Was macht eine Bodenlandschaft robust? Landschaftssensitivität gegenüber Landnutzungsänderungen am Beispiel eines südalpinen Tales (Tessin, Schweiz)

• Antragsteller: Dr. Sebastian Vogel
• Fachliche Zuordnung: Physische Geographie ; Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 409808488

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Durch Landwirtschaft ausgelöste Landnutzungsänderungen stellen den ökologisch bedeutendsten und flächenmäßig größten anthropogenen Eingriff in natürliche Bodenlandschaften dar. Dabei gelten alpine Landschaften als besonders störungsanfällig, was mit den extremen klimatischen und topographischen Bedingungen sowie der intensiven geomorphologischen Aktivität zusammenhängt. Innerhalb des vorliegenden Projektes wurde die Sensitivität einer südalpinen Bodenlandschaft im Tessin (Schweiz) auf eine Reihe von Landnutzungsänderungen beurteilt werden. Diese Landnutzungsänderungen werden durch sechs verschiedene Landnutzungseinheiten repräsentiert, die sich hinsichtlich der Ausprägung folgender Eigenschaften unterscheiden: (i) Art der Landnutzung (Weide; Wiese; Acker; Wald); (ii) Status der Landnutzung (aktiv; aufgegeben/extensiviert) und (iii) Topographie (terrassiert; natürlicher Hang). In einem ersten Schritt wurden die Auswirkungen der unterschiedlichen Landnutzungen auf bestimmte, als Sensitivitätsindikatoren ausgewiesene, bodenphysikalische und -chemische Parameter untersucht. Die Untersuchungen zeigten, eine generell sehr hohe Aggregatstabilität der Böden als Indikator ihrer Erosionsanfälligkeit unabhängig von der Landnutzung. Im Gegensatz zur Aggregatstabilität reagiert die Hydrophobizität der Böden am stärksten sensitiv auf Landnutzungsänderungen. Darüber hinaus diente die gesättigte hydraulische Leitfähigkeit (Ksat) als Proxy für die Infiltrationskapazität des Bodens. Durch den Vergleich von Ksat mit der Niederschlagsintensität wurde eine Beurteilung der Anfälligkeit der untersuchten Landnutzungen zur Bildung von Hortonschem Oberflächenabfluss (HOA) vorgenommen. Demnach scheint die Bodenlandschaft des Valle Onsernone bis zu Niederschlagsintensitäten einer Wiederkehrperiode von 10 Jahren stabil zu sein. Dieser Ansatz berücksichtigt jedoch nicht alle steuernde Faktoren für die Entstehung von HOA. Deshalb wurde in einem zweiten Schritt untersucht, ob es durch nutzungsbedingte Veränderungen dieser Sensitivitätsindikatoren zu einem signifikanten Anstieg des HOA sowie der Bodenerosion gekommen ist, da Bodenerosion in Gebirgslandschaften der Hauptauslöser für Bodendegradation ist. Die Quantifizierung von HOA und Bodenerosion mittels Beregnungsexperimenten zeigte eine sehr hohe landnutzungsbedingte Variabilität des HOA mit den geringsten Werten auf den Magerwiesen auf nordexponierten Hängen (MSN) und höchsten Werten auf (wieder-)bewaldeten, aufgegebene Terrassen (FTS) auf südexponierten Hängen. Dennoch waren die Bodenerosionsraten unabhängig von der Landnutzung sehr gering, was auf eine hohe Stabilität der Bodenlandschaft hinweist. Die einzige Ausnahme bilden die FTS bei denen die Erosion und damit der Sedimenttransport um eine Zehnerpotenz erhöht war, insbesondere in Bereichen, in denen aufgrund mangelnder Terrassenpflege und des Aufwachsens von Bäumen die Terrassenmauern eingestürzt waren und der nackte Boden freigelegt wurde. Dadurch kam es zu einer lokalen Erhöhung der Hangneigung und zur Erosion des vegetationslosen Bodens, was insbesondere in dieser alpinen Landschaft zu einem Verlust wertvoller und begrenzter Bodenressourcen führen kann. Folglich müssen FTS als instabile Bodenlandschaften betrachtet werden, was aufgrund der enormen räumlichen Ausdehnung der Terrassen im Valle Onsernone ein ernstzunehmendes Risiko darstellt. Um diese Situation zu vermeiden oder abzumildern, sollten Terrassenmauern gepflegt und erhalten werden und der Boden der Terrassen sollten mit dichter Vegetation bedeckt sein, um einen natürlichen Schutz vor Bodenerosion zu bieten.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• What makes a soil landscape robust? Land use changes in a southern Alpine valley (Ticino, Switzerland). Be Geoscientists, 1st National Congress of Young Geoscientists, 7-10 October 2021, Naples (Italy), Poster presentation.
  Bettoni, M., Bosino, A., Vogel, S., Bernini, A., Adeniyi, O.D. & Maerker, M.
  
• Bibliometric Analysis of Soil and Landscape Stability, Sensitivity and Resistivity. Land, 11(8), 1328.
  Bettoni, Manuele; Maerker, Michael; Bosino, Alberto; Schillaci, Calogero & Vogel, Sebastian
  
• Sensitivity of a soil landscape to land use changes in a southern Alpine valley (Ticino, Switzerland). Copernicus GmbH.
  Bettoni, Manuele; Vogel, Sebastian & Maerker, Michael
  
• What makes soil landscape robust? Landscape sensitivity towards land use changes in a Swiss southern Alpine valley. Science of The Total Environment, 858, 159779.
  Bettoni, Manuele; Maerker, Michael; Sacchi, Roberto; Bosino, Alberto; Conedera, Marco; Simoncelli, Laura & Vogel, Sebastian