Header

UZH-Logo

Maintenance Infos

Landschaftsdynamik im Gebiet des Grossen Mooses - Moorböden, Wassermanagement und landwirtschaftliche Nutzung im Spannungsfeld zwischen Produktivität und Nachhaltigkeit


Egli, Markus; Gärtner, Holger; Röösli, Claudia; Seibert, Jan; Wiesenberg, Guido L B; Wingate, Vladimir (2020). Landschaftsdynamik im Gebiet des Grossen Mooses - Moorböden, Wassermanagement und landwirtschaftliche Nutzung im Spannungsfeld zwischen Produktivität und Nachhaltigkeit. Zürich: Geographisches Institut der Universität Zürich.

Abstract

Das Berner Seeland umfasst die in einem Dreieck zwischen Neuenburger-, Murten- und Bielersee eingebettete Senke am Jurasüdfuss. Noch vor 160 Jahren prägten Überschwemmungen, Armut und Krankheiten (Malaria) das Leben der Bevölkerung.
Die erste Juragewässerkorrektion (1868 - 1897) verbesserte die Situation für die lokale Bevölkerung entscheidend und eine ertragreiche Landwirtschaft wurde ermöglicht. Mitte des 20. Jahrhunderts traten erneut Probleme auf, diesmal bedingt durch die Absenkung grosser Flächen wegen Moorsackung und Moorabbau. Weitere Überschwemmungen waren die Folge. Als Konsequenz wurde ab 1963 die Zweite Juragewässerkorrektion umgesetzt, die 1973 ihren Abschluss fand. Der Prozess des Moorabbaus konnte aber nicht gestoppt werden. Verbreitet finden sich heute nur noch geringmächtige Böden und neue Senken, wo sich wiederum Wasser ansammelt. Für eine produktive Landwirtschaft braucht es aber fruchtbare Böden. Die Landwirtschaft steht somit vor der grossen Herausforderung, eine produktive, ertragreiche aber nachhaltige Bewirtschaftung für die Zukunft sicherzustellen.
Im Berner Seeland laufen bereits einige Planungsprojekte im Hinblick auf die Gestaltung der zukünftigen Nutzung. Unsere Studie ist eine Ergänzung dazu. Wir beschäftigten uns mit der Entstehung der Moore im Berner Seeland sowie deren Abbau und Moorsackung seit den letzten rund 150 Jahren. Ein spezifisches Augenmerk wurde auf Geländeveränder ungen seit 1920 bis heute gelegt. Wir gingen der Frage nach, wie gross die Bodenabsenkungen der letzten hundert Jahre waren und welches die räumliche Verteilung in dieser Hinsicht war. Als Folge der Absenkungen und Verringe rung der Bodenfruchtbarkeit werden seit mehreren Jahrzehnten lokal Massnahmen getroffen, die von Tiefpflügen bis zu Auf schüttungen reichen. Zwei derartige Aufschüttungen wurden von uns näher untersucht, um deren Einfluss auf den Boden und den Abbau der organischen Substanz zu erfassen. Da im Gebiet auch grosse Staatswälder vorhanden sind, stellte sich die Frage, inwiefern auch das Baumwachstum beeinflusst wird und welche Auswirkung dies auf den Torfabbau haben könnte. Das Drainagesystem und Binnenkanalnetz im Grossen Moos ist mit einer Länge von 80 Kilometern sehr komplex. Die Reaktion des Wasserstands in den Kanälen auf Niederschlagsereignisse, die Funktionsweise des Kanalsystems, die Rauheit der Kanäle und die Dynamik des Grundwassers waren von zusätzlichem Interesse.
Bedingt durch die häufigen Richtungsänderungen und das Mäandrieren der Aare entstanden die Moore im Berner Seeland zu ganz unterschiedlichen Zeitpunkten. Wie unsere Datierungen zeigen, befand sich in der Gegend des heutigen Burgermoos/Lüscherzmoos ein grösserer See, der vor etwa 13’000 Jahren zu verlanden begann. Ab 11’000 Jahren vor heute bildete sich dann ein Moor. Im Grossen Moos fanden erste Moorbildungen etwa 10’000 – 11’000 Jahren vor heute statt. Im Bereich der mäandrierenden Aare konnten wir neue Moorbildungen bis etwa 3200 Jahre vor heute zurückverfolgen. Diese Moore wurden später zum Teil wieder überflutet und zugesandet, was dazu geführt hat, dass heute der Profilaufbau des Moorbodens an solchen Standorten sehr variabel ist. Die Aare lagerte einerseits Sedimente ab und andererseits konnten sich in alten Flussläufen und Überschwemmungsgebieten Feuchtstandorte bilden. Wir konnten hohe Sedimentationsraten bis etwa 5000 Jahre vor heute nachweisen und dann wiederum während den letzten 1500 – 2000 Jahren.
Die ertragreiche Landwirtschaft führte in den letzten 150 Jahren zu einem starken Moorabbau. Unter landwirtschaftlicher Nutzung werden Kohlenstoffverluste von bis zu 5 t C/(ha a) gemessen. Unter Waldvegetation beträgt dieser Verlust rund die Hälfte. Damit scheint sich die Waldvegetation positiv auszuwirken, indem sie die Moorzehrung zwar nicht verhindert, aber nachweisbar zu reduzieren vermag.
Die Prozesse der Moor- bzw. Bodensackung sind bereits seit der Ersten Juragewässerkorrektion als ein grosses Problem erkannt worden. In dieser Arbeit gelang es uns, diese Oberflächenveränderung das erste Mal zu quanti fi zieren und auch räumlich zu differenzieren. 1920 wurden durch das Büro für Juragewässerkorrektion im Grossen Moos detaillierte Höhenkotenpläne erstellt. Die etwas mehr als 44’000 mit dem historischen Messtischverfahren erfassten Kartenpunkte wurden manuell digitalisiert. Auf dieser Basis wurde ein Geländemodell erstellt und mit demjenigen vom Jahr 2016 verglichen. In diesen knapp 100 Jahren konnten als Resultat grossflächig Absenkungen von bis zu 2.5 m nachgewiesen werden. Die gemessenen Absenkungen stimmen gut mit den C-Verlusten und berechneten Moorsackungsbeträgen im Landwirtschaftsland und Waldgebiet überein (0.7 – 2.5 m). Räumlich gesehen wurde eine grosse Variabilität aufgedeckt. Die am stärksten betroffenen Zonen liegen südlich von Ins und westlich von Kerzers.
Mittels multispektraler Satellitendaten ist es heutzutage möglich, die Bepflanzung und das Wachstum der Felder einheitlich, flächendeckend und kontinuierlich zu beobachten. Diese Technologie steckt zwar noch im Entwicklungsstadium, kann aber langfristig Aufschluss darüber geben, ob und wie die Bodendegradation mit der Art der Bewirtschaftung zusammenhängt, um daraus Massnahmen für eine nachhaltige Landwirtschaft abzuleiten. Der NDVI (normalized difference vegetation index), der den roten und infraroten Spektralbereich berücksichtigt, gibt Auskunft über die Vegetationszyklen und diese wiederum über die Art und Intensität des Anbaus. Tendenziell korrelieren die als erhöht erkannten Vegetationszyklen mit dem Moorabbau.
Das ausgeklügelte Kanalsystem im Berner Seeland dient sowohl der Be- wie auch der Entwässerung. Erst damit wurde eine ertragreiche Landwirtschaft überhaupt ermöglicht, wodurch sich das Berner Seeland zur «Gemüsekammer» der Schweiz entwickelte. Niederschlagsereignisse widerspiegeln sich meist direkt in einer Erhöhung des Grundwasserstandes. Von November bis März sind die Wehre in den Binnenkanälen geöffnet, da für die Landwirtschaft kein zusätzlicher Wasserbedarf besteht. Danach werden die Wehre schrittweise und nach Bedarf geschlossen, um den Grundwasserstand hoch zu halten und Wasser für die Pflanzen konti nuierlich zur Verfügung zu stellen. Die Zeitreihenanalyse der Grund wasserstände und eine detaillierte Analyse des Jahres 2018 haben gezeigt, dass sich der Grundwasserspiegel durch die Binnenkanäle gut steuern lässt. Sobald die Wehre aktiv geschlossen und/oder geöffnet werden, stabilisiert sich der Grundwasserspiegel und es treten wesentlich kleinere Schwankungen auf. Die hydrologische Rauheit der Kanäle ist in Bezug auf Fliessgewässer eher hoch. Dies charakterisiert die Kanäle als träge bis gleichmässig fliessend (Manning-Strickler Koeffizient 0.0265 – 0.0355 s/m1/3). Aufgrund des sehr geringen Gefälles muss das störungsfreie Fliessen im ganzen Binnenkanalsystem gesichert werden. Um weiterhin eine ertragreiche Landwirtschaft betreiben zu können, ist der ständige Unterhalt der Kanäle und Stauwehre eine zentrale Voraussetzung.
Eine weitere wichtige Voraussetzung für eine ertragreiche Landwirtschaft sind fruchtbare Böden. Die Untersuchungen an den beiden Standorten mit erfolgter Aufschüttung zeigen, dass die durchgeführten Massnahmen erfolgreich waren: die Vernässungen wurden gestoppt, der Abbau organischer Materie des darunter liegenden Moorbodens reduziert und die Produktivität erhöht. Dieser Erfolg täuscht aber nicht darüber hinweg, dass das Bodenmaterial während des Einbaus stark verdichtet wurde. Dank der guten physikalischen Eigenschaften des eingebrachten Materials konnten aber Folgeschäden verhindert werden. Der Bodenschutz, die Behörden und Landeigentümer stehen damit vor der grossen Herausforderung, solche Massnahmen verstärkt zu koordinieren und nachhaltig einzusetzen.
Das Grosse Moos weist auch grössere Waldgebiete aus. Die Auswertung von ca. 8000 Jahrringen von 54 beprobten Bäumen zeigt, dass die Waldvegetation primär durch das Niederschlagsregime und den Grundwasserspiegel gesteuert wird. Die Temperatur hingegen übt auf das Jahrringwachstum einen kleineren Einfluss aus. Da Eschen Tiefwurzler sind, können sie auch aus tieferen Schichten (Grund-) Wasser beziehen, während Fichten als Flachwurzler ihren Wasserbedarf aus dem obersten Bodenbereich abdecken müssen. Je nach Dichte der Bestockung und Ausbreitung der Wurzeln kann dies zu einer Absenkung des Grundwasserspiegels führen. Das Resultat ist eine schwache Absenkung des Moorbodens in der Umgebung der Bäume. Die Waldvegetation wirkt sich insgesamt weniger negativ auf die Kohlenstoffbilanz im Boden aus als dies auf Landwirtschaftsflächen der Fall ist. Eigentlich hätte erwartet werden können, dass der Grundwasserspiegel im Wald tiefer läge als an baumlosen Standorten, da die Bäume generell mehr Wasser aus dem Boden ziehen als Feldfrüchte. Diese Vermutung kann mit den gemessenen Werten jedoch nicht bestätigt werden. Der Beschattungseffekt durch den Wald scheint die Transpiration der Baumvegetation auszugleichen, während auf offenen Flächen die Evaporation, durch stärkere Einstrahlung und Windgeschwindigkeit, den Wasserverlust erhöht. Bäume können sich also generell positiv auf die Böden ihrer Standorte auswirken. In diesem Zusammenhang ist allenfalls eine optimierte Kombination von Forst- und Landwirtschaft (Agroforstwirtschaft) zu erwägen, die eine potentielle alternative Landnutzung für besonders gefährdete Gebiete in Bezug auf Moorzehrung darstellt.
Die Landwirtschaftsregion Berner Seeland wird zukünftig mit grossen Herausforderungen konfrontiert sein, wie einer steigenden Forderung nach mehr Natur- und Bodenschutz sowie ökologischer Aufwertung der landwirtschaftlichen Strukturen ohne die agrarische Produktion allzu sehr einzuschränken.

Abstract

Das Berner Seeland umfasst die in einem Dreieck zwischen Neuenburger-, Murten- und Bielersee eingebettete Senke am Jurasüdfuss. Noch vor 160 Jahren prägten Überschwemmungen, Armut und Krankheiten (Malaria) das Leben der Bevölkerung.
Die erste Juragewässerkorrektion (1868 - 1897) verbesserte die Situation für die lokale Bevölkerung entscheidend und eine ertragreiche Landwirtschaft wurde ermöglicht. Mitte des 20. Jahrhunderts traten erneut Probleme auf, diesmal bedingt durch die Absenkung grosser Flächen wegen Moorsackung und Moorabbau. Weitere Überschwemmungen waren die Folge. Als Konsequenz wurde ab 1963 die Zweite Juragewässerkorrektion umgesetzt, die 1973 ihren Abschluss fand. Der Prozess des Moorabbaus konnte aber nicht gestoppt werden. Verbreitet finden sich heute nur noch geringmächtige Böden und neue Senken, wo sich wiederum Wasser ansammelt. Für eine produktive Landwirtschaft braucht es aber fruchtbare Böden. Die Landwirtschaft steht somit vor der grossen Herausforderung, eine produktive, ertragreiche aber nachhaltige Bewirtschaftung für die Zukunft sicherzustellen.
Im Berner Seeland laufen bereits einige Planungsprojekte im Hinblick auf die Gestaltung der zukünftigen Nutzung. Unsere Studie ist eine Ergänzung dazu. Wir beschäftigten uns mit der Entstehung der Moore im Berner Seeland sowie deren Abbau und Moorsackung seit den letzten rund 150 Jahren. Ein spezifisches Augenmerk wurde auf Geländeveränder ungen seit 1920 bis heute gelegt. Wir gingen der Frage nach, wie gross die Bodenabsenkungen der letzten hundert Jahre waren und welches die räumliche Verteilung in dieser Hinsicht war. Als Folge der Absenkungen und Verringe rung der Bodenfruchtbarkeit werden seit mehreren Jahrzehnten lokal Massnahmen getroffen, die von Tiefpflügen bis zu Auf schüttungen reichen. Zwei derartige Aufschüttungen wurden von uns näher untersucht, um deren Einfluss auf den Boden und den Abbau der organischen Substanz zu erfassen. Da im Gebiet auch grosse Staatswälder vorhanden sind, stellte sich die Frage, inwiefern auch das Baumwachstum beeinflusst wird und welche Auswirkung dies auf den Torfabbau haben könnte. Das Drainagesystem und Binnenkanalnetz im Grossen Moos ist mit einer Länge von 80 Kilometern sehr komplex. Die Reaktion des Wasserstands in den Kanälen auf Niederschlagsereignisse, die Funktionsweise des Kanalsystems, die Rauheit der Kanäle und die Dynamik des Grundwassers waren von zusätzlichem Interesse.
Bedingt durch die häufigen Richtungsänderungen und das Mäandrieren der Aare entstanden die Moore im Berner Seeland zu ganz unterschiedlichen Zeitpunkten. Wie unsere Datierungen zeigen, befand sich in der Gegend des heutigen Burgermoos/Lüscherzmoos ein grösserer See, der vor etwa 13’000 Jahren zu verlanden begann. Ab 11’000 Jahren vor heute bildete sich dann ein Moor. Im Grossen Moos fanden erste Moorbildungen etwa 10’000 – 11’000 Jahren vor heute statt. Im Bereich der mäandrierenden Aare konnten wir neue Moorbildungen bis etwa 3200 Jahre vor heute zurückverfolgen. Diese Moore wurden später zum Teil wieder überflutet und zugesandet, was dazu geführt hat, dass heute der Profilaufbau des Moorbodens an solchen Standorten sehr variabel ist. Die Aare lagerte einerseits Sedimente ab und andererseits konnten sich in alten Flussläufen und Überschwemmungsgebieten Feuchtstandorte bilden. Wir konnten hohe Sedimentationsraten bis etwa 5000 Jahre vor heute nachweisen und dann wiederum während den letzten 1500 – 2000 Jahren.
Die ertragreiche Landwirtschaft führte in den letzten 150 Jahren zu einem starken Moorabbau. Unter landwirtschaftlicher Nutzung werden Kohlenstoffverluste von bis zu 5 t C/(ha a) gemessen. Unter Waldvegetation beträgt dieser Verlust rund die Hälfte. Damit scheint sich die Waldvegetation positiv auszuwirken, indem sie die Moorzehrung zwar nicht verhindert, aber nachweisbar zu reduzieren vermag.
Die Prozesse der Moor- bzw. Bodensackung sind bereits seit der Ersten Juragewässerkorrektion als ein grosses Problem erkannt worden. In dieser Arbeit gelang es uns, diese Oberflächenveränderung das erste Mal zu quanti fi zieren und auch räumlich zu differenzieren. 1920 wurden durch das Büro für Juragewässerkorrektion im Grossen Moos detaillierte Höhenkotenpläne erstellt. Die etwas mehr als 44’000 mit dem historischen Messtischverfahren erfassten Kartenpunkte wurden manuell digitalisiert. Auf dieser Basis wurde ein Geländemodell erstellt und mit demjenigen vom Jahr 2016 verglichen. In diesen knapp 100 Jahren konnten als Resultat grossflächig Absenkungen von bis zu 2.5 m nachgewiesen werden. Die gemessenen Absenkungen stimmen gut mit den C-Verlusten und berechneten Moorsackungsbeträgen im Landwirtschaftsland und Waldgebiet überein (0.7 – 2.5 m). Räumlich gesehen wurde eine grosse Variabilität aufgedeckt. Die am stärksten betroffenen Zonen liegen südlich von Ins und westlich von Kerzers.
Mittels multispektraler Satellitendaten ist es heutzutage möglich, die Bepflanzung und das Wachstum der Felder einheitlich, flächendeckend und kontinuierlich zu beobachten. Diese Technologie steckt zwar noch im Entwicklungsstadium, kann aber langfristig Aufschluss darüber geben, ob und wie die Bodendegradation mit der Art der Bewirtschaftung zusammenhängt, um daraus Massnahmen für eine nachhaltige Landwirtschaft abzuleiten. Der NDVI (normalized difference vegetation index), der den roten und infraroten Spektralbereich berücksichtigt, gibt Auskunft über die Vegetationszyklen und diese wiederum über die Art und Intensität des Anbaus. Tendenziell korrelieren die als erhöht erkannten Vegetationszyklen mit dem Moorabbau.
Das ausgeklügelte Kanalsystem im Berner Seeland dient sowohl der Be- wie auch der Entwässerung. Erst damit wurde eine ertragreiche Landwirtschaft überhaupt ermöglicht, wodurch sich das Berner Seeland zur «Gemüsekammer» der Schweiz entwickelte. Niederschlagsereignisse widerspiegeln sich meist direkt in einer Erhöhung des Grundwasserstandes. Von November bis März sind die Wehre in den Binnenkanälen geöffnet, da für die Landwirtschaft kein zusätzlicher Wasserbedarf besteht. Danach werden die Wehre schrittweise und nach Bedarf geschlossen, um den Grundwasserstand hoch zu halten und Wasser für die Pflanzen konti nuierlich zur Verfügung zu stellen. Die Zeitreihenanalyse der Grund wasserstände und eine detaillierte Analyse des Jahres 2018 haben gezeigt, dass sich der Grundwasserspiegel durch die Binnenkanäle gut steuern lässt. Sobald die Wehre aktiv geschlossen und/oder geöffnet werden, stabilisiert sich der Grundwasserspiegel und es treten wesentlich kleinere Schwankungen auf. Die hydrologische Rauheit der Kanäle ist in Bezug auf Fliessgewässer eher hoch. Dies charakterisiert die Kanäle als träge bis gleichmässig fliessend (Manning-Strickler Koeffizient 0.0265 – 0.0355 s/m1/3). Aufgrund des sehr geringen Gefälles muss das störungsfreie Fliessen im ganzen Binnenkanalsystem gesichert werden. Um weiterhin eine ertragreiche Landwirtschaft betreiben zu können, ist der ständige Unterhalt der Kanäle und Stauwehre eine zentrale Voraussetzung.
Eine weitere wichtige Voraussetzung für eine ertragreiche Landwirtschaft sind fruchtbare Böden. Die Untersuchungen an den beiden Standorten mit erfolgter Aufschüttung zeigen, dass die durchgeführten Massnahmen erfolgreich waren: die Vernässungen wurden gestoppt, der Abbau organischer Materie des darunter liegenden Moorbodens reduziert und die Produktivität erhöht. Dieser Erfolg täuscht aber nicht darüber hinweg, dass das Bodenmaterial während des Einbaus stark verdichtet wurde. Dank der guten physikalischen Eigenschaften des eingebrachten Materials konnten aber Folgeschäden verhindert werden. Der Bodenschutz, die Behörden und Landeigentümer stehen damit vor der grossen Herausforderung, solche Massnahmen verstärkt zu koordinieren und nachhaltig einzusetzen.
Das Grosse Moos weist auch grössere Waldgebiete aus. Die Auswertung von ca. 8000 Jahrringen von 54 beprobten Bäumen zeigt, dass die Waldvegetation primär durch das Niederschlagsregime und den Grundwasserspiegel gesteuert wird. Die Temperatur hingegen übt auf das Jahrringwachstum einen kleineren Einfluss aus. Da Eschen Tiefwurzler sind, können sie auch aus tieferen Schichten (Grund-) Wasser beziehen, während Fichten als Flachwurzler ihren Wasserbedarf aus dem obersten Bodenbereich abdecken müssen. Je nach Dichte der Bestockung und Ausbreitung der Wurzeln kann dies zu einer Absenkung des Grundwasserspiegels führen. Das Resultat ist eine schwache Absenkung des Moorbodens in der Umgebung der Bäume. Die Waldvegetation wirkt sich insgesamt weniger negativ auf die Kohlenstoffbilanz im Boden aus als dies auf Landwirtschaftsflächen der Fall ist. Eigentlich hätte erwartet werden können, dass der Grundwasserspiegel im Wald tiefer läge als an baumlosen Standorten, da die Bäume generell mehr Wasser aus dem Boden ziehen als Feldfrüchte. Diese Vermutung kann mit den gemessenen Werten jedoch nicht bestätigt werden. Der Beschattungseffekt durch den Wald scheint die Transpiration der Baumvegetation auszugleichen, während auf offenen Flächen die Evaporation, durch stärkere Einstrahlung und Windgeschwindigkeit, den Wasserverlust erhöht. Bäume können sich also generell positiv auf die Böden ihrer Standorte auswirken. In diesem Zusammenhang ist allenfalls eine optimierte Kombination von Forst- und Landwirtschaft (Agroforstwirtschaft) zu erwägen, die eine potentielle alternative Landnutzung für besonders gefährdete Gebiete in Bezug auf Moorzehrung darstellt.
Die Landwirtschaftsregion Berner Seeland wird zukünftig mit grossen Herausforderungen konfrontiert sein, wie einer steigenden Forderung nach mehr Natur- und Bodenschutz sowie ökologischer Aufwertung der landwirtschaftlichen Strukturen ohne die agrarische Produktion allzu sehr einzuschränken.

Statistics

Altmetrics

Downloads

112 downloads since deposited on 07 Oct 2020
112 downloads since 12 months
Detailed statistics

Additional indexing

Item Type:Monograph
Communities & Collections:07 Faculty of Science > Institute of Geography
Dewey Decimal Classification:910 Geography & travel
Language:German
Date:2020
Deposited On:07 Oct 2020 12:28
Last Modified:08 Oct 2020 11:25
Publisher:Geographisches Institut der Universität Zürich
Series Name:Schriftenreihe Physische Geographie
Volume:68
Number of Pages:91
ISBN:978-­3-­906894-­16­-4
OA Status:Green

Download

Green Open Access

Download PDF  'Landschaftsdynamik im Gebiet des Grossen Mooses - Moorböden, Wassermanagement und landwirtschaftliche Nutzung im Spannungsfeld zwischen Produktivität und Nachhaltigkeit'.
Preview
Content: Published Version
Language: German
Filetype: PDF
Size: 19MB