Langzeitversuche zu
Wasserhaushalt und Bodenentwicklung
qualifizierter Rekultivierungsschichten

Als "Wasserhaushaltsschicht" muss die Rekultivierungsschicht günstige Standorteigenschaften besitzen, damit sich eine vitale Vegetation -meist Wald- entwickelt, die viel Wasser verbraucht. Vor allem muss der Boden eine hohe Wasserspeicherkapazität besitzen und gut durchwurzelbar sein. Beides wird nur erreicht, wenn geeignetes Bodenmaterial verwendet wird, das außerdem möglichst wenig Steine enthält sowie beim Einbau kaum gestört und gering verdichtet wurde.

Zwar konnte das erste Projekt dieses Forschungsschwerpunktes "Gestaltung von Rekultivierungsschichten" zeigen, dass der großtechnische Einbau von Boden mit geringer Verdichtung problemlos bewältigt werden kann, trotzdem werden die Vorteile bodenschonender Verfahren, die vor allem den Wasserhaushalt und die Vegetation betreffen, in der Baupraxis bisher nur in wenigen Fällen berücksichtigt (Beispiele: Deponie Neuenburg, Vorträge der Fachtagung "Qualifizierte Rekultivierungsschichten").

Um hier ein Umdenken zu fördern, soll ein Versuch zeigen, wie der bodenschonende Einbau die Wirkung einer Rekultivierungsschicht verbessern kann. Deshalb wird in den im Jahr 2000 erbauten Leonberger Lysimeterfeldern der Wasserhaushalt einer unverdichteten und einer verdichtet eingebauten Rekultivierungsschicht untersucht und insbesondere die Sickerwassermengen kontinuierlich erfasst. Eine Wetterstation misst und speichert Temperatur, Niederschlag und andere wichtige Klimaparameter.

Da die Entwicklung des Bodens, des Bodenlebens und der Pflanzen den Wasserhaushalt beeinflussen, untersuchen wir auch bodenphysikalische Kenngrößen (zum Beispiel die Trockenraumdichte) sowie die Regenwurmpopulation und die Vegetation und dokumentieren ihre Entwicklung. Die Wasserhaushaltsdaten der Lysimeterfelder dienen auch als Grundlage für die Überprüfung und Validierung von Wasserhaushaltsmodellen.

Warum Langzeitversuche?

Der Wasserhaushalt von Rekultivierungsschichten ist von den klimatischen Rahmenbedingungen und von Wetter und Witterung abhängig. Wasserhaushaltsbetrachtungen müssen die gesamte Bandbreite dieser Variabilität erfassen, um valide Ergebnisse zu liefern. Dies gilt auch im Hinblick auf die sich mit dem Klimawandel verändernden Bedingungen. Deshalb sind nur langjährige kontinuierliche Messreihen aussagekräftig. Eine interessante Messperiode für die Bewertung des Wirkungsgrades der Wasserhaushaltsschichten beginnt, wenn sich ein weitgehend geschlossener Baumbestand entwickelt hat. Dies wird in Leonberg voraussichtlich bei einem Bestandesalter von circa zehn Jahren der Fall sein. Dann sind begründete Prognosen möglich, wie groß die Unterschiede zwischen Testfeldern langfristig sein werden.
Die Entwicklung des Bodenlebens und der Vegetation beeinflusst die Standortbedingungen und den Wasserhaushalt der Rekultivierungsschichten. Die Untersuchung dieser Prozesse ab dem "Nullpunkt" der Sukzession auf den neu geschaffenen Standorten liefert Grundlagen zum Verständnis des Wasserhaushalts, die auch für zukünftige Rekultivierungen genutzt werden können.
Diese Gründe sprechen für Langzeitversuche an den Leonberger Lysimeterfeldern.

Versuchsanlage

Der Aufbau der Leonberger Lysimeterfelder entspricht einer üblichen Oberflächenabdichtung: Auf dem verdichteten mineralischen Auflager liegt eine verschweißte 2,5 mm starke Kunststoffdichtungsbahn. Sie wurde zur Begrenzung der Lysimeterfelder über Randdämme hochgezogen, so dass zwei nebeneinander liegende geschlossene Wannen entstanden. In diese Wannen wurden eine 30 cm starke Entwässerungsschicht mit Sammeleinrichtung am tiefsten Punkt des Feldes sowie die beiden Versuchsvarianten der Rekultivierungsschicht eingebaut:

• unverdichtet eingebaute Rekultivierungsschicht
  Feld U
  Beim unverdichteten Einbau wurde der Boden mit einer leichten Raupe hangabwärts Vor-Kopf in der vorgesehenen Gesamtmächtigkeit der Rekultivierungsschicht ohne Zwischenverdichtung eingeschoben.
• konventionell verdichtete Rekultivierungsschicht
  Feld K
  Im K-Feld wurde der Boden mit der gleichen Raupe in drei Lagen eingeschoben, die Schichtoberflächen wurden jeweils mit Vibrationswalze verdichtet.

In beide Lysimeterfelder wurde der gleiche Boden eingebaut. Die Rekultivierungsschichten unterscheiden sich deshalb nur durch das Einbauverfahren und die daraus resultierenden Bodeneigenschaften. Nach Abschluss der Bodenarbeiten wurden die Testfelder mit einer Gräser-Kräuter-Mischung eingesät und mit Aspen (Populus tremula) bepflanzt. Um eine zügige Bestandesentwicklung zu fördern, wurden Ausfälle durch weitere Gehölzarten wie Linden, Schwarzerlen und Bergahorn sukzessive ersetzt.

Ergebnisse

Erste Ergebnisse zum Wasserhaushalt der Leonberger Lysimeterfelder wurden der Fachöffentlichkeit auf der Fachtagung "Qualifizierte Rekultivierungsschichten" (Dezember 2005 Böblingen) präsentiert.
Der Tagungsband steht als pdf-Datei zur Verfügung.

Weitere Berichte und Publikationen:

BWPLUS-Zwischenbericht 2004 (pdf 370 kB)
BWPLUS-Zwischenbericht 2006 (pdf 180 kB)
Beitrag Leipziger Deponietage 2006 (pdf 370 kB)

Eine ausführliche Dokumentation der Versuche und der Versuchsanlage ist in der Schriftenreihe des Instituts für Landespflege erschienen:

P. Wattendorf, W. Konold & O. Ehrmann (2005): Rekultivierungsschichten und Wurzelsperren, Culterra Band 41, 268 S., Freiburg

Gefördert durch

	Land Baden-Württemberg Förderprojekt "Lebensgrundlage Umwelt und ihre Sicherung" (BWPLUS) BWD 21010 BWU 26004
	Abfallwirtschaftsbetrieb Landkreis Böblingen

Projektpartner

Universität Karlsruhe Institut für Bodenmechanik und Felsmechanik

Laufzeit:	Mai 2002 bis März 2004 September 2006 bis August 2008
Finanzierung:	Land Baden-Württemberg (Programm BW-PLUS) und Landkreis Böblingen
Leitung:	Prof. Dr. Werner Konold
Bearbeitung:	Dr. Peter Wattendorf Dr.Otto Ehrmann Büro für Bodenmikromorphologie + Bodenbiologie