Beschreibung

Die Rekultivierungsschicht als Komponente von Deponie-Oberflächenabdichtungssystemen soll unter anderem dazu beitragen, schädliche Umweltauswirkungen zu reduzieren, indem Niederschlagswasser vom Deponiekörper ferngehalten wird. Das Forschungsvorhaben BWU 26004 ?Leonberg 2005+ - Wasserhaushalt qualifizierter Rekultivierungsschichten? befasste sich mit der Frage, ob und in welchem Maß ein innovativer, Boden schonender Einbau der Rekultivierungsschicht den Wasserhaushalt und die Bodenentwicklung des Systems verändert. Als Hypothese lag zugrunde, dass ein weniger stark verdichteter Boden eine bessere Durchwurzelung und besseres Pflanzenwachstum zulässt, durch die höhere Biomasseproduktion Transpiration und Interzeption gesteigert werden und so die Sickerwassermenge aus der Rekultivierungsschicht reduziert werden kann.

Im Jahr 2000 wurden auf der Kreismülldeponie Leonberg (Landkreis Böblingen, Baden-Württemberg) zwei Großlysimeterfelder gebaut und mit Vorwaldbäumen bepflanzt. Diese Lysimeterfelder unterscheiden sich nur durch das Einbauverfahren des Bodens: In einem Feld wurde die Rekultivierungsschicht unverdichtet eingebaut, im zweiten beim Einbau lagenweise verdichtet. Bodenmaterial, Bepflanzung und Behandlung der Felder sind ansonsten identisch.

Das Projekt hat zum Ziel, Forschungsarbeiten der Vorprojekte weiterzuführen, um lückenlose Datenreihen vom Initialstadium bis zum ausgebildeten Waldbestand zu gewinnen und durch regelmäßige Kontrollen und Wartung den Bestand der Leonberger Lysimeteranlage für den Langzeitbetrieb zu sichern. Das Arbeitsprogramm beinhaltet Untersuchungen zur Entwicklung der Vegetation, der Regenwurmpopulation und der Bodenstruktur sowie das Erfassen von Wetterdaten, Absickerungsraten und Bodenwassergehalten in den Lysimeterfeldern.

Die Untersuchungen der Bodenstruktur zeigen, dass im Unterboden bisher nur wenige Anzeichen einer Gefügeentwicklung erkennbar sind, insbesondere ist im verdichtet eingebauten Boden noch keine Auflösung der Verdichtungen und der horizontalen Orientierung des Gefüges zu erkennen. An der Bodenoberfläche hat sich ein 5 10 cm mächtiger, teilweise krümeliger Oberboden entwickelt. Dies ist vor allem eine Folge der Tätigkeit von Regenwürmern, die den beim Bau der Testfelder in geringer Menge ausgebrachten Kompost und die Streu der Gehölze in den Boden einmischen. Die Regenwürmer verbessern sukzessive die Bodenstruktur, es wird aber noch lange Zeit dauern, bis das Bodengefüge von altem Wald oder Grünland erreicht wird.

In den Anfangsjahren waren deutliche Unterschiede bei Trockenraumdichte und Eindringwiderstand zwischen den Versuchsfeldern nachweisbar. Die Ergebnisse der stichpunktartigen bodenphysikalischen Untersuchung im Jahr 2008 legen den Schluss nahe, dass der unverdichtete Boden vermutlich bedingt durch Setzungen in der Tiefe von 0,5 1,3 m zwischenzeitlich ähnlich hohe Trockenraumdichten wie der mechanisch verdichtete Boden von Beginn an aufweist.

Die Tiefendurchwurzelung war im unverdichteten Boden stärker ausgeprägt, jedoch scheinen ebenso wie bei der Bodendichte Unterschiede zwischen den Testfeldern im Lauf der Zeit geringer zu werden. So konnten 2008 erstmals auch im verdichteten Boden Wurzeln unterhalb 70 cm Tiefe nachgewiesen werden.

Da die im Boden vorhandene Regenwurmpopulation durch die Erdbaumaßnahmen fast vollständig vernichtet wurde und nur mit sehr langsamer Einwanderung zu rechnen war, wurden 2002 initial Regenwürmer ausgebracht. Es entwickelte sich eine sehr artenreiche und bezüglich Abundanz und Biomasse guten Grünlandböden entsprechende Population, was auf sehr gute Habitatbedingungen hindeutet. Im Jahr 2011 war allerdings ein Rückgang aufgrund der langen Trockenperiode zu verzeichnen. Die Unterschiede zwischen den Testfeldern sind mittlerweile sehr gering. Im unverdichteten Boden finden sich jedoch mehr Bauten tiefgrabender Regenwürmer.

Messungen des Stammumfangs der im Jahr 2000 gepflanzten Aspen (Populus tremula) belegen im Lysimeterfeld mit unverdichtetem Boden größere Zuwachsraten seit 2004. Auch die Wuchshöhe der Bäume ist in diesem Feld größer.

Die seit dem Jahr 2003 in beiden Lysimeterfeldern gemessenen Sickerwassermengen unterscheiden sich verstärkt seit 2006. Seit Beginn der Messungen betrug die Absickerung aus dem Feld mit verdichtetem Boden 18,4 % des Gesamt-Niederschlags, aus dem unverdichteten Boden dagegen nur 11,3 %. Dieser ?Wirkungsgrad? der Rekultivierungsschicht ist jedoch variabel und hängt auch von Jahresniederschlagssumme und saisonaler Verteilung der Niederschläge ab. Ein Vergleich der Messungen von Absickerung und Bodenwassergehalten in den Lysimeterfeldern zeigt außerdem, dass die Wassersättigung des Bodens über Feldkapazität keine notwendige Voraussetzung für die Sickerwasserbildung ist. Bereits bei niedrigeren Wassergehalten treten fallweise kurzzeitige und in der Menge stark reduzierte Abflüsse durch das Sekundärporensystem auf. Dies gilt vor allem für den verdichteten Boden. Es wird daher angenommen, dass die unterschiedlichen Einbauverfahren die Sekundärporensysteme der Felder beeinflussen und im verdichteten Boden mehr schnell dränende Risse vorhanden sind.

Die Ergebnisse der Langzeituntersuchungen lassen auf zwischenzeitlich relativ feine, aber für die Standortqualität bedeutsame Bodenunterschiede zwischen den beiden Testfeldern schließen. Boden schonende Verfahren, insbesondere der ungeschichtete Einbau mit möglichst geringer Verdichtung, sollten deshalb bei der Rekultivierung bevorzugt werden.