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Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie

Bodenerosionsatlas Hessen

Der Bodenerosionsatlas Hessen 2018 liegt nun in der 2. Auflage vor. Insbesondere durch die erhebliche Qualitätssteigerung auf Grundlage des Digitalen Geländemodells mit einer Auflösung von 5m, kann der Atlas nun sehr gut für teilschlagspezifische Bewertungen herangezogen werden. In die neue Auflage wurden auch Grünlandflächen und Sonderkulturen mit einbezogen, um bewirtschaftungsbezogene Szenarien bspw. bei einem Umbruch des Grünlandes bewerten zu können.

Die Berechnungen der Faktoren und Szenarien wurde in Zusammenarbeit mit dem Forschungszentrum Jülich (Björn Tetzlaff) durchgeführt. Der Atlas stellt neben einzelnen Erosionsfaktoren die potenzielle Bodenerosion durch Wasser nach der Allgemeinen Bodenabtragsgleichung (ABAG) für verschiedene Bodennutzungsszenarien bereit.

Grundlagen

Bodenerosion, definiert als „Abtragsprozess durch Wasser, Wind oder Eis“ (Duttmann et al., 2011: 198) ist insbesondere auf ackerbaulich genutzten Flächen eine Herausforderung für die Flächenbewirtschafter. Einerseits bedeutet Bodenerosion Verlust von Bodenmaterial und Nährstoffen auf den Ackerflächen. Andererseits werden Abflussgräben und Gewässer, Unterhangbereiche, Siedlungs- und Verkehrsflächen u.a. durch angeschwemmtes bzw. abgelagertes Bodenmaterial überprägt. Wiederkehrende Erosionsereignisse führen zur Beeinträchtigung der gesetzlich geschützten Bodenfunktionen und stellen somit eine pot. schädliche Bodenveränderung dar.

In Hessen wird Bodenerosion vor allem durch Niederschlagswasser ausgelöst, während die Erosion durch Wind eine untergeordnete Rolle spielt. Die Hauptfaktoren, die zur Analyse von Bodenerosion durch Wasser betrachtet werden müssen, sind Klima, Topographie, Bodenzustand, Bodenbedeckung und Bodenbearbeitung.

Neben oben genannter Definition ist zusätzlich die Bearbeitungserosion zu nennen, der ein hoher Anteil an der heute vorliegenden Umverteilung von Bodensubstraten zuzuschreiben ist (Van Oost et al., 2006). Hierzu liegen bisher aber noch keine gesicherten Methoden vor, um Potenziale für die Bearbeitungserosion auszuweisen.

Abschätzung der flächenhaften Bodenerosion durch Wasser

Um die  Erosionsgefährdung auf Ackerflächen zu bewerten und somit eine Grundlage zur gezielten Bekämpfung von Bodenerosion zu erhalten, gibt es unterschiedliche Modelle. Ein weit verbreitetes, empirisches Erosionsmodell ist die Allgemeine Bodenabtragsgleichung (ABAG) nach Schwertmann et al. (1987), die aus der Universal Soil Loss Equation (USLE) von Wischmeyer & Smith (1978)  hervorging. Mit der ABAG lässt sich ein „langjährig zu erwartender mittlerer, flächenhafter Bodenabtrag durch Regen“ abschätzen (DIN 19708: 4), wobei folgende Einflussfaktoren in die Berechnung eingehen:

A = R * K * S * L * C * P

mit

A = langjährig zu erwartender, mittlerer Bodenabtrag [t/(ha*a)]

R = Regenerosivitätsfaktor

K = Bodenerodierbarkeitsfaktor

S = Hangneigungsfaktor

L = Hanglängenfaktor

C = Bodenbedeckungs- und Bodenbearbeitungsfaktor

P = Faktor zur Berücksichtigung von Erosionsschutzmaßnahmen

Für den Erosionsatlas Hessen wurden diese Faktoren bestimmt, der langjährig zu erwartende, mittlere Bodenabtrag berechnet und in Erosionsgefährdungsklassen eingestuft. Eine Ausnahme bildet der P-Faktor, der auf Grund fehlender Informationen über evtl. getroffene Erosionschutzmaßnahmen (z.b. Konturpflügen oder Minimalbodenbearbeitung) auf den Ackerschlägen nicht ermittelt werden konnte. Er geht mit dem Faktor 1 in die Berechnung ein.

Die Grundlage für die zu betrachtende Kulisse bildet eine Bodennutzungskategorisierung der InVeKoS-Daten von 2011 bis 2016 (alle gültig codierten Flächen). Hier wurden aneinandergrenzende Schläge zu einem Feldblock zusammengefasst. Durch Wege werden Feldblöcke immer getrennt. Auf dieser Flächenkulisse wurden die einzelnen oben genannten Erosionsfaktoren bestimmt. Veränderungen an der Abgrenzung der bewirtschafteten Schläge und der angebauten Kulturen werden in zukünftigen Versionen des Erosionsatlasses berücksichtigt, können aber nicht jährlich fortgeschrieben werden.

Kartendarstellungen der einzelnen Themen sind im Bodenviewer Hessen unter der Rubrik "Erosionsatlas 2018" verfügbar.

Literatur:

DIN 19708:2017-08 (2017): Bodenbeschaffenheit - Ermittlung der Erosionsgefährdung durch Wasser mit Hilfe der ABAG. Deutsches Institut für Normung e.V.; Berlin.

Duttmann, R., Bach, M. & Herzig, A. (2011): Bodenerosion durch Wasser. In: Blume, H.-P., Horn, R. & Thiele-Bruhn, S. [Hrsg.]: Handbuch des Bodenschutzes. Bodenökologie und Bodenbelastung - Vorbeugende und abwehrende Schutzmaßnahmen. 4. Aufl.; Weinheim: WILEY-VCH Verlag.

Schwertmann, U., Vogl, W. & Kainz, M. (1987): Bodenerosion durch Wasser; Stuttgart: Ulmer.

Van Oost, K., Govers, G., De Alba, S. & Quine, T. A. (2006): Tillage erosion: a review of controlling factors and implications for soil quality. – In: Progress in Physical Geography 30 (4): 443–466.

Wischmeier, W. H. & Smith, D. D. (1978): Predicting Rainfall Erosion Losses. A Guide to Conservation Planning. In: U.S. Department of Agriculture [Hrsg.]: Agriculture Handbook. Bd. 537; Washington.

Weiterführende Literatur zum Thema Bodenerosion und ABAG:

Auerswald, K. (1998): Bodenerosion durch Wasser. In: Richter, G. [Hrsg.]: Bodenerosion. Analyse und Bilanz eines Umweltproblems; Darmstadt: Wissenschaftliche Buchgesellschaft.

Tetzlaff, B., Friedrich, K., Vorderbrügge, T., Verreecken, H. & Wendland, F. (2013): Distributed modelling of mean annual soil erosion and sediment delivery rates to surface waters. In: Catena 102 (1): 13–20.

Toy, T. J., Foster, G. R. & Renard, K. G. (2002): Soil Erosion. Processes, Prediction, Measurement, and Control; New York: John Wiley & Sons.