BAtroS - Bodenmelioration und Anbauverfahren für trockenheitsgefährdete Standorte

Hintergrund und Ziele

Das Verbundvorhaben wird kombinierte und standortangepasste Verfahren zur Minderung von Risiken durch Klimaänderungen bei der Nutzung von Grenzertragsstandorten für Sonderkulturen (nachwachsende Rohstoffe) entwickeln. Als Beispielregion wird die im Südosten Brandenburgs gelegene Niederlausitz betrachtet. Sie ist in einem für Deutschland besonderen Maße durch subkontinental-kontinentale Klimaeinflüsse mit heißen und trockenen Sommern geprägt. Eine Tiefensickerung von Niederschlagswasser im Boden und damit eine Auffüllung der Grundwasservorräte findet fast ausschließlich in den Wintermonaten statt. Die Niederlausitz weist zudem ausgedehnte Flächen mit vorrangig sandigen Bodensubstraten und geringer Wasserhaltekapazität und Nährstoffversorgung, und damit verbunden geringer Produktivität, auf.

Das Projekt gliedert sich in drei Module mit folgenden Teilprojekten (TP):

Modul 1: Techniken der Bodenmelioration und Anbauverfahren

- TP 1.1: Optimierung und Entwicklung von huminsäurehaltigen Bodenhilfsstoffen

- TP 1.2: Einbringung und Optimierung von Geohumus®

- TP 1.3: Mantelsaatgut für trockenheitsgefährdete Standorte für die Biomasseproduktion

Modul 2: Wirkungen in Boden und Pflanze

- TP 2.1: Bodenkundliche Untersuchungen zur Wirkung und Nachhaltigkeit von Bodenhilfsstoffen

- TP 2.2: Untersuchungen zu Wechselwirkungen zwischen Bodenmeliorationsmaßnahmen und ausgewählten Pflanzenarten

Modul 3: Integration und Koordination

- TP 3.1: Koordination und Projektmanagement

Ziele:

Das Projekt hat sich zum Ziel gesetzt, ein Verfahren zur Verbesserung der Wasserhaltekapazität für trockenheitsgefährdete Sandbodenstandorte zu entwickeln und auf seine Nachhaltigkeit hin zu untersuchen. Verschiedene Bodenhilfsstoffe sind bereits auf dem Markt verfügbar, die die Biomasseproduktion auf Böden mit geringer Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit ermöglichen bzw. verbessern und die Notwendigkeit zur Bewässerung verringern sollen (z.B. Humentos®, HumiComplete® oder Geohumus®). Gerade in der Kombination verschiedener Bodenhilfsstoffe wird die Chance gesehen, die Produktivität von Energiepflanzen und nachwachsenden Rohstoffen zu sichern und die Degradation brach fallender Grenzertragsstandorte zu vermeiden. Dabei wird die Optimierung der Bodenhilfsstoffzusammensetzung, die Entwicklung von Einbringungstechniken in den Boden sowie die Auswirkungen auf die Bodenqualität und die Pflanzenentwicklung wissenschaftlich begleitet. Gleichzeitig wird die Saatguttechnologie gerade mit Blick auf trockenheitsgefährdete Standorte weiter verbessert und erprobt.

Erklärtes Ziel ist damit einerseits die Entwicklung eines Bodenmeliorations- und Anbauverfahrens für Grenzertragsstandorte in trockenheitsgefährdeten Regionen Mitteleuropas sowie andererseits die Verbesserung der Exportmöglichkeiten für die genannten Bodenhilfsstoffe in Gebiete mit aktuellen Degradationsproblemen aufgrund von Trockenheit.

Laufzeit

bis

Untersuchungsregion/-raum

Land
  • Deutschland
Bundesland
  • Baden-Württemberg
  • Brandenburg
Naturräumliche Zuordnung
  • Südostdeutsche Becken und Hügel

Schritt 1: Klimawandel verstehen und beschreiben

Ansatz und Ergebnisse 

Aktuelle regionale Klimaszenarien

Parameter (Klimasignale)
  • Veränderte Niederschlagsmuster
  • Trockenheit
Weitere Parameter 

Dürreperioden im Sommer

saisonale Niederschlagsverteilung

Zeithorizont
  • langfristig = bis 2100 und darüber hinaus

Schritt 2a: Risiken erkennen und bewerten (Klimafolgen/-wirkungen)

Analyseansatz 

Aktuelle Klimaszenarien lassen für Teile Deutschlands in den kommenden Jahrzehnten abnehmende Niederschläge erwarten. Gerade im Südosten Brandenburgs wird sich nach diesen Prognosen das ohnehin bereits trockene Klima weiter verschärfen, welches für die Landwirtschaft zu grundsätzlichen Problemen führt. Eine Tiefensickerung von Niederschlagswasser im Boden und damit eine Auffüllung der Grundwasservorräte findet fast ausschließlich in den Wintermonaten statt. Zudem weisen ausgedehnte Flächen mit vorrangig sandigen Bodensubstraten und geringer Wasserhaltekapazität und Nährstoffversorgung eine geringe Produktivität, auf. Aus Landschaftsschutzgründen werden diese Flächen in jüngerer Zeit mit zunehmendem Interesse als mögliche Produktionsstandorte für nachwachsende Rohstoffe zur stofflichen und energetischen Verwertung angesehen. Die weitere Verringerung der ohnehin bereits geringen Niederschläge im Sommer hätte hier Probleme bei der Wasserversorgung von Kulturpflanzen zur Folge.

Schritt 2b: Vulnerabilität, Risiken und Chancen

Ansatz und Risiken / Chancen 

Sensitivität:
Die Beispielregion Niederlausitz ist hinsichtlich der Wasserversorgung hoch sensitiv, da die Sommer trocken sind, die Grundwassermneubildung gering ist und die sandigen Böden eine geringe Wasserhaltekapazität haben und nährstoffarm sind.

Anpassungskapazität:
Relativ hoch, da es eine Reihe von geeigneten Bodeninhaltstoffen schon gibt und technische Kapazitäten zur Entwicklung neuer Bodenbearbeitungstechniken vorhanden sind.

Dringlichkeit und Priorisierung von Anpassungsbedarf 

Die Niederlausitz ist schon heute in einem für Deutschland besonderen Maße durch subkontinental-kontinentale Klimaeinflüsse mit heißen und trockenen Sommern geprägt. Auch eine Tiefensickerung von Niederschlagswasser im Boden und damit eine Auffüllung der Grundwasservorräte findet heute fast ausschließlich in den Wintermonaten statt. Die Niederlausitz weist zudem ausgedehnte Flächen mit vorrangig sandigen Bodensubstraten und geringer Wasserhaltekapazität und Nährstoffversorgung, und damit verbunden geringer Produktivität, auf.

Schritt 3: Maßnahmen entwickeln und vergleichen

Maßnahmen und/oder Strategien 

Es wird ein Verfahren zur Verbesserung der Wasserhaltekapazität für trockenheitsgefährdete Sandbodenstandorte entwickelt. Dazu werden Bodenhilfsstoffe verwendet, die die Biomasseproduktion auf Böden mit geringer Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit ermöglichen bzw. verbessern und die Notwendigkeit zur Bewässerung verringern. Die Ergebnisse der ersten beiden Versuchsjahre zeigen deutliche Wirkungen der eingesetzten Bodenhilfsstoffe bezüglich der Steigerung des Wasserspeichervermögens und auch hinsichtlich der Steigerung der Biomasseerträge. Deutliche Unterschiede bestehen zwischen den Abbauraten der Hilfsstoffe im Boden. Die Versuche deuten auf positive Effekte der gemeinsamen Anwendung von synthetischen und natürlichen Bodenhilfsstoffen hin.

Ergänzend wird die Entwicklung moderner Saatguttechnologien (Mantelsaatgut) fortgesetzt, um optimale Keimungsbedingungen auch unter trockenen Standortsverhältnissen zu gewährleisten. Zur Optimierung von Bodenhilfsstoffen werden daher Versuche zur Entwicklung von Kombinationspräparaten durchgeführt. Bei der Ummantelung von Saatgut konnten in der Pilotanlage die verwendeten Bodenhilfsstoffe zum Einsatz kommen. Angestrebt wird eine Ummantelung, die Feuchtigkeit bereitstellt und zusätzlich mit Pflanzenhilfsstoffen die Entwicklung der Wurzeln in der Keimungsphase fördert.

Für die optimale Einarbeitung der Bodenhilfsstoffe in den Boden werden neuartige Techniken entwickelt. Unabhängig von der Neuentwicklung von Spezialmaschinen soll zusätzlich ein Leitfaden der Bodenbearbeitung entwickelt werden, der Anwendern (Landwirte, Rekultivierer etc.) eine Hilfestellung bei der Wahl und dem richtigen Einsatz der Bodenbearbeitungstechnik gibt.

In der Kombination verschiedener Bodenhilfsstoffe wird die Chance gesehen, die Produktivität von Energiepflanzen und nachwachsenden Rohstoffen zu sichern und die Degradation brach fallender Grenzertragsstandorte zu vermeiden. Die ersten Ergebnisse lassen erkennen, dass für Extremstandorte mit dem Einsatz von Bodenhilfsstoffen Möglichkeiten gefunden werden können, mit denen sich die Biomasseproduktion durch die Wasserspeicherung im Boden optimieren lässt. Auf der Grundlage der Versuchsergebnisse können Wege zur Verbesserung der Bodenhilfsstoffe gefunden werden. Ein großes Potenzial für Bodenhilfsstoffe liegt in mediterranen Regionen, die akut unter Desertifikationsproblemen leiden.

Zeithorizont
  • 2071–2100 (ferne Zukunft)
Konfliktpotential / Synergien / Nachhaltigkeit 

Konfliktpotentiale bestehen hinsichtlich der Wasserversorgung. Nachhaltigkeit soll bei der Entwicklung eines Verfahrens zur Verbesserung der Wasserhaltekapazität für trockenheitsgefährdete Sandbodenstandorte beachtet werden.

Schritt 4: Maßnahmen planen und umsetzen

Kosten 

Verbesserung der Exportmöglichkeiten für die Bodenhilfsstoffe in Gebiete mit aktuellen Degradationsproblemen aufgrund von Trockenheit. Ertragssteigerung in der landwirtschaftlichen Produktion im In- und Ausland unter extremen klimatischen und edaphischen Bedingungen.

Wer war oder ist beteiligt?

Förderung / Finanzierung 

BMBF - Fördermaßnahme "klimazwei - Forschung für den Klimaschutz und Schutz vor Klimawirkungen" des Rahmenprogramms "Forschung für Nachhaltigkeit" (FONA)

Projektleitung 

Brandenburgische Technische Universität Cottbus, Lehrstuhl für Bodenschutz und Rekultivierung

Beteiligte/Partner 

Feldsaaten Freudenberger GmbH & Co. KG, Krefeld; Geohumus International Research & Development GmbH & Co KG, Frankfurt/Main; Hoogen Bodensanierung GmbH, Senften

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Handlungsfelder:
 Boden  Landwirtschaft  Wasserhaushalt, Wasserwirtschaft