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Ralf-Uwe Syrbe (r.syrbe@ioer.de)Martin Schorcht (m.schorcht@ioer.de) No 1
Bundesweite Indikatoren für Ökosystemleistungen
am Beispiel der Regulierung der Bodenerosion
R.-U. Syrbe, M. Schorcht, K. Grunewald, G. Meinel, J. Kramer
Dresdner Flächennutzungssymposium 12.05.2016
8. DFNS www.ioer.de/8dfns
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Übersicht
1. Das Projekt Nationale ÖSL-Indikatoren
2. Leistungen und Indikatoren
3. Das Beispiel Bodenerosionsschutz
4. Bedeutung und Bewertung von
Kleinstrukturen in der Agrarlandschaft
8. DFNS www.ioer.de/8dfns
Umsetzung Maßnahme 5
der EU-Biodiversitäts-
strategie:
Erarbeitung und
Umsetzung einer
Methodik zur
bundesweiten Erfassung
und Bewertung von
Ökosystemleistungen
im Rahmen der Umsetzung von
Ziel 2 und Maßnahme 5 der EU-
Biodiversitätsstrategie für 2020
1. Das Projekt Nationale ÖSL-Indikatoren
(1) Kartierung der Ökosysteme
(Biotope, Habitate, Landnutzung)
(2) Bewertung desÖkosystem-Zustandes
(Indikatoren)
(4) IntegrierteÖkosystembewertung
(3) Bewertung derÖkosystemleistungen
(Indikatoren)
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Rahmenkonzept (hier v.a. MAES, CICES, SEEA)
MAES-Rahmenkonzept 2013 – 6 Dimensionen der Biodiv.
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Was sind Ökosystem(dienst)leistungen?
Definition: Ökosystemleistungen sind die Beiträge der Ökosysteme –in Kombination mit anderen Leistungen – zum Wohlergehen des Menschen (Burkhard et al. 2014).
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Indikatoren für die Bewertung der ÖSL
Konzeptionelle Kriterien
Theoretische Relevanz
Praktische Relevanz
Position im ÖSD-Konzept
Verständlichkeit
Raumbezug
Datenkriterien
Datenverfügbarkeit
Kartierbarkeit
Bundesweite Abdeckung
Möglichkeit der EU-weitenKartierung
Monitoring-Optionen
Anforderungen
Limits
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Nr ÖSL-Bez. Klasse Haupt-Indikator
1 Erleben von Tieren, Pflanzen und
Landschaften
(aus K-ÖSL Projekt)
2 Erholung in der
Stadt
Nutzung von Landschaften (Wandern,
Sportangeln etc.)
Versorgung der Bevölkerung
mit Grünflächen
3 Ästhetik (aus K-ÖSL Projekt)
4 Potential für
Biodiversität
Existenzwert Landschaftsvielfalt
(1) Kulturelle Werte und Leistungen
Rößler, 2007IÖR, 2003 Rößler, 2007
2. Leistungen und Indikatoren
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(2) Versorgungsleistungen
Nr ÖSL-Bez. Kategorie/Klasse Haupt-Indikator Neben-Indikatoren2
1 Lw. Pflanzen-
produktionKulturpflanzen und deren
Produkte
Bodenfruchtbarkeit (A) Landw. Nutzfläche
Anteil Öko-Landbau
2
Tierische
ProduktionNutztiere und deren Produkte
Anteil Fläche für
Futtermittel u.
Viehhaltung an Lw.-fläche
(N)
Dichte der GVE
Gülle-/Jauchemenge
Schlachtmenge (N)
3 Grundwasser Trinkwasser aus Grundwasser-
vorkommen
Nitrat im Grundwasser
4 Rohholzproduktion Pflanzliche und tierische
Rohstoffe für direkte Nutzung
und Verarbeitung
nutzbarer Holzzuwachs
(A)
Bestand des Holzvorrats
(B)
Veränderung des
Holzvorrats (B)
5 Bioenergie Pflanzliche Energierohstoffe Anbaufläche Nawaro (N) energetisch genutzte
Biomasse
6 Grünland Pfl./tierische Rohstoffe zum
Einsatz in der Lw.
Grünlandaufwuchs Grünlandanteil an lw.
Nutzfläche
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(1) Regulative Leistungen
Nr ÖSL-Bez. Klasse Haupt-Indikator
1 Grundwasserschutz Filtration/ Festlegung/ Speicherung/ Akkumulation
durch Ökosysteme
Chemischer Zustand Gw
2 Selbstreinigung
Oberflächenwasser
Verdünnung durch Atmosphäre, Süßwasser- und
marine Ökosysteme
Gewässerstrukturgüte
3 Regulierung von
Bodenerosion
Stabilisierung von Festmassen und Regulierung
von Bodenerosion
Schutz gegen Bodenverlust
4 Hochwasserretention Hochwasserschutz Hochwasserretention in Auen
5 Potential für
bestäubende Insekten
Bestäubung und Diasporenverbreitung Dichte von Kleinstrukturen im
Offenland
6 Genetisches Material Erhaltung von Aufzuchtpopulationen und -
habitaten
Verbreitungsschw. mit Kulturarten
verwandter Wildpflanzen
7 Potential für Nützlinge
im Ackerbau
Kontrolle von Schädlingen Dichte von Kleinstrukturen im
Ackerland bzw. in Sonderkulturen
8 Gewässergüte Wasserqualität von Süßwasser (-ÖS) Gewässergüteklasse
9 Kohlenstoffhaushalt Globale Klimaregulierung durch Reduktion von
CO2
C-Vorrat, -Bindung
10 Klimaregulation Mikro-, Lokal- und Regionalklima Grünflächen in Städten
11 Klimaregulation Luftaustausch und Verdunstung Hitzeminderung
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Definition: Vermögen des Ökosystems,
der Boden abtragenden Wirkung von Wind oder
Wasser Widerstand entgegen zu setzen
Prozess: auch natürlich (Täler, Küsten, Wüsten)
Schaderosion durch Nutzung = Dysfunktion ?
Leistung des Ökosystems
Dichte und dauerhafte Pflanzendecke vermindert
Abtrag durch Interzeption, Transpiration, Aufnahme
der Aufprallenergie, Bodenstabilisierung, Bodentextur,
Bodenlockerung, Muldenspeicher, Abflusshindernis, etc.
Ökosysteme hoher Biodiversität sind leistungsfähig
3. Das Beispiel Bodenerosionsschutz
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Legende
R-Faktor1981
ValueHigh : 265,01
Low : 34,616
Legende
R-Faktor1981
ValueHigh : 265,01
Low : 34,616
Modellierung der wassergebundenen Erosion
Allg. Bodenabtragsgleichung (ABAG):
R - Regenerosivität
(nach DWD 1981-2010)
K - Bodenerosivität: BÜK1000Ob
S - Steilheit der Hangneigung:
ATKIS-DHM25
C - Landnutzung: LBM-DE
2009 (2012) + DESTATIS LW
L - Hanglängenfaktor (als LS)
P - Pflanzenbaufaktor
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Hauptindikator
Vermiedene Erosion
Nebenindikatoren
Aktuelle Abträge (s.o.)
Ökologischer Ackerbau
Verminderung
der Erosion durch
Kleinstrukuturen
Indikatoren zur Ökosystemleistung
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Modellierung der wassergebundenen Erosion
Vermiedene Erosion
Mittel in
t/ha*a
Tonnen/Jahr
gesamtBaden-Württemberg 28,3 90.545.846
Bayern 30,7 195.046.182
Berlin 0,3 10.749
Brandenburg 0,2 532.904
Bremen 0,5 8.747
Hamburg 0,7 23.758
Hessen 15,7 29.799.552
Mecklenburg-Vorpommern 0,7 1.552.937
Niedersachsen 3,7 15.784.292
Nordrhein-Westfalen 12,0 33.255.737
Rheinland-Pfalz 29,7 53.412.927
Saarland 21,4 4.625.140
Sachsen 6,2 9.971.842
Sachsen-Anhalt 2,9 5.611.461
Schleswig-Holstein 0,5 755.761
Thüringen 17,2 25.996.738
Deutschland 14,8 466.934.575
zum vergl.: aktuelle Erosion 1,4 45.587.848
Ergebnisse: Vergleiche
- seit 2009:
Zunahme + 0.15 %
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Ergebnisse: Vergleiche
- seit 2009:
Zunahme + 2.65 %
- 2012 ohne
Kleinstrukturen
+ 483.000 t/Jahr
(1,1%)
Modellierung der wassergebundenen Erosion
Aktuelle Erosion
Mittel
mK
Tonnen ges.
mK
Mittel
oK
Tonnen
ges. oK
Differenz
OK-MK %
Baden-Württemberg 2,3 7.451.841 2,4 7.580.275 128.434 1,7
Bayern 3,0 19.115.421 3,0 19.160.695 45.273 0,2
Berlin 0,0 397 0,0 399 1 0,3
Brandenburg 0,0 110.433 0,0 112.056 1.623 1,5
Bremen 0,1 1.363 0,1 1.364 0 0,0
Hamburg 0,0 1.654 0,1 1.654 0 0,0
Hessen 1,4 2.736.459 1,5 2.753.133 16.674 0,6
Mecklenburg-Vorpommern 0,2 490.196 0,2 498.550 8.354 1,7
Niedersachsen 0,4 1.740.282 0,4 1.758.996 18.714 1,1
Nordrhein-Westfalen 0,6 1.708.343 0,6 1.719.315 10.972 0,6
Rheinland-Pfalz 3,2 5.809.673 3,3 5.885.254 75.581 1,3
Saarland 1,8 391.932 1,8 395.053 3.121 0,8
Sachsen 1,2 1.931.097 1,2 1.981.149 50.052 2,6
Sachsen-Anhalt 0,6 1.080.204 0,6 1.116.209 36.005 3,3
Schleswig-Holstein 0,2 306.785 0,2 329.068 22.283 7,3
Thüringen 1,8 2.711.768 1,9 2.777.783 66.015 2,4
Deutschland 1,4 45.587.848 1,4 46.070.950 483.102 1,1
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Berechnung:
nach Desmet & Govers (1996) [ref. Wishmeier & Smith (1978)]mit SAGA-GISLS = ( L / 22 )m * ( 65,41*sin²(Hngrad) + 4,56*sin(Hngrad) + 0,065)
LS-Faktor:
Kombination der Hanglängen (slope length) und der Hangneigung (slope steepness) als einzelner Index
4. Bedeutung und Bewertung vonKleinstrukturen in der Agrarlandschaft
beeinflusst Erosivität von Oberflächenwasser maßgeblich!
- Berechnung des LS-Faktors -
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Datengrundlage
Für erosive Flächen:
Acker-, Hopfen- und Weinbauflächenaus LBM-DE 2012
Für LS-Faktor:
DGM 25
Für Kleinstrukturen:
Baumreihen, Hecken, Gehölz, Heide, Moor, Sumpf, Felsnadel, usw., sowie Begrenzungselemente (Straßen>HWW, Fließgewässer, Bahngleise) aus ATKIS Basis-DLM 2012
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Erosionsmodellierungmit/ohne Kleinstrukturen
Fallunterscheidung:
1. Fall: Kleinstrukturen häufig als
Linienobjekt modelliert:überlagern erosive Flächen
(z.B. Sachsen, Berlin)
2. Fall: Kleinstrukturen häufig als
Flächenobjekt modelliert:liegen neben erosiven Flächen
(z.B. Saarland, Bayern)
Unterschiedliche Datenaufbereitung nötig!
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Erosionsmodellierung mit/ohne Kleinstrukturen
Mit Kleinstruktur Ohne Kleinstruktur
Straßen bleiben in beiden Varianten als Lücke erhalten
Ergebnis nach Datenaufbereitung (für altes und neues AAA-Model gültig) ist vergleichbare Situation
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Berechnung und Vergleich desLS-Faktors mittels SAGA-GIS
Field based LS-Factor nach Desmet & Govers (1996) [ref. Wishmeier & Smith (1978)]
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Durchschnittlicher LS-Faktor pro Rasterzelle (25 m²) in Sachsen:Ohne Kleinstrukturen: 1,466Mit Kleinstrukturen: 1,451 (-1,04%)
Auswirkung von Kleinstrukturen auf den LS-Faktor
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Bundesweite Indikatoren für Ökosystemleistungen am Beispiel der
Regulierung der Bodenerosion
R.-U. Syrbe, M. Schorcht, K. Grunewald, G. Meinel, J. Kramer
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!