Bodenkarten: Kartierung von Bodeneigenschaften zur Beurteilung von Bodenfunktionen auf regionaler Skala

Böden sind von zentraler Bedeutung für Ökosysteme und leisten wichtige Dienste, indem sie beispielsweise nach starken Niederschlägen Wasser speichern oder Wasser filtern und klären. Die meisten Bodenfunktionen lassen sich nicht direkt messen, sondern nur anhand von Modellen aus den Bodeneigenschaften ableiten. Räumliche Informationen über Bodeneigenschaften liegen allerdings nur für rund 30 Prozent der landwirtschaftlichen Nutzflächen in der Schweiz vor.

Ziel des Projekts war es, Methoden zu entwickeln, die es erlauben, Bodeneigenschaften mit Hilfe hochauflösender digitaler Bodenkarten abzubilden und daraus Bodenfunktionskarten zu erstellen.

Die Bodeneigenschaften und -funktionen wurden in drei Studienregionen in den Kantonen Bern und Zürich kartiert. Zunächst wurden dazu die Bodenstruktur, der Gehalt an Steinen und Humus, die hydromorphen Eigenschaften, die Bodentiefe, der pH-Wert, die Kationenaustausch-Kapazität, die Austauschkationen und die Lagerungsdichte der Böden räumlich modelliert. Als Basis dazu passte das Team geoadditive Modelle an harmonisierte bestehende Bodendaten und Umweltkovariablen an. Ausgehend von den Bodeneigenschaftenkarten und unter Verwendung der in Deutschland und in der Schweiz etablierten Bewertungsverfahren wurden anschliessend Bodenfunktionskarten für die landwirtschaftliche Produktion, für die Regulierung von Nährstoff- und Wasserkreisläufen sowie für die Filterung von Schadstoffen erstellt.

Das Projekt hat die Verfahren für die digitale Bodenkartierung und -bewertung weiterentwickelt und dazu einen einen Arbeitsablauf zur Harmonisierung alter Bodendaten festgelegt. Es wurde untersucht, wie die Topographie bei der räumlichen Modellierung von Bodeneigenschaften berücksichtigen werden kann. Zudem wurde ein Verfahren entwickelt für die optimale Nutzung von spektroskopischen Luftaufnahmen und ein neues, maschinelles Lernverfahren für die digitale Kartierung von Böden eingeführt.

Räumlich explizite Bodenfunktionsdaten sind eine Grundvoraussetzung für die nachhaltige Nutzung von Böden. Fehlende Bodendaten sind in der Schweiz ein gravierendes Hindernis für die Berücksichtigung der Bodenqualität in der Raumplanung und in der Landwirtschaft. Die Pilotstudie zeigt, wie sich raumbezogene Bodendaten über Bodenbildungsfaktoren aus bestehenden Bodendaten und räumlichen Informationen gewinnen lassen.

PMSoil: Predictive mapping of soil properties for the evaluation of soil functions at regional scale