Die historische Köhlerei in Brandenburg - Analyse der räumlichen Dimension und der Effekte auf bodenhydraulische Eigenschaften
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Durch die Kombination von GIS-basierter Kartierung und bodenkundlicher Untersuchung konnte das Projekt zeigen, inwieweit und wo die charakteristischen Bodeneigenschaften von Relikten der historischen Köhlerei rezente Ökosysteme beeinflussen. Im Hauptuntersuchungsgebiet in Brandenburg wurden HKM in großen Teilen der Waldflächen erfasst. Im Vergleich zu vorangegangenen Studien wurden für einige Gebiete ähnlich hohe und vereinzelt auch höhere Standortdichten festgestellt, die großflächige Kartierung zeigt somit, dass Meilerfelder mit hoher HKM-Dichte im nordosteuropäischen Tiefland keine Ausnahmeerscheinung darstellen. Im Vergleichsuntersuchungsgebiet in der Oberpfalz wurden ebenfalls weit verbreitet HKM unterschiedlicher Typen kartiert. Während bisherige Studien für Mittelgebirgsregionen fast ausschließlich als Hangplattformen angelegte HKM beschreiben, zeigen die Ergebnisse deutlich, dass auch hier HKM in weit höhen räumlichen Dichten in flachem Gelände vorkommen. Während größere Meilerfelder im nordosteuropäischen Tiefland bisher v.a. im Umfeld bedeutender historischer Industriestandorte beschrieben wurden, zeigen die Ergebnisse der Kartierung, dass HKM in großer Zahl und räumlicher Dichte auch in Waldgebieten ohne räumlichen Bezug zu solchen Holzkohlekonsumenten vorkommen. Auch im Vergleichsuntersuchungsgebiet bestätigt sich, dass große Meilerfelder nicht nur mit historischen Eisenwerken und Glashütten, sondern auch mit größeren Städte (als Ansammlung kleinerer Verbraucher) assoziiert sind. Die Verteilung der HKM deutet auf teilweisen Transport der Holzkohle über Wasserwege hin, eine bevorzugte Positionierung von Kohlemeilern in Gewässernähe ist aber kaum erkennbar. Die Untersuchung der bodenphysikalischen Eigenschaften im Labor zeigte u.a., dass die sehr geringe Lagerungsdichte der HKM-Böden durch im Vergleich zu den umliegenden Waldböden höhere Volumina von Grob- und Feinporen bedingt ist. Die Volumina an Mittelporen sind im HKM-Substrat demgegenüber ähnlich wie oder kleiner als in den Ah-Horizonten der Referenzböden, so dass im HKM- Substrat geringere Mengen an Wasser pflanzenverfügbar zurückgehalten werden. Wegen der hohen Mächtigkeiten der HKM-Substratschichten und der nahezu vollständig erhaltenen fossilen Ah-Horizonte in den HKM-Profilen ergeben sich, integriert über das Bodenprofil bzw. den Wurzelraum, dennoch tendenziell leicht erhöhte Werte für pflanzenverfügbares Wasser. Die für die untersuchten HKM festgestellten charakteristischen Porengrößenverteilungen unterscheiden sich von den meist in Studien zu Biokohleanwendungen beschriebenen Verteilungen. Infiltrationsversuche mit Farbtracern und das Monitoring von Bodenwassergehalten und Matrixpotentialen zeigten eine erhöhte räumliche und zeitliche Variabilität der Bodenfeuchte auf HKM. Unter trockenen Bedingungen ist die Infiltration in der HKM- Schicht, wohl durch die starke Hydrophobizität und heterogene Struktur des Substrats, stark auf wenige präferentielle Fließwege beschränkt. Dieses Muster besteht in tieferen Profilbereichen weiter, so dass nur geringe Teile des Bodenvolumens vom infiltrierenden Wasser erreicht werden und demzufolge das Wasserretentionsvermögen nur zu geringen Teilen ausgenutzt wird. Unter feuchten Bedingungen zeigen sich hingegen bei nicht mehr feststellbarer Hydrophobizität eine gleichmäßige Durchfeuchtung des HKM-Substrats und höhere Bodenwassergehalte. Neben der für die HKM-Substrate erhöhten räumlichen und zeitlichen Variabilität der Bodenfeuchte zeigten sich im Monitoring auch erhöhte zeitliche Schwankungen der Bodentemperatur. Die Eigenschaften der technogenen Substratschichten beeinflussen dabei nicht nur den Wasser- und Temperaturhaushalt innerhalb der HKM-Schicht, sondern auch in tieferliegenden Horizonten der HKM-Böden. Da die Ergebnisse v.a. stärkere räumliche und zeitliche Variabilität von Bodenfeuchte und -temperatur zeigen, lässt sich keine eindeutige Bewertung der Einflüsse auf die Standortbedingungen ableiten, tendenziell sind leicht negative Einflüsse auf das Pflanzenwachstum anzunehmen. Für die Waldgebiete Brandenburgs liegt die flächenhafte Relevanz der HKM-Böden v.a. in einer erhöhten räumlichen Variabilität von Boden- und Standorteigenschaften, während für die Flächen mit starker HKM-Konzentration im Vergleichsuntersuchungsgebiet die Eigenschaften der HKM-Böden teils die Bodenlandschaft dominieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2018. Bodenkundlich-geomorphologische Untersuchung von Meilerplätzen um Weiherhammer. Beiträge zur Archäologie in der Oberpfalz und in Regensburg 12, 275-290
Schneider, A., Hirsch, F., Raab, A. Raab, T.
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2018. Dye tracer visualization of infiltration patterns in soils on relict charcoal hearths. Frontiers in Environmental Sciences 6, 143
Schneider, A., Hirsch, F., Raab, A. Raab, T.
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2019. The temperature regime of a charcoal-enriched land use legacy soil. Soil Science Society of America Journal 83 (3), 565-574
Schneider, A., Hirsch, F., Raab, A. Raab, T.
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2020. Large‐scale mapping of anthropogenic relief features—legacies of past forest use in two historical charcoal production areas in Germany. Geoarchaeology
Schneider, A., Bonhage, A., Raab, A., Hirsch, F., Raab, T.
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2020. Long term anthropogenic enrichment of soil organic matter stocks in forest soils – detecting a legacy of historical charcoal production. Forest Ecology and Management 459: 117814
Bonhage, A., Hirsch, F., Schneider, A., Raab, A., Raab, T., Donovan, S.
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2020. The soil moisture regime of charcoalenriched land use legacy sites. Geoderma 366:114241
Schneider, A., Hirsch, F., Bonhage, A., Raab, A., Raab, T.
