmt möglichst miteinander verglichen werden konnten. Für die Problematik der gesetzlich vorgeschriebenen, ordnungsgemäßen Bewirtschaftung von Moorböden ist dies ein wichtiger Aspekt. Tabelle 3: Quellvermögen unterschiedlich degradierter Moorböden Gruppe Gruppe 1: Gruppe 2: Gruppe 3: Quellvermögen (nach Einfüllen von jeweils 50 ml Boden) > 100 ml = unvererdet ml = unvererdet/vererdet < 60 ml = vererdet/vermulmt Abbildung 1: Typisches Quellungsverhalten der Substrattypen unvererdet, vererdet und vermulmt unvererdet vererdet vermulmt 6

10 5.2 Ansprache der frischen Probe Bei der Ansprache der frischen Proben sind die Substrat- und Horizontbestimmung, die Farbe, die Konsistent sowie das Vorhandensein von Pflanzenresten wichtige Kriterien. Substratbestimmung Gruppe 1 (> 100 ml): von 10 Proben konnten 8 Proben als unvererdeter Torf angesprochen werden; zwei als amorpher Torf Gruppe 2 (60-99 ml): überwiegend amorphe Substrate; vererdete Substrate und unvererdeter Torf in geringeren Anteilen; 1x humoser Sand Gruppe 3 (<60 ml): neben überwiegend vererdeten Substraten kommt auch gehäuft humoser Sand vor; zwei Proben sind vermulmt; kein unvererdeter Torf Horizontbestimmung Gruppe 1 (> 100 ml): die Proben stammen ausschließlich aus dem Ausgangs- und dem Schrumpfungshorizont Gruppe 2 (60-99 ml): den größten Anteil nimmt der Aggregierungshorizont ein, in geringeren Anteilen der Schrumpfungs- und Vererdungshorizont, der Humushorizont kommt ein mal vor, der Vermulmungshorizont gar nicht Gruppe 3 (<60 ml): es überwiegen Aggregierungs-, Vererdungs- und Humushorizont, der Vermulmungshorizont kommt ebenfalls vor Farbe, Struktur und Torfreste Die Angaben beziehen sich auf die am häufigsten vorkommenden Merkmale, die den durchschnittlichen Charakter der jeweiligen Gruppe charakterisieren. Abweichungen bleiben zunächst unberücksichtigt. Gruppe 1 (> 100 ml): Farbe: braun; Struktur:Geflecht; Torfreste sind bestimmbar Gruppe 2 (60-99 ml): Farbe: dunkelbraun-schwarz; Struktur: krümelig-klumpig; Torfreste oft noch vorhanden und teils bestimmbar Gruppe 3 (<60 ml): Farbe: braunschwarz-dunkelgrau; Struktur: krümeligsandig; keine bis wenige Pflanzenreste, die kaum bestimmbar sind 5.3 Ansprache der getrockneten Probe Entsprechend der Auswertung der frischen Proben wurden auch die luftgetrockneten Proben hinsichtlich Farbe, Struktur und Torfresten untersucht. Dabei handelt es sich ebenfalls um die vorherrschenden Merkmale ohne Berücksichtigung von Abweichungen. Gruppe 1 (> 100 ml): Farbe: hellbraun-braun; Struktur: Geflecht bis größere Klumpen; gute Torfstrukturen mit bestimmbaren Torfresten Gruppe 2 (60-99 ml): Farbe: dunkelbraun, aber auch hellbraun, braun und grau; Struktur: neben Klumpen auch krümelig-sandige Struktur; Torfreste vereinzelt vorhanden, aber nicht bestimmbar 7

11 Gruppe 3 (<60 ml): Farbe: dunkelbraun/ grau/ dunkelgrau Struktur: krümelig bis sandig Sehr vereinzelte, nicht bestimmbare Torfreste 5.4 Wasserglasmethode Die beprobten Böden verhielten sich bezüglich des Quellvermögens sehr unterschiedlich. Böden, die im Messzylinder ein Quellvermögen von mehr als 100 ml aufwiesen, wurden mittels frischer Ansprache zu 80 % als unvererdete Torfe und zu 20 % als amorphe Torfe angesprochen, wobei die unvererdeten Torfe am stärksten quollen (max. 155 ml). Die unvererdeten Torfe waren deutlich und fast ausschließlich als grobe Substanz mit Torfstruktur erkennbar. Die amorphen Torfe dagegen bildeten eine stark zersetzte, feine Torfstruktur, in der einzelne Torfreste kaum noch zu erkennen waren. Ein mineralischer Anteil war lediglich vereinzelt in Form einiger Bleichkörner vorhanden. Die überwiegende Zahl der Böden, die zwischen ml quollen, bestanden laut frischer Ansprache aus amorphen Torfen (58 %), gefolgt von unvererdeten und vererdeten Torfen (je 18 %) und humosem Sand bzw. Schluff (je 3 %). In dieser Gruppe herrschte eine stark zersetzte, feine Torfstruktur vor. Grobe, bereits stärker zersetzte Torfmasse kam nur in geringen Anteilen vor. Mineralische Bestandteile setzten sich gar nicht bzw. nur in geringer Menge ab. Die meisten Böden, die nicht mehr über 60 ml quollen bzw. unter die 50ml-Marke sackten, wurden als vererdete Torfe (53 %) und humoser Sand (32 %) angesprochen. Vermulmte Torfe bildeten 10 % und amorphe Torfe 5 %. Das Minimum an mit Wasser aufgeschüttelter Bodenmenge lag bei 34 ml. Neben vorwiegend stark zersetzter feiner Substanz, konnte die in sehr geringem Anteil vorkommende grobe Substanz ebenfalls nur noch als sehr stark zersetzt bezeichnet werden, ohne erkennbare Torfstrukturen bzw. Pflanzenreste. Dagegen wiesen viele Proben einen hohen Anteil an mineralischer Substanz in Form von Sand auf. Problemstellung Die Auswertung der Wasserglasmethode in drei Gruppen mit jeweils unterschiedlichem Quellvermögen hat gezeigt, dass Böden mit sehr gutem Quellvermögen (> 100 ml) bzw. Böden ohne Quellvermögen (< 60 ml) gut mit den Aussagen einer frischen Bodenansprache übereinstimmten. Dagegen konnte im mittleren Bereich zwischen ml Quellvermögen nicht immer eine eindeutige Zuordnung vorgenommen werden, da zwar überwiegend amorphe Torfe vertreten waren, aber dennoch als unvererdet und vererdet angesprochene Torfe die gleichen Quellungseigenschaften aufwiesen. Zudem hat die subjektive Einschätzung der Degradierungsstufen einen entscheidenden Einfluss auf die Bodenansprache. Neben der Beschaffenheit der Böden wurde auch die Trübung des Wasserüberstandes im Messzylinder betrachtet. Eine Auswertung hierzu war jedoch ohne speziellere chemischen Untersuchungen nicht möglich. Die anfänglich vermutete Hypothese, dass mit stärkerer Bodendegradierung eine stärkere Trübung einsetzt, konnte nicht bei allen Proben aufrechterhalten werden. 8

12 5.5 Laboruntersuchungen Glühverlust Trotz dem die Glühverluste innerhalb der drei Gruppen teilweise stark variierten, zeichnete sich ein Trend ab. Die Gruppe mit mehr als 100 ml Quellvermögen wies mit durchschnittlich 85,14 % die höchsten Glühverluste auf (Minimum: 59,80 % / Maximum: 99,70 %). Bei der Gruppe mit ml Quellvermögen wurden durchschnittlich 66,80 % Glühverlust ermittelt (Minimum: 17,3 % / Maximum: 97,8 %). Die geringsten Anteile an organischer Substanz lagen bei der Gruppe mit < 60 ml Quellvermögen mit 42,86 % Glühverlust (Minimum: 4,5 % / Maximum: 95,40 %) vor Einheitswasserzahl W 1 Bei der Einheitswasserzahl (EWZ) zeichnet sich gleichfalls trotz hoher Variablität ein Trend ab. In der Gruppe mit einem Quellvermögen >100 ml betrug die durchschnittliche EWZ 4,05, welche nach OHDE/SCHMIDT einem unvererdeten Torf entspricht. (Minimum: 2,29 / Maximum: 6,86). Der Vergleich der ermittelten Werte mit der frischen Ansprache ergab eine 80 %ige Übereinstimmung. Bei zwei der als unvererdet angesprochenen Substrate spiegelte die EWZ schwach vererdete Substrate wieder. Die Gruppe mit einem Quellvermögen zwischen ml wies eine durchschnittliche EWZ von 2,42 (Minimum: 0,79 / Maximum: 4,2) auf. Dies entspricht nach OHDE/SCHMIDT einem schwach vererdeten Torf. Die Übereinstimmung mit der frischen Ansprache betrug hier nur 39 %. Der vorwiegende Teil der Böden wurde besser eingestuft als die EWZ es beurteilte. In der Gruppe mit einem Quellvermögen < 60 ml wurde eine durchschnittliche EWZ von 1,98 errechnet (Minimum: 0,49 / Maximum: 3,43), was nach OHDE/SCHMIDT einem vererdeten Torf entspricht. Die Übereinstimmung mit der frischen Ansprache betrug 50 %, wobei der überwiegende Teil der Proben bei der frischen Ansprache schlechter angesprochen wurde als die EWZ es wiederspiegelte. Problemstellung Während es bei der ersten Gruppe zu keinen bzw. nur geringen Abweichungen hinsichtlich des Vergleiches Frische Ansprache EWZ nach OHDE/SCHMIDT kam, sind die Abweichungen in den anderen beiden Gruppen erheblich. Als Ursache kann zum Einen die Problematik des subjektiven Einflusses bei der frischen Ansprache im Gelände angesehen werden. Des Weiteren ist auch die Methode der EWZ- Bestimmung mit Fehlerquellen behaftet. Sie äußern sich in der Schwierigkeit, aus manchen Proben eine homogene Masse herzustellen bzw. alle rezenten Pflanzenteile zu entfernen. Zudem hat die Höhe des Glühverlustes, die Torfart sowie die Qualität der anorganischen Substanz einen Einfluss auf die EWZ (CHMIELESKI, mdl. Mitt.). 9

13 5.5.3 C/N-Verhältnis Für die Gruppe mit einem Quellvermögen > 100 ml wurde ein mittleres C/N-Verhältnis von 21,56 ermittelt (Maximum: 39,34 / Minimum: 13,9), für die Gruppe mit einem Quellvermögen von ml ein mittleres C/N-Verhältnis von 15,5 (Maximum: 27,82 / Minimum: 7,81) und für die Gruppe mit einem Quellvermögen < 60 ml ein mittleres C/N-Verhältnis von 13,59 (Maximum: 22,54 / Minimum: 10,47). 5.6 Zusammenfassende Betrachtung Im Folgenden (Abbildung 2) sind Ergebnisse von Quellungsvermögen, Einheitswasserzahl, Glühverlust und Zersetzungsgrad in einem Diagramm dargestellt. Quellung in ml/ Einheitswasserzahl ,8 4,05 ml Boden Einheitswasserzahl Zersetzungsgrad Glühverlust 8,12 9,6 2,42 >100 ml ml < 60 ml 1, Zersetzungsgrad/ Glühverlust in % Gruppen unterschiedlichen Quellvermögens Abbildung 2: Verhalten der untersuchten Parameter innerhalb der 3 Gruppen unterschiedlichen Quellungsvermögens 10

14 6 Diskussion Das Ziel der Methodenuntersuchung bestand darin, herauszuarbeiten, ob die Wasserglasmethode eine geeignete Methode zur Einschätzung von Degradierungsstufen von Moorböden ist. Gleichzeitig sollte der Vergleich der EWZ nach OHDE/SCHMIDT mit der frischen Bodenansprache im Gelände abgeglichen und eventuelle Bezüge zur Wasserglasmethode hergestellt werden. Die Wasserglasmethode ist eine gute Methode, um einen ersten Eindruck eines Bodens hinsichtlich seines Quellungsvermögens und des Absetzens mehr oder weniger stark zersetzter Torfsubstanzen zu gewinnen. Die frische Ansprache kann damit unterstützt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine eindeutige Zuordnung der Wasserglas-Ergebnisse zur frischen Ansprache nur bei sehr guten Böden, bei denen die Torfstruktur noch weitgehend erhalten ist bzw. bei sehr stark degradierten Böden, die nicht mehr in der Lage sind zu quellen, möglich ist. Bei amorphen und vererdeten Torfen ist die Unterscheidung schwierig, da sie vereinzelt in gleichem Maße quellen können und sich ähnlich stark zersetzte Torfe absetzen. Für die Praxis ist die Einhaltung der Ordnungsgemäßen landwirtschaftlichen Bodennutzung von Bedeutung. Diese unterteilt die Moorböden in die Stufen - Norm-Niedermoor (unvererdet), - Erd-Norm-Niedermoor (vererdet-unvererdet) und - Mulm-Niedermoor, fasst also den Übergang zwischen Norm- und Erdniedermoor in eine separate Gruppe zusammen. Diese entspricht dem Quellungsvermögen ml. Da es sich bei den Proben überwiegend um vererdete und nicht vererdete Torfe handelte, müssten zur Absicherung der Methode noch mehr vermulmte Torfe herangezogen werden. Die für das Gutachten gewonnenen zwei Mulm-Substrate reichen für eine sichere Aussage nicht aus. Zur Handhabung der Methode wäre zu empfehlen, dass neben der Wasserglasmethode zumindest auch die frische, getrocknete und wenn möglich die im Labor ermittelten Werte zur Beurteilung eines Bodens hinzugezogen werden. Sowohl bei der Wasserglasmethode als auch bei der Einheitswasserzahl, dem Glühverlust und dem C/N-Verhältnis gab es Abweichungen und Ausreißer, die zu falschen Rückschlüssen führen könnten (s. Abb. 3). Degardierungsstufe laut frischer Ansprache: unvererdet Quellung nur bis 58 ml Abbildung 3: Beispiel für Abweichungen der frischen Ansprache von dem vermuteten Quellungsvermögen 11

15 7 Literatur MACZEY, S. (2003): Bestimmung der Einheitswasserzahl W 1 nach OHDE/SCHMIDT. unveröff. Vorschrift zur Methodendurchführung. Humboldt-Universität Berlin. 4 S. MUNR & MELF (MINISTERIUM FÜR UMWELT, NATURSCHUTZ UND RAUMORDNUNG & MINISTERIUM FÜR ERNÄHRUNG, LANDWIRTSCHAFT UND FORSTEN BRANDENBURG) (1996): Leitlinien am 10. September 1996 zur ordnungsgemäßen landwirtschaftlichen Bodennutzung. OHDE, J. (1950): Neue Erdstoffkennwerte. Die Bautechnik 27: SCHACHTSCHABEL, P. & H.-P. BLUME (1992): Lehrbuch der Bodenkunde. Enke-Verlag. Stuttgart. SCHMIDT, W. (1986): Zur Bestimmung der Einheitswasserzahl von Torfen. In: Arch. Acker- Pflanzenbau Bodenkd. Bd.30, 5: SCHMIDT, W. & W.V.D. WAYDBRINK, G. MUNDEL, A. SCHOLZ (1981): Kennzeichnung und Beurteilung der Bodenentwicklung auf Niedermoor unter besonderer Berücksichtigung der Degradierung. Forschungsabschlußbericht IPF Paulinenaue der AdL der DDR. 124 S. SUCCOW, M. & H. JOOSTEN (2001): Landschaftsökologische Moorkunde. E. Schweizerbart sche Verlagsbuchhandlung. Stuttgart. 622 S. ZEITZ, J. & H. STEGMANN in SUCCOW, M. & H. JOOSTEN (2001) 12

16 Anhang Anhang Anlage 1: Aufnahmebogen für Probenahme im Feld Anlage 2: Methodenbeschreibung der Wasserglasmethode Anlage 3: Beschreibung der Einheitswasserzahl W 1 von MACZEY 2003 Anlage 4: Gesamt-Ergebnistabelle Anlage 5: Anlage 6: Fotodokumentation (- Bodenaushub aller Proben und der Umgebung - Zylinder Wasserglasmethode) Vereinfachter Bestimmungsschlüssel für Bodentypen

17 Anhang Anlage 1: Aufnahmebogen für Probenahme im Feld Gebietsname: Kartierer: Datum: Probe-Nr. (Standort auf Arbeitskarte einzeichnen!) Vegetation vermutete Bewirtschaftungsform Tiefe der Probeentnahme in cm Gefügebeschreibung Polyedergröße Horizontabfolge und -mächtigkeit Fotos: Bildnr. Bildinhalt Bemerkungen (ggf. Tiefe des Grundwassers u.a.)

18 Anhang Anlage 2: Methodenbeschreibung der Wasserglasmethode Begriffsbestimmung: Nachweis des Rückquellungsvermögens eines Moorbodens durch Aufschütteln einer bestimmten Menge Boden mit Wasser Geräte und Materialien: 250 ml-messzylinder mit Ständer und Stopfen 100 ml-becherglas Spatel oder Löffel Zerkleinerten und vermischten Boden Abb. A: Messzylinder mit Ständer und Stopfen, Becherglas, Spatel und vorbereiteter Boden Durchführung: Die Proben werden möglichst feldfrisch in Beuteln angeliefert und eine Menge von ca. 100 cm 3 mit der Hand gründlich zerbröckelt und gemischt Der Boden wird nun in das Becherglas eingefüllt und leicht angedrückt, um die luftgefüllten Lücken zu verringern. Das Becherglas wird bis zur 50 ml-marke aufgefüllt (Abb. B). Den Boden nun per Hand oder mit dem Spatel/Löffel nach und nach in den Messzylinder einfüllen und diesen anschließend mit 150 ml Wasser auffüllen (Abb. C). Zylinder mit dem Stopfen verschließen und gut schütteln und schwenken. Anschließend 4 Tage stehen lassen (Abb. D). Abb. B: Becherglas mit 50 ml Abb. C: Zylinder mit eingefüll- Abb. D: Mit Wasser aufge- Boden tem Boden und abge- schüttelter Boden messenes Wasser

19 Anhang Auswertung Im Zylinder sind nun verschiedene Schichten zu sehen: Folgende Daten sollten festgehalten werden: 1. Gesamtvolumen 2. Hat sich mineralische Substanz (zumeist in Form von Sand) am Boden des Zylinders abgesetzt? Wieviel ml? 3. Hat sich im Zylinder eine Schicht grobe Bodensubstanz abgesetzt? Wieviel ml? Welche Farbe? Sind Pflanzenreste erkennbar (evtl. noch Wurzelreste oder sogar Torf, der z.b. aus Seggen oder Schilf gebildet wurde? 4. Hat sich im Zylinder eine Schicht feine Bodensubstanz abgesetzt? Wieviel ml? Welche Farbe? 5. Wieviel ml feste Substanz hat sich insgesamt abgesetzt? 6. Wieviel ml beträgt der wässrige Überstand? Welche Farbe hat er? Wieviel Schwebstoffe schwimmen im Wasser umher (viele - einige - wenige)? Wie trübe ist er (stark trüb - trüb - leicht trüb, nahezu klar oder glasklar?) 7. Sonstige Bemerkungen Die Probe kann nun in eine der drei Klassen eingeordnet werden: < 60 ml Festsubstanz (vermulmt) ml Festsubstanz (vererdet) > 100 ml Festsubstanz (noch nicht vererdet) Die Aussagekraft dieser drei Klassen wird in der Diskussion erläutert.

20 Anhang Anlage 6: Bestimmungsschlüssel für Bodentypen Der bereits vorliegende Bestimmungsschlüssel berücksichtigt sowohl die Einordnung der Bodentypen nach der Wasserglasmethode, als auch die Ergebnisse der frischen Ansprache, die Betrachtung der getrockneten Ansprache sowie den mit Hilfe des Glühverlustes bestimmten organischen Anteils des Bodens: 1 Im Wasserglas kein mineralischer Anteil vorhanden gehe zu 2 1* Im Wasserglas mineralischer Anteil vorhanden gehe zu 4 2 Im Wasserglas feine Substanz vorhanden gehe zu 3 2* Im Wasserglas keine feine Substanz vorhanden Überstand im Wasserglas glasklar, sehr geringer Anteil am Gesamtvolumen Grobe, kaum zersetzte Substanz bildet im Wasserglas den Hauptbestandteil des Gesamtvolumens Bei frischer Ansprache kaum zersetzte Torfstruktur (Zersetzungsgrad 2-4) Bei getrockneter Probe Pflanzenreste deutlich erkennbar, Gefüge liegt als große Klumpen vor Hoher Glühverlust (> 60%) Fenried / Ried 3 Im Wasserglas Überstand leicht trübe, sehr hell, flüssiger Anteil kleiner als fester Anteil Grobe Substanz im Wasserglas deutlich zersetzt Bei frischer Ansprache Pflanzenreste bestimmbar (Zersetzungsgrad 4-6) Bei getrockneter Probe Pflanzenreste erkennbar, Gefüge liegt als große Klumpen vor Hoher Glühverlust (> 60%) Fen 3* Im Wasserglas Überstand trübe, hell, flüssiger Anteil fast gleichgroß wie fester Anteil Grobe Substanz im Wasserglas stark zersetzt Bei frischer Ansprache Pflanzenreste nicht bestimmbar (Zersetzungsgrad 7-8) Bei getrockneter Probe kaum Pflanzenreste erkennbar, Gefüge liegt als kleine Klumpen vor Hoher Glühverlust (> 60%) Erdfen 4 Im Wasserglas grobe Substanz nicht vorhanden, hoher Anteil feiner Substanz gehe zu 5 4* Im Wasserglas grobe Substanz vorhanden Mineralischer Anteil im Wasserglas gering, flüssiger und fester Anteil fast gleich groß Bei frischer Ansprache Pflanzenreste nicht erkennbar (Zersetzungsgrad 9-10), klumpige Struktur Bei getrockneter Probe liegt Gefüge als Krümel vor, beim verreiben pulvrig Mittlerer Glühverlust (30-60%) Fenmulm 5 Im Wasserglas flüssiger Überstand etwas höheren Anteil als feste Substanz

21 Anhang Bei frischer Ansprache keine Pflanzenreste (Zersetzungsgrad nicht bestimmbar), Konsistenz klumpig bis krümelig, Bleichkörner vorhanden Bei getrockneter Probe liegt kein Gefüge mehr vor, Substanz ist sandig, dunkelbraun bis dunkelgrau Mittlerer Glühverlust (30-60%) Mulm 5* Im Wasserglas flüssiger Überstand wesentlich höheren Anteil als feste Substanz Bei frischer Ansprache keine Pflanzenreste (Zersetzungsgrad nicht bestimmbar), Konsistenz krümelig, viele Bleichkörner vorhanden, sandig, amorphe Grundsubstanz Bei getrockneter Probe liegt kein Gefüge mehr vor, Substanz ist sehr stark sandig, grau Geringer Glühverlust (max. 30%) Antorf Wasserglasaufbau: 1. flüssiger Überstand 2. feine, stark zersetzte organische Substanz 3. grobe organische Struktur 4. Mineralischer Anteil