Mit dem Kartoffelanbau in Hanglagen sind erhebliche Erosionsgefahren verbunden. Insbesondere die Dammformung, das Absieben und der späte Bestandsschluss sind dafür verantwortlich. Zur Beurteilung der Erosionsgefährdung von Kartoffelflächen wurde ein Zusatzmodul für das Modell Erosion-3D entwickelt. Mit diesem Modul lassen sich besonders gefährdete Flächen identifizieren sowie Schutzmaßnahmen wie Hanglängenverkürzung durch Grünstreifen, Schlagteilung und Richtungsänderung der Kartoffeldämme vorab in ihrer Wirksamkeit bewerten. Der Bericht erläutert die Funktionsweise des Zusatzmoduls und seine beispielhafte Anwendung in Praxisbetrieben.

In ackerbaulich genutzten, reliefbedingten Abflussbahnen wie z. B. Hangrinnen und Tiefenlinien kann bei Starkregen der Oberflächenabfluss zu hohen Erosionsschäden führen. In fünf verschiedenen Regionen Sachsens wurden anhand von Fallstudien mit den betroffenen Landwirtschaftsbetrieben Maßnahmen für einen standortgerechten Erosionsschutz konzipiert und umgesetzt. Dazu gehören die dauerhaft konservierende Bodenbearbeitung/Direktsaat, die Schlagunterteilung quer zum Hang und der streifenartige kleinräumige Wechsel von erosionsanfälligen und -unanfälligen Kulturen. Auch der Anbau dauerhafter Strukturen wie Hecken, Feldgehölze, Hochraine und dauerbegrünte Wiesenschutzstreifen quer zur Hangrichtung oder die Begrünung der Abflussbahn als Grünland oder mit Gehölzen sind wirksame Erosionsschutzmaßnahmen. Für die Fallbeispiele wurden praktische Lösungen entwickelt. Die Maßnahmekonzeptionen zu den Fallstudien bestehen aus Karten (Maßstab ca. 1:3.000) und detaillierten Beschreibungen der Einzelmaßnahmen mit Kostenschätzung, Fördermöglichkeiten und Umsetzungsstrategien.

Im Freistaat Sachsen tritt jährlich mehr oder weniger ausgeprägt nach lokalen Starkregenereignissen Bodenerosion auf. In der Öffentlichkeit werden die Erosionsschäden meist erst beachtet, wenn über den Ackerboden hinaus Siedlungs- und Verkehrsbereiche betroffen sind. Bodenerosion kann eine schädliche Bodenveränderung begründen, die nach § 4 Bundesbodenschutzgesetz abzuwehren oder zu sanieren ist. Für die Frage, ob eine schädliche Bodenveränderung vorliegt, enthält die Arbeitshilfe Hinweise.

Seit 2005 untersuchen Fachbehörden in Dauerfeldversuchen unterschiedliche Bodenbearbeitungssysteme und Verfahren zum Schutz vor Wassererosion und Schadverdichtung. Sechs Fachbeiträge stellen die Wirkung auf Ertrag, Erosionsgefährdung, Infiltrationsverhalten sowie Humus- und Nährstoffgehalte dar. Dauerhaft konservierende Bodenbearbeitung ist die wirksamste Erosionsschutzmaßnahme und vermindert den Bodenabtrag durch Wassererosion um bis zu 90 Prozent. Sie führt auf sandigeren Böden und auf Lössböden in den oberen Bodenschichten zur Anreicherung von Humus, Kalium und Magnesium, in Sachsens Lössboden auch zur P-Anreicherung. Zwischen pfluglos und mit Pflug bestellten Fruchtarten gab es keine Ertragsunterschiede. Konservierende Bodenbearbeitung/Direktsaat führen gegenüber dem Pflug zum Anstieg der Bodendichte im unbearbeiteten Krumenboden und zur Abnahme der Luftkapazität. Auf Lössböden wird dies durch Wurmgänge und Wurzelröhren ausgeglichen. Lössböden können daher langfristig flach bearbeitet werden. Strukturschwache Sandböden müssen dagegen bodenzustandsabhängig intensiver und im Einzeljahr krumentief gelockert werden. Bandlaufwerke schützen Ackerflächen im Unterboden auch bei hoher Auflast von 14 t vorsorgend gegen Schadverdichtung. Schonend für das Bodengefüge wirkt eine Reifeninnendruckabsenkung in Kombination mit Vermeidung von Radlasten über 10 t.

Soil erosion is a complex geomorphological process with varying influences of different impacts at different spatio-temporal scales. To date, measurement of soil erosion is predominantly realisable at specific scales, thereby detecting separate processes, e.g. interrill erosion contrary to rill erosion. It is difficult to survey soil surface changes at larger areal coverage such as field scale with high spatial resolution. Either net changes at the system outlet or remaining traces after the erosional event are usually measured. Thus, either quasi-point measurements are extrapolated to the corresponding area without knowing the actual sediment source as well as sediment storage behaviour on the plot or erosion rates are estimated disrupting the area of investigation during the data acquisition impeding multi-temporal assessment. Furthermore, established methods of soil erosion detection and quantification are typically only reliable for large event magnitudes, very labour and time intense, or inflexible. To better observe soil erosion processes at field scale and under natural conditions, the development of a method is necessary, which identifies and quantifies sediment sources and sinks at the hillslope with high spatial resolution and captures single precipitation events as well as allows for longer observation periods. Therefore, an approach is introduced, which measures soil surface changes for multi-spatio-temporal scales without disturbing the area of interest. Recent advances regarding techniques to capture high resolution topography (HiRT) data led to several promising tools for soil erosion measurement with corresponding advantages but also disadvantages. The necessity exists to evaluate those methods because they have been rarely utilised in soil surface studies. On the one hand, there is terrestrial laser scanning (TLS), which comprises high error reliability and retrieves 3D information directly. And on the other hand, there is unmanned aerial vehicle (UAV) technology in combination with structure from motion (SfM) algorithms resulting in UAV photogrammetry, which is very flexible in the field and depicts a beneficial perspective. Evaluation of the TLS feasibility reveals that this method implies a systematic error that is distance-related and temporal constant for the investigated device and can be corrected transferring calibration values retrieved from an estimated lookup table. However, TLS still reaches its application limits quickly due to an unfavourable (almost horizontal) scanning view at the soil surface resulting in a fast decrease of point density and increase of noise with increasing distance from the device. UAV photogrammetry allows for a better perspective (birds-eye view) onto the area of interest, but possesses more complex error behaviour, especially in regard to the systematic error of a DEM dome, which depends on the method for 3D reconstruction from 2D images (i.e. options for additional implementation of observations) and on the image network configuration (i.e. parallel-axes and control point configuration). Therefore, a procedure is developed that enables flexible usage of different cameras and software tools without the need of additional information or specific camera orientations and yet avoiding this dome error. Furthermore, the accuracy potential of UAV photogrammetry describing rough soil surfaces is assessed because so far corresponding data is missing. Both HiRT methods are used for multi-temporal measurement of soil erosion processes resulting in surface changes of low magnitudes, i.e. rill and especially interrill erosion. Thus, a reference with high accuracy and stability is a requirement. A local reference system with sub-cm and at its best 1 mm accuracy is setup and confirmed by control surveys. TLS and UAV photogrammetry data registration with these targets ensures that errors due to referencing are of minimal impact. Analysis of the multi-temporal performance of both HiRT methods affirms TLS to be suitable for the detection of erosion forms of larger magnitudes because of a level of detection (LoD) of 1.5 cm. UAV photogrammetry enables the quantification of even lower magnitude changes (LoD of 1 cm) and a reliable observation of the change of surface roughness, which is important for runoff processes, at field plots due to high spatial resolution (1 cm²). Synergetic data fusion as a subsequent post-processing step is necessary to exploit the advantages of both HiRT methods and potentially further increase the LoD. The unprecedented high level of information entails the need for automatic geomorphic feature extraction due to the large amount of novel content. Therefore, a method is developed, which allows for accurate rill extraction and rill parameter calculation with high resolution enabling new perspectives onto rill erosion that has not been possible before due to labour and area access limits. Erosion volume and cross sections are calculated for each rill revealing a dominant rill deepening. Furthermore, rill shifting in dependence of the rill orientation towards the dominant wind direction is revealed. Two field plots are installed at erosion prone positions in the Mediterranean (1,000 m²) and in the European loess belt (600 m²) to ensure the detection of surface changes, permitting the evaluation of the feasibility, potential and limits of TLS and UAV photogrammetry in soil erosion studies. Observations are made regarding sediment connectivity at the hillslope scale. Both HiRT methods enable the identification of local sediment sources and sinks, but still exhibiting some degree of uncertainty due to the comparable high LoD in regard to laminar accumulation and interrill erosion processes. At both field sites wheel tracks and erosion rills increase hydrological and sedimentological connectivity. However, at the Mediterranean field plot especially dis-connectivity is obvious. At the European loess belt case study a triggering event could be captured, which led to high erosion rates due to high soil moisture contents and yet further erosion increase due to rill amplification after rill incision. Estimated soil erosion rates range between 2.6 tha-1 and 121.5 tha-1 for single precipitation events and illustrate a large variability due to very different site specifications, although both case studies are located in fragile landscapes. However, the susceptibility to soil erosion has different primary causes, i.e. torrential precipitation at the Mediterranean site and high soil erodibility at the European loess belt site. The future capability of the HiRT methods is their potential to be applicable at yet larger scales. Hence, investigations of the importance of gullys for sediment connectivity between hillslopes and channels are possible as well as the possible explanation of different erosion rates observed at hillslope and at catchment scales because local sediment sink and sources can be quantified. In addition, HiRT data can be a great tool for calibrating, validating and enhancing soil erosion models due to the unprecedented level of detail and the flexible multi-spatio-temporal application.

Due to a high population growth (approx. 2.5 % p.a) the food-sector in Syria is facing in-creasing problems. An enormous increase in population results in increased demand for food. This has adversely affected the socio-economic and ecological development in the country. Intensive use of various natural resources has led to significant changes in land use pattern, especially due to use of inappropriate methods in the agricultural sector. The increasing anthropogenic pressure on the sensitive ecological structure of the respective area causes environmental damages, in particular degradation of soil characteristics. In the semi-arid and arid eco-climatic zones vast areas are facing desertification. Soil erosion through water represents the main form of land degradation in the north-west of Syria. Particularly vulnerable are the soils with a shallow or no vegetation cover, such as the soils found in the Mediterranean hills, where olives are cultivated. For this research the Afrin region, located in the northwest of Syria, was selected as study area, in order to analyse and assess the extent of degradation. For estimation of erosion the relevant parameters of the “Universal Soil Loss Equation USLE” were used. These para-meters were adapted and integrated through remote sensing and GIS. LANDSAT TM and ASTER satellite imagery of the investigated area were used for this purpose. Data were acquired at the end of the dry season. In order to achieve an accurate evaluation and high-quality comparison of multi-temporal satellite data, imagery was firstly geometrically and atmospherically corrected and then analysed. The vegetation coverage and its current de-gradation level were investigated by spectral mixture analysis (SMA). The digital elevation model (DEM) derived from ASTER data was utilized to generate the slope gradient (S) and the slope length (L). In addition to the laboratory analysis, grain size index (GSI) and SMA were used for the characterization and mapping of soil erodibility. Land-use/land-cover classification and change detection were determined by using pixel-based classification procedures (maximum likelihood classification) and post classification methods respectively. Required samples for land cover classification of the remotely sensed data were collected during the field work, in addition to the soil samples for soil analysis. The results of this study show that advanced methods of remote sensing and GIS provide powerful tools not only for a better understanding of the land use changes, but also for an accurate assessment of land degradation and desertification. This knowledge, in turn, con-tributes highly towards developing effective and appropriate management strategies for sustainable use and conservation of natural resources in the north-west of Syria

Die elektrokinetische Bodensanierung nutzt Transporteffekte aus, die entstehen, wenn ein elektrisches Feld an einen Bodenkörper angelegt wird. Die Sanierungsmethode versagt bei immobilen Schadstoffen. Allerdings scheint unter bestimmten Bedingungen ein im Boden induzierter Abbau der Schadstoffe möglich. Dafür müssen so genannte "Mikroleiter" und Redox-Systeme im Boden vorhanden sein. Hierzu werden theoretische Modelle vorgestellt. An einem konkreten Beispiel (mit aliphatischen Chlorkohlenwasserstoffen kontaminierter Boden) wurde getestet, ob direkt im Boden ein Abbau der Schadstoffe mit der Technik der elektrochemischen Bodensanierung erzielt werden kann. Die Analyse der CKW wurde per GC-MS durchgeführt. Theoretisch ist ein reduktiver Abbau oder eine Dechlorierung durch Eliminierungsreaktionen möglich. Die Ergebnisse der Laborversuche (Einwaage 100-3.000 g) erbrachten unter Einhaltung bestimmter Faktoren einen erfolgreichen Abbau der CKW. Bei ständiger Bewässerung des Bodens und einer Feldstärke von mindestens 600 V/m konnte ein Abbau festgestellt werden. Die Erhöhung des Chlorid-Gehaltes im Abwasser zeigt die erfolgreiche Abbaureaktion an. Potentielle Abbauprodukte mit weniger Chlor-Atomen im Molekülaufbau konnten nachgewiesen werden. Diese Stoffe lassen sich mit den ursprünglichen Kontaminationssubstanzen verknüpfen. Da eine Migration der Schadstoffe im elektrischen Feld nicht beobachtet wurde, wird eine im Boden induzierte Abbaureaktion angenommen. In Bodenzonen mit hohem pH-Wert (Eliminierung) und in Kathodennähe (Reduktion) waren die stärksten Abbauraten zu verzeichnen. Bei Versuchen ohne ständige Bewässerung war der CKW-Abbau schwach. Die Widerstände stiegen stark an. Ein Versuch in einem Container (Einwaage Boden: ca. 2 t) erbrachte nur einen punktuellen Abbau der CKW. Die Struktur des Originalbodens verhinderte den Aufbau eines homogenen elektrischen Feldes. In einem Fassversuch (Einwaage Boden: ca. 33 kg) wurden die Versuchsbedingungen modifiziert. Anlagerungen an allen Elektroden verhinderten eine ausreichend hohe effektive Feldstärke im Bodenkörper. Sanierungseffekte fanden nur lokal begrenzt statt. Im Vergleich von Labor zu Großversuchen zeigte sich, dass die eingetragene Ladungsmenge eine entscheidende Rolle spielt.