BO-I-1 + 2: Bodenwasser in landwirtschaftlich genutzten Böden und Waldböden | Umweltbundesamt

BO-I-1: Bodenwasser in landwirtschaftlich genutzten Böden

Die Bodenwasserverfügbarkeit beeinflusst wesentlich die Pflanzenentwicklung. Bei landwirtschaftlichen Kulturen können sowohl ⁠Trockenstress⁠ als auch Vernässung in kritischen Entwicklungsphasen die Erträge negativ beeinflussen. Die für ausgewählte Ackerkulturen modellierte ⁠Bodenfeuchte⁠ während der ⁠Vegetationsperiode⁠ hat mit signifikantem Trend abgenommen. Vor allem seit der Jahrtausendwende ist der Rückgang sehr deutlich.

BO-I-2: Bodenwasser in Waldböden – Fallstudie

Messungen an den bayerischen Waldklimastationen machen deutlich, dass es in Jahren mit Niederschlagsdefiziten zu lang anhaltenden Phasen mit ⁠Trockenstress⁠ kommt. Im Jahr 2018 gab es im Mittel der fünf betrachteten über Bayern verteilten Stationen an fast 40 Tagen extremen Trockenstress. Im überwiegenden Teil der ⁠Vegetationsperiode⁠ waren die Böden mit Wasser unterversorgt. Im niederschlagsreicheren Jahr 2021 entspannte sich die Situation.

Bodenwasser – Verfügbarkeit nimmt ab

Niederschlag und Temperatur sind wichtige Faktoren für die Bodenbildung und beeinflussen unmittelbar den Wasser- und Stoffhaushalt des Bodens. Verändern sich mit dem ⁠Klimawandel⁠ die Niederschlagsverhältnisse, so hat dies Folgen für die Böden, und zwar unabhängig davon, ob es sich um land- oder forstwirtschaftlich genutzte Böden, um Böden in urbanen Räumen oder um solche mit naturnaher Vegetation handelt. Es wird erwartet, dass Sickerwassermengen im Sommer durch höhere ⁠Verdunstung⁠ ab- und im Winter durch mehr Niederschlag zunehmen werden – je nach Bodeneigenschaften in unterschiedlicher Ausprägung. Dies hat zum einen Folgen für die ⁠Grundwasserneubildung⁠ (siehe ⁠Indikator⁠ WW-I-2). Zum anderen entscheidet die Höhe der Sickerwassermenge über die Auswaschung von Stoffen wie beispielsweise Nitrat aus dem Boden. Hohe Niederschläge im Winter, die vor allem bei landwirtschaftlicher Nutzung auf nur gering mit Vegetation bedeckte Böden treffen, können zu vermehrten Stoffausträgen führen. Trocknen Böden in den Sommermonaten stärker aus, sinkt ihre Wasserleitfähigkeit. Damit nimmt auch die Infiltrationsgeschwindigkeit ab. Vermehrter Oberflächenabfluss führt dann zu Wasserverlusten aus der Landschaft und erhöht das ⁠Sturzflut⁠- und Erosionsrisko (siehe Indikator BO-I-3). Trockene Böden und trockene Vegetation erhöhen zudem die Gefahr von Vegetationsbränden. Ist im Wald viel trockene Streu vorhanden, kann selbst bei mittlerer meteorologischer Waldbrandgefahr ein Brand entstehen (siehe Indikator FW-I-8).
Die ⁠Bodenfeuchte⁠ wird im Indikator als Prozentanteil der nutzbaren Feldkapazität (⁠nFK⁠) angegeben. Diese Größe kennzeichnet den Wasservorrat eines Bodens, der von den Pflanzen genutzt werden kann. Sinkt die Bodenfeuchte aufgrund geringer Niederschläge und hoher Verdunstung unter einen Wert von 50 % nFK, muss bei vielen Pflanzenarten bereits mit ⁠Trockenstress⁠ gerechnet werden. Sinkt der Bodenwasservorrat unter 40 % der nFK, wird bei Wäldern von einer mittleren bis hohen, bei unter 20 % von sehr hoher bis extrem hoher Trockenstressgefahr ausgegangen. Werte über 100 % nFK treten auf, wenn mehr Wasser im Boden ist, als gehalten werden kann. Dieses kann anschließend versickern, lateral wegfließen oder auch verdunsten.

Für die Entwicklung landwirtschaftlicher Kulturen ist die Wasserverfügbarkeit im Boden eine hoch relevante Einflussgröße. Wenn in den Frühjahrs- und Sommermonaten Perioden mit hoher Temperatur und geringen Niederschlägen mit einem erhöhten Wasserbedarf der Vegetation zusammenfallen, kann das pflanzenverfügbare Bodenwasser rasch ausgeschöpft sein. Für einjährige Kulturpflanzen (vor allem Getreidearten), die überwiegend in den Monaten April bis Juni ihre Blüten anlegen und stark wachsen, ist Trockenstress in dieser Phase besonders kritisch. Für Kulturen, die wie die Zuckerrübe länger auf dem Feld bleiben, wirken sich zu geringe Bodenfeuchten auch noch im September nachteilig aus. Die Zuckerrübe kann – wie andere Hackfrüchte auch – bei ausreichender Wasserversorgung noch bis kurz vor der Ernte ⁠Biomasse⁠ zulegen. Beim Getreide hingegen ist eine schlechtere Wasserversorgung im Juli weniger gravierend, denn dann vollzieht sich der Abreifeprozess des Getreides. Zu hohe Bodenfeuchten können in dieser Phase die Erträge sogar nachteilig beeinflussen, wenn aufgrund eingeschränkter Befahrbarkeit eine termingerechte Beerntung der Felder nicht möglich ist. Der ⁠DWD⁠ modelliert die Bodenfeuchte landwirtschaftlicher Kulturen auf einem 1 km x 1 km-Raster unter Berücksichtigung der Bodeninformationen aus der Bodenübersichtskarte (BÜK)1000. Grundlage sind die interpolierten meteorologischen Daten und der aktuell beobachtete Entwicklungszustand der Pflanzen. Bundesweite Mittelwertbetrachtungen sind in Anbetracht regional unterschiedlicher Bodeneigenschaften und Niederschlagsverhältnisse zwar vorsichtig zu interpretieren, dennoch lassen sich längerfristige Entwicklungstrends erkennen. Die bisherige Zeitreihe macht deutlich, dass sowohl für Weizen als auch Zuckerrübe signifikant zurückgehende Wasserverfügbarkeiten in der ⁠Vegetationsperiode⁠ modelliert wurden⁹⁷. Messdaten aus dem Intensivmonitoring im Wald, hier in einer Fallstudie zu den bayerischen Waldklimastationen, zeigen keinen Trend. Der massive Trockenstress, der in 2018 auch in den bayerischen Wäldern herrschte, hatte gravierende Waldschäden zur Folge (siehe Indikator FW-I-3). In der Landwirtschaft kann auf Trockenheit mit dem Anbau trockenheitstoleranterer Kulturen und Sorten (siehe Indikator LW-R-2), angepasster (beispielsweise pflugloser) Bodenbearbeitung oder Bewässerung (siehe Indikator LW-R-6) reagiert werden. In der Forstwirtschaft ist die Baumartenzusammensetzung der wichtigste Hebel.

^{97 - DWD – Deutscher Wetterdienst 2022: Nationaler Klimareport. ⁠Klima⁠ – Gestern, heute und in der Zukunft. 6. überarbeitete Auflage, Deutscher Wetterdienst, Deutschland, 53 S. https://www.dwd.de/DE/leistungen/nationalerklimareport/report.html}