Boden und Klima


Regenwurmbesiedlung von Kurzumtriebsplantagen

Februar 2017

Johannes Burmeister, Martina Zacios und Roswitha Walter
Regenwurmbesiedlung von Kurzumtriebsplantagen
in der Gemeinde Kaufering - LWF Wissen 79

Regenwürmer erfüllen viele Funktionen im Boden und sind ein wichtiger Bestandteil des Ökosystems. Insgesamt zeigen die Untersuchungen der Regenwurmfauna von bis zu sieben Jahre alten Kurzumtriebsplantagen (KUP) mit Pappeln in Kaufering, dass diese ähnlich wie eine Grünlandnutzung oder eine bodenschonende Ackerbewirtschaftung mit z. B. pflugloser Bodenbearbeitung oder längerem Kleegrasanbau einen reichhaltigen und vielfältigen Regenwurmbestand fördern können.

Insbesondere auf intensiv bewirtschafteten Ackerböden kann die Anlage von Kurzumtriebsplantagen auch aufgrund der positiven Entwicklung der Regenwürmer zur ökologischen Bereicherung beitragen. Die Ergebnisse zeigen zudem, dass die Standortverhältnisse die Ausprägung der Regenwurmfauna stark beeinflussen und auch Alter, Rotation und Vorbewirtschaftung der KUP-Flächen von Bedeutung sein können.

Einleitung
Regenwürmer sind bekannt als Schlüsselorganismen der Bodenökologie. In Deutschland kommen 46 Arten vor (Lehmitz et al. 2014), die drei Lebensformen zugeordnet werden (Dunger 2008, Tabelle 1). Ihre Bedeutung für Kurzumtriebsplantagen ist im Wesentlichen vor dem Hintergrund des Wasserhaushalts und des Stoffkreislaufs zu beurteilen. Besonders in nicht bearbeiteten Böden kommt den Regenwürmern eine wichtige Rolle bei der Einmischung und dem Abbau von organischer Substanz sowie bei der Anlage von luft- und wasserführenden Makroporen zu.

(Quelle: http://www.lwf.bayern.de/biodiversitaet/biologische-vielfalt/153734/index.php)


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Auszug aus dem Artikel von Martina Zacios und Lothar Zimmermann

Hydrologische Aspekte von Pappel-Kurzumtriebsplantagen am Beispiel Kaufering Messmethoden und Wasserhaushaltsmodellierung - LWF Wissen 79


Um Wasserflüsse in der KUP berechnen zu können, ist die Parametrisierung eines Wasserhaushaltsmodells notwendig. In der Literatur sind die zur Verfügung stehenden Datengrundlagen, sowohl deutschlandweit als auch international, sehr dünn.
Daher sind intensive Geländeerhebungen nötig, um zu belastbaren Modellergebnissen zu gelangen. Zu diesem Zweck wurde zwischen 2009 und 2015 ein hydrologisches Monitoring- System auf den Versuchsflächen eingerichtet.

Bodenfeuchte und Stoffkonzentrationen im Sickerwasser

Seit Herbst 2009 werden auf den beiden Intensivmessflächen KUP und Acker die Messungen der Bodenfeuchte sowie die Gewinnung von Sickerwasserproben kontinuierlich durchgeführt. Im Hinblick auf die rasche Dynamik auf KUP-Flächen und zur Abdeckung eines längeren Zeitraums mit unterschiedlichen Witterungsbedingungen sind die fast fünfjährigen Zeitreihen für das bessere Verständnis der hydrologischen Prozesse wertvoll.

Besonderes Augenmerk liegt dabei auf etwaigen Auswirkungen der ersten Teilernte, die im Januar 2013, also nach der fünften Vegetationsperiode, auf einem Drittel der Fläche durchgeführt wurde. Über den Wasserverbrauch wiederaustreibender Wurzelstöcke liegen deutschlandweit ebenso wenige Daten vor wie über die stofflichen Auswirkungen der ersten Erntemaßnahme.

Kurzumtriebsplantagen, die auf ehemaligen landwirtschaftlich intensiv genutzten Flächen angelegt wurden, bedeuten eine Extensivierung der Bewirtschaftung. Im Gegensatz zur landwirtschaftlichen Produktion ist, abgesehen von der Bestandsbegründung und den damit einhergehenden Vorarbeiten, keine weitere Bodenbearbeitung, Düngung oder Ausbringung von Pflanzenschutzmittel notwendig.

Besonders in Trinkwasserschutzgebieten ist dies ein interessanter Punkt, da aufgrund der zu erwartenden geringeren Sickerwassermenge und der fehlenden Stickstoffdüngung eine bessere Sickerwasserqualität zu erwarten ist (Lamersdorf und Schmidt-Walter 2011; Petzold et al. 2010; DBU 2010).

Um die Auswirkungen der Landnutzungsänderung von landwirtschaftlich genutzter Fläche zur Kurzumtriebsplantage auf die Sickerwasserqualität sowie -quantität erfassen zu können, sind umfangreiche Kenntnisse zur Bodenwasserdynamik und zur Bodenwasserchemie erforderlich. Aus diesem Grund wurden im Sommer 2009 auf der KUP sowie auf der landwirtschaftlich genutzten Vergleichsfläche unter anderem je ein zwei Meter breiter und drei Meter tiefer Messschacht installiert.

Abbildung 1 links zeigt einen schematischen Schnitt durch solch einen Schacht.

Die ausführliche Beschreibung des Messdesigns erfolgte in Niederberger et al. (2010) sowie in Zacios und Niederberger (2011), im Folgenden soll es nur kurz umrissen werden: Der Bodenwassergehalt wird mit FDR-Sonden (10HS, Firma Decagon) in den Tiefenstufen 15, 50, 115 cm und unter der KUP zusätzlich in 160 und 220 cm mit drei bis fünf Wiederholungen gemessen. Die Sonden ermitteln kapazitativ den volumetrischen Wassergehalt des Bodens.
Mittels Keramik-Saugkerzen (SK20, Firma UMS München sowie bauähnlichen Saugkerzen aus eigener Herstellung) werden in den Messschächten Sickerwässer aus den Tiefen 85 cm, 185 cm sowie unter der KUP zusätzlich aus 235 cm gewonnen.

Der zur Gewinnung der Sickerwasserproben nötige Unterdruck von 400 – 500 mbar wird je Tiefenstufe automatisch alle sechs Stunden über Pumpen (SP560 EC-LC, Firma Schwarzer Precision) angelegt. Abbildung 1 rechts zeigt die Innenansicht des fertig instrumentierten Schachts. Zu erkennen sind die gläsernen Auffangflaschen für die Bodenwasserproben. In den schwarzen Hüllrohren verlaufen die Kabel der Wassergehaltssonden. Unten im Bild sind die automatischen Pumpen zum Anlegen des Unterdrucks zu erkennen.

Im April 2011, nach der Mais-Aussaat, wurden zur Erfassung der räumlichen Verteilung der Stoffkonzentrationen auf der Ackerfläche vier Messplots mit je vier Saugkerzen in 85 cm Tiefe installiert (Abbildung 2).

Die Plots orientierten sich an dem Muster der Nmin-Gehalte der Nmin-Inventur im Dezember 2010. An diesen Saugkerzen wird seitdem in regelmäßigen Abständen mit einer Handpumpe, seit 2012 dann automatisch alle sechs Stunden ein entsprechender Unterdruck angelegt. Die erhaltenen Proben werden, wie die Niederschlagsproben, im vierzehntäglichen Turnus entnommen.

Zusätzlich zu dem seit 2009 betriebenen Messschacht unter dem nun bereits geernteten Teil dieser KUP wurde im Juli 2013 ein neuer Messgraben unter dem noch nicht geernteten Teil derselben KUP in Betrieb genommen. Entsprechend dem bestehenden Messdesign wurden auch hier in je vier Bodentiefen sowohl FDR-Sensoren zur Erfassung der Bodenfeuchte als auch Saugkerzen zur Gewinnung von Sickerwasserproben installiert.

So können seither in Kaufering die Bodenfeuchtedynamik sowie die Stoffkonzentrationen im Sickerwasser unter zwei verschiedenen Bewirtschaftungsstadien parallel beobachtet werden. Zum einen als Fortsetzung der bestehenden Zeitreihe unter ein- (2013) bzw. zweijährigen (2014) Trieben nach der ersten Ernte und zum anderen also unter sechs- (2013) bzw. siebenjährigen (2014) Pappeln noch im ersten Umtrieb auf der gleichen Fläche. Hieraus können für die Praxis wertvolle Empfehlungen bezüglich der Umtriebszeiten abgeleitet werden.

Aus den mit dem Wasserhaushaltsmodell LWFBROOK90 berechneten Sickerwasserraten und den auf den Versuchsflächen gemessenen Stoffkonzentrationen im Sickerwasser konnten die Stofffrachten, also die Stoffeinträge in den Grundwasserkörper über das Sickerwasser, bestimmt werden. Hierfür wurden die modellierten Sickerwasserraten zwischen zwei Probennahmeterminen mit der Stoffkonzentration der gewonnenen Sickerwasserproben pro Tiefenstufe verrechnet.

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(Artikel von Martina Zacios und Lothar Zimmermann. Link:
https://www.lwf.bayern.de/boden-klima/wasserhaushalt/153622/index.php)