Forschungszentrum Landschaftsentwicklung und Bergbaulandschaften (FZLB)
Charakterisierung und Stabilität organo-mineralischer Bodenhilfsstoffe aus Eisenhydroxidschlämmen
(2023)
Die zurückliegenden trocken-heißen Sommer haben im Süden Brandenburgs zu zahlreichen Bränden in den dominierenden Kiefernwäldern geführt, einige davon mit katastrophalen Ausmaßen. Dazu gehören die extremen Brandereignisse 2018 bei Treuenbrietzen sowie 2019 bei Jüterbog und Lieberose, die zusammen weit über 1000 ha Waldfläche zerstört und dabei auch Veränderungen der betroffenen Waldböden verursacht haben.
Das seit Mai 2020 von der FNR geförderte Verbundvorhaben Pyrophob befasst sich mit den Auswirkungen von Waldbränden im Süden Brandenburgs auf die Waldökosysteme und mit waldbaulichen Maßnahmen, die mittelfristig zu einer Verringerung der Brandanfälligkeit der Wälder beitragen sollen. Im Rahmen des auf eine fünfjährige Laufzeit ausgelegten Verbundvorhabens finden bodenkundliche Untersuchungen auf zwölf Versuchsflächen bei Treuenbrietzen und Jüterbog statt. An beiden Standorten werden unverbrannte Referenzflächen mit einbezogen. Ergänzend konnten bei Lieberose bereits 2019 nur kurz nach dem Brandgeschehen erste Bodenuntersuchungen durchgeführt werden. Die untersuchten Brandflächen bei Jüterbog und Lieberose sind als Totalreservate ausgewiesen, auf denen auch nach dem Brand waldbauliche Maßnahmen vollständig unterbleiben. Auf den Flächen bei Treuenbrietzen wurden verschiedene Behandlungsvarianten durchgeführt, zu denen auf einem Teil der Flächen die vollständige Entfernung der abgestorbenen Bäume gehörte, während auf anderen Teilflächen Totholz auf der Fläche verblieb.
Ziel der bodenkundlichen Arbeiten in Pyrophob ist zum einen eine Charakterisierung der direkten Auswirkungen des Brandes auf Humus und Mineralboden hinsichtlich des Stoffbestandes und bodenbiologischer Prozesse. Zum anderen wird der Stoffaustrag aus dem Oberboden erfasst. Der etwaige Einfluss der unterschiedlichen waldbaulichen Vorgehensweise auf die Bodenverhältnisse wird dabei als ein Indikator für die Auswahl geeigneter Maßnahmen berücksichtigt.
In den verschiedenen Untersuchungsvarianten des Vorhabens wurden zu diesem Zweck Humus- und Mineralbodenprofile untersucht. Zudem wurden Mischproben aus dem Ober- und Unterboden entnommen und auf ihren Stoffhaushalt hin analysiert. Auf jeder Untersuchungsfläche wurden je drei frei dränende Kleinlysimeter in 10 cm Bodentiefe installiert, um die zeitlichen Veränderungen der Sickerwasserzusammensetzung und die durch den Brand initiierten Stoffausträge aus dem Oberboden zu quantifizieren. Ergänzend finden Untersuchungen zu möglichen Auswirkungen der Brände auf bodenbiologische Prozesse wie Streuabbau und Stickstoffmineralisation statt.
Die Lausitz zählt schon heute zu einer der niederschlagärmsten Regionen in Deutschland. Durch den Klimawandel wird diese Situation noch weiter verstärkt und die Wahrscheinlichkeit von extremen Trockenperioden während der Hauptvegetationsphase wird zunehmen. Einer der zentralen bodenkundlichen Herausforderungen wird es somit sein, die geringe Wasserhaltekapazität der vor allem sandigen Böden der Region zu steigern. In dem Verbundvorhaben StabilOrg wird daher die Entwicklung neuartiger Bodenhilfsstoffe auf der Basis regional in der Lausitz verfügbarer Ressourcen untersucht.
Durch die Tagebauaktivitäten in der Region fallen große Mengen an Eisenhydroxidschlämmen (EHS) an. Hierbei lassen sich 3 Herkunftsschwerpunkte definieren: I) natürliche Eisenhydroxidsedimente aus Fließen, II) EHS aus Grubenwasserbehandlungsanlagen, die durch Kalkung gefällt wurden und III) EHS aus Trinkwassergewinnungsstätten, die gekalkt und zusätzlich durch chemische Flockungsmittel behandelt wurden. Diese sollen mit verschiedenen Tonen und Lehmen als weitere anorganische Komponenten, sowie mit organischem Material (Kompost) gemischt werden. Ziel ist die Herstellung von anorganisch-organische Mischsubstraten, die die bodenphysikalischen Eigenschaften positiv beeinflussen.
Erste Untersuchungsergebnisse zeigen, dass sich die untersuchten EHS je nach Behandlung in ihrer mineralogischen Zusammensetzung, sowie den physikochemischen Parametern deutlich unterscheiden. In ersten Experimenten wird untersucht, wie sich diese Mischungen auf die Wasserhaltekapazität von sandigen Böden auswirken und ob sich dabei Unterschiede zwischen den EHS und in Kombination mit den anderen Ausgangssubstanzen aufzeigen lassen.
Das Hühnerwasser-Einzugsgebiet ist ein 6 ha großes, künstlich geschaffenes Wassereinzugsgebiet im Tagebau Welzow-Süd in Südost-Brandenburg. Das Zweischichtsystem mit einer Ton- und einer darüber liegenden Sandschicht wurde im Jahr 2005 fertiggestellt und ohne weitere Rekultivierungsmaßnahmen für Forschungszwecke bereitgestellt. Es lässt exemplarisch die Untersuchung der initialen Landschaftsgenese zu. Insbesondere die Entwicklung von einem zunächst noch abiotisch kontrollierten hin zu einem biotisch gesteuerten System lässt sich hier beobachten. In diesem Beitrag werden beispielhaft einige in diesem Kontext aufgetretene Interaktionen zwischen abiotischen und biotischen Strukturelementen vorgestellt. Dies sind zum einen Erosions- und Sedimentationsprozesse und ihre Wechselwirkungen mit der Vegetation. Zum anderen wird der Einfluss der Vegetation auf die Grundwasserentwicklung dargestellt.
Eine zunehmende Knappheit ackerbaulicher Standorte und der zugleich steigende Bedarf an nachwachsenden Rohstoffen für die energetische und stoffliche Nutzung lösen verstärkt Konflikte zwischen der Nahrungsmittelproduktion und der Biomasseproduktion aus. Marginale Standorte kommen entsprechend immer stärker in den Blickpunkt als mögliche Erweiterungsflächen für die Biomasseproduktion. In der wissenschaftlichen Auseinandersetzung fehlt allerdings eine eindeutige Definition für derartige marginale Standorte. Gerade im Hinblick auf eine mögliche Reduzierung von Nutzungskonflikten ist die Abgrenzung zu stillgelegten, aber agrarisch nutzbaren Standorten oder zu natürlichen Badlands, mit naturschutzfachlichen Potentialen oftmals schwierig. Das EU H2020-Projekt SEEMLA untersucht Potentiale und Verfügbarkeit von marginalen Standorten europaweit. In Deutschland, Griechenland und der Ukraine wurden Pilotstandorte eingerichtet, auf denen der Anbau von Bioenergiepflanzen exemplarisch durchgeführt wird. Für eine erste Bewertung der Standortspotentiale und auch der Ursachen der Marginalität der Standorte wurden Bodenuntersuchungen an allen Pilotstandorten nach den Vorgaben des Muencheberger Soil Quality Rating-Verfahrens (SQR) (1) durchgeführt und die Standorte klassifiziert. Das SQR-Verfahren bewertet ausgewählte Boden- und Standortseigenschaften und bezieht zusätzlich mögliche limitierende Faktoren (Hazard Indicators) wie Versauerung, Versalzung, Vernässung etc. mit ein, um eine Gesamtbewertungszahl zur Bodenfruchtbarkeit zu ermitteln. Dieser Beitrag stellt anhand der SEEMLA-Standorte exemplarisch Böden marginaler Standorte vor. Mit Hilfe der SQR Hazard Indicators werden charakteristische limitierende Faktoren vorgestellt. Es wird zudem versucht, die untersuchten Standorte in eine mögliche Klassifikation marginaler Standorte einzupassen und ihre Eignung für die Biomasseproduktion einzuschätzen.
Der Lehrstuhl Bodenschutz und Rekultivierung der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg (BTU CS) ist Projektpartner in dem von der Europäischen Union im Rahmen des Programms Horizon 2020 geförderten Forschungsprojekts SEEMLA → „Sustainable exploitation of biomass for bioenergy from marginal lands in Europe“ → „Nachhaltige Nutzung von Biomasse für Bioenergie von marginalen Standorten in Europa“. Übergeordnetes Ziel des Projektes ist die Ermittlung des Biomassepotenzials, das auf marginalen Standorten innerhalb von Europa nachhaltig produziert und energetisch verwertet werden kann. Die BTU CS hat in diesem Kontext Untersuchungen zur Bewertung der Marginalität von potenziellen Biomasse-Produktionsstandorten in Deutschland, Griechenland und der Ukraine durchgeführt. Zu diesem Zweck wurde das Müncheberger Soil-Quality-Rating System (SQR) (Müller et al. 2007) eingesetzt.
In den 1980er Jahren wurde verstärkt die Frage diskutiert, ob archäologische Fundstücke aus Metall analog zu den damals beobachteten „neuartigen Waldschäden“ ebenfalls durch Immissionsbelastungen oder andere anthropogene Einflüsse gefährdet sind. Basis dieser Annahme waren Berichte von Archäologen und Restauratoren aus Museen und Denkmalpflege ganz Deutschlands, dass der Erhaltungszustand von neuen Eisen- oder Bronzefundstücken zunehmend schlechter werde. Um dem vermuteten Zusammenhang mit Umweltbelastungen nachzugehen, rief die Deutsche Bundesstiftung Umwelt Mitte der 1990er Jahre das interdisziplinäre Projekt „Schutz archäologischer Metallfunde vor immissionsbedingter Schädigung“ ins Leben. An verschiedenen archäologischen Fundstätten in der Bundesrepublik Deutschland wurden archäologische Metallfunde untersucht und parallel dazu Bodenuntersuchungen durchgeführt, um etwaige Umwelteinflüsse feststellen zu können. Die Ergebnisse
des Gesamtforschungsvorhabens sind in einem umfangreichen Band zusammengefasst1. Als ein mit Wald bedeckter Standort wurde der Döttenbichl, oder Döttenbühl, bei Oberammergau in die Untersuchungen mit einbezogen, auch weil vor allem die dort gefundenen Eisenobjekte unerwartet gut erhalten waren. Im Folgenden sollen die Ergebnisse der bodenkundlichen Untersuchungen an diesem Standort zusammengefasst werden, für die am 7. Mai 1996 Bodenproben genommen wurden.
In der Niederlausitz finden sich sehr unterschiedliche Beispiele für junge Bodenbildungen, die oftmals durch menschliche Eingriffe ausgelöst wurden. In dem Beitrag werden neben den jüngsten Bodenentwicklungen auf Bergbaufolgestandorten auch jüngere Böden auf seit dem Mittelalter mit Flugsanden überdeckten Standorten vorgestellt. Obwohl die Genese der auf diesen Flugsanddecken anzutreffenden Böden bereits seit bis zu 1 000 Jahre andauert, sind hier erst Böden der Klasse der Ah/C-Böden entwickelt. Auf den Bergbaufolgestandorten wird versucht, die Bodenbildung durch spezielle Meliorationsmaßnahmen zu fördern. Untersuchungen an diesen besonders jungen Böden lassen gut die Prozesse der initialen Bodenentwicklung erkennen.
Die hier vorgestellte Forschungsarbeit beschäftigt sich mit der Rekonstruktion der Landschafts- und Umweltgeschichte mithilfe Geographischer Informationssysteme (GIS) und historischer Karten. In einem Modell sollen die räumliche Dimension der Köhlerei, der damit verbundene Holzverbrauch, der Zustand der Wälder, die vorhandene Infrastruktur etc. errechnet und dargestellt werden. Zeitlicher Schwerpunkt ist die zweite Hälfte des 18. Jahrhunderts und die Mitte des 19. Jahrhunderts.
Introduction
(2011)
Polistichus connexus (GEOFRROY in FOURCROY, 1785) - neu für Brandenburg (Coleoptera, Carabidae)
(2010)
Netzwerk Nagetier-übertragene Pathogene: Monitoring von Hantavirus-Infektionen in Deutschland
(2009)
Bilanzierung der Sedimentmassen eines künstlichen Wassereinzugsgebiets mit einem 3D-Strukturmodell
(2009)
Impact of recurrent freeze-thaw cycles and plant community composition on cellulose decomposition
(2009)
Synthese und Ausblick
(2009)