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Auswirkungen des Klimawandels auf die Böden Schleswig-Holsteins

Staatskanzlei

Auswirkungen des Klimawandels auf die Böden Schleswig-Holsteins

Schleswig-Holstein weist eine große Vielfalt an Landschaften, Naturräumen und Böden auf. Der Klimawandel kann sich hier ganz unterschiedlich auswirken. So werden zum Beispiel die Folgen eines starken Anstieges der Winterniederschläge bei einem schweren Marschboden andere sein als bei einer gut wasserdurchlässigen Braunerde im östlichen Hügelland.

Regionalisierung der Auswirkungen des Klimawandels auf die Böden Schleswig-Holsteins

Unter Annahme des Temperaturanstiegs und der Änderung der Niederschläge (Sommer: Abnahme; Winter: Zunahme) ist eine erste Folgenabschätzung für die Bodeneigenschaften und Gefährdungen in den schleswig-holsteinischen Hauptnaturräumen Marsch, Geest und östliches Hügelland möglich.

Die Auswirkungen des Klimawandels können je nach Bodentyp auch innerhalb eines Naturraumes unterschiedlich und teilweise sogar gegenläufig sein.

Auswirkungen der Klimaänderungen auf die Böden in Schleswig-Holstein. Unterteilt nach Naturräumen und Bodeneigenschaften bzw. Bodengefährdungen Auswirkungen der Klimaänderungen auf die Böden in Schleswig-Holstein. Unterteilt nach Naturräumen und Bodeneigenschaften bzw. Bodengefährdungen (Vergrößerung öffnet sich im neuen Fenster)Auswirkungen der Klimaänderungen auf die Böden in Schleswig-Holstein. Unterteilt nach Naturräumen und Bodeneigenschaften bzw. Bodengefährdungen © - J. Böhm, 2008

Bodenwassergehalte

Die beschriebenen Trends der Abnahme der Sommerniederschläge und Zunahme der Winterniederschläge drücken sich erwartungsgemäß auch in der klimatischen Wasserbilanz aus. So nehmen die Wasserdefizite (besonders in den Marschen und Geestbereichen) im Sommerhalbjahr ebenso zu, wie die vornehmlich im nördlichen Landesteil auftretenden Wasserüberschüsse im Winter.

Daraus ergeben sich direkte Änderungen des Bodenwasserhaushaltes. In allen drei Naturräumen können erhöhte Bodenwassergehalte im Winter und verringerte Bodenwassergehalte im Sommer erwartet werden. Höhere winterliche Sickerwasserraten und damit wahrscheinlich auch erhöhte Grundwasserneubildungsraten sind vor allem auf den sandigen und gut wasserdurchlässigen Geeststandorten anzunehmen. Auf den oft weniger durchlässigen, feineren Substraten der Marschen und des Östlichen Hügellandes kann es hingegen möglicherweise häufiger zu Staunässe kommen.

Die zunehmende sommerliche Trockenheit aufgrund gesteigerter Verdunstung, längerer Vegetationszeit und geringerer Niederschläge kann von den Böden in den Marschen und im Östlichen Hügelland aufgrund höherer nutzbarer Wasservorräte (Feldkapazitäten) in der Regel besser ausgeglichen werden als von den grundsätzlich trockeneren Böden der Geest.

Verdichtungsgefahr

Verdichtungsanfällig sind in Schleswig-Holstein besonders die schweren und ackerbaulich genutzten Böden der Marschen und des östlichen Hügellandes mit hohen Ton-, Schluff- oder Lehmanteilen. Die überwiegend sandigen und vielfach als Grünland genutzten Böden der Geest weisen dagegen eine geringere Verdichtungsanfälligkeit auf. Hoch anstehendes Grundwasser oder Stauwasser kann jedoch auch hier die Verdichtungsanfälligkeit erhöhen.

Der potentielle Anstieg des Risikos der Schadverdichtung ist voraussichtlich im Norden Schleswig-Holsteins und an der Westküste besonders hoch. Hier sind die höchsten Niederschlagszunahmen prognostiziert, und die Eintrittswahrscheinlichkeit von gesättigten oder übersättigten Bodenverhältnissen ist erhöht. Längere Feuchtephasen, gerade im Zusammenhang mit einem früheren Beginn der Vegetationsperiode, kann das Zeitfenster für die Bodenbearbeitung im Frühjahr deutlich verkürzen und erhöht das Risiko der Bodenbestellung oder Ernte unter nicht optimalen Bedingungen. Schadverdichtungen des Bodens sind dann zu erwarten.

Erosionsgefährdung durch Wasser und Wind

Erosion durch Wasser
In Schleswig-Holstein sind insbesondere Flächen des östlichen Hügellandes sowie in geringerem Maß auch Gebiete der südwestlichen Hohen Geest durch Wassererosion gefährdet. An den ackerbaulich genutzten Hängen des östlichen Hügellandes betrifft dies besonders die lehmigen Parabraunerden und in der Hohen Geest die feinsandigen Braunerden. Die Böden der Marschen und der Niederen Geest sind aufgrund geringeren Gefälles bzw. hoher Grobsandanteile kaum bis gar nicht gefährdet.

Da für den Winter sowohl eine Zunahme des Gesamtniederschlags als auch der Tage mit Niederschlagssummen über 25 mm prognostiziert wird, kann sehr wahrscheinlich von einer Zunahme der potentiellen Erosion im Winter ausgegangen werden. Die regionale Verteilung der prognostizierten Änderungen von Niederschlagssummen lässt eine stärkere Zunahme der Erosivität des Niederschlages im Norden Schleswig-Holsteins vermuten. Aufgrund der Abnahme der Gesamtniederschlagssummen im Sommer wäre eine Verringerung der Erosivität des Regens in dieser Jahreszeit denkbar. Gerade im Sommer sind es jedoch die Starkregenereignisse, die bei ausgetrocknetem Boden zu Erosion führen können. Zunahmen von Starkregenereignissen werden durch WETTREG nicht belastbar modelliert; es wird jedoch von einem Anstieg solch extremer Ereignisse ausgegangen.

Die Verlängerung der Vegetationsperiode kann aufgrund früher schließender Vegetationsdecken zu einer Abnahme der Erodierbarkeit im Frühjahr führen. Gleichsam ist von einer Zunahme der Erodierbarkeit im Spätsommer und Frühherbst auszugehen, wenn Erntetermine früher eintreten.
Viel deutlicher noch kann sich ein Wechsel der Anbaukulturen auf die Erosionsgefährdung auswirken. So kann ein vermuteter klimawandelbedingter Ertragsanstieg für Maispflanzen zu einer weiteren Ausweitung der Maisanbauflächen in Schleswig-Holstein führen und damit das Risiko der Bodenerosion erhöhen.

Folgende Abbildung zeigt, wie vielfältig die direkten und indirekten Einflüsse auf die Bodenerosion sein können.

Mögliche direkte und indirekte Einflüsse des Klimawandels auf die Bodenerosion Mögliche direkte und indirekte Einflüsse des Klimawandels auf die Bodenerosion (Vergrößerung öffnet sich im neuen Fenster)Mögliche direkte und indirekte Einflüsse des Klimawandels auf die Bodenerosion © - J. Böhm, 2008

Erosion durch Wind
Als winderosionsgefährdet gelten in Schleswig-Holstein besonders die sandigen und trockenen Geeststandorte sowie die ackerbaulich genutzten Niedermoorböden in den Niederungen der Geestlandschaften. Des Weiteren besitzen bei Ackernutzung auch junge, stark sandig ausgeprägte Kalkmarschen ein erhöhtes Winderosionsrisiko.
Bei gleich bleibenden Niederschlägen im Frühjahr und steigender Verdunstung kann sich die trockenheitsbedingte Winderosionsanfälligkeit in allen Landesteilen erhöhen. Veränderungen durch die Verlängerung der Vegetationsperiode sowie Nutzungsänderungen können die Winderosionsgefährdung ebenfalls beeinflussen.
Inwieweit sich mit dem Klimawandel auch die Eintrittswahrscheinlichkeit bestimmter Windstärken ändert, ist nicht abzusehen.

Stoffhaushalt und Nitratverlagerung

Wie unter den allgemeinen Auswirkungen dargestellt, stehen Änderungen des Stoffhaushaltes in engem Zusammenhang mit Veränderungen von Bodenwassergehalten, Sickerwasserraten, Pflanzenwachstum und Mineralisierungsraten. Änderungen können grundsätzlich bei allen Bodentypen auftreten. Eine regional differenzierte Abschätzung der Auswirkungen des Klimawandels ist aufgrund der komplexen Einflussfaktoren und Wechselwirkungen besonders schwierig, zumal der Mensch durch die Bodennutzung ganz entscheidend Einfluss gerade auf den Bodenstoffhaushalt nimmt. So könnten die pH-Werte der Marschböden bei zunehmenden Niederschlägen durch Entkalkung langfristig abnehmen. Bei landwirtschaftlicher Nutzung werden solche Versauerungsprozesse jedoch in der Regel durch Kalkung verhindert, so dass mögliche Auswirkungen des Klimawandels überdeckt werden.

Sehr wahrscheinlich ist eine Zunahme des Nitratverlagerungsrisikos. Ein potentiell hohes Verlagerungsrisiko besteht vor allem auf leichten Standorten. Fast das gesamte Geestgebiet weist aufgrund der hier dominierenden hohen bis sehr hohen Sandanteile ein starkes Verlagerungsrisiko auf. Die erwarteten Niederschlagszunahmen lassen daher besonders in der Geest erhöhte winterliche Auswaschungsraten vermuten. In den Marschen und dem Östlichen Hügelland besteht wegen der hohen Verbreitung von Böden mit mittlerer oder geringerer Wasserdurchlässigkeit grundsätzlich ein geringeres Auswaschungsrisiko. Bei Niederschlagszunahmen kann jedoch auch hier der Austrag erhöht werden.

Humusgehalte

Gegenläufige Prozesse von Humusabbau und Humusaufbau
Grundsätzlich wird mit einer Abnahme der Humusgehalte aufgrund der erwarteten Stimulation der biologischen Aktivität gerechnet. Aber auch gegenläufige Prozesse können eintreten.

Im Winterhalbjahr kann durch die deutliche Temperaturzunahme bei gleichzeitig ausreichender Bodenfeuchte eine vermehrte Humusumsetzung erfolgen. Andererseits ist durch die zu erwartende vermehrte winterliche Staunässe mit einer Hemmung der Zersetzungsprozesse zu rechnen, die der temperaturbedingten Zunahme entgegenwirkt. Dies wird alle Landesteile Schleswig-Holsteins betreffen, da Böden, die zu Staunässe neigen, weit verbreitet sind.

Im Sommer können hohe potentielle Abbauraten durch Trockenheit begrenzt werden. Die prognostizierte Zunahme der Sommertrockenheit bei abnehmenden Niederschlägen und verlängerten Trockenperioden kann daher die Humusabbauprozesse während der Vegetationsperiode stärker hemmen als bisher. Dies gilt besonders für die sandigen Böden der Geestgebiete mit geringer Feldkapazität und geringer kapillarer Wassernachlieferung. Aber auch Marschenböden mit sehr hohen Tonanteilen oder stark lehmige Parabraunerden und Pseudogleye des Östlichen Hügellandes können bei Niederschlagsmangel rasch im Oberboden austrocknen und so die biologische Aktivität und den Humusabbau einschränken.

Weiterhin kann eine gesteigerte Nutzungsintensität von Ackerböden infolge einer verlängerten Vegetationsperiode Humusabbau verstärken. Gleichzeitig wirkt ein vermehrtes Pflanzenwachstum dem Abbau entgegen, je nachdem wie hoch die Menge der auf dem Acker verbleibenden Erntereste ist.

Moorböden voraussichtlich am stärksten gefährdet
Am stärksten werden durch den Klimawandel voraussichtlich die Böden betroffen sein, die durch Staunässe oder Grundwassereinfluss bisher überwiegend vor Humusabbau geschützt sind. Eine Abnahme des Wassereinflusses bei steigenden Temperaturen und Trockenheit kann den Humusabbau hier erheblich erhöhen.
In Schleswig-Holstein trifft dies hauptsächlich auf die Moore und Moorböden der Geestlandschaften und des Östlichen Hügellandes zu. Oft sind deren Humusgehalte infolge von Entwässerungsmaßnahmen und Grundwasserabsenkung bereits heute reduziert. Rund zehn Prozent der Landesfläche Schleswig-Holsteins wird von Mooren eingenommen, von denen etwa 73 % landwirtschaftlich genutzt werden. Auf sämtlichen Moorflächen kann eine Abnahme der Wassergehalte zu gesteigerten Mineralisationsraten und damit zur Reduktion der Humusgehalte führen. Gleichsam gilt jedoch auch für Moore und Moorböden, dass eine Zunahme der Winterniederschläge Prozesse der Humusakkumulation begünstigen kann.

Humusabbau führt nicht nur zu einer Degradation der Moore, sondern erhöht durch die Freisetzung des im Humus gebundenen organischen Kohlenstoffs auch den CO2-Gehalt der Atmosphäre. Da der Erhalt von Hoch- und Niedermooren sowohl für den Klimaschutz, aber vor allem auch für den Natur- und Gewässerschutz von großer Bedeutung ist, wird der Schutz der Moore weiterhin eine wichtige Aufgabe sein.

Bodenschutz und Klimawandel – was tun?

Wie der Boden auf den Klimawandel reagiert, hängt von seiner Ausgleichsfähigkeit ab. Ein stabiler Boden bietet Schutz vor negativen Folgen des Klimawandels und kann gleichsam positive Wirkungen optimal nutzen. Ein vorsorgender Bodenschutz mit einer schonenden Bodenbearbeitung und Erhaltung der natürlichen Bodenfunktionen ist deshalb die beste Antwort auf den Klimawandel.

Im Zusammenhang mit den Herausforderungen des Klimawandels ist eine angepasste Bodennutzung unter Einhaltung der Grundsätze der guten fachlichen Praxis in der Landwirtschaft besonders wichtig. Dabei ist besonders auf den Schutz der organischen Bodensubstanz zu achten.
Ein nachhaltiges Humusmanagement beeinflusst alle wichtigen Bodeneigenschaften, fördert Wasserspeicher- und Infiltrationsvermögen des Bodens und leistet dabei gleichzeitig durch die Erhöhung der Senkenfunktion für Kohlendioxid einen aktiven Beitrag zum Klimaschutz.
Deshalb gilt: "Humusaufbau fördern – Humusabbau verhindern".

Maßnahmen können unter anderem sein:

  • Anbau so genannter "Humus mehrender" Kulturarten (z. B. Ackergras und Leguminosen)
  • Einhaltung angepasster Fruchtfolgen, ggfs. blattfruchtreicher Fruchtfolgen
  • schonende Bodenbearbeitung durch Minimalbodenbearbeitung und Mulchsaatverfahren
  • Zufuhr organischer Substanz, Verzicht auf die Abfuhr von Ernteresten
  • Verzicht auf Grünlandumbruch, die landwirtschaftliche Nutzung und Entwässerung von Mooren

Der Schutz vor Bodenerosion und Bodenverdichtung ist im Hinblick auf erhöhte Gefährdungspotentiale aufgrund des Klimawandels auszubauen. Bewährte Maßnahmen sind eine möglichst ganzjährige Bodenbedeckung (zum Beispiel durch Zwischenfrüchte und Mulchauflagen) und die Vermeidung des Befahrens nasser Böden.

Auch beim Düngemanagement bedarf es einer Anpassung an den Klimawandel, wenn Umsetzungsbedingungen und Sickerwasserraten sich ändern. So muss zusätzlichen Einträgen und Freisetzungen von belastenden Stoffen wie Nitrat, Ammonium, Lachgas oder Methan in Gewässer, Boden und Atmosphäre durch gezielte und auf den Pflanzenbedarf abgestimmte Düngegaben entgegengesteuert werden.