BOSSA-SH

Bodenschätzungs-Standard-Auswertung

Schleswig-Holstein

Übersetzung und Auswertung der Profilbeschreibungen der

Bodenschätzung als Grundlage für die Bodenbewertung in der

Landschaftsplanung

Dr. E.-W. Reiche

fachliche Beratung:K. Kühl

Entwickelt im Auftrag des Ministeriums für Umwelt, Natur und Forsten

des Landes Schleswig-Holstein

BOSSA-SH

Eine Methode zur Bodenbewertung in der Landschaftsplanung

Im Zeitraum von 1934 bis 1950 wurde unter dem Titel "Reichsbodenschätzung" eine flächendeckende bodenkundliche Aufnahme der landwirtschaftlich- und gartenwirtschaftlich genutzten Böden vorgenommen. In mehr oder weniger regelmäßigen Zeitabständen werden die gewonnenen Informationen im Rahmen von Nachschätzungen aktualisiert. Gemessen an der Informationsdichte und dem Grad der Flächendeckung stellt dieses Datenmaterial eine für das Gebiet der Bundesrepublik Deutschland einmalige bodenkundliche Wissensbasis dar. In der Vergangenheit dienten die unterschiedlichen Informationsebenen der Bodenschätzung in erster Linie der Bewertung der Ertragsfähigkeit von Böden für steuerliche Belange sowie Flurbereinigungen. Die Nachfrage nach standortbezogenem bodenkundlichen Wissen von Seiten der Raumplanung ist in den letzten Jahren erheblich angewachsen. In Anbetracht einer für die Zukunft zu fordernden stärker ökologisch orientierten Ausrichtung jeglicher Planung ist auf diesem Gebiet mit einer unter den heutigen Verhältnissen der Datenaufbereitung und -bereitstellung kaum zu bewältigenden Informationsbedarf zu rechnen.

Ein wesentliches Anliegen bei der Entwicklung des Programmes "BOSSA-SH" war es, ein sowohl in Bezug auf die erforderliche Hardware-Ausstattung, als auch in Hinsicht auf die Bedienungsfreundlichkeit einfach anzuwendendes Programmpaket herzustellen, welches stufenweise, wie der Experte, die Übersetzung der Bodenschätzungsdaten in die Fachsprache der wissenschaftlichen Bodenkunde vornimmt und darüber hinaus einige wichtige bodenphysikalische Eigenschaften ableitet. Das Programm ist auf allen handelsüblichen WINDOWS-PC's (WINDOWS 3.1, WINDOWS 95, WINDOWS NT) einsetzbar und verwendet das Datenbanksystem DBase. Im Gegensatz zu anderen digitalen Auswertungsansätzen wurde hier ein besonderer Wert auf eine die in den Schätzungsunterlagen vorliegenden Infomationen nicht vorinterpretierende Datenübernahme gelegt. D.h., daß die in den Feldschätzungsbüchern niedergeschriebenen Zeichenfolgen unverändert in die Variablenfelder der Datenbank zu übertragen sind. Eine Vorauswertung hat den entscheidenden Nachteil, daß Informationen durch die auf heute vorhandenes Wissen basierenden Interpretationsregeln verändert werden. Ergeben sich in der Zukunft Variationen in der Auswertungs- und Interpretationsmethodik, so müßte die äußerst aufwendige Dateneingabe wiederholt werden. Dieser Aspekt hat insbesondere deshalb erhebliches Gewicht, weil davon auszugehen ist, daß eine präzise Auswertung jeweilige regionale Besonderheiten mit einzubeziehen hat. Die hierfür erforderlichen Detailkenntnisse können aber erst im Laufe der Arbeit mit der Bodenschätzung und ihrer digitalen Auswertung gewonnen werden; so daß sehr wahrscheinlich mit einer Präzisierung der Übersetzungsregeln in Zukunft zu rechnen ist.

Das vorliegende Programm ist keineswegs als ein in seiner Entwicklung abgeschlossenes, nicht mehr veränderbares Instrument anzusehen. Gerade weil auch die einzelnen Teilergebnisse der Übersetzungs- und Auswertungsroutinen in Datenfeldern abgelegt werden, kann ohne Schwierigkeiten die Plausibilität der Auswertung überprüft werden. Da es sich um ein konsequent modular aufgebautes Programmpaket handelt, ist die Optimierung bzw. Korrektur einzelner Übersetzungs- und Auswertungsmodule ohne größere Schwierigkeiten möglich. Es soll ausdrücklich dazu ermutigt werden, Kritik und Verbesserungsvorschläge anzubringen. Aufgrund der modularen Struktur ist es z.B. denkbar, in Zukunft für einzelne Übersetzungsschritte durch einfache Verzweigungsalgorithmen die Auswahl spezifischer Unterprogramme von der Zuordnung zu einzelnen Naturräumen abhängig zu machen.

Was leistet das Programm BOSSA-SH?

Das Programm ist konzipiert als bodenbezogenes Auswertungs- und Bewertungswerkzeug und soll speziell den Anforderungen der Landschaftsplanung genügen. Im wesentlichen werden 4 Funktionsbereiche abgedeckt:

• Bereitstellung einer Eingabemaske zur Digitalisierung der profilbezogenen Bodenschätzungsdaten und Überprüfung ;
• Übersetzung der Profilbeschreibungen (Grablochbeschreibungen) der Bodenschätzung in die Sprache der wissenschaftlichen Bodenkunde;
• Ableitung von physikalischen und physikochemischen Kenngrößen;
• Durchführung einer funktionsbezogenen Bewertung des Bodenprofils.

Die Ergebnisausgabe des Programmes Bossa-SH beschränkt sich bewußt auf die aus Sicht des Planers relevanten Kenngrößen und Bewertungsergebnisse.

Welche Voraussetzungen sind für den Einsatz von BOSSA-SH zu erfüllen?

Auf der Hardware -Seite ist ein handelsüblicher PC (IBM-kompatibel, vorzugsweise Pentium-Prozessor) mit mindestens 16 MBArbeitsspeicher und mindestens 5 MB freiem Festplattenspeicher vorauszusetzen. Das Programm wird von WINDOWS Versionen 3.1, Windows 95 oder Windows-NT unterstützt. Darüber hinaus liegen keine besonderen Soft- und Hardware Anforderungen vor. Die Eingabe- und Ergebnisdaten werden standardmäßig im DBF-Format gehalten. Eine Exportmöglichkeit in das ASCII-Format wird angeboten.

Datenanforderungen

Das Programm BOSSA-SH verarbeitet die Grablochbeschreibungen der Bodenschätzung. Hierbei handelt es sich um profilbezogene Angaben zur Bodenart, Bodenfeuchte, Bodenfarbe und anderen Charakteristika. Diese Daten werden von einzelnen Finanzämtern jeweils für das Gebiet der Finanzamtsbezirke in Form der Feldschätzungsbücher vorgehalten. Die Erlaubnis zur Dateneinsicht bzw. zum Kopieren der Daten kann bei der Oberfinanzdirektion Kiel, Abteilung Bodenbewertung eingeholt werden. Langfristig ist geplant, daß der Datenbestand der Bodenschätzung zentral im LANU-SH (Abteilung 5) digital vorgehalten wird. Aus diesem Grunde sollte vor Inangriffnahme einer entsprechenden Bearbeitung geprüft werden, ob bereits entsprechende Daten digital vorliegen.

Neben den Daten zur Bodenschätzung werden, wenn vorhanden, Angaben zum Grundwasser-Flurabstand sowie zur Hanglänge und Hangmächtigkeit verarbeitet. Die Angaben zur Hangsituation sind im allgemeinen der Deutschen Grundkarte 1:5000, dargestellt in Form von Höhenlinien, zu entnehmen. Grundwasserstände lassen sich für Flächen in direkter Vorfluternähe auch auf Grundlage der DGK5 abschätzen, ansonsten sind diese Angaben nur durch Befragungen bzw. Vororterkundungen beschaffbar. Werden keine Angaben zur Hang- und Grundwassersituation gemacht, so läßt das Programm BOSSA hieran anknüpfende Bewertungsaspekte aus.

Dateneingabe

Die Weisheit "Aller Anfang ist schwer" bleibt auch hier nicht ohne Gültigkeit. In erster Linie ist die Übertragung dadurch erschwert, daß die Urdaten in altdeutscher Schrift vorliegen, so daß ein gewisser Trainingszeitraum erforderlich ist. Die Merkmalskombinationen der Felder "horizontkennzeichnende Merkmale" werden bei der Bodenschätzung in Form von Buchstabenkürzeln angegeben. Das Programm bietet die Überprüfung der Dateneingabe an (Taste Prüfung). Wird bei der Eingabe eine Zeichenfolge verwendet, die den Regeln der Bodenschätzung nicht entspricht, so erscheint eine entsprechende Fehlermeldung.

Als wichtiges Prinzip bei dem hier gewählten Auswertungskonzept gilt, daß bei der Dateneingabe keine Veränderungen gegenüber den schriftlich vorliegenden Urdaten durchgeführt werden dürfen; d.h. es sind grundsätzlich alle Zeichen so zu übertragen , wie sie aus den Grablochbeschreibungen hervorgehen. Dabei sind folgende weitere Regeln einzuhalten:

• Zwischen einzelnen Informationseinheiten sind Leerzeichen (siehe Tabelle) zu setzen;
• die sogenannten Abschwächungszeichen (Hochkomma) sind mit der entsprechenden Taste als (') einzugeben (Taste # hochgestellt). Doppelte Abschwächungszeichen werden mit 2 Eingaben dieser Taste ('') repräsentiert.
• Die sogenannten Verstärkungszeichen werden in den schriftlichen Aufzeichnungen als Hochstrich abgebildet. Bei der Digitalisierung wird dieses Zeichen durch den Bindestrich ersetzt (doppelte Verstärkung = --).
• Wichtig bei der Eingabe von Verstärkungs- und Abschwächungszeichen ist, daß diese Zeichen unmittelbar (ohne Leerzeicheneingabe) in Anschluß an die Informationseinheit angehängt werden, für die sie gelten.
• Umlaute sind jeweils als "ae", "ue", oder "oe" einzugeben.

Um die Dateneingabe zu erleichtern, werden bei den Feldern "Finanzamt", "Gemeinde", "Gemarkung", "Flur" und "Datum" die Inhalte des jeweils letzten Datensatzes übernommen, wenn die Funktionstaste "neuer Datensatz" betätigt wird.

Ergebnisausgabe und -interpretation

Bei der Durchführung der einzelnen digitalen Übersetzungs-, Ableitungs- und Bewertungsschritte werden eine größere Anzahl von Bodenkenngrößen profilbezogen und horizontbezogen zugeordnet. Hierzu gehören beispielsweise Bodenartenangaben für einzelne Horizonte, Kenngrößen zum Bodenwasserhaushalt für einzelne Bodenhorizonte (Lagerungsdichte, Gesamtporenvolumen, Wassergehalte bei Feldkapazität und permanenten Welkepunkt, gesättigte Wasserleitfähigkeit) und zum Bodenstoffhaushalt (potentielle Kationenaustauschkapazität, effektive Kationenaustauschkapazität, Nitrat-Retentionspotential). Dabei werden zunächst die Kenngrößen in ihren spezifischen Einheiten als Absolutwerte bestimmt. In einem zweiten Schritt erfolgt eine Bewertung dieser Kenngrößen entsprechend der Bodenkundlichen Kartieranleitung 4. Auflage (Arbeitsgemeinschaft Boden, 1994). Der Übersichtlichkeit wegen ist die Ergebnisausgabe bei BOSSA-SH im wesentlichen auf diese Bewertungs-Parameter beschränkt:

• Feldkapazität (0 - 100 cm) (Stufe 1 - 5);
• Luftkapazität im Oberboden (Stufe 1 - 5);
• Nutzbare Feldkapazität im Wurzelraum (Stufe 1- 5);
• Nitrat-Retentionspotential (Stufe 1 - 5);
• Wasserleitfähigkeit im Oberboden (Stufe 1- 6);
• effektive Kationenaustauschkapazität im Oberboden (Stufe 1 - 6);
• Erosionsgefährdung (Stufe 1- 5).

Auf der Grundlage der Einstufung der obenstehenden Kenngrößen wird eine bodenfunktionsbezogene Bewertung des gesamten Bodenprofils durchgeführt. Es wird im Einzelnen geprüft, wie hoch die relative Bedeutung des betreffenden Standorts für die Landschaft in Hinblick auf Lebensraum-, Regelungs- und Produktionsfunktion einzuschätzen ist. Bei der Regelungsfunktion wird die Bedeutung für den Landschaftswasserhaushalt und jene für den Landschaftsstoffhaushalt getrennt betrachtet. Die Einstufung erfolgt durch die Zuordnung einer dimensionslosen Zahl von 1 (= von untergeordneter Bedeutung) bis 5 (= äußerst hohe Bedeutung):

• Regelungsfunktion Wasserhaushalt (1 -5)
• Regelungsfunktion Stoffhaushalt
• Lebensraumfunktion
• Produktionsfunktion

Neben den genannten Angaben zur Bodenbewertung werden folgende weitere Auswertungsergebnisse aufgeführt:

• Bodentyp;
• Hauptbodenart;
• Nutzung;
• Besondere Merkmale (in diesem Feld wird makiert, wenn Grundwasserstand oder Hanglänge nicht eingegeben wurden: G=-1,H=-1).

Zeitbedarf

Hat man die Anfangsschwierigkeiten bei der Programmbedienung und insbesondere bei der Dateneingabe überwunden, so können bei normalem Arbeitstempo pro Stunde ca. 20 - 30 Grablochbeschreibungen eingegeben und weiterverarbeitet werden. Für Schleswig-Holstein liegen im Schnitt 100 Grablochbeschreibungen pro DGK-5 (Deutsche Grundkarte 1:5000) vor. Damit kann man bei einer Gemeinde durchschnittlicher Größe von ca. 400 Beschreibungen ausgehen, was einem Arbeitsaufwand von 15 - 20 Stunden entspricht. Natürlich kann die Anzahl von Grablochbeschreibungen pro Gemeinde von dem genannten Wert im konkreten Fall erheblich abweichen. Bei der Zeitbedarfsberechnung wurden zusätzliche Arbeiten, die insbesondere für die flächenhafte Darstellung der Auswertungsergebnisse anfallen, nicht berücksichtigt.

Bedienung des Programmes BOSSA-SH

Der Aufbau des Programmes entspricht der heute üblichen Fenstertechnik. D.h., daß der Aufruf des Programmes und die einzelnen Programmfunktionen (Aufruf einer Datei, Dateneingabe, Datenauswertung und Datensichtung) per Mausklick erfolgt. Unterschiedliche Bildschirmsichten (Fenster) unterstützen die einzelnen Arbeitsschritte. Die eingegeben Daten werden zusammen mit den Auswertungsresultaten in Dateien des Datenbankformats DBF gehalten. Der Dateiname ist jeweils frei wählbar (maximale Buchstabenanzahl: 8). Die Namensvergabe sollte möglichst mit Bezug auf den betreffenden Gemeindenamen des zu bearbeitenden Gebietes erfolgen.

Programm-Installation

Die Auslieferung der Programmes BOSSA-SH erfolgt über drei Disketten. Die Programm-Installation wird automatisch durch Aufruf der Windows Funktion "Programme ausführen" bzw. "windows-explorer" unter Angabe des Ausdrucks a:setup durchgeführt. Bei entsprechender Anweisung ist die Diskette 2 in das Diskettenlaufwerk einzuschieben.

Programm Starten

Das Programm ist über Maus-Doppelklick zu starten.

Der Info-Punkt

Das Programm gliedert sich in verschiedene Bildschirmsichten (Fenster), deren Funktionen die Dateneingabe und die Datenansicht sowie unterschiedliche Befehlsausführungen sind. Diese unterschiedlichen Fenster enthalten in der unteren linken Ecke den sogenannten INFO-Punkt. Wird dieser durch Maus-Klick aktiviert, so erscheint eine Online-Hilfe.

Start-Bildschirmansicht

Nach dem Start des Programmes können durch Maus-Klick 3 Funktionen ausgelöst werden:

• Anlegen einer neuen Eingabe-Datei,
• Laden einer bereits vorhandenen Eingabe- und Resultatdatei,
• Programm beenden.

Dateien laden

In das Feld "Name der Datei" ist der Name einer bereits vorhandenen Datei bzw. ein neuer Dateiname einzugeben (ohne Endung .dbf). Wird bei der Option "Neue Datei oeffnen" der Name einer schon vorhandenen Datei genannt, so erfolgt die Aufforderung zu einer erneuten Eingabe. Genauso wenig akzeptiert es das Programm, wenn bei der Option "Alte Datei oeffnen" ein neuer Name eingegeben wird. Soll eine bereits vorhandene Datei geladen werden, so ist es möglich, den Namen dieser Datei aus dem angelegten Verzeichnis zu übernehmen. Dazu muß das Feld "Verzeichnis" angeklickt werden. Es erscheint eine Liste der im Verzeichnis "BOSSA" vorhandenen Dateien. Mit der linken Maus-Taste läßt sich die gewünschte Datei markieren und dann mit "kopieren" und "einfügen" (obere Symbol-Leiste) in das Feld "Name der Datei" übertragen.

Auswahl der Routinen

Die Standard-Bearbeitung der Bodenschätzungsdaten erfolgt durch Anklicken des Feldes "Dateneingabe". Diese Option bietet eine Eingabemaske, eine Überprüfungsroutine und die Auswertung einzelner Datensätze an. Liegen Bodenschätzungsdaten bereits im Bossa-Format als Datei vor, so ist es auch möglich, die ganze Datei, also eine theoretisch unbegrenzte Anzahl von Profilbeschreibungen übersetzen und auswerten zu lassen. Darüber hinaus ist es möglich, die Resultate einzusehen bzw. zu exportieren oder auszudrucken.

Dateneingabe

Die Eingabemaske fragt alle für die Beschreibung eines Bodenprofils relevanten Kenngrößen ab. Dabei werden durch die Felder der oberen zwei Zeilen Informationen zur eindeutigen Identifizierung des Grabloches festgehalten (Gemeinde, Gemarkung, Flur, Grablochnummer, Tagesabschnittsnummer, Datum der Schätzung und Nachschätzung). Besonders wichtig sind hier die Felder Gemeindename, Flur, Tagesabschnittsnummer und Grablochnummer, da diese Informationen eine eindeutige Lagebestimmung des Grabloches anhand der sogenannten Schätzpausen (werden von den Katasterämtern vorgehalten) bzw. der Schätzkarten der Finanzämter ermöglichen. Die laufende Nummer ist eine vom Bearbeiter zu vergebende Nummer, die sich jeweils auf einzelne Grablöcher der Fläche einer DGK5 (Deutschen Grundkarte 1:5000) bezieht. Über die "Laufende Nummer" läßt sich bei der weiteren Verarbeitung der Bezug des Datensatzes zur punkt- bzw. flächenbezogenen Position innerhalb der Karte schnell herstellen. Die Eingabefelder der Zeilen 3 und 4 dienen der eigentlichen Erfassung der Bodencharakteristika.

Das Klassenzeichen beschreibt das gesamte Bodenprofil unter Angabe der Entstehungsart (z.B. D = diluvial, Al = alluvial, V =Verwitterungsboden, Vg =Verwitterungsböden m.hohem Steingehalt, Lö = Löß), der Bodenart (8 Substratklassen und eine Moorgruppe: S, Sl, lS, SL, sL, L, LT, T, Mo). Außerdem wird das Profil in 7 Zustandsstufen bezogen auf die Bodenentwicklung eingeteilt (7 = Rohboden bzw. verarmter Podsol, 1 = Stufe höchster pflanzenbaulicher Leistungsfähigkeit). Bei Beschreibungen, die sich auf Grünlandstandorte beziehen, fehlt das Merkmal "Entstehungsart", es wird aber zusätzlich die Angabe "Feuchtestufe" angegeben. Die Einstufung der Böden erfolgt im Rahmen der Bodenschätzung profilbezogen durch die Bodenzahl bzw. Grünland-Grundzahl. Die durch die sogenannten Klassengrenzen festgelegten Teilflächen innerhalb der Schätzkarten werden durch die "bestimmenden Grablöcher" bodenkundlich beschrieben. Diese gelten als repräsentativ für die jeweilige Teilfläche. Für die bestimmenden Grablöcher werden neben der Boden- und Grünland-Grundzahl zusätzlich die Acker- bzw. Grünlandzahl angegeben. Diese können in Abhängigkeit von nicht bodenbedingten Standorteigenschaften um einige Punkte von den Grundzahlen abweichen und sind in den Feldern Klassen Zahl 1 und Klassen Zahl 2 einzugeben. In das Feld Kulturart sind Kürzel zur Kennzeichnung des Nutzungstyps einzugeben (A = Acker, Gr = Grünland, AGr = Mischnutzung, Ga = Garten, F = Forst). Die wichtigste Grundlage für die Auswertung und Bewertung der Bodenschätzungsinformationen stellen die Felder zur Kennzeichnung der "horizontkennzeichnenden Merkmale" dar. Im Rahmen der Bodenschätzung werden Bodenprofile bis in eine Tiefe von 100 cm gesichtet. Dabei werden bis zu 4 unterschiedliche Bodenhorizonte unterschieden (A-Bodengefüge, B-Bodengefüge, C-Bodengefüge, D-Bodengefüge). Die Merkmalskombinationen können u.a. Angaben zur Bodenfarbe, zum Skelettanteil, zu hydromorphen Merkmalen, zum Wassergehalt, zur Bodendichte, zu Bänderungen, zum Humusgehalt enthalten. Obligatorisch sind die Angaben zur Bodenart bzw. zur Torfart bei Mooren und die Horizontmächtigkeit (der jeweils unterste Horizont wird ohne Angabe zur Horizontmächtigkeit ausgewiesen, da sich diese immer aus der Differenz zu 100 cm ergibt). An dieser Stelle können nicht alle im Rahmen der Bodenschätzung verwendeten Zeichenkombinationen aufgeführt werden. Eine ausführliche Auflistung findet sich bei BENNE et al. (1990).

In der fünften Zeile der Eingabemaske werden drei zusätzliche Informationen abgefragt, die nicht den Unterlagen der Bodenschätzung zu entnehmen sind: Grundwasser-Flurabstand, Hangneigung und Hanglänge.

Auch wenn eine genaue Einschätzung der Grundwassersituation häufig sehr schwer ist, sollte versucht werden, anhand der vorliegenden Karten abzuschätzen, ob es sich um einen grundwassernahen Standort mit Flurabständen von < 1,0 m oder um grundwasserferne Standorte handelt. Bei den Ableitungs- und Bewertungsalgorithmen wird zwischen 4 Grundwassersituationen unterschieden ( < 0,5 m, < 1 m , < 2 m, > 2 m). Die Erosionsgefährdung des Standortes wird nur eingestuft, wenn Informationen zur Hanglänge und Hangneigung vorliegen.

Bei der Bearbeitung kann man sich entweder mittels der Maus oder mittels der Tab-Taste durch die Maske bewegen. Um von Datensatz zu Datensatz zu wechseln, kann man die entsprechenden Felder (<< = springe zum Dateianfang, < springe ein Feld zurück, ,> = springe 1 Feld vor, ,>> = spinge zum Dateinende) per Mausklick bedienen oder man kann die Tasten "Bild hoch", "Bild tief" benutzen.

Nach Eingabe eines Datensatzes sollte zunächst über das Anklicken des Feldes "Prüfung" eine Kontrolle der eingegebenen Zeichenkombinationen durchgeführt werden. Wurde zu wichtigen Merkmalen keine Angaben gemacht bzw. wurden nicht erlaubte Zeichenkombinationen eingegeben, so wird hierauf in einer entsprechenden Bildschirmsicht aufmerksam gemacht. Die Eingabe kann im Anschluß entsprechend geändert werden. Durch Mausklick auf das Feld "BOSSA FELD" werden die Übersetzungs- und Auswertungsroutinen gestartet. Es erscheint im Anschluß die Ergebnisausgabe für den betreffenden Datensatz. Mit den Feldern "Neuer Datensatz" und "Satz löschen" lassen sich neue Datensätze hinzufügen bzw. vorhandene Datensätze löschen.

Auswertungsresultate

Die Ergebnisausgabe beschränkt sich auf die Bodenkenngrößen, durch die eine Charakterisierung des gesamten Bodenprofils gegeben ist.

Das Feld Bodentyp kennzeichnet den auf der Grundlage der "horizontkennzeichnenden Merkmale" abgeleiteten Bodentyp bzw. eine Bodentypen-Kombination.

Folgende Bodentypen werden berücksichtigt:

Das Feld "Hauptbodenart" beschreibt die Substratsituation für das gesamte Profil. Folgende Einträge sind möglich:

Das Feld "H.-Nutzung" bezeichnet die Hauptnutzungsart (Acker, Acker + Grünland, Grünland, Garten, Forst).

Die Parameter Feldkapazität (FK), Luftkapazität im Oberboden (LK), Erosion, nutzbare Feldkapazität im Wurzelraum (NFK), gesättigte Wasserleitfähigkeit im Oberboden (KF), effektive Kationenaustauschkapazität im Oberboden, Nitrat-Retentionspotential werden in Form von dimensionslosen Wertstufen ( 1 - 5 bzw. 1 - 6) abgebildet. Nähere Erläuterungen zu diesen Einstufungen können dem folgenden Kapitel entnommen werden.

Die Einstufung entsprechend der unterschiedlichen Bodenfunktionen wird auf der Grundlage der im folgenden Kapitel aufgeführten Tabellen durchgeführt.

Neben den zusammenfassenden Ergebnissen wie Bodentyp, Hauptbodenart und Bodenfunktionsbewertungen liefert BOSSA-SH eine große Anzahl von Detailinformationen. Diese befinden sich nicht in der Eingabedatei, deren Namen vom Bearbeiter vergeben wird, sondern sie sind in der Datei "Bossdat" abgelegt. Diese Datei darf nie glöscht werden, kann aber nach Bearbeitung der gesamten Datei (Taste: "BOSSA-Ganze Datei") kopiert werden. Sie enthält neben den Eingabedaten, die hier gegebenenfalls leicht modifiziert abgespeichert sind, bodenhorizontbezogene Angaben zur Körnung, zum Humusgehalt, zur Lagerungsdichte, zu den unterschiedlichen pF-Wertstufen und vieles mehr. Im Anhang dieser Beschreibung befindet sich eine Beschreibung der einzelnen Felder dieser Datei. Will man ihren Inhalt nutzen, so sind folgende Hinweise wichtig:

• BOSSDAT enthält nur die Übersetzungsergebnisse eines vollständigen Eingabedatensatzes, wenn die Übersetzung mit "BOSSA ganze Datei" gestartet wurde. Ansonsten werden hier immer nur Ergebnisse des jeweils aktuell übersetzten Datensatzes abgelegt.
• BOSSDAT darf nie gelöscht oder umbenannt werden, sondern muß zur Weiterverwendung kopiert werden.
• BOSSDAT liegt im DBF-Format vor und kann problemlos in eine ander Software, wie EXCEL, ARC-VIEW etc. eingelesen werden.

BOSSA-Ergebnisansicht

Landschaftsbezogene Bodenbewertung

Eine wesentliche Aufgabe der Landschaftsplanung ist es darzustellen, welche Maßnahmen zur Verwirklichung der Ziele des Naturschutzes und der Landschaftspflege auf lokaler Ebene notwendig sind. (§ 6, Abs. 1 BNatSchG.). Im Einzelnen sind folgende Aspekte zu berücksichtigen: Schutz, Pflege und Entwicklung der Leistungsfähigkeit des Naturhaushaltes, der Nutzungsfähigkeit der Naturgüter, der Pflanzen und Tierwelt sowie der Vielfalt, Eigenart und Schönheit von Natur und Landschaft als Lebensgrundlage des Menschen und als Voraussetzung für seine Erholung (§ 1, Abs. 1 BNatschG). Von diesen den Naturhaushalt insgesamt umfassenden Zielsetzungen lassen sich spezifische Anforderungen für die Behandlung einzelner Umweltmedien ableiten. Böden sind wichtige Bestandteile von Natur und Landschaft und somit Schutzgüter im Sinne des Bundesnaturschutzgesetzes. Folglich ergibt sich die Notwendigkeit einer ausreichenden Berücksichtigung des Schutzes von Böden im Rahmen von Landschaftsplanungsverfahren.

Laut LNatSchG S-H ist der Erhalt der ökologischen Funktionen der Böden zu sichern. Um das zu erreichen, müssen Belastungen des Bodens, die durch die Bodennutzung entstehen können, so gering wie möglich gehalten bzw. durch entsprechende Schutzmaßnahmen auf ein tolerierbares Maß reduziert werden. Der im Rahmen des Landschaftsplanungsverfahrens zu erstellende Grundlagenteil sollte u.a. eine räumliche differenzierende Beschreibung zur Bodensituation beinhalten. Diese liefert die Basis für eine Bewertung der Funktionsfähigkeit der Böden bei bestehender und geplanter Nutzung. Hierauf aufbauend ist es möglich, im Abgleich mit bestehenden Nutzungsinteressen Nutzungsempfehlungen zu formulieren.

Als Bewertungsgrundlage sollten die dem Umweltmedium Boden zugeordneten Funktionen herangezogen werden (Lebensraumfunktion, Regelungsfunktion, Archivfunktion, Produk-

tionsfunktion). Um für einzelne Standorte und ihre Böden Aussagen über den Grad der Funktionserfüllung bei unterschiedlichen Nutzungen zu liefern, ist es wichtig, bodenbezogene Indikatorgrößen mit hohem funktionsspezifischem Informationsgehalt zu benennen, welche im Rahmen einer Bestandsaufnahme flächenhaft erfaßbar sind.

Bodenfunktionen und wichtige Kenngrößen für ihre Bewertung

Tabelle 1: Bodenfunktionen im Überblick.

Ein wichtiger Aspekt für die ökologisch orientierte Bewertung von Böden muß die Leistungsvielfalt sein, die diese im Natur- und Kulturhaushalt erbringen. Es kann zwischen Bodenfunktionen unterschieden werden, die von hoher ökologischer Bedeutung sind (z.B. die Lebensraumfunktion und die Regelungsfunktion) und solchen, die eher eine Beeinträchtigung für die Funktionsfähigkeit des Naturhaushaltes zur Folge haben (z.B. Standort für Siedlung, Wirtschaft und Verkehr, Lagerstätten und Ablagerungen). Die Produktions- und die Erholungsfunktion von Böden lassen sich diesen Rubriken nicht pauschal zuordnen, so daß für diese eine dritte Kategorie gewählt wurde.

Wie von dem Arbeitskreis 3 'Bodenschutz - Planung' der Bund/Länder Arbeitsgemeinschaft 'Bodenschutz' im einzelnen ausgeführt wird, muß vor einer detaillierten Bewertung der Leistungsfähigkeit von Böden überprüft werden, inwieweit anthropogene Einflüsse zu einer erheblichen oder nachhaltigen Beeinträchtigung geführt haben bzw. führen können. Die Schutzwürdigkeit von Böden ergibt sich aus ihrer Leistungsfähigkeit, wobei empfindliche Böden besonders schutzbedürftig sind. Hier gilt es, Beeinträchtigungen durch Bodenerosion, Bodenverdichtung, Stoffeinträge etc. zu verhindern oder durch entsprechende an den Standort angepaßte Maßnahmen zu mindern. Im folgenden werden die aus Sicht des Natur- und Landschaftsschutzes relevanten Bodenfunktionen (Lebensraumfunktion, Regelungsfunktion, Archivfunktion, Produktionsfunktion) näher beschrieben und Möglichkeiten dargestellt, die Leistungsfähigkeit einzelner Böden auf der Grundlage von einfach zu erhebenden Kenngrößen einzuschätzen.

Lebensraumfunktion

Böden sind Lebensraum und Lebensgrundlage für eine Vielzahl von Mikroorganismen, Pflanzen und Tiere. Für das Wachstum terrestrischer Pflanzenarten sind sie substantiell, indem sie Wurzelraum bieten sowie die Wasser- und Nährstoffversorgung gewährleisten. Für die Bewertung von Böden hinsichtlich ihrer Lebensraumfunktion sind die Aspekte Nährstoffhaushalt, Wasserhaushalt und Lufthaushalt besonders relevant. Als Nährstoffquelle der meisten heterotroph lebenden Organismen dient der Humus bzw. frisch zugeführte organische Substanz. Für die Aufrechterhaltung einer permanent hohen biologischen Aktivität ist daher ein ausreichender Ersatz der zu Kohlendioxid veratmeten organischen Substanz durch Pflanzenreste und tierische Exkremente erforderlich. Die Zusammensetzung der Bodenorganismen wird sehr stark durch den Wasser- und Luftgehalt von Böden gesteuert, da die einzelnen Organismengruppen unterschiedliche Optima besitzen. Auch der Schadstoffgehalt von Böden hat einen Einfluß auf die Lebensraumfunktion. Bei Überschreiten des "Non-effect-levels" wirken sowohl organische als auch anorganische Schadstoffe bei Pflanzen und Tieren ertrags- und wachstumsmindernd. Um ein möglichst breites Spektrum an Bodenorganismen in einer Landschaft zu erhalten bzw. wieder einzubürgern, empfiehlt es sich, die natürliche Heterogenität an unterschiedlichen Böden zu erhalten, d.h., eine Nivellierung zu vermeiden. Insbesondere sind Böden, die nur gering anthropogen beeinflußt sind, bezüglich ihrer Lebensraumfunktion hoch einzuschätzen.

Böden in ihrer Funktion als Archiv der Naturgeschichte

Böden entstehen an der Erdoberfläche aus Gestein. Die Bodengenese erfolgt unter spezifischen Klimabedingungen sowie unter dem Einfluß von Vegetation und Fauna. Im Laufe der Zeit kann eine Vielzahl von vertikal und lateral gegliederten Bodenstrukturen entstehen. Aus der Interpretation von Bodenprofilen lassen sich Informationen über Umweltbedingungen (Klima, Vegetation, Fauna, Hydrologie, anthropogene Einflüsse) ableiten, wie sie in unterschiedlichen Phasen der Bodenbildung geherrscht haben. Böden sind daher auch in ihrer Funktion als erd- und landschaftsgeschichtliche Urkunden einzuordnen. Von besonderem bodenkundlichen Interesse sind dabei häufig die in früheren Zeiten entstandenen Paläoböden. Sie blieben entweder als fossile Böden unverändert erhalten, da ihre Entwicklung durch Sedimentüberlagerungen unterbrochen wurde, oder sie befinden sich als Reliktböden an der Erdoberfläche und unterliegen damit weiterhin der Bodenentwicklung. Es läßt sich darüber hinaus einer Reihe von rezenten Böden eine große Bedeutung in Hinblick auf die Archivfunktion zuweisen. Die Informationen, die sich durch eine fachgerechte Analyse von Bodenprofilen und ihrer Genese ableiten lassen, können wertvolle Hinweise für die zukünftige Entwicklung von Böden - beispielsweise unter geänderten Nutzungs- oder Klimabedingungen - liefern.

Regelungs- und Transformationsfunktion

Das Puffer- und Filtervermögen von Böden stellt einen wichtigen Aspekt für die Funktionsfähigkeit des Naturhaushaltes dar. Hierdurch können Schadstoffe immobilisiert werden, d.h., ein Weitertransport in Grund- und Oberflächenwässer sowie die Aufnahme durch Pflanzenwurzeln wird verhindert bzw. eingeschränkt. Darüber hinaus können organische Schadstoffe durch Mikroorganismen zu ungefährlichen Kohlenstoffverbindungen (z.B. CO2) abgebaut werden.

Die Filterfunktion ergibt sich aus der Fähigkeit der Böden, Stoffe aus dem Niederschlags-, Sicker- und in Teilbereichen auch aus dem Grundwasser im Porensystem mechanisch zurückzuhalten. Die Filterleistung hängt wesentlich von der Infiltrationskapazität ab. Diese ist wiederum als Funktion des Porenspektrums zu beschreiben. Je grobkörniger der Boden ist, desto höher ist sein Filtervermögen. Als geeignetes Maß zur Beschreibung der Infiltrationskapazität läßt sich die Luftkapazität des oberen Bodenhorizontes verwenden. Dieser Parameter gibt an, wieviel Wasser kurzfristig vom Boden aufgenommen werden kann. Sand- und besonders schluffreiche Böden sind im Vergleich zu tonreichen Böden durch hohe Luftkapazitäten gekennzeichnet. Um die stoffbezogene Gesamtfilterwirkung zu beschreiben, bietet sich eine kombinierte Einstufung der Parameter Luftkapazität und Kationenaustauschkapazität an.

Die Pufferfunktion umfaßt die Ausgleichswirkung der Böden gegenüber natürlichen und anthropogenen Stoffeinträgen. Die Pufferwirkung bedingt, daß gasförmige und vor allem gelöste Schadstoffe durch Adsorption an die Bodenaustauscher gebunden oder nach Reaktion mit bodeneigenen Substanzen chemisch gefällt und damit temporär oder dauerhaft festgelegt werden. Es können sowohl Kationen als auch Anionen sowie neutrale Moleküle sorbiert werden. Als Adsorbenten wirken vor allem Tonminerale, Huminstoffe und Metalloxide. Zu beachten ist, daß nicht biologisch oder chemisch abbaubare Stoffe (z.B. Schwermetalle) nur in begrenzten Mengen sorbiert werden können, d.h. die Anzahl der Sorptionsplätze ist begrenzt. Die Adsorption von Kationen und Anionen erfolgt nie vollständig, d.h. eine Restkonzentration verbleibt in der Bodenlösung. Das Verhältnis zwischen gelösten und adsorbierten Stoffanteilen hängt von der Adsorptionskapazität des jeweiligen Bodens und von der jeweiligen bereits adsorbierten Stoffmenge ab. Allgemein läßt sich daraus folgern, daß sich mit steigenden Schadstoffgehalten das Vermögen, zusätzliche Mengen zu puffern, verringert.

Unter dem Begriff Transformationsfunktion wird die Eigenschaft von Böden verstanden, organische Stoffe wie Pflanzenreste oder vom Menschen eingetragene organische Dünger oder Pflanzenschutzmittel und z.T. auch anorganische Stoffe (z.B. Nitrat) ab- bzw. umzubauen. Die Abbaugeschwindigkeiten hängen entscheidend von den Lebensbedingungen der Bodenorganismen ab. Diese sind optimal bei Temperaturen von 25-30° C, neutraler bis schwach alkalischer Reaktion und einem guten Nährstoffangebot für die abbauenden Organismen.

Die Speicher- und Quellenfunktion des Bodens umfaßt die Fähigkeit, Wasser und Nährstoffe zu binden und über einen längeren Zeitraum wieder abgeben zu können. Sie hat damit eine große Bedeutung für die Lebensraumfunktion und Produktionsfunktion des Bodens. Das Vermögen des Bodens, Wasser zu halten, hängt in erster Linie von der Porengrößenverteilung und damit von der Bodenart, dem Humusgehalt und der Lagerungsdichte ab. Die bodenkundlichen Parameter 'Gesamtporenraum', 'Feldkapazität' und 'permanenter Welkepunkt' stellen wichtige Kenngrößen zur Charakterisierung des Wasserhaltevermögens dar.

Nährstoffe können an der Oberfläche von organischen und anorganischen Bodenbestandteilen gespeichert werden. Je nach Stärke der Sorption liegen sie in einer schwer oder leicht austauschbaren Form vor und sind damit kurz-, mittel- oder langfristig pflanzenverfügbar. Ähnlich wie bei der Pufferung von Schwermetallen spielt auch hier die Fähigkeit der Böden, Kationen reversibel festzulegen, eine wichtige Rolle. Die wichtigsten austauschbaren Kationen sind Ca-, Mg-, K-, Na- sowie Al- und H-Ionen, in geringeren Mengen Ammonium- und Eisen-Ionen und in Spuren Mangan-, Kupfer- und Zink-Ionen. Die Summe der potentiell austauschbaren Kationen eines Bodens wird durch die Kationenaustauschkapazität beschrieben. Diese hängt in erster Linie vom Humus- und Tongehalt ab sowie von deren spezifischen Eigenschaften (z.B. Tonmineralzusammensetzung, Zersetzungsgrad der organischen Substanz etc.). Der Austausch von Anionen (z.B. Phosphat, Sulfat, Nitrat, Chlorid) erfolgt in ähnlicher Weise, allerdings im geringeren Ausmaß, wobei die Tonminerale, die Hydroxide und die organische Substanz die positiv geladenen Austauschplätze bieten. Darüber hinaus liegen größere Nährstoffmengen als inkorporierte Bestandteile der organischen Substanz des Boden vor. Dies gilt insbesondere für den weitaus größten Anteil des Bodenstickstoffvorrats, aber zu geringeren Anteilen auch für Phosphate und andere Nährelemente. Diese organisch gebundenen Nährstoffanteile werden durch die Zersetzer- und Humifizierungstätigkeit der Bodenorganismen mineralisiert und damit pflanzenverfügbar gemacht. Weiterhin setzen die in Böden ständig ablaufenden Verwitterungsprozesse kontinuierlich, wenn auch kurzfristig im geringen Maße, Nährstoffe wie Kalium, Magnesium, Calcium, Eisen und Mangan frei.

Produktionsfunktion

Der Land-, Garten- und Forstwirtschaft dient der Boden als Produktionsfaktor für die Herstellung von Nahrungsmitteln, Futtermitteln und pflanzlichen Rohstoffen. Der Begriff Bodenfruchtbarkeit faßt alle Aspekte zusammen, die für die Fähigkeit des Bodens, pflanzliche Biomasse zu produzieren, ausschlaggebend sind. Die 'natürliche Fruchtbarkeit' eines Standortes ist um so größer, je höher die Biomassenproduktion pro Flächeneinheit, je vielfältiger die Vegetation und je geringer die jährlichen Produktionsschwankungen sind. Einen Anhalt für die Ertragsfähigkeit von Böden geben die Bewertungszahlen der Bodenschätzung. Im allgemeinen sind Standorte mit hohen Ackerzahlen besonders für die landwirtschaftliche Nutzung geeignet, da diese Böden hohe Erträge liefern und hier eine den Anforderungen des Landschafts- und Naturschutzes Rechnung tragende Bewirtschaftungsweise vergleichsweise geringe umweltrelevante Nebenwirkungen mit sich führt. Für Standorte, die in ihrer Produktionsfunktion gering eingestuft werden, ist gegebenenfalls eine Umwidmung zugunsten anderer Nutzungen zu empfehlen.

Bodenfunktionen als Grundlage für eine standortbezogene Bewertung der Nutzungseignung

Nicht alle Böden erfüllen die verschiedenen hier genannten Funktionen in gleicher Weise. Es gehört u.a. zu den Aufgaben der Landschaftsplanung, räumlich differenziert aufzuzeigen, welchen Böden aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften bestimmte Funktionsbereiche prioritär zuzuordnen sind. Wie im vorausgehenden Kapitel beschrieben, lassen sich bestimmte Aspekte, wie beispielsweise Charakteristika des Bodenwasser- und des Bodennährstoffhaushalts heranziehen, um Aussagen über die Relevanz bestimmter Funktionen für einzelne in der Landschaft anzutreffende Böden abzuleiten. Bestimmte durch Feldkartierung aufzunehmende oder aus Bodenschätzungsunterlagen zu übernehmende Indikatorgrößen eignen sich als Einstufungsgrundlage, so daß Aussagen zu den einzelnen Bewertungsaspekten abgeleitet werden können.

Tab. 2: Bewertungsaspekte und Indikatorgrößen als Grundlage für die Einstufung der Funktionsfähigkeit von Böden.

1) Für den Begriff "Bewertungsaspekt" wird im LABO-AK3 auch der Begriff "Kriterien" als Synonym verwendet.

2) Für den Begriff "Indikator" wird im LABO-AK3 auch der Begriff "Parameter" als Synonym verwendet.

Einstufung der Funktionsfähigkeit von Böden auf Grundlage bodenkundlicher Kenngrößen

Kenngrößen zur Charakterisierung des Bodenwasserhaushalts

Die Feldkapazität gibt an, wieviel Wasser ein Boden entgegen der Schwerkraft halten kann, sie kennzeichnet also das Wasserhaltevermögen von Böden. Da mit dem Wasser gleichzeitig gelöste Stoffe gehalten werden, kann die Feldkapazität auch als Maß für die Fähigkeit des Bodens verwendet werden, die vertikale Verlagerung von leicht löslichen Stoffen wie Nitrat oder Chlorid zu verlangsamen. Damit ist die Feldkapazität sowohl eine wichtige Größe zur Charakterisierung von Böden hinsichtlich ihrer Lebensraum- und Produktionsfunktion (hohe Feldkapazität = hoher Wasservorrat), als auch hinsichtlich ihrer Regelungsfunktion (bei hohen Feldkapazitäten ist die Verlagerungsgeschwindigkeit des Sickerwassers und darin gelöster Stoffe gering, ein höherer Anteil an Wasser und gelösten Stoffen ist pflanzenverfügbar bzw. über einen längeren Zeitraum pflanzenverfügbar.

Tabelle 3: Einstufung der Feldkapazität berechnet für 10 dm Profiltiefe (KA4, Tab. 59).

Mit Feldkapazität bezeichnet man den Teil des Bodenwassers, der im Porenraum entgegen der Schwerkraft maximal gehalten werden kann.

Abkürzungen: FK = Feldkapazitätsstufe

Vol.-% = Wassergehalt angegeben als Volumenprozent

Während durch die Feldkapazität die gesamte Wassermenge beschrieben wird, die vom Boden entgegen der Schwerkraft gehalten wird, gibt die nutzbare Feldkapazität den Anteil an, der für die Aufnahme durch die Pflanzenwurzel verfügbar bleibt, also nicht zu fest an den Bodenkörper gebunden ist. Die Einstufung bezieht sich auf den oberen Bodenkörper, der vor allem für die Wurzelaufnahme und damit für die Transpiration durch Pflanzen zur Verfügung steht (effektiver Wurzelraum). Dieser Parameter ist besonders wichtig für die Bewertung von Böden hinsichtlich ihrer Lebensraum- und Produktionsfunktion.

Tabelle 4: Einstufung der nutzbaren Feldkapazität des effektiven Wurzelraumes (Quelle: Tab. 60 KA4).

Mit "nutzbarer Feldkapazität" bezeichnet man den Anteil des maximal gegen die Schwerkraft gehaltenen Bodenwassers, welcher von Pflanzenwurzeln aufgenommen werden kann.

Abkürzungen: nFK1 = Klassenbezeichnung der nutzbaren Feldkapazität

Mit Luftkapazität bezeichnet man den Teil des Porenraumes, der unter Bedingungen, wie sie für die Feldkapazität gelten, wasserfrei bleibt. Folglich ergibt die Summe aus Feldkapazität und Luftkapazität das Gesamtporenvolumen. Die Luftkapazität läßt sich als Maß zur Charakterisierung der Speicherfähigkeit von Grund- und Stauwasser heranziehen. Damit ist eine weitere Bewertungsmöglichkeit des Bodens hinsichtlich seiner Regelungsfunktion mit Bezug auf den Wasserhaushalt gegeben.

Tabelle 5: Einstufung der Luftkapazität des Bodens. (Quelle: Tab. 61, KA4).

Mit Luftkapazität bezeichnet man den Teil des Porenraumes, der unter Bedingungen, wie sie für die Feldkapazität gelten, wasserfrei bleibt.

Abkürzungen: LK1 = Lufkapazitätsklasse 1

Vol% = luftgefüllter Porenraum angegeben in Volumenprozent

Der kf-Wert als Größe zur Kennzeichnung der Wasserleitfähigkeit in gesättigten Böden ist ein wichtiges Maß für die Beurteilung des Filtervermögens, der Erosionsanfälligkeit sowie der Dränwirksamkeit des Bodens. Neben dem Wasserhaltevermögen bestimmt die Wasserleitfähigkeit, mit welcher Geschwindigkeit sich das auf die Bodenoberfläche eingetragene Niederschlagswasser in Richtung Grundwasser bzw. Vorflut verlagern kann. Ist die Durchlässigkeit gering, so ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Oberflächenwasser und damit die Verschlämmungs- und Erosionsgefährdung groß. Ebenso kann es zu Stauwasser oberhalb des wenig durchlässigen Bodenhorizontes kommen. Geringe Mineralisationsraten, hohe Denitrifikationsleistungen und eine langsame Bodenerwärmung im Frühjahr sind charakteristische Merkmale für staunasse Standorte.Der kf-Wert ist in erster Linie interessant, um die Regelungsfunktion des Bodens mit Bezug auf den Wasserhaushalt und insbesondere die Filtereigenschaften zu bewerten. Darüber hinaus liefert dieser Parameter aber auch Hinweise für die Einschätzung der Lebensraum- und Produktionsfunktion.

Tabelle 6: Einstufung der Wasserdurchlässigkeit im wassergesättigten Boden (Quelle: Tab. 64, KA4).

Abkürzungen:

kf-Wert = Maßzahl für die Wasserleitfähigkeit wassergesättigter Böden

kf1 = kf-Klasse 1

cm/d = cm pro Tag

Kenngrößen zur Charakterisierung des Bodenstoffhaushalts

Die Kationenaustauschkapazität (KAK) beschreibt das Vermögen eines Bodens, Kationen reversibel zu binden. Diese Eigenschaft hängt besonders vom Tongehalt und vom Gehalt an organischer Substanz ab. Sie ist sowohl für den Nährstoffhaushalt von Böden von besonderer Relevanz als auch für das Pufferungsvermögen gegenüber eingetragenen Schadstoffen. Somit sollte sie herangezogen werden, wenn es um die Beurteilung der Regelungs- und Produktionsfunktion von Böden geht. Während die potentielle KAK von den Kenngrößen Humusstufe und Substratklasse ableitbar ist, erfolgt die Abschätzung der effektiven KAK unter Einbeziehung des aktuellen pH-Wertes. Da pH-Messungen im Rahmen der Bodenschätzung nicht durchgeführt werden und pH-Werte ohnehin als zeitlich variable Größen anzusehen sind, wird die effektive KAK durch BOSSA-SH unter Verwendung der laut LUFA für unterschiedliche Bodenarten und Nutzungen empfohlenen Soll-pH-Werte abgeschätzt. Da der mittlere pH-Wert eines landwirtschaftlich genutzten Bodens in der Regel unterhalb des empfohlenen pH-Wertes liegt erfolgt ein Abzug von 0,3 pH-Einheiten.

Tabelle 7: Einstufung der eff. Kationenaustauschkapazität von Böden (Quelle: Tab. 73, KA4).

Die Kationenaustauschkapazität (KAK) beschreibt das Vermögen des Bodens, Kationen reversibel zu binden.

Ankürzungen: KAK1 = Kationenaustauschkapazitäts-Klasse 1

cmolc = centi mol charge

Zur Abschätzung des "Nitrat-Retentionsvermögens" wird die Feldkapazität (0-10 dm Bodentiefe) in Beziehung zu einer durchschnittlichen jährlichen Sickerwasserrate gesetzt. Durch ein einfaches Rechenverfahren (Iteration über 180 Tagesschritte und 10 Bodenkompartimente) läßt sich eine Aussage darüber machen, wieviel des im Herbst vorliegenden Nitrat-Vorrats bis zur nächsten Vegetationsperiode durch das Sickerwasser in nicht mehr von Pflanzenwurzeln erreichbare Bodentiefen verlagert wird. Die Indikatorgröße Nitrat-Retentionsvermögen liefert einen Hinweis darüber, inwiefern ein Boden unter gegebenen Klimaverhältnissen für den Anbau düngungsintensiver landwirtschaftlicher Kulturarten geeignet ist.

Tabelle 8: Einstufung des Nitrat-Retentionsvermögens.

Unter Nitrat-Retentionsvermögen wird die Fähigkeit des Bodens verstanden, Nitrat und andere gelöste Stoffe während des Winterhalbjahres im durchwurzelten Bodenbereich zu halten.

Abkürzungen: NR1 = Nitrat-Retentionsklasse

Nmin = in mineralischer Bindungsform vorliegender Stickstoffanteil (Nitrat und Ammonium).

Kenngrößen zur Einstufung der Empfindlichkeit von Böden gegenüber Nutzungseinflüssen

Bei der Bewertung von Böden muß neben dem Aspekt der Funktionsfähigkeit auch eine Betrachtung der Schutzbedürftigkeit erfolgen. Böden sind dann besonders schutzbedürftig, wenn für sie ein besonders hohes Risiko besteht, daß nutzungsbedingte Eingriffe zu gravierenden, irreversiblen Veränderungen führen. Dies ist z. B. bei Moorböden der Fall. Hier bewirken Entwässerungsmaßnahmen eine rasche Mineralisierung des Moorkörpers. Die Empfindlichkeit von Gleyböden gegenüber Entwässerungsmaßnahmen ist ähnlich hoch.

Als erosionsgefährdet müssen alle Böden angesehen werden, deren Oberfläche geneigt ist. Ob es tatsächlich zu einer Bodenzerstörung durch abfließendes Oberflächenwasser kommt, hängt vor allem von der Art der Vegetationsbedeckung ab. Handelt es sich um einen Ackerstandort, so bestimmt die Anbaufrucht bzw. die Fruchtfolge die Höhe des Bodenabtrags im entscheidenden Maße (C-Faktor).

Tabelle 9: Zuordnung von C-Faktoren zu unterschiedlichen Fruchtfolgesystemen (MEYER & REICHE 1997)

  Der C-Faktor beschreibt die erosionshemmende Wirkung des Vegetation.

Der K-Faktor beschreibt die bodenspezifische Erodierbarkeit. Er ist im hohen Maße von der Korngrößenzusammensetzung des Oberbodens abhängig und läßt sich vereinfacht in Abhängigkeit vom Schluffanteil quantifizieren:

K=(0.0272926*Schluffgehalt)0.67933.

Bei Kenntnis der Hangneigung, der Hanglänge und der Erosivität der lokalen Niederschlagssituation (R-Faktor) kann unter Verwendung des K-Faktors der potentielle langjährige Bodenabtrag durch Wassererosion abgeschätzt werden.

Tabelle 10: Erodierbarkeit von Böden durch Wasser in Abhängigkeit von der Bodenart , Quelle: Tab. 79, KA4

Abkürzungen: Eb1 = Erodierbarkeitsklasse, K-Faktor= Faktor zur Beschreibung der Empfindlichkeit von Böden gegenüber Erosion

Tabelle 11: Einstufung der Erosionsgefährdung berechnet als mittlerer langjähriger Bodenabtrag nach der allgemeinen Bodenabtragsgleichung (A=R*K*LS*C).

Abkürzungen: t/ha/a = Tonnen pro ha und Jahr

EW1 = Erosionsgefährdungsklasse

1)Die Klassengrenzen beziehen sich auf Standortverhältnisse, wie sie im norddeutschen Flachland vorzufinden sind und sollte nicht ohne Überprüfung für andere Gebiete angewendet werden.

Neben der Erosionsanfälligkeit von Böden sollten grundsätzlich auch die Aspekte 'Verdichtungsanfälligkeit' und 'Verschlämmungsneigung' in die Beurteilung der Schutzbedürftigkeit mit einfließen. Diese Kriterien finden im vorliegenden Bewertungsschema noch keine Berücksichtigung.

Integrierte funktionsbezogene Bewertung

Es ist davon auszugehen, daß konkurrierende Ansprüche an die Nutzung von Böden bestehen. Wie weiter oben ausgeführt, sind Böden hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit unterschiedlich einzustufen. Im Rahmen der Landschaftsplanung sollen Räume entsprechend ihrer unterschiedlichen Funktionspotentiale voneinander abgegrenzt werden. Um diese Potentiale zur Bewertung der Funktionsfähigkeit und Nutzungseignung beschreiben zu können, lassen sich bodenkundliche Kennwerte als Indikatorgrößen verwenden (s. Kapitel 2). Um zu einer die verschiedenen Bodenfunktionen integrierenden Bewertung zu kommen, sind 3 Einstufungsschritte vorzunehmen:

• Zuordnung von Funktionspotentialen in Form von Bewertungszahlen auf der Grundlage bodenkundlicher Kenngrößen (s. Tabelle 10 - 14). Aus den Daten der Bodenschätzung lassen sich Einstufungen zur Feldkapazität, nutzbaren Feldkapazität, Luftkapazität, Wasserleitfähigkeit gesättigter Böden, Kationenaustauschkapazität und zur Verlagerung von Nitrat ableiten. Entsprechende Bewertungszahlen lassen sich bodenbezogen der Lebensraum- und Regelungsfunktion für den Landschaftswasserhaushalt und der Regelungsfunktion für den Landschaftsstoffhaushalt sowie der Produktionsfunktion zuordnen.

• Abwägung ob das Risiko einer Totalzerstörung oder einer irreversiblen Beeinträchtigung des Bodens und damit eine besondere Schutzbedürftigkeit besteht (in Tabelle 15 enthalten). Hiervon ist grundsätzlich bei Moorböden und Gleyböden auszugehen. Darüber hinaus besteht eine solche Schutzbedürftigkeit für Böden, die durch ein hohes Erosionsrisiko gekennzeichnet sind.

• Zusammenfassende funktionsbezogene Bewertung (Tabellen 15 und 16). Es sollen die Bodenfunktionen durch eine in Relation zu den anderen Funktionen hohe Bewertungszahl gekennzeichnet werden, für die der Boden von hoher Bedeutung ist. Als Resultat ergibt sich eine Alternativentscheidung zugunsten der Lebensraum- oder Produktionsfunktion, wobei die Bedeutung der Lebensraumfunktion dann höher eingestuft wird, wenn es sich um Böden mit besonders hohen oder besonders niedrigen Kennwerten handelt. Dies ergibt sich aus der Anforderung, einer Nivellierung von Lebensraumbedingungen vorzubeugen bzw. entgegenzuwirken. Die Entscheidung, ob der zu bewertende Boden eine große Bedeutung für den Natur- und Landschaftshaushalt in Hinblick auf seine Regelungsfunktionen hat, ist grundsätzlich nicht davon abhängig, ob die Lebensraum- oder die Produktionsfunktion als prioritär eingestuft wird. Es ist zu beachten, daß Standorte mit hohem Regelungspotential für den Wasser- und Stoffhaushalt der Landschaft eventuell zur Aufrechterhaltung ihrer Funktionsfähigkeit mit Nutzungseinschränkungen zu belegen sind; dies auch dann, wenn für die Böden ein hohes Produktionspotential ausgewiesen wurde.

Tabelle 12: Indikatorgrößen und Bewertungszahlen zur Charakterisierung des Wasserhaushalts, des Nährstoffhaushalts sowie der Schutzbedürftigkeit von Standorten .

Abkürzungen: FK1 = Feldkapazitäts-Klasse

nFK1 = nutzbare Feldkapazitäts-Klasse

LK1 = Luftkapazitätsklasse

kf1 = Wasserleitfähigkeitsklasse

KAK1 = Kationenaustauschkapazitätsklasse

NR1 = Nitrat-Retentions-Klasse

EW1 = Erosions-Klasse (Erosion durch Wasser)

Für Beispielstandort zutreffende Kategorie dunkel hinterlegt.

Bei der Einstufung der Lebensraumfunktion wird vornehmlich der Aspekt der Vielfalt von Lebensräumen herangezogen. Es sollen besonders solche Standortbedingungen hoch bewertet werden, die vom "Normaltypus" einer Agrarlandschaft abweichen. Diese Standorte können ein Gegengewicht zu der allgemeinen Standortnivellierung darstellen, wie sie durch Nähr-

stofffeinträge und Meliorationsmaßnahmen landesweit stattgefunden hat und immer noch stattfindet. Die Einstufung erfolgt unter Berücksichtigung der Parameter nutzbare Feldkapazität (hohe Bewertung für Trockenstandorte) und der effektiven Kationenaustauschkapazität (hohe Bewertung für sorptionsschwache Standorte). Neben den trockenen und nährstoffarmen Standorten werden Gleye, Niedermoore und grundwassernahe Standorte hoch bewertet. Weiterhin kann die Einbeziehung des aktuellen Nutzungstyps die Einstufung beeinflußen.

Tabelle 13: Indikatorgrößen und Bewertung ihrer Relevanz für die Lebensraumfunktion.

Abkürzungen: nFK1 = Klasse nutzbare Feldkapazität

KAK1 = Klasse Kationenaustauschkapazität

BZ = Bewertungszahl

Die Einstufung der Regelungsfunktion "Wasserhaushalt" orientiert sich im wesentlichen an den bodenhydrologischen Kenngrößen Felkapazität (0- 100 cm Bodentiefe), Luftkapazität des Oberbodens und gesättigte Wasserleitfähigkeit des Oberbodens. Damit wird das Infiltrationspotential und das Wasserhaltevermögen nach Niederschlagsereignissen postiv bewertet. Außerdem fließt der Grundwasserflurabstand und gegebenenfalls die Nähe zu Oberflächengewässern in die Bewertung mit ein.

Tabelle 14: Indikatorgrößen und Bewertung ihrer Relevanz für die Regelungsfunktion (1.Wasserhaushalt)

Abkürzungen: FK1 = Feldkapazitäts-Klasse

LK1 = Luftkapazitätsklasse

kf1 = Wasserleitfähigkeitsklasse

BZ = Bewertungszahl

Für die Regelungsfunktion "Stoffhaushalt" werden die Kenngrößen "effektive Austauschkapazität" und "Nitrat-Retentionsvermögen" herangezogen. Während die KAK das standörtliche Puffervermögen gegenüber Kationen (z.B. Kalium, Magnesium, Schwermetalle) kennzeichnet, beschreibt das in Abhängigkeit von der Feldkapazität und der abgeschätzten Sickerwasserrate ermittelte Nitrat-Retentionspotential die Fähigkeit des Bodens, die Sickergeschwindigkeit gelöster Stoffe gering zu halten.

Tabelle 15: Indikatorgrößen und Bewertung ihrer Relevanz für die Regelungsfunktion (2. Stoffhaushalt).

Abkürzungen: KAK1 = Klasse Kationenaustauschkapazität

NR1 = Klasse Nitratretentionsvermögen

BZ = Bewertungszahl

Die Produktionsfunktion eines Standortes hängt in erster Linie vom Bodenwasserhaushalt und vom Nährstoffhaushalt ab. Diese Aspekte lassen sich durch die Parameter "nutzbare Feldkapazität", "eff. Kationenaustauschkapazität" und "Nitrat-Retentionspotential" darstellen. Handelt es sich um Standorte mit erhöhter Schutzbedürftigkeit (Erosion, Niedermoor; geringer Flurabstand), so werden entsprechende Abzüge bei der Einstufung vorgenommen. Im Unterschied zur Einstufung der landwirtschaftlichen Ertragsfähigkeit, wie sie durch die Bodenschätzung abgeschätzt wird, soll bei der hier vorgenommenen Bewertung der Produktionsfunktion der Aspekt einer nachhaltigen Nutzung - also einer langfristigen qualitativen Aufrechterhaltung der Nutzbarkeit- von besonderem Belang sein. Aus diesem Grunde werden Standorte, die durch spezifische Nutzungen langfristig degradiert werden (z. B. erosionsanfällige Standorte, Niedermoore, Gleye) in ihrer Produktionsfunktion niedriger bewertet, als Vergleichsstandorte ohne solche Eigenschaften.

Tabelle 16: Indikatorgrößen und Bewertung ihrer Relevanz für die Produktionsfunktion

Abkürzungen: nFK1 = Klasse Nutzbare Feldkapazität

kf1 = Klasse kF-Wert

NR1 = Klasse Nitrat-Retentionsvermögen

EW1 = Klasse Erosionsneigung (durch Wasser)

BZ = Bewertungszahl

Um vergleichbare Bewertungsskalen für die einzelnen Funktionsbereiche zu erhalten, werden die Summen der zugeordneten Bewertungszahlen einer fünfstufigen Skala zugeordnet.

Tabelle 17: Wertebereich der zusammenfassenden funktionsbezogenen Bewertungsskalen und Ergebnisse für einen Beispielsstandort.

Eine verbale Abstufung der funktionsbezogenen Bewertungen ist nicht unproblematisch, da naturgemäß die Beschreibung "ohne Bedeutung" den Funktionsbereichen nicht zugeordnet werden kann. Die folgende Tabelle stellt den Versuch dar, den einzelnen Bewertungsstufen eine verbale Beschreibung zuzuordnen.

Tabelle 18: Mögliche Interpretation der funktionsbezogenen Bewertungszahlen.

Möglichkeiten der Ergebnisdarstellung

Mit den dargestellten Auswertungsschritten liefert das Programm BOSSA-SH eine Reihe wesentlicher, für die flächenhafte Bodenbewertung grundlegender Informationen. An dieser Stelle soll allerdings auch noch einmal nachdrücklich auf die Möglichkeit von Fehl- und Überinterpretationen hingewiesen werden. Diese sind insbesondere dann möglich, wenn sich die Bodensituation seit der Erstschätzung im erheblichen Maße geändert hat, eine Nachschätzung aber nicht erfolgt ist. Erhebliche Veränderungen können sich ergeben, wenn Bodenauftrag oder Bodenaushub durchgeführt wurde, wenn Bodenabtrag durch Erosion im hohen Maße stattgefunden hat oder eine erhöhte Mineralisation von Torf zu verzeichnen ist. Ansonsten bleibt die prinzipielle Erscheinungsform unserer Böden (insbesondere der Mineralböden) in Zeiträumen von Jahrzehnten relativ stabil. Verändern können sich selbstverständlich Größen wie die Schadstoffbelastung, der Gehalt an Nährstoffen und einzelne Parameter wie beispielsweise der pH-Wert. Hieraus folgt, daß eine auf den Informationen der Bodenschätzung basierende funktionelle Einstufung vorwiegend Potentiale abschätzt. Der aktuelle durch die Nutzungseinflüsse des Menschen geprägte Zustand des Bodens ist - soweit möglich - dieser Potentialabschätzung gegenüberzustellen.

Im einzelnen sollte die Ergebnisdarstellung einen Überblick über unterschiedliche räumliche Bereiche entsprechend einer graduellen Abstufung von Schutzwürdigkeit und der Schutzbedürftigkeit einzelner Böden liefern. Dabei ergibt sich der Grad der Schutzwürdigkeit in Abhängigkeit von der funktionsbezogenen Einstufung entsprechend der Tabellen 10 bis 15. Eine erhöhte Schutzbedürftigkeit im Sinne einer Empfindlichkeit gegenüber schädigenden bzw. zerstörenden Einflüssen ist auf der Grundlage der abgeleiteten Kenngrößen dann auszuweisen, wenn es sich um Böden mit hoher Erosionsneigung handelt oder wenn es sich um Niedermoorböden oder Gleye handelt.

Bei der flächenhaften Darstellung der Sachverhalte wäre im Rahmen des Grundlagenteils eines Landschaftsplanes die Erstellung von 3 Karten empfehlenswert:

1. Karte zur Kennzeichnung von Flächen mit hoher Schutzwürdigkeit aufgrund ihrer Lebensraum- und Produktionsfunktion.
2. Karte zur Kennzeichnung von Flächen mit hoher Schutzwürdigkeit aufgrund ihrer Regelungsfunkion für den Landschaftswasser- und Stoffhaushalt.
3. Karte zur Kennzeichnung von Flächen mit hoher Schutzbedürftigkeit.

Zusätzlich sollte die gesonderte Darstellung des Nitratretentionsvermögens von Böden erwogen werden, da gerade dieser Parameter für die Landbewirtschaftung von besonderem Interesse ist und somit eine wichtige Entscheidungshilfe für den Landwirt darstellen kann. Für den Bereich von Trinkwasserschutzgebieten dürfte die Erstellung einer solchen Karte ohnehin in naher Zukunft obligatorisch sein.

Wird mit digitalen Karten gearbeitet und liegen auch digitale Karten zur Realnutzung vor, so ist die Darstellung von Konfliktbereichen (Flächen deren Nutzung den Erfordernissen gemäß Schutzwürdigkeit und -bedürftigkeit nicht entspricht) unproblematisch und für eine Situa-

tionsbewertung sehr aufschlußreich. Für die Erstellung der genannten Karten sind eine Reihe zusätzlicher Daten und Methoden notwendig, deren Beschreibung nicht Gegenstand der vorliegenden Programmbeschreibung sein kann. Dennoch soll in wenigen Sätzen darüber berichtet werden, welche Erfahrungen zum Thema " Verarbeitung bodenbezogener Raumdaten" vorliegen:

Wie weiter oben beschrieben, ergibt sich für die Grablochbeschreibungen der Bodenschätzung der Raumbezug aus den sogenannten Schätzkarten, wie sie bei den Finanzämtern vorliegen bzw. aus den sogenannten Schätzpausen, wie sie von Katasterämtern zur Verfügung gestellt werden. Diese Karten wurden häufig im Maßstab 1:2000 hergestellt, also angepaßt an die Flurkarten, sie können aber auch in einem größeren Maßstab (1:500) bzw. kleineren (1:5000) vorliegen bzw. übetragen worden sein. Da Flurkarten und damit auch Schätzkarten auf einem für die Weiterverarbeitung ungünstigen Projektionsmodus (Söldner Projektion) basieren, sollte eine Übertragung von Schätzgrenzen und Grablochpositionen in die Geometrien der Deutschen Grundarte 1:5000 erfolgen. Wird mit digitalen Karten gearbeitet, so ist als Übertragungsgrundlage ein Ausdruck der ATKIS-Geometrien (wird vom Landesvermessungsamt Schleswig-Holstein zur Verfügung gestellt) zu wählen. Es sollte betont werden, daß nur durch die Verwendung von ATKIS-Geometrien die Möglichkeit einer durchgängig unproblematischen Weiterverwendbarkeit der erstellten digitalen Karten über das konkrete durchzuführende Planungsvorhaben hinaus gegeben ist. Liegt eine digitale Polygonkarte mit den Klassengrenzen der Bodenschätzung vor, so sollte einzelnen Polygonen eine zu vergebende laufende Nummer (entspricht dem Feld "lfdnr" in der Eingabemaske) zugeordnet werden. Über diese Kennummer können dann alle kartographisch darzustellenden Variablen aus der Resultatdatei von BOSSA-SH an das Variablenverzeichnis der Karte angehängt werden. Das Programm ARC-INFO bzw. ARC-VIEW übernimmt beispielsweise direkt Daten der im DBF -Format vorliegenden Dateien. Nicht selten liegen mehrere Grablöcher der Bodenschätzung in einer Klassenfläche. Es handelt sich dann in der Regel um ein "bestimmendes Grabloch" und um benachbarte "nicht bestimmende Grablöcher". Weichen die "nicht bestimmenden Grablöcher" in ihrer Bodenbeschreibung erheblich von der des "bestimmenden Grabloches" ab, so sollte eine zusätzliche reliefbezogene Abgrenzung innerhalb einer Klassengrenze ausgewiesen werden.

Zitierte bzw. weiterführende Literatur zum Thema Bodenschätzungsauswertung

Benne, I., Heineke H.-J. & Nettelmann R. (1990): Die DV-gestützte Auswertung der Bodenschätzung- Erfassungsanweisung und Übersetzungsschlüssel. In: Niedersächsisches Landesamt für Bodenforschung (Hrsg.): Technische Berichte zum NIBIS (Bodenkunde), Scchweitzerbart'sche Verlagsbuchhandlung, Hannover, 30-61.

Cordsen, E. (1993): Böden des Kieler Raumes. Untersuchungen der Böden natürlicher Lithogenese unter Verwendung EDV-gestützt ausgewerteter Daten der Bodenschätzung.. Schriftenr. Institut f. Pflanzenernährung u. Bodenkunde Universität Kiel (Bd. 25, S. 1 - 255).

Kaske, A. (1996): Vergleich einer auf Basis der Bodenschätzung erstellten Konzeptbodenkarte mit einer Catenenkartierung gemäß bodenkundlicher Kartieranleitung KA3. Diplomarbeit, Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde, Christian-Albrecht Universität.

Göbel , B (1997): Messung und Modellierung des flächenhaften Wasser- und Stofftransports aus landwirtschaftlich genutzten Flächen auf zwei Maßstabsebenen unter besonderer Berücksichtigung der Bereitstellung bodenkundlicher Daten für die Modellrechnung. ECOSYS Suppl.Bd 19 (1 - 135).

REICHE, E.-W. (1991): Entwicklung, Validierung und Anwendung eines Modellsystems zur Beschreibung und flächenhaften Bilanzierung der Wasser- und Stickstoffdynamik in Böden. Kieler Geographische Schriften (79).

Reiche, E.-W. & Schleuss, U. (1992): Untersuchungen zur Aussagegenauigkeit von Daten der Bodenschätzung anhand der Ergebnisse einer aktuell durchgeführten Bodenkartierung mit Hilfe eines Geographischen Informationssystems (GIS). Mitteilgn. Dtsch. Bodenkundl. Gesellsch. 67, 249-252.

Schleuss, U. & Reiche, E.-W. (1994): Verwaltung und Auswertung von Bodendaten mittels GIS, Modellen und Datenbank im Projektzentrum Ökosystemforschung. - In: ESRI (eds.): Arcinfo, 2. Deutsche Anwenderkonferenz, Tagungsband, 152- 160.