Klimafolgen: Handlungsfeld Boden

Bei der Wassererosion wird Bodenmaterial an der Bodenoberfläche durch Wasser verlagert. Der so abtransportierte Oberboden wird entweder an anderer Stelle abgelagert oder in ein Gewässer gespült. Das Erosionsrisiko wird durch die Menge und Stärke des Niederschlags, der Hangneigung, der Bodenart, der Bodenstruktur (u. a. Humusgehalt), den Grad der Bodenbedeckung sowie die Nutzung und Bearbeitung des Bodens beeinflusst. Übersteigt die Niederschlagsmenge die Versickerungsleistung des Bodens fließt das Wasser oberflächlich ab und steigert somit das Risiko für Bodenerosion. Dies gilt insbesondere für Böden, die verdichtet und zeitweise ohne Pflanzenbewuchs sind. Besonders wassererosionsgefährdet sind geneigte Flächen mit sandreichen Böden.

Der Bodenabtrag durch Wassererosion hat zur Folge, dass die Bodenmächtigkeit verringert wird, nährstoff- und humusreicher Oberboden und damit die Bodenfruchtbarkeit verloren gehen. Bei einem Eintrag in Gewässer kann dies zur Gewässereutrophierung durch verstärktes Wachstum von Algen- und Cyanobakterien führen. Folgeschäden des Bodenabtransports und der Materialablagerung wären weiterhin die Beeinträchtigung der landwirtschaftlichen Nutzung durch Verschlämmung, die Verschlämmung von Gewässer bzw. Vorflutern, die Beeinträchtigung von Verkehrs- und Siedlungsflächen und Kanalsystemen sowie der Rückgang der biologischen Vielfalt.

Durch den Klimawandel kann es zu einer Verschiebung der Niederschlagsmuster kommen, d. h. Perioden mit hohen Temperaturen und geringen Niederschlägen in den Frühjahrs- und Sommermonaten und einer Zunahme der Niederschläge in den Wintermonaten. Häufigere und längere Trockenperioden im Sommerhalbjahr führen zu einer Verstärkung der Austrocknung des Oberbodens. Da ein stark ausgetrockneter Boden bei einsetzendem Niederschlag zunächst ein schlechtes Wasseraufnahmevermögen hat, kommt es zu einem Oberflächenabfluss, der Bodenpartikel mitnimmt. Durch den Klimawandel könnte die Wahrscheinlichkeit von Bodenerosionsereignissen durch eine Zunahme von Starkregenereignissen besonders im Winter erhöht werden.

Indikator aus dem Monitoring zur DAS: Regenerosivität

Unter dem Begriff der Winderosion wird der Abtrag von Boden durch Wind zusammengefasst. Eine Winderosion wird maßgeblich durch die Faktoren Topographie, Bodenfeuchte, Art der Flächennutzung, Bodenbedeckung und Windoffenheit, Art der Bewirtschaftung bei landwirtschaftlichen Flächen und deren Intensität beeinflusst. Windoffene, trockene und sehr ebene Flächen sind besonders gefährdet.

Über die Flächennutzung beeinflusst der Mensch die Winderosionsgefährdung. Dabei sind die Bodenbearbeitung und der Grad der Bodenbedeckung durch Pflanzen oder Pflanzenrückstände von Bedeutung. Grünlandflächen sind aufgrund der ganzjährig geschlossenen Vegetationsdecke von Winderosion nicht betroffen. Eine hohe Winderosionsanfälligkeit weisen insbesondere sandige Böden auf, weniger Böden mit einem hohen Humusgehalt. Bodenart und Humusgehalt wirken zudem auf die Wasserhaltefähigkeit des Standortes. Je trockener der Oberboden desto stärker erosionsgefährdet ist der betrachtete Standort. Sichtbare Schäden durch Winderosion treten meist saisonal und eher sporadisch auf, sodass der Bodenabtrag aufgrund seiner Großflächigkeit weniger stark auffällt als bei der Wassererosion. Zudem tritt Wind mit einer hohen Variabilität in Erscheinung, d. h. Windrichtungen variieren, wodurch sich auch die betroffenen Flächen unterscheiden können.

Durch Winderosion gehen insbesondere Feinboden und Humus verloren. Dies schädigt die Bodenstruktur und wirkt sich negativ auf die Wasserspeicherkapazität des Oberbodens aus. Der Abtransport kleinster Bodenteilchen ist relevant, weil mit ihm für die Bodenfruchtbarkeit relevante Bestandteile wie Tonminerale, Humus und hieran gebundene Pflanzennährstoffe verloren gehen. In der Landwirtschaft kann dies zu wirtschaftlichen Schäden führen und langfristig einen Rückgang der Standortproduktivität bedeuten. An Orten der Ablagerung des transportierten Bodenmaterials kann es zum Eintrag von Nähr- und ggfs. auch Schadstoffen in sensible Ökosysteme (z. B. Gewässer), zu einer Gefährdung durch verringerte Sichtweiten im Verkehr sowie der Beschädigung von Gebäuden, technischen Anlagen und Infrastrukturen kommen.

Klimawandelbedingt zunehmende Trockenperioden in den Frühjahrs- und Sommermonaten sowie die mögliche Zunahme von Starkwindereignissen könnten Böden zukünftig noch anfälliger für Winderosion machen.

Erosion ist der schleichende Verlust von fruchtbarem Boden.

Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt

Boden spielt als Wasserspeicher eine bedeutende Rolle. Das auf den Boden fallende Niederschlagswasser sickert ein und wird in den Bodenporen festgehalten. Sowohl die Wasseraufnahme durch die Pflanzen als auch die Wasserverdunstung von der Bodenoberfläche verringern die im Boden gespeicherte Wassermenge. Ausbleibende Niederschläge sorgen dafür, dass der Wasserspeicher nicht wieder aufgefüllt und die für Pflanzen verfügbare Wassermenge immer knapper wird. In der Folge geraten Pflanzen in Trockenstress und das Wachstum ist reduziert; es sei denn, sie können über ihre Pflanzenwurzeln Wasser aus tieferen Bodenschichten erschließen. Hält die Phase ohne Niederschläge länger an, beginnen die Pflanzen abzusterben.

Ein Wassermangel im Boden hat weitreichende Konsequenzen insbesondere für die Landwirtschaft. Im Zuge des Trockenstresses kommt es zu Ertragsausfällen sowie zu einer geringeren Qualität der Ernteprodukte und damit zu wirtschaftlichen Schäden. Gleiches gilt für die Wald- und Forstwirtschaft. Besonders gravierend ist ein Wassermangel in Böden, die permanent unter Wasser stehen (z. B. Moore, Flussauen). Hier kann es als weitere Auswirkung zu einer Gefährdung seltener Pflanzen- und Tierarten kommen.

Langanhaltende Trockenheit mit fehlenden Niederschlägen und reduzierter Sickerwasserrate hat weiterhin Auswirkungen auf die Grundwasserneubildung. Es kommt zu einer veränderten Tiefenlage der Grundwasseroberfläche. In sehr trockenen Sommern kann in besonders betroffenen Regionen die Eigenversorgung mit Trinkwasser vermindert und in Extremfällen zum Erliegen kommen, weil Hausbrunnen trockenfallen. In Trockenperioden sind niedrige Grundwasserstände insbesondere für flachwurzelnde Bäume und grundwasserabhängige Biotope problematisch. Bei Flüssen und Seen, die unterirdisch durch Grundwasser gespeist werden, verringern sinkende Grundwasserstände den unterirdischen ?Abfluss? in die Oberflächengewässer. Dies kann möglicherweise bis zu einer Umkehrung der Fließrichtung führen.

Eine nachteilige Veränderung des Bodenwasserhaushalts durch den Klimawandel durch höhere Temperaturen, geringere Niederschläge im Sommer sowie langanhaltende Trockenphasen könnte in Zukunft zu deutlichen Ertragsrückgängen in der Land- und Forstwirtschaft sowie sich noch stärker auf die Grundwasserbildung auswirken.

Indikatoren aus dem Monitoring zur DAS: Bodenwasser in landwirtschaftlich genutzten Böden, Bodenwasser in Waldböden – Fallstudie

Vernässung: Bei langanhaltenden und starken Niederschlägen, die nicht versickern können, kann es zur Vernässung des Bodens kommen, die die Durchlüftung des Bodens und damit die Sauerstoffversorgung der Pflanzenwurzeln beeinträchtigen. Zudem wird durch Vernässung die Befahrbarkeit von Böden eingeschränkt. Durch den Klimawandel ist mit einer geringen Zunahme an vernässenden Niederschlagsereignissen im Herbst zu rechnen. Im Frühling und Sommer kann es dagegen zu weniger Vernässungen kommen.

Sickerwasser: Der Anteil des Niederschlags, der nicht im Boden gespeichert wird, fließt als Sickerwasser in tiefere Bodenschichten und trägt dort zur Grundwasserneubildung beiträgt. Eine Zunahme der sommerlichen Trockenheit wird in Zukunft zu geringeren Sickerwasserraten in den Sommermonaten führen und die Grundwasserneubildung verstärkt in den Spätherbst und Winter verschieben. Da dies außerhalb der Periode mit Pflanzenbewuchs stattfindet, können ungenutzte Nährstoffe mit dem Sicherwasser in den Grundwasserleiter gelangen und somit das Grundwasser belasten.