Programmpunkt

Titel: Abschätzung des Bodenverdichtungsrisikos auf Feld- und Regionalskala – ein integrativer Ansatz
ID: ID553
Art: Vortrag
Session: LT3-FS9.1
Skalenübergreifendes Monitoring und Modellieren von Landoberflächenprozessen – Teil 1

Referent: Michael Kuhwald (Kiel)


Wir berechnen das Bodenverdichtungsrisiko auf Feld- und Regionalskala in täglicher Auflösung. Hierfür kombinieren wir frei verfügbare Bodeninformationen, aus Sentinel 2-Daten abgeleitete Landnutzung, das MONICA-Modell sowie den Ansatz nach Rücknagel et al. 2015.

Abstract - Text

Die Abschätzung des Verdichtungsrisikos von ackerbaulich genutzten Böden stellt eine große Herausforderung dar. Einerseits hängt das Verdichtungsrisiko von hoch dynamischen Prozessen wie Wassergehaltsänderungen ab. Andererseits wirkt sich der anthropogene Einfluss durch Bewirtschaftung und Befahrung erheblich auf die Bodeneigenschaften aus. Eine Abschätzung des Verdichtungsrisikos wird jedoch von immer größerer Bedeutung, da der zunehmende Mechanisierungsgrad in der Landwirtschaft kontinuierlich steigt. Dies erhöht wesentlich das Verdichtungsrisiko, mit einhergehenden Folgen wie Oberflächenabfluss, Bodenerosion und Nährstoffaustrag. Eine flächenhafte, dynamische Abschätzung des Verdichtungsrisikos ist bisher jedoch nicht möglich, da vorhandene Modelle entweder nur punktuell angewendet werden oder von statischen Randbedingungen bei räumlicher Modellierung ausgehen.

Der hier vorgestellte Ansatz zeigt, wie durch die Verknüpfung von frei verfügbaren Daten und Modellen eine dynamische Abschätzung des Verdichtungsrisikos auf der Feld- und der regionalen Skala möglich ist. Als Eingangsdaten wurden die Wetterdaten des DWD sowie die Bodenübersichtskarte 1:200.000 verwendet. Die aktuelle Landnutzung wurde mittels vor Ort Kartierung und Klassifikation von Sentinel-2 Daten bestimmt. Die Bodenfeuchte, als wesentlicher Regulator der Verdichtungsgefährdung, wurde mit dem Modell MONICA (Nendel et al. 2011) berechnet. Die Abschätzung des Verdichtungsrisikos erfolgte nach DIN V 19688 und Rücknagel et al. 2015. Die Implementierung des Verfahrens erfolgte in "R". Das Verfahren wurde für ein Untersuchungsgebiet in Mecklenburg-Vorpommern und eines in Niedersachsen angewendet.

Durch die Berücksichtigung der dynamischen Veränderung der Bodenfeuchte ist es möglich, eine tägliche Abschätzung des Verdichtungsrisikos räumlich vorzunehmen. Für jeden einzelnen Tag wurden die Flächenanteile entsprechend des Verdichtungsrisikos berechnet und als Rasterkarte ausgegeben. Auf der Feldskala zeigt sich, dass die Befahrbarkeit innerhalb eines Feldes stark variiert. Teilbereiche der Fläche können befahrbar sein, während andere Bereiche mit erheblichem Verdichtungsrisiko behaftet sind. Auf der regionalen Skala wird die hohe räumliche und zeitliche Variabilität des Verdichtungsrisikos deutlich.

Mit dem entwickelten Ansatz ist es somit möglich, täglich aktualisierte Gefährdungskarten bereitzustellen und daraus Befahrbarkeitstage abzuleiten.