Ergebnisse 2020 – Teilprojekt „Erosionsschutz“

Zentrale Ergebnisse aus 2020

Gebietskulisse

Im Rahmen des Projektes „Gewässerschutzberatung zur Umsetzung der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) in Thüringen“ wurden im Teilprojekt Erosionsschutz seit 2009 Gewässerschutzkooperationen in Nord-, Ost-, Süd- und Mittelthüringen gegründet, die in der aktuellen Projektphase (2020/21) weitergeführt werden.

Mit Stand Dezember 2020 sind in den vier Gewässerschutzkooperationen – Teilprojekt Erosionsschutz – 61 Landwirtschaftsbetriebe aktiv (Tabelle 1). Insgesamt wird damit im Rahmen der Kooperation (Erosionsschutz) eine landwirtschaftlich genutzte Fläche (LF) von ca. 81.179 ha betreut.

Akquise neuer Kooperationsbetriebe

Im Projektjahr 2020 konnten 10 weitere Betriebe in Ost-, Mittel- und Nordthüringen zur Mitarbeit in den sogenannten „Hotspot“-Regionen der Gewässerschutzkooperation gewonnen werden. Eine weitere Akquise von neuen Betrieben ist für das Projektjahr 2021 nicht vorgesehen.

Tabelle 1: Anzahl von Kooperationsbetrieben und die landwirtschaftliche Nutzfläche in den Gewässerschutzkooperationen – Teilprojekt Erosionsschutz – Entwicklung 2009 bis 2019/2020*)

    Anzahl der Betriebe Landwirtschaftlich genutzte Fläche (LF) in ha
Kooperation Kreis 2009 2014 2017 2018 2019 2020 2009 2014 2017 2018 2019 2020
Nord KYF 8 10 8 8 8 10 13.658 15.341 11.246 11.246 11.246 12.010
  NDH   13 13 13 11 12 19.180 19.180 19.180 16.250 14.836
Mitte WAK       1 3 3     4.100 4.100 4.028 4.028
  AP       2 3 4       5.329 5.489 5.976
  UH     1 1         2.493 2.493
  IK       3       4.954
Ost ABG   14 15 15 12 12   12.889 13.154 13.154 10.385 10.200
  GRZ   6 6 6 6 6   11.234 11.234 11.234 11.234 11.234
  SOK       4 4 4       5.216 5.216 5.216
Süd HBN     6 6 5 5     9.603 9.603 9.262 9.262
  SM     1 1 1 1   970 970 970 970 970
Gesamt   8 43 49 56 54 61 13.658 58.606 65.386 78.294 76.388 81.179

*Aktualisierung der Betriebsanzahl anhand der eingegangenen Kooperationsvereinbarungen bzw. Berücksichtigung von Betriebsteilungen.

Feldrundgänge

Aufgrund der Auflagen zur Bekämpfung der Corona Pandemie konnte in 2020 nur ein Feldrundgang in Mittelthüringen zum Thema „Erosionsschutz und Wirkungsmonitoring“ durchgeführt werden. Weitere geplante Veranstaltungen wurden abgesagt und sollen im Projektjahr 2021 nachgeholt werden.

Evaluierung der Gewässerschutzkooperation Ostthüringen

Im Projektzeitraum 2020/2021 soll eine Evaluierung zum Stand der Erosionsgefährdung im Projektgebiet der Gewässerschutzkooperation Ostthüringen für alle beteiligten LWB vorgenommen werden. Ziel ist dabei, die Veränderungen im Zusammenhang mit der Umsetzung von erosionsmindernden und gewässerschonenden Bewirtschaftungsweisen, die seit dem Beginn der Gewässerschutzkooperation in Ostthüringen in den Jahren bis 2019/2020 stattgefunden haben, zu erfassen und zu bewerten. Zum Zeitpunkt der Berichtslegung wurde ein Großteil der Kooperationsbetriebe der Gewässerschutzkooperation Ostthüringen aufgesucht und über das Vorhaben informiert und bei der Bereitstellung der für die Analysen notwendigen Daten unterstützt. Aktuell werden die Anbaudaten geprüft und für die anstehenden Berechnungen vorbereitet. Im 1. Quartal 2021 werden die restlichen Betriebe aufgesucht und die Datenanalysen (analog der Auswertungen zur Evaluierung der Gewässerschutzkooperation Nordthüringen) sowie die Berichtslegung Ende 2021 fertiggestellt.

Erosionsgefährdungsanalysen

Für insgesamt 6 Kooperationsbetriebe wurden in 2020 einzelbetriebliche Erosionsgefährdungsanalysen durchgeführt und die Ergebnisse den Betrieben vorgestellt. Auf Basis dieser Ergebnisse wurden und werden konkrete Handlungsstrategien zu Erosionsschutzmaßnahmen innerhalb der Projektlaufzeit konzipiert und umgesetzt. Dabei stehen vor allem Flächen im Fokus, die ein sehr hohes Erosionsgefährdungspotenzial aufweisen und auf denen in den zurückliegenden Jahren wiederholt Erosionsereignisse mit drastischen Auswirkungen auf angrenzende Gewässer oder Siedlungsräume aufgetreten sind. Für 4 Betriebe in Mittel- und Nordthüringen konnte gesamtbetrieblich (flächengemittelt über alle Schläge) eine geringe Erosionsgefährdung abgeleitet werden (siehe Tabelle 2). Eine im Betriebsdurchschnitt mittlere bis hohe Erosionsgefährdungsklasse wurde für zwei Betriebe in Mittel- und Ostthüringen ermittelt.

Tabelle 2: Flächengemittelte Ergebnisse des Bodenabtragsrisiko [t/ha/a] der neuen Kooperationsbetriebe in 2020.

Region  Betrieb gesamtbetriebliches Bodenabtragsrisiko [t/ha/a] (flächengew. Mittel) Fläche [ha] Erosionsgefährdungsklasse (DIN19708:2017-08)
Mitte LWB 88 1,7 3.352 E2 geringe Erosion
Mitte LWB 89 1,6 998 E2 geringe Erosion
Mitte LWB 90 1,3 94 E2 geringe Erosion
Mitte LWB 91 3,7 483 E4 hohe Erosion
Nord LWB 92 1,1 789 E2 geringe Erosion
Ost LWB 93 2,9 797 E3 mittlere Erosion
Gesamt ∑ 6 Ø 2,05 ∑ 6.513 -

„Hotspot“-Monitoring

Im Rahmen des „Hotspot“-Monitorings erfolgte auf insgesamt 8 Flächen in Nord-, Mittel- und Ostthüringen (Fortführung zum Teil auch in 2021) eine intensive Betreuung von umgesetzten Erosionsschutzmaßnahmen, um die Effizienz und Praktikabilität der Maßnahmen zu überprüfen. Tabelle 3 gibt eine Übersicht über die Erosionsschutzmaßnahmen, deren Monitoring mit dem Projektjahr 2020 abgeschlossen werden konnten und Maßnahmen, die in 2021 geplant und fortgeführt werden.

 Tabelle 3: Übersicht über die geplanten und umgesetzten Erosionsschutzmaßnahmen in den Gewässerschutzkooperationen Nord-, Mittel- und Ostthüringen für die Projektlaufzeit 2020/21.

Region  Anzahl der „Hotspot“-Flächen“ im Projektzeitraum 2020 /2021 Erosionsschutzmaßnahme Monitoring Werkzeuge
Ost 1 Schlagteilung durch den Anbau von mehreren Kulturen (Schlagteilung)
  • AVErosion/ Ermittlung der Akkumu-lation der Sedimentfrachten
  • Dokumentation der Sedimentfrach-ten in den Hauptabflussmatten mit-tels Sedimentmatten
  • Dokumentation der Nieder-schlagsereignisse
  • Befliegung (UAV)
  • Monitoring Abschluss in 2021
Ost 1 Anbau von Mais als Zweitfruchtmais /Mulchsaat
  • AVErosion/ Ermittlung der Akkumulation der Sedimentfrachten
  • Foto Monitoring
  • Befliegung (UAV)
  • Monitoring Abschluss in 2020
Ost 1 Pflugloser Rapsanbau nach mehr-jährigem Ackerfutter
  • AVErosion/ Ermittlung der Akkumu-lation der Sedimentfrachten
  • Foto Monitoring
  • Befliegung (UAV)
  • Monitoring Abschluss in 2021
Ost 1 Erosionsschutzstreifen (Ackergras) zusätzlich zu Mais in Mulchsaat
  • AVErosion/ Ermittlung der Akkumu-lation der Sedimentfrachten
  • Foto Monitoring
  • Befliegung (UAV)
  • Monitoring Abschluss in 2020
Ost 1 Abflussbahnbegrünung (Ackergras) zur Entschärfung der Hauptabfluss-bahnen zur Ortslage auf einer pfluglos bestellten Rapsfläche
  • AVErosion/ Ermittlung der Akkumu-lation der Sedimentfrachten
  • Fotomonitoring
  • Befliegung (UAV)
  • Monitoring Abschluss in 2020/21
Nord 1 Rekonstruktion eines Erosionser-eignisses und Ableitung von Hand-lungsempfehlungen
  • AVErosion/ Ermittlung der Akkumu-lation der Sedimentfrachten
  • Fotomonitoring
  • Befliegung (UAV)
  • Modellierung mit E3D
  • Monitoring Abschluss in 2021
Mitte 1 Teilflächenbegrünung mit Sommer-gerste als Erosionsschutzmaßnahme auf stark geneigter Fläche zur Zu-ckerrübe
  • AVErosion/ Ermittlung der Akkumu-lation der Sedimentfrachten
  • Dokumentation der Sedimentfrach-ten in den Hauptabflussmatten mit-tels Sedimentmatten
  • Dokumentation der Nieder-schlagsereignisse
  • Befliegung (UAV)
  • Monitoring Abschluss in 2020
Mitte 1 Feldrandstreifen (Sommergetreide) auf geneigter Fläche mit Mais zum Schutz der Ortslage
  • AVErosion/ Ermittlung der Akkumu-lation der Sedimentfrachten
  • Dokumentation der Sedimentfrach-ten in den Hauptabflussmatten mit-tels Sedimentmatten
  • Dokumentation der Nieder-schlagsereignisse
  • Befliegung (UAV)
  • Monitoring Start in 2021

Fallbeispiel

Ausgangsituation: Für den hier exemplarisch vorgestellten viehhaltenden Betrieb ist die Futterproduktion essentiell, weshalb dieser Betrieb auf den Anbau von Silomais nicht verzichten kann und diesen zum Teil auch auf Ackerflächen mit höherem Bodenabtragsrisiko anbauen muss. Die nachfolgend vorgestellte Ackerfläche von 43 ha weist eine mittlere Hangneigung von 10 % sowie eine kritische Hanglänge von ca. 52 m auf. Das mittlere jährliche Bodenabtragsrisiko liegt bei 12,5 t/ha/Jahr (Mittelwert aus 5 in Folge angebauter Kulturen).

Maßnahmenplanung: Für die Etablierung einer optimalen Erosionsschutzmaßnahme unter Berücksichtigung des Silomaisanbaus wurden mit Hilfe des GIS-gestützten Programms AVErosion folgende Szenarien untersucht und hinsichtlich ihrer Erosionsschutzwirkung bewertet.

Szenario 0: Anbau von Mais mit Pflugfurche, Szenario 1: Anbau von Mais nach einer pfluglosen Bodenbearbeitung und Szenario 2: Maisanbau in Mulchsaat.

Die Abbildungen 1 bis 3 zeigen, dass das Bodenabtragsrisiko bei einer wendenden Bodenbearbeitung zu Mais bei diesem Fallbeispiel extrem hoch ist. Das potentielle Risiko in Bezug auf den Bodenabtrag nach einem Starkniederschlagsereignis liegt hier bei 38,4 t/ha/a und stellt in diesem Fall das „worstcase“ -Szenario dar. Davon ausgehend würde eine pfluglose Bodenbearbeitung (Szenario 1) das Bodenabtragsrisiko um 30 % senken. Das würde einem potenziellen Bodenabtrag von 27,1 t/ha/a entsprechen. Der ermittelte potenzielle  Bodenabtrag bei einem Mulchsaatverfahren zu Mais (Szenario 2) würde hingegen bei lediglich 15,7 t/ha/a liegen und könnte eine Minderung des potenziellen  Bodenabtrags im Vergleich zur wendenden Bodenbearbeitung (Szenario 0) um 60 % (!) ermöglichen.

Abbildung 1: pot. Bodenabtrag Szenario 0: Anbau von Mais mit Pflugfurche Abbildung 2: pot. Bodenabtrag Szenario 1: Anbau von Mais nach einer pfluglosen Boden-bearbeitung Abbildung 3: pot. Bodenabtrag Szenario 2: Maisanbau in Mulchsaat

Für die weitere Maßnahmenplanung wurden die Zonen mit starkem Verlust an Bodensediment durch Erosion entlang von der Feldstückgrenze mit dem ArcGIS Zusatz Tool AccumPlus für das Szenario 2 (Mais in Mulchsaat) sowie in Kombination mit einem temporären Erosionsschutzstreifen (ESS; Ackerfutter) untersucht. Mit diesem Modellierungswerkzeug kann der potenzielle hangabwärts gerichtete Sedimenttransport in den Erosionsrinnen sowie die Akkumulation von Bodenmaterial abgeschätzt werden.

Die Analyse zur Sedimentdynamik ohne ESS bei Mais in Mulchsaat (siehe Abbildung 4) zeigt, dass sich trotz der konservierenden Bodenbearbeitung auf der gesamte Ackerfläche Sediment in den Abflussbahnen akkumulieren und über die Schlaggrenze hinaus transportiert werden kann. Durch die Etablierung eines ESSs (siehe Abbildung 5 und Abbildung 6), wie er in diesem Fallbeispiel angelegt wurde, ist eine sehr wirksame Unterbrechung des Sedimentransports und damit eine signifikante Reduktion des Sedimentaustrages von der Fläche möglich.

Abbildung 1: pot. Bodenabtrag Szenario 0: Anbau von Mais mit Pflugfurche Abbildung 2: pot. Bodenabtrag Szenario 1: Anbau von Mais nach einer pfluglosen Boden-bearbeitung Abbildung 3: pot. Bodenabtrag Szenario 2: Maisanbau in Mulchsaat

Umsetzung und Wirkungsmonitoring: Die betriebliche Umsetzung der Erosionsschutzmaßnahmen erfolgte wie oben beschrieben durch Anbau von Mais in Mulchsaat in Kombination mit einem Erosionsschutzstreifen. Diese beiden Maßnahmen konnten von dem Betrieb nahezu problemlos umgesetzt werden, da der Zwischenfruchtanbau sowie die entsprechende Mulchsaattechnik seit mehreren Jahren im Betrieb etabliert und erprobt sind. Der Erosionsschutzstreifen in Form von Ackergras konnte zusätzlich als Futter genutzt werden. Gerade durch die Kombination einer Erosionsschutzmaßnahme auf der Fläche (hier: Mulchsaatverfahren) mit einer Begrünungsstruktur (Abflussbahnbegrünung; Erosionsschutzstreifen) konnten in den zurückliegenden Maßnahmenplanungen im Rahmen der Gewässerschutzkooperationen oftmals besonders hohe Erosionsschutzwirkungen ermittelt werden.

Bei diesem Beispiel erfolgte das Wirkungsmonitoring durch Drohnenbefliegungen. Die dabei erzeugten hochaufgelösten Luftbildaufnahmen ermöglichten z. B. nach Starkniederschlagsereignissen die Eindringtiefe des Sediments in den Erosionsschutzstreifen sowie Bodenverschlämmungen und/oder -abschwemmungen zu lokalisieren und zu dokumentieren. Darüber hinaus können von den Befliegungen erosionsrelevante Bodenparameter abgeleitet bzw. angepasst und für die Rekonstruktion von einzelnen Niederschlagsereignissen im Softwaretool Erosion 3D genutzt werden. Auf dieser Grundlage sind wiederum Optimierungen bei der Planung und Umsetzung von Erosionsschutzmaßnahmen möglich.

Ausblick
Im Projektjahr 2021 werden die oben aufgeführten Arbeitsschwerpunkte fortgesetzt, dazu gehören insbesondere:
Modul 3b Durchführung von Feldtagen in den Gewässerschutzkooperationen
Modul 3c Feldstück bezogene Einzelschlaganalysen und Beratungen von einer Gesamtfläche von ca. 5000 ha
Modul 3d Begleitung bzw. Weiterführung und Analyse der Umsetzung erosionsmindernder Maßnahmen von 2020 und weiterer Flächen in 2021
Modul 3e Evaluation zum Stand der Erosionsgefährdung der Gewässerschutzkooperation Ostthüringen

Ergebnisse 2019 – Teilprojekt „Erosionsschutz“

Zentrale Ergebnisse aus 2019

Zu den im Rahmen des Teilprojektes Erosionsschutz seit 2009 betreuten Gewässerschutz-Kooperationen in Nord-, Ost- und Südthüringen kam im Projektzeitraum 2018-2019 eine Kooperation in Mittelthüringen hinzu. In diesem Zusammenhang konnten 11 neue Landwirtschaftsbetriebe zur aktiven Mitarbeit in der Gewässerschutzkooperation gewonnen werden. Grundlage für die Auswahl der Betriebe war dabei deren Lage in der 2018 aktualisierten Gebietskulisse, in der die stärker mit P-belasteten Regionen (Ober- und Grundwasserkörper) ausgewiesen wurden (sogenannte „Hotspot“-Regionen). Damit wirken aktuell (Stand Dezember 2019) 52 Betriebe mit einer landwirtschaftlich genutzten Fläche (LF) von 76.659 ha im Teilprojekt Erosionsschutz (siehe Tabelle 1) mit.

Tabelle 1:
Anzahl von Kooperationsbetrieben und die landwirtschaftliche Nutzflächen in den Gewässerschutzkooperationen – Teilprojekt Erosionsschutz – Entwicklung 2009 bis 2019.

    Anzahl der Betriebe Landwirtschaftlich genutzte Fläche (LF) in ha
Kooperation Kreis 2009 2014 2017 2018 2019 2009 2014 2017 2018 2019
Nord KYF 8 10 8 8 8 13.658 15.341 11.246 11.246 11.246
  NDH   13 13 13 11   19.180 19.180 19.180 16.250
Mitte WAK       1 1     4.100  4.100
  AP       2 3       3.329 5.489
Ost ABG   14 15 15 12   12.889 13.154 13.154 10.385
  GRZ   6 6 6 6   11.196 11.196 11.196 11.196
  SOK       4 4       5.237 5.237
Süd HBN     6 6 5     9.603 9.603 9.013
  SM     1 1 1     1.250 1.250 1.250
Gesamt   8 43 49 56 52 13.658 58.606 65.628 78.294 76.659

2018-2019 wurden neben 5 Feldtagen bzw. Feldrundgängen zum betrieblichen Erosionsschutz und zur Demonstration von Umsetzungsmaßnahmen vor Ort in 10 (neuen) Landwirtschaftsbetrieben aus den o.g. Hotspot-Regionen einzelbetriebliche Erosionsgefährdungsanalysen durchgeführt. Insgesamt konnten dabei 1.009 Feldstücke mit einem Flächenumfang von 15.572 ha analysiert werden (siehe Tabelle 2).

Tabelle 2:
Feldstückbezogene Einzelschlaganalyse und Beratung zum Erosionsschutz; Ergebnisübersicht im Hinblick auf den potentiellen Bodenabtrag in t/ha/Jahr.

Region  Betrieb Mittlerer pot. Bodenabtrag bei aktueller Bewirtschaftung (flächengewichtet) [t/ha/a] Fläche [ha] Anzahl Feldstücke [n] Anzahl Feldstücke in der Erosionsgefährdungsklassen E4 + E5
Mitte LWB 77 3,2 1.235,9 115 26
Mitte LWB 80 2,4 2.023,6 134 15
Mitte LWB 82 2,1 2.659,8 148 17
Mitte LWB 83 1,7 280,7 21 1
Mitte LWB 84 2,5 521,7 29 7
Mitte LWB 85 4,2 2.004,5 89 44
Mitte LWB 86 2,5 2.493,8 119 23
Ost LWB 78 5,8 788,3 45 32
Ost LWB 79 6,8 628,7 34 24
Ost LWB 81 3,0 2.935,1 275 87
Gesamt ∑ 10 Ø 3,4 ∑ 15.572,1 ∑ 1.009 ∑ 276

Im Mittel der 10 Betriebe wurde ein durchschnittliches potenzielles Bodenabtragsrisiko von 3,4 t/ha/Jahr bei einer Spanne von 1,7 bis 6,8 t/ha/Jahr ermittelt. 30 % der Flächen weisen danach eine hohe bzw. sehr hohe Erosionsgefährdung auf (Erosionsgefährdungsklassen E4/ E5 nach DIN 19708). Auf Grundlage von Szenarien-Analysen wurden für diese Flächen betriebliche Handlungsstrategien zu möglichen Erosionsschutzmaßnahmen konzipiert und deren Umsetzung (ggf. unter Einbeziehung von KULAP, Greening, Uferrandstreifen etc.) angeregt. Darüber hinaus wurden 2018-2019 Intensivberatungen für „Hotspot“-Flächen bzw. für Feldstücke, die ein sehr hohes Erosionsgefährdungspotenzial aufweisen und auf denen in den zurückliegenden Jahren wiederholt Erosionsereignisse mit drastischen Auswirkungen auf angrenzende Gewässer oder Siedlungsräume aufgetreten sind, durchgeführt. Im Rahmen des „Hotspot“-Monitorings, welches im o.g. Projektzeitraum auf insgesamt 12 Flächen in Nord-, Mittel- und Ostthüringen durchgeführt wurde (siehe Tabelle 3), erfolgte eine intensive Betreuung von umgesetzten Erosionsschutzmaßnahmen um die Effizienz und Praktikabilität der Maßnahmen zu überprüfen.

Tabelle 3:
Kurzübersicht über die geplanten und umgesetzten Erosionsschutzmaßnahmen in den Gewässerschutzkooperationen in Thüringen.

Region  Anzahl der „Hotspot“-Flächen“ im Projektzeitraum 2018 /2019 Arbeitstitel Arbeitsschritte (✓ erfolgt, ❑ vorgesehen) in Projektphase 2018/2019 und Übertrag in den nächsten Projektzeitraum
Nord 3+
  • Wirkungseffizienz von Feldrandstreifen (FRS)
  • Beurteilung der Wirkungseffizienz einer Erosionsschutzmaßnahme nach einem Starkniederschlagsereignis
  • Maßnahmenplanung (✓)
  • Befliegung (✓)
  • Umsetzung (❑)*
  • Erosion 3D (❑)
*aufgrund des Betriebsleiterwechsels in 2018 Maßnahmenumsetzung verzögert
Mitte 5
  • Planung von Erosionsschutzmaßnahmen auf einer Körnermaisfläche
  • Beurteilung der Wirkungseffizienz einer Erosionsschutzmaßnahme (Kombination Grünstreifen und Blühbrache)
  • Maßnahmenplanung (✓)
  • Befliegung nach Erosionsereignis (✓)
  • Umsetzung (❑)*
  • Erosion 3D (❑)
Ost 4
  • Planung von Erosionsschutzmaßnahmen
  • Wirkungseffizienz von Feldrandstreifen
  • Wirkungseffizienz von Erosionsschutzmaßnahmen auf der Fläche
  • Maßnahmenplanung (✓)
  • Befliegung nach Erosionsereignis (✓)
  • Umsetzung (✓)*
  • Erosion 3D (❑)

Dazu kamen neben der Beratung der Landwirtschaftsbetriebe Drohnen-Befliegungen (UAV), Modellierungsanalysen unter Nutzung der GIS-Tools AVErosion, ACCUMPlus und Erosion 3D sowie Untersuchungen Vor-Ort mit Sedimentfallen zur Quantifizierung von Sedimentfrachten in den Hauptabflussbahnen zum Einsatz. Die Ergebnisse dieses Arbeitspaketes lassen folgende Schlussfolgerungen zu:

  • Diese Form der Intensivberatungen wurde von den Landwirtschaftsbetrieben gut aufgenommen und erreichte eine hohe Akzeptanz, was den teilweise erheblichen Beratungsbedarf verdeutlicht.
  • Aufgrund der unterschiedlichen gelände- und betriebsspezifischen Gegebenheiten muss jede einzelne Erosionsschutzmaßnahme individuell auf die Flächen und den Betrieb zugeschnitten werden. Dabei gibt es keine einheitlichen Lösungen, so dass unter Nutzung der o.g. Beratungswerkzeuge die umzusetzenden Maßnahmen immer wieder neu angepasst und justiert werden müssen.
  • Für die Umsetzung von Maßnahmen bedarf es von allen beteiligten Seiten (Behörden, Berater und LW-Betriebe) einen „langen Atem“, da oft erst nach mehreren Jahren die Erfolge von umgesetzten Erosionsschutzmaßnahmen erkennbar sind bzw. wirksam werden.

Fallbeispiel einer umgesetzten Erosionsschutzmaßnahme inkl. Wirkungsmonitoring 2018-2019

Ausgangssituation Erosionsereignis in 2018
Planung
  • effektive Erosionsschutzmaße zu Mais: Zwischenfruchtanbau vor Mais in 2018
  • Maislegung in Mulchsaat in 2019
  • Schlagteilung und Einsaat mit mehrjährigem Ackerfutter
Maßnahmenumsetzung

Abbildung 1:
Potentieller Bodenabtrag in t/ha/a bei Umsetzung der Erosionsschutzmaßnahme: Mais in Mulchsaat in Kombination mit einer Schlagteilung und der Ansaat von mehrjährigem Ackergras.

Wirkungseffizienz

Abbildung 2:
Bestimmung der Wirkungseffizienz unter Bestimmung des Bodenabtragsminderungspotentials im Vergleich zur wendenden Bodenbearbeitung zu Mais.

Monitoring

Abbildung 3:
Luftbildaufnahme nach Einrichtung der Erosionsschutzmaßnahme (Mais in Mulchsaat in Kombination mit einer Schlagteilung „Ackerfutter).

Stand
  • erfolgreich umgesetzte Erosionsschutzmaßnahme s.o.
  • abgeschlossenes Monitoring

Evaluierung der Effekte der Beratung in der Gewässerschutzkooperation Nord

Erstmalig konnte für die gesamte Laufzeit der Kooperation eine Evaluierung der Veränderungen in Bezug auf die Minderung der Erosionsgefährdungspotenziale vorgenommen werden. Dabei stand die Frage im Mittelpunkt, was sich in den letzten 10 Jahren der Gewässerschutzkooperation hinsichtlich des Erosionsschutzes in der Region Nordthüringen verändert hat. Zur Beantwortung dieser Frage wurde die Umsetzung erosionsmindernder und gewässerschonender Bewirtschaftungsstrategien zwischen den Zeiträumen 2005-2009 und 2015-2919 verglichen. Die Ergebnisse der auf Basis von 20 Landwirtschaftsbetrieben erhobenen und analysierten Daten lassen sich wie folgt zusammenfassen:

  • Insbesondere aufgrund der veränderten Bodenbearbeitungsstrategien (dominierende pfluglose Bodenbearbeitung, teilweise in Kombination mit Mulchsaat-Verfahren) (siehe Abbildung 4) haben die Erosionsgefährdungspotenziale auf den Ackerflächen der Region erheblich abgenommen.
  • Der aus Sicht des Erosionsschutzes sehr wirksame Anbau von Zwischenfrüchten zu Sommerungen hat sich im Vergleich der Untersuchungszeiträume 2005-2009 und 2015-2019 von 9 auf 19 % mehr als verdoppelt mit deutlich steigender Tendenz (32 % in 2019), obwohl die klimatischen Bedingungen in der Region (vielfach Trockenheit zur Aussaat im August und September) nicht in allen Jahren eine befriedigende Etablierung von Zwischenfrüchten ermöglicht haben.
  • Die Gegenüberstellung der potentiellen Bodenabtragswerte aus den beiden Vergleichszeiträumen 2005-2009 und 2014-2019 für die Ackerflächen der Projektbetriebe in der Region Nordthüringen zeigte, dass der potentielle Bodenabtrag im aktuellen Vergleichszeitraum signifikant reduziert werden konnte (siehe Tabelle 4).

Auf einzelbetrieblicher Ebene wurde bei 65 % der Betriebe eine Abnahme des potentiellen Bodenabtrags im o.g. Untersuchungszeitraum festgestellt (siehe Tabelle 5).

    Abbildung 4:
    Prozentuale Anteile der verschiedenen Bodenbearbeitungsverfahren in den letzten 14 Jahren innerhalb der Gewässerschutzkooperation Nordthüringen (gemittelt über alle 20 Betriebe).

    Tabelle 4:
    Mittlerer potentieller Bodenabtrag [t/ha/a) (flächengewichtet) in den Vergleichszeiträumen 2005-2009 und 2015-2019 für die Gewässerschutzkooperation Nordthüringen (Anzahl der Betriebe: n = 20; Anzahl der Feldstücke: n = 1.406; Ackerfläche 22.522 ha) sowie für die für die einzelnen Regionen Nordhausen (NDH) und Kyffhäuserkreis (KYF) (Anzahl der Betriebe: NDH n = 11 KYF n = 9; Anzahl der Feldstücke: NDH n = 846 KYF n = 560; Flächenumfang: NDH 13.494 ha KYF 9028 ha); Bestimmung des Signifikanz-Niveaus (Wilcoxon-Test).

     

    Mittelwerte

    Minima

    Maxima

    Tendenz

    Signifikanz

    2009

    2019

    2009

    2019

    2009

    2019

    Abtrag

    Nordthüringen

    4,05

    3,88

    1,5

    1,5

    9,9

    8,9

    Abnahme +

    sig

    NDH

    4,80

    4,69

    2,1

    2,8

    9,9

    8,9

    Abnahme (+)

    ns

    KYF

    3,13

    2,90

    1,5

    1,5

    4,9

    4,3

    Abnahme +

    sig

    Tabelle 5:
    Mittlere potentielle Bodenabträge [t/ha/a] sowie Minima und Maxima in den Vergleichszeiträumen 2005-2009 und 2015-2019 für die untersuchten Kooperationsbetriebe der Gewässerschutzkooperation Nordthüringen (Anzahl der Betriebe: n = 20; Anzahl der Feldstücke: n = 1.406; Ackerfläche 22.522 ha); Bestimmung des Signifikanz-Niveaus (Wilcoxon-Test).

    Die Arbeiten in der Projektphase 2018-2019 haben erneut verdeutlicht, dass die Kooperationsbetriebe, die sich im Teilprojekt „Erosionsschutz“ der Gewässerschutzkooperation in Thüringen engagieren, verschiedenste Anbaustrategien zur Minderung des Erosionsgefährdungspotentials auf ihren Ackerflächen nutzen. Neben der verstärkten Etablierung von Randstrukturen als Erosionsschutzstreifen (Gewässerrandstreifen, Blühstreifen) spielen auch bodenschonende Bodenbearbeitungsstrategien (Minimal-Bodenbearbeitung, Mulch- und Direktsaat) sowie zunehmend auch Schlagteilungen mit Erosionsschutzstreifen bzw. auch Abflussbahnbegrünungen eine stärkere Rolle bei den Planungen und Umsetzungen von Erosionsschutzmaßnahmen. Darüber hinaus hat der Anbau von Winterzwischenfrüchten zu Sommerungen deutlich zugenommen. Die 2018-2019 intensivierte Beratung und das Monitoring zur Effizienzkontrolle von umgesetzten Erosionsschutzmaßnahmen auf hoch erosionsgefährdeten („Hotspot“) Flächen wurde gut angenommen und liefert wertvolle Erkenntnisse für die Verbesserung der Effizienz bei der Umsetzung von Erosionsschutzmaßnahmen.

    Für einen nachhaltigen Erosionsschutz sind bei Erhalt der Wirtschaftlichkeit der Landwirtschaftsbetriebe generell langfristige betriebsspezifische Erosionsschutzkonzepte nötig, für deren Entwicklung und Umsetzung auch Planungs- und Rechtssicherheit für die Betriebe zwingend notwendig sind. In den Diskussionen mit den beteiligten Landwirtschaftsbetrieben wurde deutlich, dass die gegenwärtige agrarpolitische Situation die Landwirte eher verunsichert und ihr Engagement zur Umsetzung von Maßnahmen oftmals dämpft. Dazu gehören u.a. die nachfolgend genannten Punkte:

    • Gegenwärtig sind langfristige Erosionsschutzkonzepte nur schwer realisierbar, da in vergleichsweise kurzen Abständen immer wieder Änderungen in den Vorgaben vorgenommen werden, die maßgebliche Auswirkungen auf die ackerbauliche Situation und damit auch auf den Erosionsschutz haben.
    • Nach wie vor (!) wird die Umsetzung von dauerhaften Erosionsschutzmaßnahmen wie die Anlage von Erosionsschutzstreifen (z. B. als Grünland) zur Verkürzung der erosiv-wirksamen Hanglängen oder die Begrünung von Abflussrinnen dadurch behindert, da diese Strukturen spätestens im fünften Jahr umgebrochen werden müssen, um eine Umwidmung von Ackerland in Grünland zu verhindern.
    • Ein wichtiger Ansatz zur Minderung der Erosionsgefährdung von Ackerflächen sind Strategien zur Minimalbodenbearbeitung bzw. zum Einsatz von Mulchsaatverfahren. Im Zusammenhang mit einem möglichen zukünftigen Glyphosat-Verbot ist zu befürchten, dass diese Bodenbearbeitungs- bzw. Aussaatstrategien dann nur noch schwer oder nicht mehr wirtschaftlich umsetzbar sind, da in der Folge die Aufwendungen für den Einsatz von (selektiven) herbiziden Wirkstoffen in der Kultur steigen werden.

    Ergebnisse 2018 – Teilprojekt „Erosionsschutz“

    Mit Stand Dezember 2018 sind in den vier Gewässerschutz-Kooperationen 57 Landwirtschaftsbetriebe in die Arbeit im Teilprojekt „Erosionsschutz“ involviert. Tabelle 1 gibt eine Übersicht zur Anzahl der beteiligten Kooperationsbetriebe sowie zur Größe der im Projekt bearbeiteten landwirtschaftlich genutzten Flächen (LF). Insgesamt werden gegenwärtig 80.130 ha LF in den 4 Kooperationsgebieten betreut.

    Tabelle 1:
    Anzahl der in den Gewässerschutzkooperationen im Teilprojekt „Erosionsschutz“ mitwirkenden Landwirtschaftsbetriebe und der damit abgedeckte Umfang an landwirtschaftlich genutzten Flächen (LF)  – Entwicklung 2009 bis 2018

        Anzahl der Betriebe Landwirtschaftlich genutzte Fläche (LF) in ha
    Kooperation Kreis 2009 2010 2011 2016 2017 2018 2009 2010 2011 2016 2017 2018
    Nord KYF 8 8 8 8 8 8 11.728 11.728 11.728 11.728 11.728 11.728
      NDH   14 14 14 14 14   20.534 20.534 20.534 20.534 20.534
    Mitte WAK           1           4.100
      AP           2           3.329
    Ost ABG     14 15 15 15     12.889 13.154 13.154 13.154
      GRZ     6 6 6 6     11.196 11.196 11.196 11.196
      SOK           4           5.237
    Süd HBN       6 6 6       9.603 9.603 9.603
      SM         1 1         1.250 1.250
    Gesamt   8 22 42 49 50 57 11.728 32.261 56.346 66.214 67.464 80.130

    Die bisherigen Ergebnisse der Arbeit im Teilprojekt „Erosionsschutz“ von 2009 bis 2018 zeigen für die Gewässerschutzkooperationen Nord-, Ost-, Süd- und Mittelthüringen, dass die Kooperationsbetriebe:

    • für die Erfüllung der Greening-Auflagen vielfach den Anbau von Zwischenfrüchten nutzen und damit dem Erosionsschutz Rechnung tragen,
    • Mulchsaatverfahren (z. B. zu Mais) erproben bzw. schon in ihrem Betriebsablauf etabliert haben,
    • nach eigenen Lösungen suchen, den Erosionsschutz auf gefährdeten Ackerflächen zu verbessern; z. B. die Anlage von Sommergerstenstreifen als Erosionsschutzmaßnahme auf Zuckerrübenflächen; diese Streifen bewirken, dass in der kritischen Phase nach der Aussaat bis zum Reihenschluss des Bestandes in Hanglage das abfließende Wasser abgebremst und die Infiltration in den Boden gefördert wird,
    • vermehrt an Gewässer angrenzende Schläge mit Erosionsschutzstreifen säumen und damit einerseits in Gefährdungssituationen den Eintrag von Bodenmaterial in diese Gewässer mit dem abfließenden Niederschlagswasser vermeiden oder erheblich reduzieren und andererseits dadurch auch den Vorsorgeaspekt hinsichtlich einzuhaltender Abstandsvorgaben in Bezug auf Düngung und Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln (PSM) berücksichtigen, und
    • die seit 2018 intensivierte Beratung und das Monitoring zur Effizienzkontrolle von umgesetzten Erosionsschutzmaßnahmen auf hoch erosionsgefährdeten („Hotspot“) Flächen gut angenommen wird (Fallbeispiel siehe unten).

    In der Diskussion mit den beteiligten Landwirtschaftsbetrieben wurde aber auch deutlich, dass

    • die Umsetzung von dauerhaften Erosionsschutzmaßnahmen wie die Anlage von Erosionsschutzstreifen (z. B. als Grünland) zur Verkürzung der erosiv-wirksamen Hanglängen dadurch behindert werden, dass diese spätestens im fünften  Jahr umgebrochen werden müssen, um eine Umwidmung von Ackerland in Grünland zu verhindern und
    • aufgrund der gegenwärtigen Diskussion im Zusammenhang mit einem möglichen Glyphosat-Verbot und/oder möglichen neuen Regelungen beim Greening die Umsetzung nachhaltiger Erosionsschutzmaßnahmen teilweise als nicht mehr wie bislang umsetzbar eingeschätzt werden.

      Fallbeispiel – Wirkungsmonitoring einer umgesetzten Erosionsschutzmaßnahme in Ostthüringen:

      In der Projektphase 2018/19 der Gewässerschutzkooperationen werden im Teilprojekt „Erosionsschutz“ insbesondere die Arbeiten zum Wirkungsmonitoring von umgesetzten Erosionsschutzmaßnahmen auf sogenannten „Hotspot“- Flächen intensiviert. An einem ersten Fallbeispiel in Ostthüringen (2018) konnte anhand der eingesetzten Monitoring-Werkzeuge (i) Minidrohnen-Befliegung der erosionsgefährdeten Fläche (Erstellung von hochaufgelösten Luftbildaufnahmen und digitalen Höhenmodellen) und (ii) der Nutzung von GIS-gestützten Modellen (AVErosion, AccumPlus, ab 2019 auch Erosion 3D) gezeigt werden, dass die etablierte Erosionsschutzmaßnahme „Mulchsaatverfahren zu Mais“ auf der untersuchten Fläche einen wirkungsvollen Schutz vor Bodenabtrag nach einem Starkniederschlagsereignis darstellt. Neben den Ergebnissen aus den Modellierungen konnte dieser Effekt durch den Abgleich von Luftbildaufnahmen und den aus den Drohnenbefliegungen erstellten digitalen Höhenmodellen vor und nach dem Erosionsereignis belegt werden
      (siehe Abb. 3).

      Abb. 1.
      Luftbildaufnahme nach einem Starkniederschlagsereignis im Juni 2018 auf zwei in Mulchsaat bestellten Maisflächen (Aufnahme: U.A.S. GmbH).

      Abb. 2.
      Modellierung des potenziellen mittleren jährlichen Bodenabtragszenarios durch Erosion unter der Annahme pflugloser Bodenbearbeitung zu Mais (Modellierung mit AVErosion; erstellt durch die U.A.S. GmbH).

      Abb. 3. 
      Modellierung des potenziellen mittleren jährlichen Bodenabtragszenarios durch Erosion unter der Annahme des Maisanbaus in Mulchsaat (Modellierung mit AVErosion; erstellt durch die U.A.S. GmbH).