Das Beispiel Querfurter Platte (Barnstädt) Beschreibung

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Das Beispiel Querfurter Platte (Barnstädt) Beschreibung
Interaktives Nutzerhandbuch für das Verfahren MULBO - Textdokumente Informationen zum Beispiel Barnstädt
Autoren: R. Grabaum, B.C. Meyer, H. Mühle, T. Wolf, T. Meyer
 OLANIS Expertensysteme GmbH 2005
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Das Beispiel Querfurter Platte (Barnstädt)
Das Gebiet Barnstädt auf der Querfurter Platte (Sachsen Anhalt) ist eine intensiv genutzte
Agrarlandschaft. Barnstädt ist das Untersuchungsgebiet des Projektes IUMBO. Die hier
vorgestellten Ergebnisse basieren auf einem Projekt, welches am Umweltforschungszentrum
Leipzig-Halle durchgeführt wurde. Die Ergebnisse sind in Grabaum, Meyer & Mühle 1999
sowie in Mühle (2001) veröffentlicht.
Beschreibung des Untersuchungsraumes
Zur Durchführung des Projektes wurde zunächst eine umfassende Landschaftsanalyse
durchgeführt. Eine Beschreibung des Untersuchungsraumes ist das Ergebnis dieser
Analyse.
Der Untersuchungsraum 'Barnstädt' ist identisch mit dem Untersuchungsraum des Projektes
IUMBO. Er liegt in der Querfurter Platte einem ländlichen Raum von ca. 20.000 ha im Süden
von Sachsen-Anhalt (westlich der Stadt Halle). Er ist ca. 4200 ha groß und umfasst etwas
mehr als 2 Gemeinden.
Es handelt sich um eine durch die Flurbereinigung bzw. die Industrialisierung der
Landwirtschaft ausgeräumte, schwach reliefierte Landschaft, gekennzeichnet durch
fruchtbare Löss-Schwarzerde-Böden (durchschnittliche Ackerzahl: 79), große Ackerschläge
und eine sehr geringe Zahl strukturbildender Elemente wie z.B. Kleingehölze, Hecken,
Ackerraine, Teiche oder andere Oberflächengewässer. An Wirtschaftswegen und
Ortsverbindungsstraßen stehen noch lückenhafte bzw. rudimentäre Obstbaumreihen, die die
bis in die fünfziger Jahre bestehende Struktur dieser Landschaft andeuten.
Es herrschen Gemischt-Betriebe vor, deren Fruchtfolgen aufgrund der ökonomischen
Zwänge und technologischen Möglichkeiten zunehmend enger werden; nur wenige
Fruchtarten sind in die Fruchtfolgen einbezogen.
Aktuelle Landnutzung und Biotoptypenausstattung
Die Landschaft ist geprägt von großflächigen Ackerschlägen und großer Strukturarmut
(offene Agrarlandschaft). Waldgebiete kommen nicht vor. Die Karte der Biotoptypen basiert
auf einer Kartierung von Meyer (1997), CIR-Luftbildern und der Biotoptypenkartierung
Sachsen-Anhalt. Die Flächenanteile der Biotoptypen sind in einer Tabelle dargestellt.
Flächen und Anteile der Biotoptypen im Untersuchungsraum
Element
Acker
Hopfenanbau
bebaute Fläche
Verkehrsfläche
Grünflächen im Ort
krautige Vegetation
Gebüsch/Gehölz
vegetationsfreie Fläche
Gewässerflächen
gesamt
Fläche
(in ha)
3629
24
208
287
13
11
18
22
28
4240
1
Anteil
(in %)
85,6
0,6
4,9
6,7
0,3
0,3
0,4
0,5
0,7
100,0
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Biotope/Nutzungen
krautige Vegetation
Gewässer
Gehölz
bebauter Bereich
Acker
vegetationsfreie Fläche
Grünland
linienhafte Biotope
Hecke
Gehölze
Baumreihe
Gebüsch
0
N
500 1000 1500 2000 m
Inhalt: B.C. Meyer, UFZ
copyright OLANIS 2005
Mit fast 86 % wird dabei der dominierende Anteil von Ackerflächen deutlich, dagegen findet
man nur ca. 40 ha naturnähere Flächen (ca. 1%), Unter diesem Begriff werden hier Gehölze
und Gebüsche sowie Grünland und Sukzessionsflächen zusammengefasst. Die
Flächenbilanz linearer Elemente ist in dieser Tabelle nicht berücksichtigt.
Trotz einiger Anpflanzungen von Hecken und Baumreihen in den 80-er Jahren sind die
vorhandenen linearen Strukturen ihrer Länge nach gering (ca. 90 km Länge, entspricht ca.
25 Meter pro Hektar Offenland). Das Landschaftsbild prägend sind besonders
Kirschbaumreihen, die für das trockene und warme Klima der Querfurter Platte gut geeignet
sind. Der Erhaltungszustand der Baumreihen wird aufgrund ihres hohen Alters als besonders
schlecht und lückig eingestuft (Meyer 1997).
Das Untersuchungsgebiet ist sehr gewässerarm, was einerseits an seiner Lage im
Mitteldeutschen Trockengebiet andererseits jedoch auch an der jahrzehntelangen intensiven
Landwirtschaft liegt. Den Hauptanteil an Gewässern trägt eine 11,6 ha große Kiesgrube im
Norden, die auch für die regionale Erholung eine Bedeutung hat. Bachläufe (ca. 11 km)
dagegen sind stark anthropogen beeinflusst.
Die Verkehrsinfrastruktur ist im Bereich der Straßen relativ gut entwickelt, auch eine
Eisenbahnlinie kreuzt den Untersuchungsraum. Dort ist allerdings nur ein sehr geringes
Verkehrsaufkommen zu verzeichnen. Die zur Erschließung der Landwirtschaftsflächen
notwendigen Wege sind allerdings mit 36 km Weglänge gering, was an der Größe der
Schläge liegt.
Die landwirtschaftliche Nutzung findet im Untersuchungsraum auf 3653 ha statt und ist damit
dominierend. Die landwirtschaftliche Nutzfläche ist in ca. 90 Schläge gegliedert, wobei das
im Testgebiet ansässige Agrarunternehmen davon 72 Schläge bewirtschaftet. Die durch2
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schnittliche Schlaggröße von 38,5 ha ist als sehr hoch anzusehen, wobei die größten
zusammenhängend bewirtschafteten Schläge 110 ha umfassen.
Boden
Der Untersuchungsraum liegt in der Bodengroßlandschaft der Lössbörden. Typischer Boden
ist eine Löss-Schwarzerde mit einem 50-60 cm mächtigen Humushorizont. Durch Erosion
sind die Übergänge zu erodierten Tschernosemen und Pararendzinen fließend (Altermann
1995).
Im südlichen Randgebiet der Querfurter Platte sind auf Löss keine Schwarzerden, sondern
Fahlerden entwickelt. Insgesamt werden von Schröder, Löwa & Berkner (1993) 40 % der
Böden der Querfurter Platte als mäßig bis stark erosionsgeschädigt eingeordnet.
Die flachwellige Morphologie der Landschaft führt zu vielfältigen Akkumulations- und
Erosionsprozessen (Schröder & Löwa 1991).
Ausgangspunkt der Grundlagendaten ist die Reichsbodenschätzung. Die Werte wurden
digitalisiert und beinhalten für Ackerböden die Information Bodenart (Karte der Bodenarten),
Zustandsstufe (Tabelle) und geologische Entstehung (Tabelle).
Bodenarten (nach KA GÖK 25)
stark sandiger Lehm
stark lehmiger Ton
sandiger Lehm
lehmiger Sand
Lehm
nicht untersucht
0
N
500 1000 1500 2000 m
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Anteile der Bodenarten und deren Zustandsstufen
Bodenart
Lehmiger Sand
Stark Lehmiger Sand
Sandiger Lehm
Lehm
Schwerer Lehm
keine Angaben
Klasse
Anteil
(in ha)
Anteil
(in %)
min.
Zustufe
max.
Zustufe
lS
SL
sL
L
LT
NU
0,9
3,5
117,1
3979,5
4,2
134,6
0,02
0,08
2,76
93,86
0,11
3,17
4
3
1
1
3
0
4
6
4
7
5
0
Statistik der geologischen Entstehung
Geol. Entstehung
Flächenanteil
(in ha)
Aluvial
DV
Loess
LoeD
LoeV
Verwitterungsböden
Vg
Grünlandstandorte
keine Angabe
Flächenanteil
(in %)
52,6
1,4
3556,2
139,3
276,1
27,3
53,7
2,3
130,8
1,24
0,03
83,87
3,29
6,51
0,65
1,27
0,06
3,08
Insgesamt bietet der Boden einen hochwertigen Standort für die Landwirtschaft als
Hauptnutzung, was sich auch in den Bodenzahlen widerspiegelt. Daraus ergibt sich für den
Hauptnutzer, die Landwirtschaft, der Anspruch, entsprechend sorgsam mit dem Umweltmedium Boden umzugehen.
Relief
Die Querfurter Platte ist aufgrund des Untergrundgesteins (Muschelkalk) sowie der darüber
liegenden mächtigen Lößschicht durch ein wenig bewegtes Relief gekennzeichnet. Das
Untersuchungsgebiet ist im östlichen Teil gering reliefiert, im südwestlichen Teil sowie im
Bereich des Weidenbaches dagegen etwas stärker (Muldentäler, siehe Karte Relief). Die
minimale Höhe liegt bei 160 m ü. NN, die maximale Höhe bei 244 m ü. NN.
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Tiefenbereich
Hang
Höhenbereich
0
N
500 1000 1500 2000 m
Inhalt: B.C.Meyer, UFZ
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Für die Bewertungen landschaftsökologischer Funktionen von besonderer Bedeutung sind
die Hangneigungen. Dabei ist festzustellen, dass lediglich 8 % der Fläche Hangneigungen
von mehr als 2 ° aufweisen (Tabelle). Diese Flächen liegen zum größten Teil im Bereich des
Grabensystems Weidenbach.
Statistik der Hangneigungen im Untersuchungsgebiet
Hangneigung
(in °)
0.0 - 0.5
0.5 - 1.0
1.0 - 1.5
1.5 - 2.0
2.0 - 2.5
2.5 - 3.0
3.0 - 7.0
Flächenanteil
(in ha)
8,06
15,19
11,86
3,92
1,50
0,63
1,23
Flächenanteil
(in %)
19,0
35,8
28,0
9,3
3,6
1,5
2,8
Anhand der Verteilung der Hangneigungen wird einerseits Charakter der Landschaft als
”Platte” deutlich, andererseits sind gerade für die geoökologischen Bewertungen die Flächen
mit mehr als 2° Hangneigung nicht zu vernachlässigen.
Klima und Wasserhaushalt
Das Untersuchungsgebiet liegt im Mitteldeutschen Trockengebiet. Die dafür gültigen
klimatischen Bedingungen sind u.a. bei Schumann & Müller (1995) beschrieben. Der
Agrarmeteorologische Dienst ermittelte für Querfurt einen mittleren jährlichen Niederschlag
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von 488 mm, der Deutsche Wetterdienst (DWD, Agrarmeteorologische Beratungs- und
Forschungsstelle Halle) gibt für Nemsdorf (Gemeinde im Untersuchungsraum) einen
durchschnittlichen Wert von 520 mm an. Dabei sind in den Monaten Mai bis August die
höchsten Niederschläge mit 52-67 mm pro Monat gemessen worden.
Für den Untersuchungsraum liegen zusätzlich DWD-Daten nach Müller-Westermeier (1995)
im Quadratkilometer-Raster für die monatliche Niederschlagsverteilung vor, in deren
Berechnung der Höheneinfluss einbezogen wurde. Der jährliche Niederschlag wird hier mit
durchschnittlich 511 mm für das nördliche Testgebiet und mit bis zu 566 mm im
südwestlichen Testgebiet etwas höher angegeben.
Die durchschnittliche Jahresmitteltemperatur beträgt an der für die Querfurter Platte
repräsentativen Station Bad Lauchstädt 8,8 °C (Tabelle). Die klimatische Wasserbilanz ist
ausgeglichen mit defizitären Perioden im Spätfrühling und Sommer.
Mittlere Monats- und Jahresmittel von Lufttemperatur (° C ), Niederschlagshöhe (mm)
und realer Verdunstung (mm) nach Altermann et al. (1995) nach Angaben des DWD,
Agrarmeteorologische Beratungs- und Forschungsstelle Halle
Temperatur
Niederschlag
Niederschlag
reale Verdunstung
Station
Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jahr
Bad
0,3 0,4 3,7 8,2 12,8 16,6 17,8 17,4 14,0 9,4 4,6 1,3 8,8
Lauchstädt
Bad
26 22 31 38
51
64
61
62
35
39 31 28 488
Lauchstädt
Nemsdorf
32 28 35 39
52
67
58
62
41
38 35 33 520
Halle
12
12
24
40
72
74
71
60
39
21
18
14
460
Für den Untersuchungsraum ist insgesamt mit einem differenzierten Geschütztheitsgrad des
Grundwassers, der bestimmt wird durch sehr unterschiedliche Grundwasserflurabstände
(zwischen 7 und 30 Meter) und Deckschichten, sowie mit einer differenzierten
Grundwasserbelastung zu rechnen (Klauer, Horsch, Geyler & Meyer 1999).
Auswahl des Untersuchungsraums
Für die Auswahl des Untersuchungsraumes spielten folgende Kriterien eine Rolle:
1. ein kooperationswilliges Agrarunternehmen, welches den größten Teil der Fläche
bewirtschaftet,
2. eine gesprächsbereite Gemeinde,
3. ein vorhandener Datenpool.
Für das Testgebiet wurde folgende Abgrenzung gewählt:
1. Gemeindegrenzen,
2. Landstrasse,
Schlaggrenzen des Agrarunternehmens.
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Zielfindung
Die Zielfindung beruht auf der
1. Analyse verschiedener Pläne und
2. der Landschaftsanalyse.
Analyse vorhandener Planungsinstrumente
Im Gesetz über den Landesentwicklungsplan des Landes Sachsen-Anhalt LEP-LSA (1999)
wird vom ländlichen Raum erwartet, dass er...”als eigenständiger Lebens- und
Wirtschaftsraum zusammen mit den Verdichtungsräumen zu einer ausgewogenen
Entwicklung des Landes” beiträgt. Teile der Querfurter Platte zählen zu den
Vorbehaltsgebieten für Landwirtschaft, aus denen seitens der Träger der Regionalplanung
die Vorranggebiete für Landwirtschaft kleinräumig festzustellen sind. Diese werden wie folgt
charakterisiert: “Vorranggebiete für Landwirtschaft sind aufgrund der Bodenfruchtbarkeit, der
Standortcharakteristik oder Tradition und Erfahrungen auf dem Gebiet der Tierzucht und des
Ackerbaus sowie wegen der Standortgunst für Sonderkulturen besonders für eine
landwirtschaftliche Nutzung geeignet, so dass in ihnen die Landwirtschaft als
Wirtschaftsfaktor, Nahrungsproduzent und Erhalter der Kulturlandschaft die prioritäre
Raumfunktion und -nutzung darstellt.”
Im Landschaftsprogramm des Landes Sachsen-Anhalt (1994) wird konkret auf verschiedene
Regionen eingegangen. Hier heißt es, dass die Querfurter Platte eine Kulturlandschaft
ist,...”die vorrangig der ökologisch orientierten intensiven Landwirtschaft dienen soll. Ihre
Ackerlandschaften sind Offenlandschaften. Die Lössböden sollen durch zweckmäßige
Schlaggestaltung und in die Nutzung integrierte Schutzmassnahmen, wie möglichst lang
andauernde Vegetationsbedeckung des Bodens durch die Kulturen, gegen die Wasser- und
Winderosionsanfälligkeit geschützt werden. Der überhöhte Hackfruchtanteil muss
eingeschränkt werden.” Im Landschaftsprogramm wird auch auf die Erhaltung bzw.
Erweiterung von Grünlandstandorten und Gewässerschonstreifen in und an den
Bachtälchen, von Flurgehölzen und Obstbaumreihen (letztere mit einer Dichte von 2,5
ha/100 ha LN), von Streuobstwiesen und Restwäldern eingegangen. Auch die
Grundwasserneubildung wird erwähnt: “Wegen der geringen und nur sporadischen
Grundwasserneubildung in den tiefgründigen Lössböden muss im Interesse der
Trinkwasserversorgung jedweder Nährstoffaustrag aus den landwirtschaftlich genutzten
Böden vermieden werden.”
Im regionalen Entwicklungsprogramm, das im Januar 1996 veröffentlicht wurde (SachsenAnhalt 1996), zählt die Querfurter Platte zu den Vorranggebieten für Landwirtschaft in
Sachsen-Anhalt, wobei auf den Schutz und die Erhaltung des Bodens als den
bedeutendsten Produktionsfaktor vor allem in Gebieten mit landwirtschaftlich gut geeigneten
Böden hingewiesen wird.
Landschaftsanalyse
Die Landschaftsanalyse wurde durch Kartierungen des Untersuchungsraumes sowie durch
Gespräche mit Vertretern der Landwirtschaft sowie der örtlichen Planungsbehörden unter
Zuhilfenahme vorhandener Quellen durchgeführt. Sie ist ein weiterer Ausgangspunkt für die
Auswahl der landschaftsökologischen Funktionen im Untersuchungsraum.
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Hierbei stehen zunächst Regulationsfunktionen der Landschaft im Vordergrund. Die durch
jahrzehntelange Nutzung beeinträchtigten Regulationsfunktionen sollen so verbessert
werden, dass sie den nachhaltigen Schutz der Umweltmedien besser gewährleisten können.
Nachhaltigkeit hat jedoch auch eine ökonomische Komponente. Deshalb ist es notwendig,
gerade auf diesem Gunststandort die ackerbauliche Nutzung zur langfristigen Sicherung
einer hochwertigen und effizienten Nahrungsgüterproduktion als Produktionsfunktion in den
Untersuchungen zu berücksichtigen.
Aufgrund der Offenheit der Landschaft und der Großflächigkeit der ackerbaulich genutzten
Flächen sowie klimatischer Bedingungen haben die Probleme der Erosion eine wesentliche
Bedeutung, nicht zuletzt im Hinblick auf die langfristige Sicherung der Qualität des
Umweltmediums Boden. Aufgrund der Lage im mitteldeutschen Trockengebiet bietet der
Untersuchungsraum ein geringeres Wasserdargebot.
Daraus wird ein vorläufiges Leitbild für die Querfurter Platte formuliert:
Der Untersuchungsraum ist ein Vorranggebiet für landwirtschaftliche Nutzung. Dieses wird
aufgrund der guten Bodenverhältnisse auch zukünftig Bestand haben. Die
Regulationsfunktionen sind jedoch stark beeinträchtigt und deutlich zu verbessern.
Aufgrund der Offenheit der Landschaft und der Großflächigkeit der ackerbaulich genutzten
Flächen sowie klimatischer Bedingungen haben die Probleme der Erosion eine wesentliche
Bedeutung, nicht zuletzt im Hinblick auf die langfristige Sicherung der Qualität des
Umweltmediums Bodens. Aufgrund der Lage im mitteldeutschen Trockengebiet bietet der
Untersuchungsraum ein geringeres Wasserdargebot.
Anhand dieser Überlegungen wurden die folgenden landschaftsökologischen Funktionen für
MULBO ausgewählt:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Wassererosionsdisposition,
Winderosionsdisposition,
Grundwasserneubildung,
Retentionsvermögen der Landschaft,
ackerbauliche Produktionsfunktion,
Erhöhung der Artendiversität durch Verbesserung von Habitateignungen für Leitarten.
Dateneingabe
Die Bearbeitung eines Projektes erfordert die Auswahl der richtigen Basisdaten, die zu
Beginn beschafft oder erhoben werden müssen. In der folgenden Tabelle werden diese
Datengrundlagen und die zugehörigen Quellen aufgelistet. Die Erhebung erfolgte teilweise in
Eigenarbeit.
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Datengrundlagen für den Untersuchungsraum Barnstädt
Inhalt
Maßstab
Träger
Biotoptypenkartierung
1:10000
analog,
digitalisiert
ca. 1:12000
analog
Landesvermessungsamt
Biotoptypenkartierung
Sachsen-Anhalt
1:10000
digital
Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt
Topographische Karte TK 10
1:10000
analog,
Landesvermessungsamt
Topographische Karte TK 25
1:25000
analog
Landesvermessungsamt
MMK
1:100000
digital
Geolog. Landesamt
Bodenkarte
1:50000
digital
Altermann u. Kühn (1995)
Reichsbodenschätzung
1:10000
analog,
digitalisiert
Hydrogeologische
Grundkarte
1:50000
analog
Landesamt für
Umweltschutz SachsenAnhalt
Hydrogeologische Karte der
Grundwassergefährdung
1:50000
analog
Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt
Karte der hydrogeologischen
Kennwerte
1:50000
analog
Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt
schlagbezogen
digital
(Datenbank)
Schlagkarte Barnstädt
1:100000
digital
Landratsamt MerseburgQuerfurt
Flurstückskarte Barnstädt
1:100000
digital
Landratsamt MerseburgQuerfurt
Landschaftsplan
1:10000
analog
VG Wein-Weida Land
Agrarstrukturelle Vorplanung
1:100000
analog
Landgesellschaft SachsenAnhalt (1995)
Niederschläge
1:200000
digital
(Rasterdaten)
DWD Offenbach
analog
(Punktdaten)
Altermann et al. (1995)
CIR-Luftbilder
Betriebsdaten Barnstädt
1991-1996
Quelle
Meyer (1997)
Bibliothek
Böning (1997)
VG Wein-Weida Land
Niederschläge Wetterstation
Querfurt
R-Faktor
1:1000000
Verdunstung
Digitales Geländemodell
1:10000
analog
Sauerborn (1993)
analog
Dammann (1965)
digital erstellt
Die Daten wurden so weit wie möglich in ein GIS integriert. Dabei ist bei einem umfangreichen Datenaufkommen darauf zu achten, dass die Datenverwaltung gut strukturiert ist.
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Die zur Bewertung verwendeten Grunddaten sind mittelfristig stabil (Bodendaten,
Klimadaten). Eine Ausnahme bildet die Flächennutzung. Dies gilt insbesondere für die auf
den bewirtschafteten Flächen wechselnden Fruchtarten. Um das Leistungsvermögen des
Landschaftshaushalts besser einschätzen zu können, ist auf langfristige Mittelwerte bei den
Landnutzungen zurückgegriffen worden. Deshalb wurden durchschnittliche Fruchtfolgeszenarien gewählt. Das aktuelle Szenario ergibt sich dabei aus der Annahme der
durchschnittlichen Flächennutzung 1996.
Ist-Bewertung
Entsprechend der Funktionsableitung wurden die folgenden Bewertungen durchgeführt:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Bewertung der Wassererosionsdisposition,
Bewertung der Winderosionsdisposition,
Bewertung der Grundwasserneubildung,
Bewertung des Retentionsvermögen der Landschaft,
Bewertung der ackerbaulichen Produktionsfunktion.
Die Ergebnisse wurden im GIS ermittelt, kartographisch dargestellt, statistisch ausgewertet
und anschließend der Optimierung zur Verfügung gestellt.
Bewertung der Bodenerosion durch Wasser
Zur Bewertung des potentiellen Bodenabtrags durch Wassererosion wird das Verfahren der
Allgemeinen Bodenabtragsgleichung (ABAG) von Schwertmann et al. (1990) angewendet.
Ein vollständiges Datenschema ist im interaktiven Bewertungshandbuch dargestellt.
Zunächst wurden die Einzelfaktoren der ABAG ermittelt.
R-Faktor
Der Regen- und Oberflächenabfluss-Faktor als Maß für die Erosivität der Niederschläge
wurde bei Sauerborn (1994) entnommen. Dort ist für Querfurt mit Hilfe einer Regression ein
R-Faktor von 46 ermittelt worden. Der R-Faktor ist damit ein im Untersuchungsraum
einheitlicher Faktor. Eine theoretische Erhöhung des R-Faktors infolge des Klimawandels ist
in den verschiedenen Szenarien mit berücksichtigt worden.
LS-Faktoren
Der LS-Faktor beinhaltet den Hanglängen- und den Hangneigungsfaktor. Grundlage für die
Ermittlung der LS-Faktoren sind ein digitales Geländemodell (DGM) und die
Biotoptypenkarte. Aus dem DGM wurden die Hangneigungen abgeleitet.
Zu Bestimmung der Hanglänge wurden Einzugsgebiete aus den Höhen- und den Tiefenlinien
gebildet und mit der aktuellen Nutzung im GIS verschnitten. Unter Zuhilfenahme lokaler
Maxima und Minima sowie der Hangneigungskarte konnten die Hanglängen dann analog an
der Karte abgelesen für jedes Einzugsgebiet ermittelt werden. Die Ermittlung des LS-Faktors
erfolgte dann nach Schwertmann et al. (1990). Die Verteilung im Untersuchungsraum ist in
der LS-Faktorenkarte sowie tabellarisch dargestellt.
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LS-Faktor (ABAG)
0.8 - 1.4
1.4 - 1.9
1.9 - 2.4
2.4 - 2.9
2.9 - 3.7
3.7 - 5.2
5.2 - 7.2
7.2 - 10.5
0
N
500 1000 1500 2000 m
Inhalt: B.C. Meyer, UFZ
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Statistik der LS-Faktoren
LS-Faktor
Fläche (ha) aktuell
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
0.75
0.8
0.85
0.9
0.95
1.0
1.05
1.1
1.2
1.3
1.4
1.6
1.8
1.9
Fläche (ha) LS50F
0,38
0,74
1,34
3,67
6,31
6,55
5,22
4,51
2,15
1,86
0,29
0,22
0,24
0,60
0,07
0,42
0,13
0,29
0,55
0,49
0,08
0,09
0,20
0,03
0,07
0,07
0,05
11
1,39
14,90
7,76
5,70
8,22
1,37
1,18
0,91
0,24
0,01
0,17
0,13
0,06
0,01
0,10
0,07
0,06
0,01
0,01
0
0
0,02
0
0
0
0
0
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Um die Wirkung einer Hanglängenverkürzung zu zeigen, wurde ein Szenario gewählt,
welches von einer theoretischen Hanglängenverkürzug auf einheitlich 50 Meter in allen
Einzugsgebieten ausgeht. Die Neuberechnung der LS-Faktoren auf dieser Basis ist in obiger
Tabelle mit dem Wert LS50F beschrieben.
Der
durchschnittliche
flächenbezogene
LS-Faktor
für
die
Ackerflächen
im
Untersuchungsraum beträgt 0,42. Dies ist größtenteils durch die großen Hanglängen
begründet. Insgesamt gibt es 13 Einzugsgebiete mit Hanglängen von mehr als 500 Metern.
Bei einer einheitlichen Hanglängenverkürzung auf 50 Meter reduziert sich der
durchschnittliche LS-Faktor auf 0,22, was einer Verbesserung um ca. 50 % entspricht.
K-Faktoren
Die K-Faktoren als Maß für die Erodibilität des Bodens wurden aus der
Reichsbodenschätzung abgeleitet und in der Karte K-Faktoren sowie in der folgenden
Tabelle dargestellt.
K-Faktor (ABAG)
0
0 - 0.2
0.2 - 0.4
0.4 - 0.5
0.5 - 0.6
0
N
500 1000 1500 2000 m
Inhalt: B.C. Meyer, UFZ
copyright OLANIS 2005
Statistik der K-Faktoren
K-Faktor
Fläche
(in ha)
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.5
0.55
Fläche
(in %)
2,5
50,6
0,7
3,9
11,6
30,7
116,2
3886,9
12
0,1
1,2
0,1
0,1
0,3
0,7
2,8
94,7
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Der durchschnittliche K-Faktor im Untersuchungsgebiet beträgt 0,54 und ist damit relativ
hoch. Das ist begründet durch den hohen Schluffanteil der Lössböden.
P-Faktoren
Der P-Faktor ist der Erosionsschutz-Faktor und damit eine Einschätzung der getroffenen
Maßnahmen zum Erosionsschutz im Rahmen der Bodenbearbeitung. Der P-Faktor 1
bedeutet, dass die Hauptbearbeitungsrichtung in Gefällerichtung liegt und eine
konventionelle Pflugbearbeitung durchgeführt wird. Bei Bearbeitung quer zur Gefällsrichtung
ergibt sich ein P-Faktor von 0.5. Eine pfluglose Bodenbearbeitung, wie sie im
Untersuchungsraum vom dort ansässigen Agrarunternehmen durchgeführt wird, würde den
P-Faktor weiter reduzieren. Dazu existieren jedoch noch keine Messreihen, so dass dieser
Faktor bei der Berechnung nicht mit berücksichtigt wurde.
Um einen Faktor von 0,5 zu erreichen, müssten im Testgebiet 1964,7 ha in Ost-WestRichtung bearbeitet werden (ca. 54 %) und 1688,6 ha in Nord-Süd-Richtung. Diese Angaben
wurden aus dem DGM und den daraus ermittelten Einzugsgebieten abgeleitet.
Zur Berechnung des mittleren jährlichen Bodenabtrags wurde einheitlich mit einem P-Faktor
von 0.5 gerechnet.
C-Faktoren
Der Bedeckungs- und Bearbeitungsfaktor lässt sich entsprechend der angebauten
Fruchtarten ableiten. Hierzu sind Daten von Böning (1997) verwendet wurden, der die
Fruchtarten von 1990 bis 1996 erfasste.
Es wurden zum einen schlaggenaue C-Faktoren ermittelt, wobei eine angenommene
Fruchtfolge von 1990 bis 1996 pro Ackerschlag zu Grunde liegt. Andererseits wurde ein
Mittelwert der im Referenzjahr 1996 angebauten Fruchtarten (entsprechend der
Flächengröße) gebildet.
Zur Erweiterung der Untersuchungen wurden Fruchtfolgeszenarien gebildet.
⇒ Fruchtfolgeszenario 1 entspricht dabei dem oben beschriebenen Durchschnitt der
aktuellen Fruchtarten (1996).
⇒ Fruchtfolgeszenario 2 geht von einer Steigerung des Getreideanteils in der Fruchtfolge
auf mindestens 95 % aus,
⇒ Fruchtfolgeszenario 3 von einem diversifizierten Artenspektrum mit einem höheren Anteil
von Hackfrüchten.
Die Ermittlung der C-Faktoren erfolgte nach Schwertmann et al. (1992).
Szenarien der Bewirtschaftung und zugehöriger C-Faktoren
Fruchtfolgeszenario
zusammengefasste Fruchtfolge 1990 - 1996
Fruchtfolgeszenario 1 (Durchschnitt 1996)
Fruchtfolgeszenario 2
Fruchtfolgeszenario 3
13
Bezugsraum
C-Faktor
schlagbezogen
einheitlich
einheitlich
einheitlich
0,05 - 0,21
0,1
0,04
0,2
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Anschließend wurde mittels einer Bewertungsvorschrift für verschiedenen Szenarien der
Erosionsbewertung die Bewertung im GIS durchgeführt.
Bewertungsvorschrift
Die Ermittlung des potentiellen jährlichen Bodenabtrags in Tonnen pro Hektar und Jahr
erfolgt im GIS für jedes Polygon der kleinsten gemeinsamen Geometrie (kgG) durch
multiplikative Verknüpfung der 5 Faktoren. Die kgG entsteht dabei durch Verschneidung der
5 Datenebenen im GIS. Es wurden weiterhin für alle Polygone der potentielle Gesamtabtrag
in Tonnen pro Jahr berechnet.
Zur Bewertung dieser Zahlen wurden folgende Werte festgelegt:
0 bis 0,5 t/ha*j - gering
0,5 bis 1 t/ha*j - tolerierbar
1 bis 1,5 t/ha*j - erhöht
1,5 bis 2 t/ha*j - stark erhöht
größer 2 t/ha*j - extrem erhöht
Bewertungsklasse 1
Bewertungsklasse 2
Bewertungsklasse 3
Bewertungsklasse 4
Bewertungsklasse 5
Diese Einstufung wurde deshalb mit so geringen Abstufungen gewählt, da die Löß-Schwarzerden durch Erosion unwiederbringbar verloren gehen.
Szenarien der Erosionsbewertung
Um zukünftige unterschiedliche Einflüsse von Klima, Bodenbearbeitung sowie
Landschaftsgestaltung zu ermitteln, wurden verschiedene Szenarien gerechnet. Die
zugehörigen Parameterwerte sind tabellarisch dargestellt.
Szenario
C-Faktor
P-Faktor
LS-Faktor
R-Faktor
K-Faktor
akt
1
2
3
4
5
6
7
8 (akt. Minim.)
9
10
11
12 (Maximum)
13
14
15
16
17 (Minimum)
18
19
20
cakt
0,1 (Szenario1)
0,04 (Szenario2)
0,2 (Szenario3)
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
1 (Schwarzbrache)
1
1
1
1
1
1
0,04
0,04
0,2
0,2
1
1
1
1
1
1
1
0.5
0,5
0.5
1
1
1
1
0.5
0,5
0.5
1
0,5
1
0,5
LSF
LSF
LSF
LSF
LSF
LSF
LS50F
LSF
LS50F
LS50F
LSF
LSF
LSF
LS50F
LSF
LS50F
LS50F
LS50F
LS50F
LS50F
LS50F
46
46
46
46
70
100
46
46
46
100
46
70
100
46
46
46
100
46
46
46
46
aktueller (RBS)
- '' -"-"-"-"-"-"-"-"-"-"-"-"-"-"-"-"-"-"-"-
Szenario 'akt' spiegelt den schlagkonkreten Zustand zwischen 1990 und 1996 wieder.
Szenario 1 beinhaltet im Mittel die Fruchtartenzusammensetzung von 1996.
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Im weiteren wurden die einzelnen Faktoren variiert, in dem z.B. der R-Faktor erhöht wurde
(auf 70 bzw. 100), die Hanglängen verkürzt wurden, der Erosionsschutz durch Bearbeitung
verbessert wurde sowie Kombinationen dieser Möglichkeiten (Szenarien 4 bis 9)
angenommen wurden.
Weitere Szenarien wurden mit den in Kap. C-Faktor beschriebenen Fruchtfolgeszenarien 2
(Szenarien 2,17,18) und 3 (Szenario 3,19,20) sowie mit der planungstheoretischen Annahme
'Schwarzbrache' (Szenarien 10 bis 16) gerechnet. Mit der Annahme von Schwarzbrache ist
der theoretisch schlechteste Bodenbedeckungsfaktor verbunden (C-Faktor =1). Damit
werden sofort die tendenziell gefährdeten Flächen sichtbar.
Auswertung der Ergebnisse
In der folgenden Tabelle werden die potentiellen jährlichen Abtragsraten (in Tonnen pro
Hektar und in Tonnen) für die einzelnen Szenarien dargestellt. Dabei wird auch der
Unterschied in den Bewertungseinschätzungen deutlich.
Potentieller jährlicher Bodenabtrag in t/ha bzw. in t und deren Bewertung
Szenario
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Abtrag
(in t/ha/Jahr)
1,45
0,58
2,89
1,95
2,78
0,54
0,64
0,27
0,59
12,79
19,46
27,80
5,46
6,39
2,72
5,92
0,22
1,11
1,09
0,54
Gesamtabtrag
(in t/Jahr)
Einschätzung
nach Schwertmann et al.
(1990)
Einschätzung
nach Meyer & Krönert
(1998)
1
1
1
1
1
1
1
1
1
3
4
5
2
2
1
2
1
1
1
1
3
2
5
4
5
2
2
1
2
5
5
5
5
5
5
5
1
1
3
2
5231
2092
10462
7044
10063
1971
2314
986
2143
46289
70440
100628
19712
23145
9856
21427
788
394
3942
1971
Nimmt man die Bewertungseinstufungen von Schwertmann et al. (1990), stellt sich der
potentielle Abtrag durch Wassererosion bei den meisten Szenarien als unproblematisch dar,
dagegen zeigen die hier gewählten Bewertungseinstufungen nach Meyer & Krönert (1998)
an, dass Bodenerosion durch Wasser ein großes Problem in der Region darstellt und dass
die Integration dieser Funktion in die Untersuchungen notwendig ist.
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Unter Annahme von Szenario 1 ergeben sich besonders in den Regionen rund um den
Weidenbach (Hanglagen) sowie im Süden des Untersuchungsraumes Problemflächen mit
hoher Erosionsneigung (siehe Karte Gefährdung durch Wassererosion). In diesen Gebieten
erweisen sich Maßnahmen der Landschaftsgestaltung für den Erosionsschutz am
effektivsten.
Erosionsdisposition
nicht bewertet
gering
tolerabel
erhöht
stark erhöht
extrem erhöht
0
N
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Zur weiteren Bearbeitung im Rahmen der Landschaftsoptimierung wurden die Bewertungen
von Szenario 1 verwendet.
Bewertung der Bodenerosion durch Wind
Für die Funktion Winderosion wurde nach einigen Voruntersuchungen auf das
Bewertungsverfahren nach Smith et al. (1992) zurückgegriffen. Ein vollständiges
Datenschema ist im interaktiven Bewertungshandbuch dargestellt. Für die Bewertung
wurden die in der Karte dargestellten Biotoptypen mit windbremsender Wirkung verwendet.
Dazu wurden die in der Tabelle aufgeführten Buffergrößen generiert.
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Beitrag zum Winderosionsschutz
für Fläche und Umgebung
für Fläche
ohne Beitrag
0
N
500 1000 1500 2000 m
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Buffergrößen der Landschaftselemente zur Bewertung der potentiellen
Winderosionsgefährdung
Element
Buffergröße
(durchschnittliche Höhe mal 10)
Baumreihe lückig Obstbäume
Baumreihe lückig Laubbäume
Baumreihe geschlossen Obstbäume
Baumreihe geschlossen Laubbäume
Baumreihe 2-reihig geschlossen Laubbäume
Gehölzreihe nicht standortgerecht
Hecke lückig mit Bäumen
Hecke geschlossen mit Bäumen
Hecke lückig ohne Bäume
Hecke geschlossen ohne Bäume
Einzelbaum Obstbaum
Einzelbaum Laubbaum
Gebüsch mit Bäumen
Gebüsch ohne Bäume
Streuobstwiese
bebauter Bereich gesamt
50
75
100
150
150
50
75
150
25
50
50
100
100
50
100
100
Diese Buffergrößen beruhen auf folgenden Modellannahmen:
1. Es gibt eine Wirkung der linearen Elemente bezüglich der 'Abbremsung' von Wind.
2. Es wird angenommen, dass alle Windrichtungen gleichwahrscheinlich sind (Buffer werden
nach allen Richtungen gelegt).
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3. Die Elemente (Landschaftsstrukturen) sind vereinheitlicht, da die Bestandshöhe in der
Biotoptypenkartierung nicht berücksichtigt wurde.
4. Es gibt keine Differenzierung der Wirkung innerhalb der Buffer, d.h. innerhalb der Buffer
wird Winderosion als nicht gegeben angenommen.
Die damit mögliche Bewertung erlaubt jedoch nur die Einschätzung in 2 Klassen: nicht
gefährdet oder gefährdet. Alle Flächen innerhalb der Buffer erhalten die Bewertung 'nicht
gefährdet' (Klasse 1), bei alle Flächen außerhalb die Bewertung 'gefährdet' (Klasse 2).
Die Ergebnisse sind in der Karte der Winderosionsgefährdung sowie in der Tabelle
dargestellt. Aufgrund der Offenheit der Landschaft und der relativ geringen Strukturen bei
relativ großen Bearbeitungsflächen ist eine relativ große Fläche potentiell
winderosionsgefährdet.
Biotope/Nutzungen
krautige Vegetation
Gewässer
Gehölz
bebauter Bereich
Acker
vegetationsfreie Fläche
Grünland
Winderosionsdisposition, potentiell
gefährdet
nicht gefährdet
linienhafte Biotope
Hecke
Gehölze
Baumreihe
Gebüsch
0
N
500 1000 1500 2000 m
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Statistik der Winderosionsbewertung im Untersuchungsraum Barnstädt
Erosionsbewertung
Fläche
Prozent
Ackerfläche
Prozent
1 - nicht gefährdet
2 - gefährdet
1918,8
2321,2
45,25
54,75
1332,6
2320,9
36,5
63,5
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Bewertung der Grundwasserneubildung
Zur Bewertung der (quantitativen) Grundwasserneubildung wurde das Verfahren von Renger
& Strebel (1980) angewendet. Dazu werden Niederschlagsdaten, nutzbare Feldkapazität des
Bodens (nach GÖK 25, Leser et al. 1988) und die Haude-Verdunstung benötigt. Da für den
Niederschlag zwei unterschiedliche Datengrundlagen zur Verfügung standen, wurden für
beide Varianten die Grundwasserneubildung separat bewertet. Ein vollständiges
Datenschema ist im interaktiven Bewertungshandbuch dargestellt.
Zur Bewertung wurden zunächst die Einzelfaktoren ermittelt.
Niederschlag
Die folgenden Niederschlagsdaten stehen als Grundlage zur Verfügung:
1. Daten des agrarmeteorologischen Dienstes, Station Querfurt, 489 mm mittlerer jährlicher
Niederschlag (Meyer 1997),
2. Daten auf Quadratkilometerraster-Basis nach Müller-Westermeier (1995): 511 - 566 mm
(Einbeziehung der Höhenlage),
3. Zusätzlich der mittlere Niederschlag in der Vegetationsperiode (April - Sept.): 300 mm.
Nutzbare Feldkapazität
Die Nutzbare Feldkapazität des Bodens wurde aus der Bodenart abgeleitet (Leser et al.
1988, Meyer 1997). Die Ableitung inklusive der Parallelisierung der Bodenarten ist
tabellarisch dargestellt.
Eine Korrektur der Werte der Nutzbaren Feldkapazität nach Leser et al. ergibt eine Erhöhung
der Klasse der Nutzbaren Feldkapazität um 1 aufgrund des hohen Humusgehaltes der
Böden, andererseits ein Reduzierung um eine Klasse aufgrund der vorhandenen
Bodenverdichtung.
Haude-Verdunstung
Die Haude-Verdunstung beträgt nach Dammann (1965) (aus Karte der Verdunstung
abgelesen) für den Untersuchungsraum ca. 515 mm.
Berechnung der Grundwasserneubildung
Die Ermittlung erfolgt durch Regressionsgleichungen getrennt nach Acker und Grünland.
Für Wald gibt es weitere Regressionsgleichungen, die jedoch hier nicht mit einbezogen
wurden.
(a) Acker:
V = 0,58 * N - 220,3 * ln (nFk) - 0,20 * (EH) + 400
(b) Grünland V = 0,54 * N - 130,4 * ln (nFk) - 0,341*(EH) + 310,7
Der Gültigkeitsbereich dieser Gleichungen ist jedoch eingeschränkt:
Gleichung a): Gebiet liegt innerhalb des Gültigkeitsbereiches:
N:
400 - 800 mm;
nFk:
70 - 230 mm;
EH:
500 - 750 mm/Jahr
Gleichung b): Gebiet liegt teilweise außerhalb des Gültigkeitsbereiches:
N:
500 - 800 mm
nFk:
60 - 180 mm
EH:
550 - 750 mm/Jahr
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Die Verwendung der Gleichung für Grünland ist also nicht validiert. Da für unsere
Berechnungen jedoch keine anderen Gleichungen zur Verfügung standen, wurde mit dieser
Gleichung gerechnet. Es wurde mit zwei unterschiedlichen Basisdatensätzen gerechnet.
1. Berechnung für Ackerböden nach Niederschlagsdaten von Müller-Westermeier
Unter Zugrundelegen der ratserbasierten Niederschlagswerte nach Müller-Westermeier
wurden folgende Werte für die Grundwasserneubildung ermittelt:
⇒ Maximale Grundwasserneubildung:
147,85 mm
⇒ Minimale Grundwasserneubildung:
86,50 mm
⇒ Mittlere Grundwasserneubildung:
99,80 mm
Bewertung:
⇒ geringe Grundwasserneubildung (100 -180 mm):
⇒ sehr geringe Grundwasserneubildung (unter 100 mm):
1492,4943 ha (35,2 %)
2612,8407 ha (61,6 %)
Grundwassserneubildung
0 [mm/a]
105 - 110
0 - 95
110 - 115
95 - 100
115 - 120
100 - 105
120 - 150
0
N
500 1000 1500 2000 m
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2. Berechnung für Ackerböden nach Niederschlagsdaten der Agrarmeteorologischen
Station Querfurt
Unter Zugrundelegen des einheitlichen Niederschlagswerte der Wetterstation Querfurt
wurden folgende Werte für die Grundwasserneubildung ermittelt:
⇒ Maximale Grundwasserneubildung:
107,80 mm
⇒ Minimale Grundwasserneubildung:
73,70 mm
⇒ Mittlere Grundwasserneubildung:
75,40 mm
Bewertung:
⇒ geringe Grundwasserneubildung (100 -180 mm):
⇒ sehr geringe Grundwasserneubildung (unter 100 mm):
20
8,6270 ha (0,2 %)
4096,7081 ha (96,6 %)
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Bei den Berechnungen wurden jeweils 3,2 % der Fläche nicht berücksichtigt, da keine
Bodenangaben existieren.
Die Grundwasserneubildung kann als sehr gering eingeschätzt werden. Legt man die vom
agrarmeteorologischen Dienst in Querfurt ermittelten Niederschläge zu Grunde, gilt dies für
den gesamten Untersuchungsraum.
Bei Berücksichtigung der Niederschlagswerte nach Müller-Westermeier zeigt sich eine leicht
höhere Grundwasserneubildung im südwestlichen Teil des Testgebietes. Es muss somit die
Einschätzung getroffen werden, dass das verwendete Verfahren für diesen homogenen
Raum keine ausreichende Differenzierung zulässt. Deshalb wird die Funktion nicht für eine
Weiterverwendung im Rahmen der Landschaftsoptimierung berücksichtigt.
Bewertung der Abflussregulation (Retentionsvermögen)
Zur Bewertung der Abflussregulationsfunktion wird ein Punktverfahren nach Zepp (1989)
verwendet. Dazu sind Informationen über Bodenbedeckung, Hangneigung sowie Nutzbare
Feldkapazität und Infiltrationsvermögen des Bodens notwendig. Die auf diesen Datenebenen
ermittelten Bewertungspunkte werden zur Gesamtbewertung addiert. Ein vollständiges
Datenschema ist im interaktiven Bewertungshandbuch dargestellt.
Zur Bewertung wurden zunächst die Einzelfaktoren ermittelt.
Bodenbedeckung
Die Bodenbedeckung wird aus der Landnutzung ermittelt. Dazu wurde die
Biotoptypenkartierung nach Meyer (1997) sowie die angebauten Fruchtarten im Jahr 1996
(nach Böning 1997) verwendet. Die Bewertung der Bodenbedeckung (Tabelle) erfolgte
analog der Einteilung nach Marks et al. (1992).
Bewertung der Bodenbedeckung
Landnutzung
Bewertung
Acker (überwiegend Hackfrüchte, Mais)
Acker (überwiegend Getreide)
Dauergrünland, Brachen, Futtergras
Buschwerk, Hecken, Obstwiesen
Gewässer
betonierte, asphaltierte, überbaute Flächen
21
1
2
3
4
20
-9
Anteil
(in ha)
2881,2
772,2
10,7
40,6
29,8
505,3
Anteil
(in %)
67,95
18,25
0,25
0,95
0,70
11,90
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Bodenbedeckung
versiegelte Fläche
Acker (Hackfrucht)
Acker (Getreide)
Dauergrünland,
Brachen, Futtergras
Buschwerk, Hecken,
vegetationsfreie Fläche
Gewässer
0
N
500 1000 1500 2000 m
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Ein hoher Anteil von Hackfrüchten in der Ackernutzung verschlechtert also das
Retentionsvermögen der Landschaft.
Hangneigungsklassen
Für die Hangneigungsstufen erfolgte eine weniger differenzierte Einstufung als bei der
Bewertung der Wassererosion. Die Bewertung erfolgte wieder nach Marks et al. (1992) und
ist tabellarisch dargestellt.
Einschätzung der Hangneigung
Hangneigung
0° - 2°
2° - 7°
7° - 15°
Anteil
(in ha)
3903,1
328,6
8,2
Anteil
(in %)
92,05
7,75
0,20
22
Bewertung
5
4
3
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Hangneigung
(Bewertungspunkte)
0 - 2° (5)
2 - 7° (4)
7 - 15° (3)
0
N
500 1000 1500 2000 m
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Nutzbare Feldkapazität (nFk)
Mit der Nutzbaren Feldkapazität im Bodenraum 0-100 cm kann die Fähigkeit des Bodens
und untergrundnahen Gesteins gekennzeichnet werden, kurzfristige Infiltrationswasserschübe abzupuffern und abzuspeichern. Die Ableitung (Tabelle) erfolgt analog der
Grundwasserneubildungsbewertung durch Parallelisierung der Bodenarten.
Tabelle: Bestimmung der Nutzbaren Feldkapazität aus der Bodenart
Klasse der
nFk
(Leser/Klink)
durchschnittliche
Klasse der
nFk
Bewertung
nFk nach
Marks et al.
(inkl.
Korrektur)
5-6
durchschnittliche
Klasse der
ökologisch
ähnl.
Bodenarten
6
2-3
2,5
3,5
SL
4-5
5
2-3
2,5
3,5
sL
3-4
4
2
2
3
L
LT
2-3
2
3
2
1-2
2-3
1,5
2,5
3,5
3,5
Bodenart
Klasse nach
Reichsbodenschätzung
Klasse der
ökologisch
ähnl.
Bodenarten
(Leser/Klink)
Lehmiger
Sand
Stark
Lehmiger
Sand
Sandiger
Lehm
Lehm
Schwerer
Lehm
lS
Korrekturen:
Aufgrund des hohen Humusgehalts des Bodens erfolgt ein Zuschlag um eins, aufgrund der
hohen Bodenverdichtung erfolgt eine Verringerung um 1.
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Infiltrationskapazität
Die Infiltrationskapazität (das Vermögen eines Bodens, Versickerung zuzulassen) wird über
die Ersatzgröße Bodenart des oberen mineralischen Bodenhorizonts oder organischen
Auflagenhorizonts ermittelt (Tabelle). Damit ergeben sich für den Untersuchungsraum die
tabellarisch dargestellten Bewertungspunkte für die Infiltrationskapazität.
Ableitung der Infiltrationskapazität aus der Bodenart
Bodenart
Sand
Anlehmiger Sand
Lehmiger Sand
Stark Lehmiger Sand
Sandiger Lehm
Lehm
Schwerer Lehm
Ton
Moor
Klassen der Infiltrationskapazität
5
4
4
4
3
3
2
1
5
Bewertung der Infiltrationskapazität für den Untersuchungsraum
Bewertungspunkte
5
4
3
2
1
0 (nicht bewertet)
Anteil
(in ha)
0
4,37681
4103,93781
4,24793
0
127,34918
Anteil
(in %)
0
0,1
96,8
0,1
0
3
Die Bewertung erfolgt durch Addition der Bewertungspunkte aller Bewertungspunkte nach
folgender Vorschrift.
Bewertungsklasse
1
2
3
4
5
Punktsumme
>= 18
14 - 17
10 - 13
7-9
<= 6
Bewertung
sehr hoch
hoch
mittel
gering
sehr gering
Bewertungsergebnisse
Für die unterschiedlichen Fruchtfolgeszenarien (s. Bewertung Bodenerosion durch Wasser,
C-Faktoren) wurden jeweils die Bewertungen durchgeführt.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt.
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Bewertung der Abflussregulation im Untersuchungsraum
Bewertung
1
2
3
4
5
Flächenanteile
(in ha)
aktuelles
Szenario
Flächenanteile
(in ha)
Fruchtfolgeszenario 1
29,8
692,8
3009,8
2,3
505,3
29,8
3476,6
225,9
2,3
505,3
Flächenanteile
(in ha)
Fruchtfolgeszenario 2
29,8
3476,6
225,9
2,3
505,3
Flächenanteile
(in ha)
Fruchtfolgeszenario 3
29,8
70,0
3632,5
2,3
505,3
Da in den Fruchtfolgeszenarien 1 und 2 nur der Faktor “Bodenbedeckung” nach Halm - oder
Blattfrucht variiert wurde, gibt es in Bezug auf die Abflussregulation keinen Unterschied
zwischen diesen Szenarien (Abb. 11). Das Szenario 3 wird dagegen schlechter beurteilt, da
der Anteil an Hackfrüchten größer ist.
Bei aktueller Nutzung kann das Retentionsvermögen im größten Teil des
Untersuchungsraumes als hoch eingestuft werden. Verbesserungen sind nur noch durch
Änderung der Landnutzung in Wald, Hecken und Grünland zu erreichen.
Des weiteren ist durch die Anwendung pflugloser Bodenbewirtschaftung und von Mulchverfahren die Verbesserung der Wasserrückhaltung möglich.
Einschätzung der Produktionsfunktion
Zur Einschätzung der Produktionsfunktion 'Ackerbauliche Nutzung' wurden theoretische
Bodenzahlen (ermittelt nach Ackerschätzrahmen, Scheffer u. Schachtschabel 1984)
verwendet. Diese sind direkt aus den Informationen der Reichsbodenschätzung (Bodenart,
Zustandsstufe, geologische Entstehung) ableitbar. Die Bodenzahl beinhaltet als relative
Bewertungszahl die Ertragsleistung von Böden, die mit dem ertragreichsten Boden in
Deutschland verglichen wird. Ein vollständiges Datenschema ist im interaktiven
Bewertungshandbuch dargestellt.
Die Darstellung der Produktionsfunktion über Bodenzahlen wird wegen der einseitigen
Bodenorientierung kritisiert. Es wurde daher nach anderen Bewertungsmöglichkeiten
gesucht. Die bei Marks et al. (1992) angegebene Funktion 'Biotisches Ertragspotential'
erfordert genauere Bodendaten (Staunässegrad, Gründigkeit, Skelettgehalt), die für das
Untersuchungsgebiet ebenso wenig differenziert vorliegen wie Wasserversorgung der
Ökotope oder Frostgefährdung.
Eine Funktion über Biomassezuwachs zu definieren ist ebenso wenig praktikabel aufgrund
der sich ständig ändernden angebauten Fruchtarten. Damit erweist sich die allgemeinere
Funktion Bodenwertzahl in diesem Rahmen als die sinnvollere Funktion, nicht zuletzt
deshalb, da sie bei den Landwirten bekannt ist.
Die für das Untersuchungsgebiet ermittelten Bodenzahlen sind (in
zusammengefasst) in der Karte der Bodenzahlen sowie tabellarisch ersichtlich.
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Klassen
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Bodenzahl
0
20 - 30
30 - 40
40 - 50
50 - 60
60 - 70
70 - 80
80 - 90
90 - 100
0
N
500 1000 1500 2000 m
Inhalt: B.C. Meyer, UFZ
copyright OLANIS 2005
Bodenwertzahlen im Untersuchungsraum
Bodenzahlen
0 -20
21-30
31-40
41-50
51-60
61-70
71-80
81-90
91-100
keine Angaben
Fläche
(in ha)
0,0
5,6
8,5
16,0
43,0
249,1
301,1
1362,9
1722,9
530,9
Fläche
(in %)
0,0
0,1
0,2
0,4
1,0
5,9
7,1
32,1
40,6
12,6
Die durchschnittliche Bodenzahl im Untersuchungsraum beträgt 88. Damit ist der
Untersuchungsraum einer der Gunststandorte in Deutschland für landwirtschaftliche
Produktion, woraus sich seine langfristige Vorrangfunktion für Landwirtschaft (s. Leitbild)
ableitet.
Weitere
Bewertungsverfahren
(Nitratauswaschungsgefährdung,
Erholungseignung,
Habitateignung für Grauammer) wurden ebenfalls durchgeführt, hier jedoch nicht weiter
erläutert.
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Landschaftsoptimierung
Bewertung als Ausgangspunkt der Optimierung
Nicht alle Funktionen lassen sich mit den bekannten Methoden im Untersuchungsraum
bewerten. Eine Ursache liegt in der Homogenität des Raumes an sich, der sich in der
Flächennutzung, den Bodenarten und dem Relief widerspiegelt. Eine weitere Ursache ist der
geringe Niederschlag. Funktionen ohne ausreichende räumliche Differenzierung bedeuten
für die Optimierung einen größeren Aufwand ohne Informationsgewinn und können deshalb
weggelassen werden.
Bei Überlagerung der unterschiedlichen Bewertungen ergeben sich entsprechende
Konfliktflächen. Dabei gibt es auch Flächen, in denen mehr als ein Konflikt lokalisiert werden
kann. Zur Lösung derartiger Konflikte soll die Optimierung beitragen.
Von den bewerteten Funktionen werden 3 in die Optimierung einbezogen, eine weitere
(Winderosion) wird nach der Optimierung für eine Neubewertung des Ergebnisses
herangezogen. Eine Einbeziehung der Funktion Winderosion ist deshalb nicht sinnvoll, weil
die Optimierung dann die Streifen rund um die Baumreihen von einer Änderung
ausschließen würde und nur außerhalb dieser Puffer Landnutzungsänderungen zulässt.
Damit würde die (nicht kulturlandschaftlich oder mit dem primären Landschaftspotential
begründbare) Pufferstruktur eine wesentliche landschaftsprägende Struktur werden.
Definition von Szenarien
Die Definition von Szenarien erfolgte, um der Optimierung begründbare Vorgaben für die
Restriktionen zu geben. Die Szenarien 1 bis 3 wurden in der Optimierung jeweils
berücksichtigt. Sie unterscheiden sich in ihren Flächenanteilen.
1. Das Szenario 15 %
Der Anteil an extensivem Grünland- und Gehölz/Wald wird im Untersuchungsraum auf 15 %
erhöht. Dieser Wert wurde an Heydemann (1981, 1983) angelehnt, welcher vorschlug, die
Naturschutzflächen in Deutschland insgesamt auf 15 % zu erweitern. Mit dem gewählten
Szenario sollen die Auswirkungen dieser Änderungen regional untersucht werden.
2. Das Szenario 30 %
Der Anteil von extensivem Grünland und Gehölz/Wald beträgt 30 %. Dieser Wert bedeutet
eine Verdoppelung des von Heydemann (1981, 1983) genannten Anteils naturnäherer
Strukturen.
3. Das Szenario 7,5 %
Der Anteil von extensivem Grünland und Gehölz/Wald beträgt 7,5 %. Dieser Wert bedeutet
eine Halbierung des von Heydemann (1981, 1983) genannten Anteils naturnäherer
Strukturen.
Die Szenarien sind so gewählt, dass sich im Beispielsraum die Flächen für naturschutzrelevante Strukturen erhöhen sollen. Diese werden in extensives Grünland oder Gehölze/Wald
eingeteilt.
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Präzisiertes Leitbild und Optimierungsziele
Die Landschaftsoptimierung orientiert sich an wichtigen flächenbezogenen Zielen, für die
deshalb (geoökologische) Bewertungen abgeleitet wurden. Dabei wird eine Sicherung oder
Verbesserung der Wirksamkeit der (geoökologischen) Funktionen angestrebt, wie im
präzisierten Leitbild gefordert wird.
Präzisiertes Leitbild
Das Leitbild kann für den Untersuchungsraum wie folgt definiert werden:
⇒ Der Untersuchungsraum soll den Charakter einer offenen Agrarlandschaft bei
weitgehendem Bodenschutz, Erhöhung des Retentionsvermögens der Landschaft und
Beibehaltung einer hohen Produktivität bewahren.
⇒ Ökonomische und soziale Bedingungen sind so zu gestalten, dass sie im Einklang mit
der Erhaltung bzw. Verbesserung der biotischen (Biologische Diversität) und abiotischen
Ressourcen stehen und der Bevölkerung ein ausreichendes Einkommen bei hoher
gesellschaftlicher Akzeptanz ihrer Tätigkeit sichern.
Der Anteil an Biotopstrukturen für den Naturschutz ist zu erhöhen.
Optimierungsziele
Für alle drei Szenarien lassen sich zunächst, ausgehend vom aktuellen Zustand, in
Anlehnung an Mühle (1998) folgende ökologisch begründete Hauptziele zur Umsetzung
dieses Leitbildes formulieren:
1. Verminderung des Bodenabtrags durch Wasser als Beitrag zum Bodenschutz
2. Verbesserung des Retentionsvermögens
3. Erhaltung der Produktion auf Böden mit den höchsten Bodenzahlen
4. Verminderung des Bodenabtrags durch Wind als Beitrag zum Bodenschutz
5. Erhöhung der Landschafts- und Artendiversität
6. Schaffung von Biotopen für den Arten- und Naturschutz.
Die Ziele 5 und 6 lassen sich erreichen, wenn die Funktionen/Ziele 1 bis 3 durch eine
Änderung der Landnutzung erfüllt sind. Das Ziel Winderosion wird bei der Erarbeitung des
Landschaftsplanerischen Entwurfes einbezogen. Damit gehen die mit den Zielen 1 bis 3
verbundenen Funktionen als Zielfunktionen in die Optimierung ein.
Mit der Formulierung sehr konkreter, mit (normativen) Vorschlägen
Vorstellungen werden regionalspezifische Umweltqualitätsstandards definiert:
untersetzter
Regionalspezifische Umweltqualitätsstandards
Wassererosion
Der auf den Ackerflächen im Kerngebiet stattfindende Abtrag soll insgesamt halbiert werden.
Dazu sind neue Landschaftsstrukturen direkt an Flächen mit größeren Hangneigungen sowie
auf Teilflächen mit großen Hanglängen anzusiedeln. Dieses Ziel soll für die wichtigsten
Flächen durch Landnutzungsoptionen erreicht werden. Auf allen Flächen sollen
bodenerosionsmindernde Bewirtschaftungsverfahren angewandt werden.
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Abflussregulation
Das Retentionsvermögen soll sich auf keiner Fläche verschlechtern, sondern sogar auf 5 %
der Fläche um eine Klasse verbessern. Dies soll insbesondere durch die Erhöhung des
Waldanteils erreicht werden.
Insgesamt soll eine Wassererosionsminderung und Retentionsverbesserung auf den
Flächen erfolgen, die auch winderosionsgefährdet sind.
Produktionsfunktion
Ziel ist die Erhaltung der Produktion auf Böden mit den höchsten Bodenzahlen. Des weiteren
soll auf mindestens 50 % der Fläche mit Bodenzahl größer als 60 auch weiterhin
Ackernutzung erfolgen.
Winderosion
Insgesamt soll eine Verringerung der winderosionsgefährdeten Flächen um 10 % (ohne
Puffer) erreicht werden.
Nach Einführung der Puffer ist eine Verringerung der winderosionsgefährdeten Fläche um 50
% wünschenswert. (Dieses Ziel wird nicht als direktes Optimierungsziel gesehen, sondern
über die Erhöhung des Anteils an extensivem Grünland bzw. an Gehölz/Wald erreicht. Eine
Überprüfung ist erst durch Neubewertung möglich.)
Restriktionen
Innerhalb des Untersuchungsraumes wird zunächst der Optimierungsraum festgelegt.
Grundsätzlich können alle bewerteten Flächen in die Optimierung einbezogen werden. Dies
ist jedoch für bebaute Flächen, Verkehrsflächen, Gewässer, Gehölze und vorhandenes
Grünland wenig sinnvoll, da diese Nutzungen bestehen bleiben sollen. Somit sind nur die
bewirtschafteten Flächen in die Optimierung einzubeziehen.
Ausgehend von den Szenarien 1 bis 3 werden folgende Flächenanteile für die Optimierung
definiert (s. Tabelle).
Restriktionen der Elemente für die Optimierung (Anteile am Optimierungsraum)
Element
Szenario 1
Anteil
Anteil
(in ha)
(in %)
ext. Grünland
183 - 366
Gehölz/Wald
183 - 366
Fläche
512 - 585
naturnäherer
Strukturen
Ackerfläche
3070 - 3143
Szenario 2
Anteil
Anteil
(in ha)
(in %)
Szenario 3
Anteil
Anteil
(in ha)
(in %)
5 - 10
5 - 10
14 - 16
109 - 254
109 - 254
254 -290
3-7
3-7
7-8
362 - 1086
362 - 1086
1050 - 1122
10 - 30
10 - 30
29 - 31
84 - 86
3331 - 3367
92 - 93
2498 - 2570
69 - 71
Die Beschränkung einer Nutzung auf eine bestimmte Fläche ist für den Optimierungsraum
nicht vorgesehen. Damit entfallen zusätzliche Restriktionen.
Für die drei ausgewählten Zielfunktionen der Optimierung existieren vollständige
Bewertungsergebnisse der Elemente Acker, extensives Grünland und Gehölz/Wald.
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Um für den Optimierungsraum die kleinste gemeinsame Geometrie im GIS zu erhalten,
werden die Bewertungsergebnisse der Zielfunktionen als Karten miteinander verschnitten.
Dabei entstehen für den Untersuchungsraum (4240 ha) 2485 Polygone, für den
Optimierungsraum (3621,1 ha) 1871 Polygone.
Die durch Verschneidung entstehenden Kleinstflächen im GIS bleiben unberücksichtigt,
wobei 200 qm Fläche als oberer Grenzwert für die Definition einer Kleinstfläche
angenommen wurde.
Somit bleiben für die Optimierung 1676 Polygone, die derzeit ackerbaulich genutzt werden
(3620,3 ha). Hinweis: Von der gesamten ackerbaulich genutzten Fläche werden aufgrund
fehlender Bewertungsdaten 8 ha nicht in die Optimierungsfläche einbezogen.
Durchführung der Optimierung
Die Durchführung der Landschaftsoptimierung erfolgte mit der Software LNOPT 2.0.
Die Optimierung erfolgte mit dem Programm LNOPT 2.0. Dazu wurde aus dem GIS die
Datenbank als Dbf-Datei exportiert und in das Programm eingelesen.
Berechnung der Maximalwerte
Während der Optimierung werden zunächst die Maximalwerte der Funktionen ‘Minderung
der Wassererosion’, ‘Verbesserung des Retentionsvermögens’ sowie ‘Verbesserung der
Produktionsfunktion’ berechnet.
Die Funktion ‘Minderung der Wassererosion’ ist eine Minimierungsfunktion (minimiere durch
entsprechende Auswahl erosionshemmender Landschaftselemente die potentielle Erosion),
die anderen beiden Funktionen sind Maximierungsfunktionen. Da im Programm alle Ziele
maximiert werden, wird die Minimierungsfunktion ‘Wassererosion’ durch Multiplikation mit -1
in eine Maximierungsaufgabe umgewandelt (‘Maximierung des Widerstandes gegen Wassererosion’).
Mit den Maximalwerten findet man die Problemflächen für die einzelnen geoökologischen
Funktionen und verbessert sie durch Landnutzungsänderungen. Eine Betrachtung der
anderen Funktionen findet nicht statt. Deshalb ist eine Realisierung der Ergebnisse aus der
Maximierung einer einzelnen Funktion auch nicht zu empfehlen.
Kompromissoptimierung
Anschließend erfolgte die Kompromissfindung. Dafür können die einzelnen Funktionen
gewichtet werden, so dass jeweils ein anderer 'optimaler' Kompromiss ermittelt werden kann.
Für den Optimierungsraum wurden für jedes der drei Szenarien 5 Kompromisse berechnet.
Diese unterscheiden sich durch unterschiedliche Gewichtungen der einzelnen Ziele (s.
Tabelle).
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Gewichtung der Funktionen in der Kompromissoptimierung
Funktion
Wassererosion
Retentionsvermögen
Produktionsfunktion
Kompromiss 1 Kompromiss 2 Kompromiss 3 Kompromiss 4 Kompromiss 5
1
1
1
33
31
33
101
101
100
75
74
73
44
45
45
Dabei werden zunächst alle Ziele gleichgewichtet. Weitere Möglichkeiten sind die
Präferierung von jeweils zwei Funktionen gegenüber der dritten Funktion (Kompromiss 2, 3
und 5) sowie die schrittweise Präferierung der Funktionen (Kompromiss 4).
Bei der Berechnung stellte sich heraus, dass die Ergebnisse von Kompromiss 2 identisch
waren mit Kompromiss 1 und deshalb nicht weiter betrachtet wurden. (Mathematisch
gesehen führt die Veränderung der Gewichtung in der gewählten Form nicht zu einer neue
Ecke im Lösungsraum, d.h. zu keiner neuen Lösung. Dies ist jedoch nicht direkt aus den
gewählten Gewichten ableitbar.)
Ergebnisse der Optimierung
Anhand der Funktionswertzahl lässt sich die Verbesserung der einzelnen Funktionen
ablesen. Die Abbildung zeigt einen “Screenshot” des Programms LNOPT 2.0 mit den
Ergebnissen für Szenario 3 (Kompromisse 1 bis 3).
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Optimierungsergebnisse für Szenario 1
Wald
(in ha)
Funktionswert
Wassererosion
Funktionswert
Retention
Funktionswert
Produktion
3620,80
3070,00
Grünland
(in ha)
0
184,28
0
366,00
123.889.537
140.179.779
142.426.629
147.540.732
296.280.021
254.370.622
3071,28
3143,00
3143,00
3143,00
3135,19
3093,67
3143,00
183,00
183,00
183,00
183,00
183,00
183,00
183,00
366,00
294,28
294,28
294,28
302,09
343,61
294,28
136.331.583
132.545.553
138.127.081
138.127.081
138.734.346
139.561.761
135.997.968
148.471.196
146.540.761
146.993.753
146.993.753
147.011.491
147.471.167
147.315.739
256.592.817
267.099.797
263.188.568
263.188.568
261.728.372
258.830.960
265.021.130
Acker
(in ha)
aktuelle Nutzung (1)
Maximierung Wassererosionsschutz
Maximierung Retention
Maximierung Produktion
Kompromiss 1
Kompromiss 2
Kompromiss 3
Kompromiss 4
Kompromiss 5
Biotope/Nutzungen
krautige Vegetation
Gewässer
Gehölz / Wald
bebauter Bereich
Acker
vegetationsfreie Fläche
Grünland
linienhafte Biotope
Hecke
Gehölze
Baumreihe
Gebüsch
0
N
500 1000 1500 2000 m
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Optimierungsergebnisse für Szenario 2
Acker
(in ha)
aktuelle Nutzung (1)
Maximierung Wassererosionsschutz
Maximierung Retention
Maximierung Produktion
Kompromiss 1
Kompromiss 2
Kompromiss 3
Kompromiss 4
Kompromiss 5
3620,28
2498,00
Grünland
(in ha)
0
362,00
2498,00
2570,00
2570,00
2570,00
2570,00
2548,71
2570,00
362,00
362,00
362,00
362,00
478,36
622,15
362,00
Funktionswert Funktionswert
Wassererosion Retention
Funktionswert
Produktion
0
760,28
123.889.537
151.619.779
142.426.629
152.081.860
296.280.021
207.554.668
760,28
688,28
688,28
688,28
571,92
449,43
688,28
147.023.054
142.997.202
149.259.200
149.259.200
149.579.122
150.357.254
147.387.040
152.413.995
150.749.305
151.362.911
151.362.911
150.362.649
149.129.592
151.526.336
212.151.185
222.528.647
219.064.083
219.064.083
217.360.024
214.790.985
221.232.639
Wald
(in ha)
Biotope/Nutzungen
krautige Vegetation
Gewässer
Gehölz / Wald
bebauter Bereich
Acker
vegetationsfreie Fläche
Grünland
linienhafte Biotope
Hecke
Gehölze
Baumreihe
Gebüsch
0
N
500 1000 1500 2000 m
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Optimierungsergebnisse für Szenario 3
Acker
(in ha)
aktuelle Nutzung (1)
Maximierung Wassererosionsschutz
Maximierung Retention
Maximierung Produktion
Kompromiss 1
Kompromiss 2
Kompromiss 3
Kompromiss 4
Kompromiss 5
3620,28
3331,00
Grünland
(in ha)
0
109,00
3331,00
3367,00
3367,00
3367,00
3351,35
3331,00
3367,00
109,00
109,00
109,00
109,00
109,00
109,00
109,00
Funktionswert Funktionswert
Wassererosion Retention
Funktionswert
Produktion
0
180,28
123.889.537
134.579.723
142.426.629
145.417.426
296.280.021
273.505.728
180,28
144,28
144,28
144,28
159,93
180,28
144,28
131.024.639
128.397.386
132.783.811
132.783.811
133.390.430
134.475.360
130.718.480
146.613.995
144.685.849
145.027.518
145.027.518
145.318.354
145.445.273
145.644.009
275.507.210
282.169.661
278.404.220
278.404.220
276.907.032
274.432.156
280.302.849
Wald
(in ha)
Biotope/Nutzungen
krautige Vegetation
Gewässer
Gehölz / Wald
bebauter Bereich
Acker
vegetationsfreie Fläche
Grünland
linienhafte Biotope
Hecke
Gehölze
Baumreihe
Gebüsch
0
N
500 1000 1500 2000 m
Inhalt: B.C. Meyer, UFZ
copyright OLANIS 2005
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Interaktives Nutzerhandbuch für das Verfahren MULBO - Textdokumente Informationen zum Beispiel Barnstädt
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Erläuterung der Werte der Tabellen
In den Tabellen steht zum Vergleich die aktuelle Nutzung jeweils in der ersten Zeile. Die
Flächengrößen der einzelnen Elemente im Optimierungsraum sind jeweils in qm dargestellt.
Damit wird ersichtlich, inwieweit die Grenzen der Restriktionen erreicht werden.
So ist z.B. bei der Maximierung der Produktion die maximal mögliche Ackerfläche voll
ausgeschöpft, während bei der Maximierung des Erosionsschutzes die maximale Größe an
Wald- und extensiver Grünlandfläche ausgeschöpft wird.
Des weiteren sind die (Ziel)-Funktionswerte Z dargestellt. Dabei sind jeweils die
Maximalwerte hervorgehoben. Zu erkennen ist, dass in den Szenarien 1 bis 3 bei den beiden
Regulationsfunktionen Erosionsschutz und Retention die aktuellen Funktionswerte deutlich
unter den Funktionswerten der Optimierung (Kompromisse 1 bis 5) liegen. Bei der
Produktionsfunktion ist dagegen der aktuelle Funktionswert höher als die Optimalwerte;
aufgrund der Umwidmung werden Flächen aus der Ackernutzung genommen. Die Differenz
ist dabei abhängig von der Flächengröße, die für neue Biotopstrukturen vorgesehen ist.
Vergleich der Zielfunktionserfüllung für Szenario 3
Für Szenario 3 wird die Funktionserfüllung verschiedener Ergebnisse in einem Diagramm
dargestellt.
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Dabei wird ersichtlich, dass die Werte für die aktuelle Nutzung (blaue Linie) teilweise deutlich
unter den Optimalwerten der dargestellten Kompromisslösung (Kompromiss 1, grüne Linie)
liegen (mit Ausnahme der Produktionsfunktion). Durch die Optimierung wird somit eine
Verbesserung bei den Regulationsfunktionen erreicht.
Es ist zu beachten, das die drei Achsen völlig unabhängig voneinander sind und aus
Gründen der Darstellbarkeit nicht im Ursprung beginnen, weshalb der Rückgang bei der
Produktionsfunktion relativ groß erscheint.
Der sogenannte “Utopia Point” (rote Linie) setzt sich aus den Maximalwerten der
Einzelfunktionen zusammen (fett gedruckte Zahlen in den vorangegangenen Tabellen). Er ist
ein theoretischer Wert, da die Maximalwerte aller in das Verfahren einbezogenen Funktionen
in Kombination aufgrund konträrer Ziele nie zu erreichen sind.
Die Wahl einer entsprechend gewichteten Kompromisslösung muss ausreichend begründet
werden. Unter Annahme einer gleichwertigen Bedeutung aller Ziele, die aus ökologischer
Sicht vertretbar ist, wird im weiteren nur noch Kompromiss 1 betrachtet.
Aus der Reihe der Optimierungsergebnisse wurde der Kompromiss 1 (Zielgleichgewicht) von
Szenario 3 (7,5 %) zur weiteren Bearbeitung ausgewählt. Basierend auf dieser Auswahl
können jetzt bereits Aussagen zur Erreichung der Zielstellungen getroffen werden.
Erreichung der Zielstellungen
Die mit der Optimierung erwarteten geoökologischen
Umweltqualitätsziele werden wie folgt erreicht:
und
regionalspezifischen
⇒ Eine Reduzierung des Bodenabtrags erfolgt, eine Halbierung ist jedoch nicht möglich
ohne Berücksichtigung linearer Strukturen.
⇒ Eine Verringerung der winderosionsgefährdeten Fläche um 10 % wird erreicht.
⇒ Eine Verbesserung der Bewertung des Retentionsvermögens um mindestens eine
Klasse wird mindestens auf 3,4 % der Fläche (Fläche, die in Wald umgewandelt wird)
erreicht, die Auswirkungen der extensiven Grünlandflächen auf die Verbesserung der
Bewertungsklasse wurden nicht untersucht. Eine Verschlechterung tritt nicht ein.
⇒ Die verbleibende Ackerfläche konzentriert sich größtenteils auf Böden mit Ackerzahlen
größer als 80. Allerdings bleiben auch Böden mit Bodenzahlen kleiner als 80 in geringerem Ausmaß in Nutzung.
Für den Untersuchungsraum wurde nachgewiesen, dass eine Optimierung eine eindeutige
Verbesserung geoökologischer Funktionen der Landschaft und damit eine Verbesserung des
Naturschutzes bewirkt. Durch Integration der Produktionsfunktion in die Optimierung wird
dem Anliegen der Landwirte als Hauptnutzer der Landschaft Rechnung getragen, die eine
Verbesserung des Naturhaushaltes bei gleichzeitiger Erhaltung des Ertragspotentials
wünschen.
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Landschaftsplanerischer Entwurf und Berücksichtigung
kulturlandschaftlicher Information
Ausgehend von den Optimierungsergebnissen (Kompromiss 1 für Szenario 3) findet nun
eine landschaftsplanerische Überarbeitung statt. Dabei wird die durch die Optimierung
bereitgestellte “Grobstruktur” landschaftsplanerisch umsetzbar durch Einbeziehung der
folgenden Kulturlandschaftselemente (s. Tabelle) und der damit verbundenen Informationen.
Kulturlandschaftselemente und einbezogene Informationsebenen sowie mögliche
planerische Maßnahmen (Querfurter Platte)
Kulturlandschaftselemente/Informationen
mögliche Maßnahme
Kuppen, Senken, Hänge
Hänge, Gründe, Trockentälchen, feuchte Standorte,
Tiefenlinien
Besitzstruktur, Besitzparzellen
Wald, Gehölze
extensives Grünland (Wiesen, Weiden)
historisches Wegenetz, traditionelle
Wegebeziehungen
Zugänglichkeit der Felder
Bearbeitungsrichtung der Felder
lineare Gewässer, Teiche, (Erlensäume)
Gründe, Trockentälchen, Bahndamm
Kirschbaumreihen
gestufte Hecken
Windschutzhecken
Baumreihen
Einzelbäume, Kopfbäume
Raine
Landwirtschaftliche Gebäude/Hallen, Dorfrand
Tierhaltung, Stallanlagen
Landschaftsbild und Sichtbeziehungen
Erholungsmöglichkeiten
Sukzessionsflächen
Sandgruben
alte Wegenetze umbauen zu Hecken
und Obstbaumreihen, Parzellenstruktur
beachten
(s.o.); traditionelle Wegebeziehungen
reaktivieren
Bezug zu Wegenetz herstellen
technologische Möglichkeiten beachten
Gewässerrandstreifen (10 m),
Gewässerrenaturierung
Trockenhänge, Trockenrasen
Neuanlage und Sicherung
entsprechend historischer Karte und
bestehender Strukturen
Anlage anschließend an Waldparzellen
Anlage quer zur Hauptwindrichtung als
gestufte Hecken möglichst
anschließend an bestehende
Strukturen, an Ortsrändern
Anlage an Gewässern, Dorfrändern,
Wegen
Anpflanzung an markanten Punkten,
an Gewässern, Gräben
Anlage an Hecken, Wegen,
Gewässern, zur Trennung von
Schlägen (5-20 m Breite)
Eingrünung, Dorfrand an
windexponierten Stellen
Verbindung zum Grünland herstellen
Windmühlen, Eichstädter Warte,
Querfurter Burg
eventuell neue Wegeverbindungen
ermöglichen
fortlaufend zulassen
teilweise als offene Abgrabung
belassen
Die Verarbeitung der Optimierungsergebnisse, die Integration linearer Strukturen sowie die
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Berücksichtigung kulturlandschaftlicher
landschaftsplanerischen Entwurf.
Einflüsse
mündete
in
der
Umsetzung
im
Biotope / Nutzungen
krautige Vegetation
Gewässer
Gehölz / Wald
bebauter Bereich
Acker
vegetationsfreie Fläche
Grünland
linienhafte Biotope
vorhanden
Hecke (geplant)
Gehölz (geplant)
Ackerrain (geplant)
0
N
500 1000 1500 2000 m
Inhalt: B.C. Meyer, UFZ
copyright OLANIS 2005
Es wird ersichtlich, dass im Vergleich zwischen Optimierungsergebnis und dem
landschaftsplanerischen Entwurf nur geringfügige Veränderungen von extensivem Grünland
zu Wald und Gehölzen zur Gliederung der Feldflur erfolgen (Tabelle). Es wurde darauf
geachtet, dass der Gesamtanteil des Ackerlandes bei beiden Entwürfen in etwa gleich blieb.
Veränderung der Hauptnutzungen Acker, Wald und Grünland von Optimierungsergebnis zum landschaftsplanerischen Entwurf (bezogen auf den Optimierungsraum)
Element
Ackerland
Wald/Gehölz
Grünland
Anteil in Szenario 3
(in ha)
3367,0
144,3
109,0
Anteil im landschaftsplanerischen Entwurf
(in ha)
3374,8
152,4
91,3
38
Veränderung
(in %)
+ 0,2
+ 5,6
- 16,2
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Vergleich landschaftsplanerischer
Entwurf und Optimierung
Acker
Acker (Optimierung: Grünland)
Acker (Optimierung: Gehölz / Wald)
Gehölz / Wald
Gehölz / Wald (Optimierung: Grünland)
Gehölz / Wald (Optimierung: Acker)
Grünland
Grünland (Optimierung: Acker)
Grünland (Opt.: Gehölz / Wald)
ohne Vergleich
0
N
500 1000 1500 2000 m
Inhalt: B.C. Meyer, UFZ
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Für die Ermittlung der Fläche ist die Breite von Hecken, Baumreihen und Rainen notwendig
(s. Tabelle).
Neue lineare Elemente im landschaftsplanerischen Entwurf
Lineare Elemente
Hecken
Baumreihen
Raine
Gesamt
Länge
(in m)
Flächenfaktor
(m Breite)
22121
18093
7615
47829
Fläche
(in ha)
8
8
5
-
17,7
14,5
3,8
36,0
Die für lineare Elemente im landschaftsplanerischen Entwurf notwendige Fläche beträgt ca.
36 ha.
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Biotope/Nutzungen
krautige Vegetation
Gewässer
Gehölz
bebauter Bereich
Acker
vegetationsfreie Fläche
Grünland
linienhafte Biotope
vorhanden
Hecke (geplant)
Gehölz (geplant)
Ackerraine (geplant)
0
N
500 1000 1500 2000 m
Inhalt: B.C. Meyer, UFZ
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Soll-Bewertung des landschaftsplanerischen Entwurfs
Der landschaftsplanerische Entwurf wurde anschließend bewertet (Soll-Bewertung). Dazu ist
das GIS wieder hilfreich, da zahlreiche Datenebenen unverändert bleiben. Im folgenden
werden für die vier bewerteten Funktionen die veränderten Datengrundlagen sowie die
Sollbewertungen beschrieben.
Auf den landschaftsplanerischen Entwurf können Bewertungen erneut angewendet werden.
Somit ergibt sich eine Vergleichsmöglichkeit zum aktuellen Zustand. Der Vergleich zum
aktuellen Zustand fällt im Untersuchungsraum für den landschaftsplanerischen Entwurf
positiv aus. Die zu erwartenden Änderungen sind tabellarisch zusammengefasst.
Funktionaler Vergleich von aktueller Nutzung und landschaftsplanerischem Entwurf
Indikator
Biodiversität:
Anteil Ackerfläche in %
Naturschutzfläche in %
(ohne Strukturelemente)
lineare Strukturelemente
Wassererosion:
pot. Abtrag in t/ha Jahr
pot. Gesamtabtrag in t/Jahr
Winderosion:
Gefährdete Fläche in ha
Retention:
Durchschn. Einschätzung
1-5
Produktion:
Durchschn. Bodenzahl der
bewirtschafteten Flächen
Flächen mit BZ > 80 in ha
aktuelle landschaftsNutzung planerischer
Entwurf
Veränderung
(in %)
Szenario1 landschaftsplanerischer Entwurf
86,2
79,6
- 6,6 %
1,0
0,9
6,9
1,7
+ 590 %
+ 89 %
1,45
5231
0,96
3714
- 33,8 %
- 29 %
2321
1313
- 43,4 %
2,4
2,36
4,5 % (Min. = 1,51)
88,0
88,9
+ 0,9 %
3040
2925
- 3,8 %
Soll-Bewertung der Wassererosionsdisposition
Bei der Wassererosion ändern sich zwei der sechs Faktoren gegenüber der Ist-Bewertung.
Durch die Umnutzung von Ackerland in extensives Grünland bzw. Wald/Gehölze wird
einerseits der C-Faktor auf diesen Flächen gleich 0 gesetzt, die Erosion ist damit auf diesen
Flächen gestoppt. Andererseits ändern sich durch die Landnutzungsänderungen,
insbesondere durch die Anlage linearer Strukturen, die Hanglängen.
Die Auswertung der Ergebnisse ergab sich eine Verkürzung der Hanglänge von
durchschnittlich 330 auf 220 Meter. Insgesamt sind Einzugsgebiete mit einer Fläche von
1811,6 ha von der Hanglängenverkürzung betroffen. Folgerichtig ändert sich damit auch der
durchschnittliche LS-Faktor. Im Durchschnitt verringert er sich von 0,52 auf 0,41. Dies
entspricht einer Verbesserung um 21 %.
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Die Soll-Berechnung des potentiellen mittleren jährlichen Bodenabtrags durch
Wassererosion für Szenario 3 ergab einen potentiellen Bodenabtrag von jährlich 3714
Tonnen, was einem Durchschnitt von 0,96 t/ha entspricht und damit in der Gesamtbewertung
als tolerabel angesehen werden kann. Verglichen mit der aktuellen Nutzung ergibt sich eine
Verringerung des Gesamtabtrages um 29 %. Der durchschnittliche Gesamtabtrag pro ha
verringert sich um 34 % (s. Tabelle oben).
Ermittelt man die durchschnittliche Bewertungsklasse, erhält man einen Wert von 2,7. Die
Bewertung verbessert sich auf einer Fläche von 903 ha um mindestens eine
Bewertungsklasse, auf 346 ha sogar um mehr als eine Bewertungsklasse.
Tabellarisch sind die Flächenanteile der einzelnen Bewertungsklassen dargestellt. Zum
Vergleich sind die Bewertungsdaten der aktuellen Nutzung dargestellt. Um Vergleichbarkeit
zu gewährleisten, sind die in extensives Grünland oder Wald/Gehölz umgewandelten
Ackerflächen hier mit Bewertungsklasse 1 eingeschätzt. Dabei wird die Erhöhung des Anteils
an Ackerfläche in den Bewertungsklassen 1 und 2 sowie die Verringerung in den Klassen 3
bis 5 sichtbar.
Wassererosionsbewertung - Vergleich zwischen aktueller Nutzung und landschaftsplanerischem Entwurf
Bewertungsklasse
1 (gering)
+ umgewandelte Fl.
2 (tolerierbar)
3 (erhöht)
4 (stark erhöht)
5 (extrem erhöht)
nicht bewertet
gesamt
aktuelle Nutzung
Anteil
Anteil
(in ha)
(in %)
landschaftspl. Entwurf
Anteil
Anteil
(in ha)
(in %)
20,8
0,5
891,7
1985,0
387,0
335,8
619,7
4240,0
21,0
46,8
9,2
7,9
14,6
100,0
54,3
+ 251,2
1238,1
1767,5
247,5
61,7
619,7
4240,0
7,2
29,2
41,7
5,8
1,5
14,6
100,0
Unter Verwendung weiterer erosionsmindernder Maßnahmen kann im Falle der Realisierung
des landschaftsplanerischen Entwurfs von einer nachhaltigen Landnutzung im Sinne dieser
Regulationsfunktion gesprochen werden. Die Abbildung stellt die Wassererosionsbewertungen des aktuellen Zustandes und des Landschaftsplanerischen Entwurfs gegenüber.
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Aktuelle
Landschafts-
Nutzung
planerischer
Entwurf
Erosionsdisposition
(nur Ackerflächen)
nicht bewertet
(keine Ackerfläche)
gering
N
tolerabel
erhöht
0
stark erhöht
extrem erhöht
500
1000
1500
2000 m
Inhalt: B.C. Meyer, UFZ
copyright OLANIS 2005
Soll-Bewertung der Winderosionsdisposition
Die Einschätzung der Winderosion basiert auf der Anlage von Landschaftselementen im
Untersuchungsraum. Durch den Zuwachs an linearen Elementen (Baumreihen und Hecken)
um 89 % sowie Wald/Gehölz- und extensiven Grünlandflächen um 590 % (s. Tabelle oben)
ergibt sich hier eine deutliche Reduzierung der winderosionsgefährdeten Fläche.
Eine Neubewertung der Winderosion für den landschaftsplanerischen Entwurf ergab eine
Reduzierung dieser Flächen von 2321 ha auf 1313 ha, d.h. eine Verminderung um 1008 ha
(Tabelle). Damit sind 31 % der Gesamtfläche (bzw. 35,9 % der Ackerfläche) als gefährdet
eingeschätzt.
Winderosionsbewertung - Vergleich zwischen aktueller Nutzung und landschaftsplanerischem Entwurf
Bewertungsklasse
1 (nicht gefährdet)
2 (gefährdet)
gesamt
aktuelle Nutzung
Anteil
Anteil
(in ha)
(in %)
1919
45,3
2321
54,7
4240
100,0
landschaftspl. Entwurf
Anteil
Anteil
(in ha)
(in %)
2927
69,0
1313
31,0
4240
100,0
Insgesamt ergibt sich eine Verbesserung gegenüber dem aktuellen Zustand von 43,4 %. Bei
Realisierung des landschaftsplanerischen Entwurfs wird damit durch die entsprechenden
Nutzungsänderungen fast eine Halbierung der potentiell winderosionsgefährdeten Flächen
erreicht (s. Karte Vergleich aktuelle Nutzung und Landschaftsplanerischer Entwurf). Unter
dem Leitbild einer offenen Agrarlandschaft kann dieser Wert als sehr günstig angesehen
werden. Auch hier kann durch entsprechende Bewirtschaftung eine weitere Verbesserung
erreicht werden.
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Aktuelle
Landschafts-
Nutzung
planerischer
Entwurf
N
Winderosionsdisposition
potentiell nicht gefährdet
potentiell gefährdet
0
500
1000
1500
2000 m
Inhalt: B.C. Meyer, UFZ
copyright OLANIS 2005
Soll-Bewertung der Abflussregulationsfunktion
Die Bewertung des Retentionsvermögens basiert auf Bodendaten, Reliefdaten und
Landnutzungsdaten. Einzig die Bodenbedeckung, d.h. die Landnutzung, wird durch den
landschaftsplanerischen Entwurf geändert.
Durch die Änderung der Nutzung verbessert sich die Bewertung der Bodenbedeckung bei
245 ha, bei 13 ha erfolgt eine Verschlechterung (Umwandlung in Weg). Das hat
Auswirkungen auf die Einschätzung des Retentionsvermögens. Der Anteil der Flächen mit
Bewertungsklassen 1 und 2 erhöht sich im landschaftsplanerischen Entwurf gegenüber der
aktuellen Nutzung, dagegen verringert sich der Anteil der Flächen mit Bewertungsklassen 3
und 4. Bei Bewertungsklasse 5 erhöht sich der Flächenanteil gering.
Ein Vergleich zwischen aktueller Nutzung und dem landschaftsplanerischen Entwurf ist
kartographisch und tabellarisch dargestellt.
Bewertung des Retentionsvermögens - Vergleich zwischen aktueller Nutzung und
dem landschaftsplanerischen Entwurf
Bewertungsklasse
1 (sehr hoch)
2 (hoch)
3 (mittel)
4 (gering)
5 (sehr gering)
gesamt
aktuelle Nutzung
Anteil
Anteil
(in ha)
(in %)
29,8
0,7
692,8
16,3
3009,8
71,0
2,3
0,1
505,3
11,9
4240,0
100,0
44
landschaftspl. Entwurf
Anteil
Anteil
(in ha)
(in %)
104,1
2,5
3504,9
82,6
113,5
2,7
2,3
0,1
515,2
12,1
4240,0
100,0
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Aktuelle
Landschafts-
Nutzung
planerischer
Entwurf
Retentionsvermögen
sehr hoch
N
hoch
mittel
gering
0
sehr gering
500
1000
1500
2000 m
Inhalt: B.C. Meyer, UFZ
copyright OLANIS 2005
Bildet man den Durchschnitt der Bewertungsklasse für den Gesamtraum, so ergibt sich ein
Wert von 2,4 für den aktuellen Zustand und von 2,36 für den landschaftsplanerischen
Entwurf. Unter Berücksichtigung des theoretisch erreichbaren minimalen (besten) Wertes
(jede Freifläche wird bewaldet) von 1,51 bedeutet das eine Verbesserung um 4,5 % (s.
Tabelle oben).
Das Retentionsvermögen lässt sich im wesentlichen durch eine Zunahme von extensiven
Grünlandflächen und insbesondere Wald/Gehölzflächen verbessern. Da diese Zunahme
jedoch durch langfristige Ackernutzung begrenzt wird, ist eine weitere Verbesserung im
Untersuchungsraum nicht möglich. Wesentlich ist jedoch, dass der Beitrag zur
Abflussregulation im Untersuchungsraum insgesamt auf hohem Niveau bleibt.
Soll-Bewertung der Produktionsfunktion
Durch Reduzierung der Ackerflächen um 6,6 % ergibt sich zwangsläufig eine Minderung des
Produktionsvermögens. Da die Ackerflächen jedoch größtenteils auf Böden mit geringeren
Bodenzahlen in andere Nutzungen umgewandelt werden, hält sich dieser Verlust in
Grenzen.
Das Produktionsvermögen (Fläche * Bodenzahl) reduziert sich gegenüber der aktuellen
Nutzung um 5,9 %. Dagegen steigt die durchschnittliche Bodenzahl auf Ackerflächen von 88
auf 88,9 (s. Tabelle oben). Werden gegenwärtig 3040 ha Böden mit Bodenzahlen größer als
80 bewirtschaftet, so werden es im landschaftsplanerischen Entwurf 2925 ha sein, was einer
Reduzierung um lediglich 3,8 % entspricht.
Es wird ersichtlich, dass sich der Anteil der Flächen mit Bodenzahlen größer 80
(Bewertungsklassen 8 und 9) im landschaftsplanerischen Entwurf gegenüber der aktuellen
Nutzung zwar vermindert, der prozentuale Anteil sich jedoch erhöht (Tabelle).
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Bewertung der Produktionsfunktion auf Ackerflächen - Vergleich zwischen aktueller
Nutzung und dem landschaftsplanerischen Entwurf
Bewertungsklasse
9
8
7
6
5
4
3
2
nicht bewertet
gesamt
aktuelle Nutzung
Anteil
Anteil
(in ha)
(in %)
1698,2
46,5
1340,3
36,8
292,6
8,0
246,9
6,7
41,2
1,1
15,2
0,4
7,2
0,2
3,9
0,1
7,9
0,2
3653,5
100,0
landschaftspl. Entwurf
Anteil
Anteil
(in ha)
(in %)
1660,2
48,7
1264,2
37,1
249,6
7,3
203,6
6,0
15,5
0,4
7,0
0,2
2,4
0,1
0,0
0,0
5,7
0,2
3408,2
100,0
Damit erfolgt zwar eine Reduzierung des Produktionsvermögens, die jedoch geringer ausfällt
als der Gewinn bei den anderen Funktionen. In der Praxis lässt sich ein Verlust von unter 6
Prozent durchaus kompensieren.
Zusammenfassung
Die Entwicklung eines landschaftsplanerischen Entwurfs, basierend auf den Optimierungsergebnissen, erweist sich damit aus funktionaler Sicht als notwendig, um zu einer
umfassenderen Verbesserung der Landnutzung im Sinne des Leitbildes zu kommen. Dieser
Entwurf ist zusammen mit den Vergleichen zur aktuellen Nutzung in der Praxis eher zu
begründen als die reine Optimierungslösung.
Handlungsempfehlungen
Der auf Basis der Optimierung abgeleitete landschaftsplanerische Entwurf wurde den
agierenden Landwirten und der Gemeinde als Option einer zukünftigen Landnutzung
vorgeschlagen.
Aufbauend wurde in Abstimmung mit den Landwirten ein zweiter Landschaftsplanerischer
Entwurf entwickelt, der zusätzliche Interessen der Landwirte berücksichtigte, die vom
Verfahren selbst nicht realisiert werden konnten. Diese Lösung wurde von allen Seiten
akzeptiert, da sie in ähnliche funktionale Verbesserungen vorschlug wie der aus der
Optimierung abgeleitete landschaftsplanerische Entwurf.
Als Folgeschritt wurden Möglichkeiten gesucht, den Entwurf in die Praxis umzusetzen. Dazu
wurde das Projekt IUMBO entwickelt. Im Rahmen dieses Projektes wurden auch temporäre
Maßnahmen (Blühstreifen, Gewässerschutzstreifen, mehrjährige Brachen) zur Verbesserung
geoökologischer Funktionen durch den Landnutzer durchgeführt.
46