Großmaßstäbige Regionalisierung labiler Bodenkennwerte in standörtlich hochdiversen Kulturlandschaften

Zusammenfassung

Für die flächenhafte Bewertung zahlreicher Boden- und Landschaftsfunktionen werden großmaßstäbige Karten (1:5.000 bis 1:10.000) zeitlich und räumlich hochvariabler (labiler) Bodenkennwerte benötigt, wie sie der pH-Wert, der organische Kohlenstoff- oder der EDTA-extrahierbare Cadmiumgehalt darstellen. Für Böden strukturschwacher Mittelgebirgsregionen, die außerhalb des politischen oder wirtschaftlichen Hauptinteresses stehen, liegen entsprechende Karten jedoch normalerweise nicht vor.

Insbesondere in diesen Regionen wird die laterale Variabilität labiler Bodenkennwerte von kleinräumig wechselnden Relief- und Bodenunterschieden bestimmt. Zudem ändern sich die labilen Bodenkennwerte an Nutzungsgrenzen meist auf relativ kurzen Distanzen. Unter diesen Bedingungen sind geostatistische Verfahren zur Erzeugung von großmaßstäbigen Karten der Bodenkennwerte ungeeignet, da für eine valide Interpolation ein sehr hoher Beprobungs- und Analyseaufwand erforderlich wäre, der mit den personellen, finanziellen und zeitlichen Ressourcen vieler Projekte nicht realisiert werden kann.

In dieser Arbeit wird ein Konzept vorgestellt, das eine valide Regionalisierung labiler Bodenkennwerte in standörtlich hochdiversen Regionen mit einer vergleichsweise geringen Probenanzahl ermöglicht. Das Konzept beinhaltet Methoden zur räumlich repräsentativen Erhebung, Stichprobenermittlung, Klassifizierung und Extrapolation der labilen Bodenkennwerte sowie zur Validierung des Regionalisierungsmodells und der Regionalisierungsergebnisse. Die Verifizierung des Konzepts erfolgt in drei Testgebieten mit einer Fläche von etwa 5 bis 10 Quadratkilometern am Beispiel des pH-Werts, des Kohlenstoff- und des EDTA-extrahierbaren Cadmiumgehalts landwirtschaftlich genutzter Oberböden. Darüber hinaus wird als planungsrelevantes Beispiel die Ausschöpfung nationaler Richtwerte der Cadmiumbelastung von Oberböden in den Testgebieten flächenhaft dargestellt und bewertet.

Für die Regionalisierung der Bodenkennwerte werden mit dem vorgestellten Verfahren lediglich 0,2 bis 0,3 Bodenproben pro Hektar benötigt. Die Plausibilität des Modells wird durch die varianzanalytische Auswertung der Regionalisierungsergebnisse bestätigt. Die Gültigkeit der Ergebnisse selbst wird auf der Grundlage eines unabhängigen Datensatzes überprüft. Demnach kann der pH-, der Kohlenstoff- und der Cadmium-Status der landwirtschaftlich genutzten Oberböden bei einer Aufteilung in drei bis vier Klassen durchschnittlich mit einer 75-prozentigen Sicherheit durch das Regionalisierungsmodell beschrieben werden. Die Ergebnisse des Anwendungsbeispiels zeigen, dass mit den regionalisierten Flächendaten der labilen Bodenkennwerte und unter Einbeziehung einer numerischen Pedotransferfunktion eine hochauflösende räumliche Beschreibung der Auschöpfung von Richtwerten  der Cadmiumbelastung in den Testgebieten möglich ist.