Tätigkeiten und Einsatzgebiete
1. Wasser-Probenahme ("Watersampling")
Das sogenannte "Watersampling" findet alle zwei Wochen an jeweils drei Lysimeterstationen* statt.
In den insgesamt sechs Serviceschächten hängen jeweils 4x6 (=24) Flaschen an den Wänden, die mit Saugkerzen im umliegenden Boden verbunden sind, die das Wasser aus dem Boden in die Flaschen saugen.
Die Menge des Wassers wird von mir und meinem Kollegen Mathis gemessen und dann für die weitere Analyse im Labor in kleine Probenfläschchen abgefüllt. Dort wird untersucht, wie hoch die Niederschlagswerte waren und wieviel applizierter Dünger ins Wasser gelangt ist.
Beim samplen im Feld ist höchste Sorgfalt gefragt, um eine Kontamination der Proben zu vermeiden.
2. Düngen und Biomasse ernten
Um herauszufinden, wie nachhaltige Langwirtschaft funktioniert, applizieren wir eine bestimmte Menge Gülle des Bauern aus der Umgebung unserer Fläche auf die Lysimeter. Es werden so unterschiedlich bewirtschaftete landwirtschaftliche Flächen miteinander verglichen. Bei der extensiven Bewirtschaftung beispielsweise wird weniger gedüngt und weniger häufig geerntet als bei der intensiven.
Die Gülle ist dabei zum Teil mit einem sogenannten "Tracer" (=Markierung) versehen. Dieser Tracer verbreitet sich mit dem Dünger im Boden, in den Pflanzen und im Wasser und entweicht teilweise in die Atmosphäre. Mit diesem Tracer kann nach der Ernte im Labor untersucht werden, wie viel Gülle tatsächlich in die Pflanze gelangt ist und sie zum wachsen gebracht hat.
Die Biomasse wird bei der Ernte mit einer Gartenschere bodennah abgeschnitten und in Papiertüten verpackt.
3. Weiterverarbeitung der Biomasse-Proben: Proben trocknen, schneiden, mahlen und einwiegen
Die geerntete Biomasse wird im nassen Zustand gewogen, dann im Ofen bei 60 Grad Celsius getrocknet und anschließend nochmals gewogen. Die Differenz der beiden Gewichte ergibt den Wassergehalt. Nach dem Trocknen werden die Proben (Heu) mit einer Schere kleingeschnitten, anschließend in kleine Behälter gefüllt und in der Kugelmühle zu feinem Pulver gemahlen, welches dann in kleine Zinnkapseln abgefüllt wird, um im Massenspektrometer auf seine Inhaltsstoffe analysiert zu werden. Diese vielen Einzelschritte (von der großen Tüte bis zu 2 mg Pulver in der Zinnkapsel) sind wichtig, um eine möglichst repräsentative Probe aller Pflanzen für die Analyse zu gewinnen. Meine Aufgabe besteht darin, den ganzen Prozess so sorgfältig wie möglich zu bearbeiten und kontrollieren, um genaue Ergebnisse zu erhalten.
4. Wartung der Lysimeterstationen
Zur täglichen Arbeit gehören neben der Probenahme auch die Wartung der Lysimeteranlagen.
Mit Freischneider und Rasenmäher werden sowohl außer- als auch innerhalb der eingezäunten Fläche das Gras gemäht, welches nicht beprobt wird. Es sollte immer so hoch stehen, wie das des Bauern herum, um die Messung so realistisch wie möglich zu gestalten.
Außerdem muss ein sogenanntes "künstliches Blatt" ebenfalls der Wuchshöhe des Grases angepasst werden, um genaue Daten messen zu können.
Zur täglichen Arbeit im Winter gehört außerdem das Freischippen der Wege zu den Messflächen und Abkehren der Fahrschiene des Roboters, um ihn weiterhin in Bewegung zu halten.
5. Feldkampagnen
5.1. Gut Nantesbuch
Bei Bad Heilbrunn, ca. 45 min von Garmisch-Partenkirchen entfernt, liegen inmitten von 320 Hektar Wald, Wiesen- und Moorlandschaften zwei historische Gehöfte, das Gut Nantesbuch und die Hofstelle Karpfsee.
Die beiden sind Teil der "Stiftung Kunst und Natur", die von Susanne Klatten gegründet wurde und dienen als Treffpunkt für Schulen, internationale Künstler*innen und Wissenschaftler*innen, die sich mit der Thematik nachhaltige Landwirtschaft ohne kommerziellen Profit beschäftigen.
Zu den wissenschaftlichen Arbeiten, die ich unter anderem zusammen mit Dr. Michael Dannenmann begleiten durfte, gehören Bodenprobenahmen. Diese werden entweder per Hand aber auch mit schweren Gerätschaften wie einem Bohrhammer durchgeführt. Wie auf den Bildern zu sehen, befand sich eine dieser Beprobungsflächen im Moor, welches bereits stark gesättigt ist, sodass etwaige Löcher schon nach wenigen Stunden wieder komplett vollgelaufen sind. Aufgrund der mehrtätigen Probe an Bodenmaterial aus verschiedenen Bodenschichten musste das Loch zuerst vollständig vom Wasser befreit werden. Danach wurde der Boden mit Hammer und Messer am Rand des Lochs "ausgesägt" und die verschiedenen Tiefenproben in Tüten verpackt zum Trocknen gebracht.
5.2. Biodiversitätsexploratorium Schwäbische Alb
Im Mai 2023 fand wie jedes Jahr die Bodenprobenbohrkampagne verschiedener Institutionen am Biodiversitätsexploratorium Schwäbische Alb bei Münsingen statt. Innerhalb einer Woche bohrten wir mit dem Bohrhammer "Cobra" pro Tag ca. 12 Bodenkerne bis zu einer Tiefe von 1 m. Mit dabei waren bspw. Studierende der Technischen Universität München, des Forschungszentrum Jülich, des Max-Plank-Instituts Jena und der Helmholtz-Zentren Leipzig, München und Halle.
Zur Erklärung: ein innen hohler metallener Bohrkern wird mithilfe des oben aufgesteckten, mit Benzin betriebenen Bohrhammers Stück für Stück in den Untergrund gehämmert. Es schiebt sich somit die Erde immer weiter in die Röhre, die am Ende fast vollständig mit Boden ausgekleidet ist. Durch das etwas angespitzte Ende des Metallbohrkerns, hat der Inhalt einen geringeren Durchmesser und klebt nicht an der Innenwand des Kerns fest. Der Metallkörper wird nach herausziehen durch Hebelwirkung und Reibungskräfte mit einer Kette an einem Stab geöffnet, der Inhalt und vermessen, gewogen anschließend in einzelne Tiefenschichten zerteilt verpackt (siehe Bild 3).
Besonders anstrengend waren hierbei die langen Arbeitstage, sowie steiles und teils unwegsames Gelände durch den Wald. Außerdem machte uns die Hitze, ab und an starke Regenschauer und Überhitzung der Cobra die Arbeit schwer, so dass wir oft warten mussten, bis es weiter gehen konnte. Zusammen als Team aus vier starken Mädels haben wir diese Aufgabe jedoch mit Bravour gemeistert, wie ich finde!
5.3. Lerchkogel
Am Lerchkogel, einem Berg im Vorgebirge des Karwendels, auf der Grenze zwischen Bayern und Tirol, durfte ich im Juni 2023 mithelfen, das Geländeprofil mithilfe eines Scanners zu erfassen.
Zur Erklärung: Mithilfe eines Laser-Scanners werden aus unterschiedlichen Perspektiven und Blickwinkeln Laserstrahlen auf die Oberfläche eines Geländes projiziert, die am Untergrund (z.B. Gras, Schnee, Hauswand, Baum, Fels,...) reflektiert werden. Die reflektierte Strahlung wird vom Laser eingefangen. Mittels der Reflexionsdauer kann so die Entfernung des gescannten Objekts bestimmt werden. Die reflektierten Laserstrahlen ergeben im Gesamtbild dann eine sogenannte "Punktwolke", mit der das Gelände digital repräsentativ abgebildet werden kann.
Dieses Verfahren ist unter anderem wichtig, um z.B. Hügel oder Senken zu erkennen, in denen Schnee in Zeiten der Schmelze länger liegen bleibt oder schneller abschmilzt. Daraus kann man Folgen des Klimawandels in einer bestimmten Region potenziell vorhersagen. Außerdem kann so auch die Schneehöhe von mehreren Jahren verglichen werden, womit etwaige Prognosen auf die Schneemenge in der Zukunft erstellt werden können.
6. Brunnenkopfalm (Wiederbeweidungsprojekt)
Die auf ca. 1700 m liegende Brunnenkopfalm oberhalb des kleinen Örtchens Graswang bei Ettal ist eine Hochalm im Naturschutzgebiet Ammergebirge, die nach dem zweiten Weltkrieg aufgrund von unwegsamen und steilen Geländeaufgegeben wurde. Die Aufgabe solcher Almen gefährdet die Treibhausgas-Senkenfunktion, Hochwasser- und Lawinenschutzschutz sowie die enorme Artenvielfalt dieser wertvollen, Jahrhunderte alten Kulturlandschaften. Wiederbeweidung ist die einzige Möglichkeit zum Erhalt solcher Almen, jedoch ist kaum bekannt, wie sich Wiederbeweidung auf Boden- und Wasserqualität sowie Artenvielfalt auswirkt. Um dies zu untersuchen, wird die Brunnenkopfalm seit 2018 unter wissenschaftlicher Begleitung des KIT wieder bewirtschaftet. Neben der Vorbereitung zum Auftrieb im Frühjahr, bei der Zäune, Tränken und Stromgeräteaufgebaut werden, müssen sogenannte Kontrollflächen abgesteckt werden, die unbeweidet bleiben. Deren Bodenfunktionen werden mit den benachbarten beweideten Flächen verglichen. Im Frühsommer, sobald der Schnee am Berg verschwunden ist, treibt Bauer Roman Bertl aus Graswang seine Murnau-Werdenfelser-Rinder rauf auf die Brunnenkopfalm. Diese uralte, traditionelle und robuste und Rinderrasse wurde speziell für die Almwirtschaft gezüchtet, da sie gut mit nährstoffarmem Futter auskommt und sowohl Milch, als auch Fleischliefern kann. Beim Almauftrieb durfte ich dieses Jahr (2023) dabei sein. Eine spannende und lehrreiche Erfahrung!
Mehr zum Wiederbeweidungsprojekt auf der Brunnenkopfalm:
Interview mit Prof. Dr. Michael Dannenmann vom KIT IMK-IFU
- BR-Beitrag zum Wiederbeweidungsprojekt auf der Brunnenkopfalm
- Medienbeitrag Bayerische Staatsforsten
7. Hilfsarbeiten (Soilnet-Wartung /Schneemessung)
An unserer Einsatzstelle gibt es zwei Freiwillige, die in unterschiedlichen Arbeitsgruppen und damit Einsatzgebieten tätig sind. Es gibt allerdings Aufgaben, die wir gemeinsam erledigen oder uns gegenseitig aushelfen. Dazu gehört auch die Wartung eines Bodenfeuchtemessnetzes und das Messen von Schnee im Winter.
7.1 SoilNet-Wartung:
Ein Bodenfeuchtemessnetz mit insgesamt 56 Messstellen ist im Boden auf einem Feld nahe Peißenberg eingegraben. Die im Boden eingegrabenen Messonden senden ihre gemessenen Daten per WLAN und mobiler Internet-Anbindung vor Ort auf der Fläche ans Institut.
Es kann allerdings passieren, dass die Batterie leer geht oder beim Übertragen der Daten Fehler auftreten, sodass man die Daten manuell vor Ort auslesen und die Fehler beheben muss.
Hierfür wird zunächst oberflächlich mit einem Metalldetektor nach einem Magneten im Deckel der Messsonde gesucht. Sobald man die Stelle gefunden hat, beginnt man mit dem ausgraben der Messsonde. Ausgegraben, wird sie geöffnet und zum Auslesen an einen Computer angeschlossen. Jetzt können die Daten manuell ausgelesen werden.
7.2 Schneehöhenmessung:
Um Vorhersagen über die Höhe und Dichte des fallenden Schnees zu erhalten, wird eine bestimmte Fläche Schnee mit einem Zylinder "ausgestanzt" und gewogen.
Je schwerer das Gewicht des Schneeblocks ist, desto mehr Wasserenthält er.
