Agroscope Bodendatenarchiv

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Umwelt

Agroscope Science | Nr. 14 / Februar 2015

Agroscope Bodendatenarchiv

Bodendaten aus Bodenkartierungen 1953–1996

Autoren

Urs Grob, Andreas Ruef, Urs Zihlmann, Leta Klauser, Armin Keller

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Impressum

2 Agroscope Science | Nr. 14 / Februar 2015

Impressum

Herausgeber: Agroscope

Reckenholzstrasse 191 8046 Zürich www.agroscope.ch Copyright: © Agroscope 2015 Download: www.agroscope.ch/science

ISSN: 2296-729X

ISBN: 978-3-905667-99-8

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Inhaltsverzeichnis

Agroscope Science | Nr. 14 / Februar 2015 3

Inhaltsverzeichnis

Zusammenfassung ... 4

Summary ... 6

1 Einleitung ... 8

2 Historischer Rückblick ... 10

3 Wertschöpfungskette Bodendaten ... 12

4 Dokumente im Agroscope Bodendatenarchiv ... 15

4.1 Projektvorbereitung ... 16

4.1.1 Schriftverkehr ... 16

4.1.2 Grundlagenkarten ... 16

4.1.3 Konzeptkarte ... 16

4.2 Feldarbeit... 17

4.2.1 Bodenprofile und Bohrungen ... 17

4.2.2 Analysendaten von Bodenprofilen ... 24

4.2.3 Arbeitslegende und Feldkarten ... 26

4.3 Dokumentation ... 26

4.3.1 Boden- und Auswertungskarten ... 26

4.3.2 Kartierungsbericht mit Erläuterungen ... 30

5 Physische Inventarisierung Bodendatenarchiv ... 31

5.1 Sichtung der Dokumente ... 31

5.2 Sicherung ... 32

5.3 Ergebnis physische Inventarisierung ... 34

6 Digitale Inventarisierung Bodendatenarchiv ... 37

6.1 Aufbau und Qualitätskontrolle der Inventarliste ... 37

6.2 Aufbau der relationalen Datenbank ... 38

7 Nach der Inventarisierung: digitale Aufarbeitung von Bodendaten... 40

7.1 Ablaufschema Migration von Bodendaten ... 40

7.2 Profildaten digitalisieren und übersetzen mit Migraprofil ... 41

7.3 Bodeninformationssystem NABODAT ... 43

8 Ausblick... 46

8.1 Weitere Aufarbeitungsschritte ... 46

8.1.1 Digitalisierung Bodenprofildaten ... 46

8.1.2 Digitalisierung Flächendaten ... 46

8.2 Anwendung von Bodendaten ... 47

9 Dank ... 49

10 Verzeichnisse ... 50

10.1 Literaturverzeichnis ... 50

10.2 Abbildungsverzeichnis ... 51

10.3 Tabellenverzeichnis ... 52

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Zusammenfassung

Zusammenfassung

Gesellschaftliche Herausforderungen wie die zunehmende Überbauung des Mittellandes, Ernährungssicherheit, Hochwasserschutz oder Bodenverdichtung und Erosion erfordern zuverlässige Bodeninformationen. Diese sind aber gegenwärtig nur in wenigen Kantonen vorhanden, denn der Bund hob 1996 den landwirtschaftlichen Bodenkartierungsdienst am heutigen Agroscope-Standort Reckenholz (Zürich) auf. Trotz der aktuell zunehmenden Nachfrage nach Bodendaten ist insgesamt bisher weniger als ein Drittel der landwirtschaftlichen Nutzfläche der Schweiz kartiert worden. Unter der Zuständigkeit der ehemaligen Eidgenössischen Forschungsanstalt für landwirtschaftlichen Pflanzenbau (FAP) bzw.

Agrarökologie und Landbau (FAL) wurden in der Schweiz seit 1953 bis zur Aufhebung im Jahre 1996 in vielen Bodenkartierungsprojekten die Beschaffenheit und die Eignung der Böden für die Landwirtschaft erhoben. Diese wertvollen Bodendaten lagen bislang in einem Archiv an der heutigen Agroscope analog in Papierform vor und waren deshalb kaum nutzbar.

In einer gemeinsamen Aktion unterstützten die Bundesämter für Umwelt (BAFU), Landwirtschaft (BLW) und Raumentwicklung (ARE) und Agroscope die systematische Inventarisierung dieses Bodendatenarchivs sowie die nachfolgende Digitalisierung und Aufbereitung der Bodendaten in Zusammenarbeit mit kantonalen Stellen, externen Fachleuten und der Bodenkundlichen Gesellschaft der Schweiz (BGS). Der Grundstein für die digitale Aufarbeitung älterer Bodendaten wurde vor über 10 Jahren mit dem Projekt Bodeninformation Schweiz (BI-CH) gelegt, das entsprechende Werkzeuge und Übersetzungsschlüssel entwickelte, sowie die Digitalisierung und Aufarbeitung von älteren Bodendaten initiierte.

Aus der physischen Inventarisierung des Agroscope Bodendatenarchivs resultiert ein grosser Datenschatz.

Bei den Detailkartierungen (Massstab 1:10‘000 oder grösser) wurden zwischen 1953 und 1996 insgesamt 381 Bodenkartierungsprojekte in 21 Kantonen durchgeführt und 420 Bodenkarten sowie 557 Auswertungskarten erstellt. Im Rahmen dieser Bodenkartierungen wurden 11‘775 Profile mit Profilblättern erhoben, von 20‘898 Horizonten dieser Bodenprofile wurden Bodeneigenschaften im Labor gemessen.

Ferner enthält das Bodendatenarchiv 400 Begleitberichte und über 500 weitere Dokumente zu Bodenkartierungen. Bei den Übersichtskartierungen (Massstab 1:25‘000 oder kleiner) wurden für die publizierten Karten weitere Bodendaten aus insgesamt 1‘208 Profilblättern und Bodenanalysen von 3‘892 Horizonten verfügbar gemacht. Für die kleinmassstäblichen Projekte (Bodeneignungskarte 1:200‘000 und 1:300‘000) wurden rund 400 Bodenprofile und 5‘200 Bohrungsprotokolle digitalisiert und die Bodendaten aufbereitet. Insgesamt sind somit für die Zeitperiode 1953 bis 1996 im Agroscope Bodendatenarchiv 13‘364 Bodenprofile, rund 5‘200 Bohrungen und etwa 26‘027 Bodenhorizonte mit Analysendaten dokumentiert. Im Ergebnis verteilen sich nach der physischen Inventarisierung die Dokumente der Bodenkartierungen auf über 800 Archivschachteln.

Zeitlich parallel zur Inventarisierung wurde in mehreren Kantonen die Aufarbeitung von digitalen Bodendaten durchgeführt. Im Zeitplan musste deshalb auch auf die Bedürfnisse der Kantone eingegangen werden. Dadurch waren wiederum Zusatzarbeiten erforderlich, beispielsweise zur Qualitätskontrolle der Dokumentinhalte, die an den Kanton abgegeben wurden. Beispielsweise wurden zur Qualitätssicherung für über 8‘000 Profile die Koordinaten anhand der Feldkarten neu georeferenziert. Eine besondere Herausforderung war, die bereits an der Agroscope digitalisierten Laboranalysen im Digitalisierungsprozess für die Profilblätter den Auftragnehmern vorab in Migraprofil zur Verfügung zu stellen. Insofern vermischte sich die physische Inventarisierung mit der digitalen Kontrolle und dem Füllen von Datenlücken.

Im Rahmen der digitalen Inventarisierung wurden projektweise Stammlisten erstellt, die eine vollständige Auflistung aller Dokumente mit eindeutigen Primärschlüsseln im Sinne einer relationalen Datenbank enthalten. Alle Stammlisten für die verschiedenen Dokumenttypen wurden in einer Datenbank integriert, und die Dokumenttypen eindeutig miteinander verknüpft. Für einen raschen Zugriff auf die im digitalen

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Zusammenfassung

Agroscope Science | Nr. 14 / Februar 2015 5 Archiv vorhandenen Informationen wurde eine Benutzermaske generiert, die es erlaubt, die digitalen Dateien anhand verschiedener Suchfunktionen rasch aufzulisten. Für die Sicherung, Verwaltung und Nutzung der digital aufgearbeiteten Bodeninformationen stellt der Bund heute den Kantonen mit dem nationalen Bodeninformationssystem NABODAT eine ausgereifte, web-basierte IT-Lösung für eine einheitliche Sicherung und Verwaltung der Bodendaten zur Verfügung. Die Teilnahme an diesem NABODAT-Verbund ist für die Kantone freiwillig.

Um die vielfältigen Dienstleistungen unserer Böden für die Gesellschaft zu bewahren, bedarf es weiterer gemeinsamer Anstrengungen. Es sind weitere Bodenkartierungen erforderlich, insbesondere in Regionen in denen ausgeprägte raumplanerische Nutzungskonflikte bestehen und für die bisher keine ausreichenden Informationen zur Qualität der Böden vorliegen. Hierfür benötigen die Kantone dringend einheitliche Rahmenbedingungen, methodische Grundlagen und fachliche Unterstützung, um Bodenkartierungen kostengünstig durchführen zu können. Basierend auf den erhobenen Bodendaten sind Anwendungskarten für den Schutz der Böden vor Gefahren und zur Erhaltung der Bodenfunktionen zu erstellen. Insbesondere sind geeignete Planungsgrundlagen für die Raumplanung zu generieren, die es erlauben, den ganzheitlichen Wert des Bodens bezüglich seiner verschiedenen Funktionen bei zukünftigen Raumplanungs- und Nutzungsentscheiden zu berücksichtigen.

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Summary

Summary

Societal challenges such as the increasing soil sealing across the Swiss midlands, food security, flood control or soil compaction and soil erosion require reliable soil information. However, these are only present in a few Cantons, mainly because the federal government stopped in 1996 the national soil mapping service at today’s Agroscope Reckenholz (Zürich). Despite the current increasing demand for soil data, in Switzerland so far for less than a third of the agricultural area soil mapping surveys have been conducted.

Under the authority of the former Swiss Federal Institute for Agricultural Crops (FAP) and Agroecology and Agriculture (FAL) soil quality and soil suitability for agriculture was investigated in many soil mapping projects since 1953 until the suspension in 1996. These valuable soil legacy data were retained in an archive at Agroscope, mainly on paper. Therefore, they could be hardly used.

In a joint initiative the Federal Office for the Environment (FOEN), Agriculture (FOAG) and Spatial Development (ARE) and Agroscope supported the systematic inventory of this soil archive, and the subsequent digitalization and processing of the soil legacy data in collaboration with cantonal authorities, external experts and the Swiss Soil Science Society (BGS). A milestone for the digitalization of soil legacy data was achieved already more than 10 years ago through the project “Soil Information Switzerland (BI- CH)” that developed tools and translation keys, and initiated the digitalization and processing of soil legacy data.

The physical inventory of the Agroscope soil data archive resulted in a large soil data treasure. Concerning the detailed soil mapping surveys (resolution 1:10’000 or greater) a total of 381 soil mapping surveys were carried out in 21 Cantons from 1953 to 1996, which generated 420 soil maps and 557 thematic maps.

Within these soil mapping surveys 11'775 soil profiles were investigated and for 20'898 horizons of these soil profiles also soil properties were measured in the laboratory. Furthermore, the soil data archive contains 400 survey reports and over 500 other documents that are related to soil mapping. Concerning the medium-scale soil surveys (resolution 1: 25’000 or smaller) additional soil legacy data for 1’208 soil profiles and soil analyzes for 3'892 soil horizons were made available. For the large-scale soil surveys (soil suitability map 1:200’000 and 1:300’000) about 400 soil profiles and 5’200 soil cores were digitized and the soil legacy data processed. In summary, the Agroscope soil data archive contains a total of 13'364 soil profiles, around 5’200 soil cores and about 26’027 soil horizons with analytical measurements for the period 1953-1996. The physical inventory led to more than 800 boxes that contain the documents of the soil mapping surveys.

In parallel to the inventory of the archive several Cantons conducted the digitalization and processing of soil legacy data. Therefore, the schedule had also to address the needs of the Cantons. Hence, additional work was requested, such as quality control of the content of documents that were provided to the Canton. For example, the coordinates for over 8’000 soil profiles were georeferenced by field maps for quality assurance. A particular challenge was to process and transfer the soil analysis data to the contractors of the Cantons, who processed the soil profile data using the Migraprofil tool. Insofar, the physical inventory was mixt with tasks concerning digital control and filling data gaps.

Within the digital inventory baseline lists were created for each soil mapping project. These baseline lists contain the information of all documents with unique primary keys in terms of a relational database. All baseline lists for the different document types were compiled in a database, and the lists of the document types linked with each other. In order to achieve a quick access to the document information, a graphical use interface was developped. For the Cantons the federal government provides the soil information system NABODAT to manage soil data and make use of them. NABODAT is a well-developed IT tool, for a unique management of soil information in Switzerland. Participation in the NABODAT network is voluntary for the Cantons.

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Summary

Agroscope Science | Nr. 14 / Februar 2015 7 In order to maintain the manifold services of our soils to society, there is a need for further joint efforts.

Additional soil mapping surveys are required in Switzerland, especially in regions where spatial planning procedures addresses competing land use and where no sufficient soil information on soil quality exists.

For this task the Cantons need urgently a uniform framework for soil mapping surveys, methodological guidelines and expertise to perform soil mapping surveys cost-efficiently. Based on the compiled soil data thematic maps have to be created that support the protection of soils against soil threats and the maintenance of soil functions. In particular, basic thematic maps for spatial planning have to be generated, which make it possible to take into account the holistic value of the soil in terms of its various functions in future spatial planning procedures and decision making.

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Einleitung

1 Einleitung

Böden erfüllen zahlreiche ökonomische und ökologische Funktionen und sind für die Menschen von grundlegender Bedeutung: sie liefern Nahrung und Futter, speichern und filtern unser Trinkwasser, sind Energie und Rohstoffquelle, Standort für Siedlungen und die Grundlage der Biodiversität. In Zeiten der Globalisierung der Landwirtschaft und der Urbanisierung werden Böden oft nicht mehr bewusst als Lebensgrundlage wahrgenommen, obschon ihre existentielle Bedeutung auch heute noch unverändert gilt.

Heute stehen die Böden in einem enormen Spannungsfeld verschiedener Ansprüche. In der Schweiz konzentrieren sich die Nutzungskonflikte rund um die Böden vor allem im Mittelland, wo die für die Landwirtschaft fruchtbarsten Böden vorkommen und der Siedlungsdruck gleichzeitig sehr hoch ist. Die Nutzungskonflikte zwischen Siedlungs- und Industrieentfaltung, Infrastrukturanlagen und Erholungsraum sind vielfältig. Darüber hinaus tangieren Böden als zentrale Schnittstelle unserer Umwelt auch weitere Politikbereiche wie beispielsweise Klimawandel, Naturgefahren oder Hochwasserschutz.

Der Boden leidet aber an einem Image-Problem. So treten wir ihn mit Füssen und nennen ihn abwertend

„Dreck“: den Boden unter unseren Füßen (Montgomery, 2010). Es steht allerdings ausser Frage, dass der Boden nicht Dreck ist. Der Boden liefert wichtige Dienstleistungen (soil services) auf welche die Menschen nicht verzichten können, und viele Tierarten angewiesen sind. Solide und flächendeckende Bodendaten bilden einerseits die Grundlage zur Beurteilung der Dienstleistungen, die der Boden erbringt, andererseits geben sie Aufschluss über die Empfindlichkeit der Böden gegenüber Gefahren. Die Bodendaten können chemischer, physikalischer, biologischer oder prozessbeschreibender Art sein. Die Erkenntnisse über die Beschaffenheit des Bodens lassen sich durch die Ansprache des Bodens in seiner dritten Dimension, der Tiefe, anhand von Bodenprofilen und durch die Entnahme definierter und repräsentativer Bodenproben mit anschliessenden Analysen gewinnen (BGS, 2004b).

Flächendeckende detaillierte Bodenkartierungen von landwirtschaftlich genutzten Böden existieren bisher nur in einigen Kantonen, so in Zürich, Basel-Landschaft und Zug. Grossflächige Bodenkartierungsprojekte erfolgten unter anderem in den Kantonen Aargau, Glarus, Luzern, Solothurn, St. Gallen, Waadt und Wallis.

Bis auf wenige Ausnahmen (Kantone Solothurn und Zürich) wurden Waldböden bisher nur innerhalb des Projektes 1:25‘000 mitberücksichtigt. Insgesamt liegen für mehr als zwei Drittel der landwirtschaftlichen Nutzfläche (LN) der Schweiz heute keine detaillierten Bodendaten vor. Viele Bodenkartierungen entstanden vor allem im Zusammenhang mit Meliorationen und Güterregulierungen und wurden von 1960 bis 1996 im Auftrag von Gemeinden und Kantonen durch die damalige Forschungsanstalt für Pflanzenbau (FAP) bzw.

spätere Forschungsanstalt für Agrarökologie und Landbau (FAL) durchgeführt. Dort wurden auch die dazu notwendigen Grundlagen und Methoden entwickelt und laufend den aktuellen Erfordernissen angepasst. Im Bodendatenarchiv am Reckenholz in Zürich befinden sich die analogen Originaldokumente zu den Bodenkartierungen von 1960 bis 1996. Die heutige Agroscope ist die Nachfolgeinstitution der FAL und damit zuständig für diesen wertvollen Nachlass aus dieser Zeit.

Mit Abschluss der Bodenkartierung Zürich (BOKA ZH) in den 1990er-Jahren wurde der nationale Bodenkartierungsdienst der FAL 1996 im Rahmen einer Reorganisation aufgegeben und die Aufgabe den Kantonen übertragen. Für eine geordnete und strukturierte Ablage der umfangreichen Dokumente von den bis dahin durchgeführten Bodenkartierungen blieb vermutlich in Folge der plötzlichen Aufgabe des nationalen Kartierungsdienstes keine Zeit. Die Dokumente wurden damals weder systematisch inventarisiert noch digital gesichert, und in der Folge auch nur wenig genutzt.

Der Grundstein für die digitale Aufarbeitung älterer Bodendaten wurde mit dem Projekt Bodeninformation Schweiz (BI-CH) gelegt (BGS, 2004c). Das Projekt hatte die Rettung und Sicherung der Dokumente aus früheren Bodenkartierungen zum Ziel und entwickelte unter anderem Werkzeuge zur Digitalisierung älterer Bodendaten. Aus dem Agroscope Bodendatenarchiv wurden Profilblätter eingescannt und für die weitere digitale Aufbereitung der Bodendaten den Kantonen zur Verfügung gestellt. Zu diesem Zeitpunkt war aber das Agroscope Bodendatenarchiv nicht systematisch inventarisiert, und es blieb letztlich unklar, wie viele

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Einleitung

Agroscope Science | Nr. 14 / Februar 2015 9 weitere Dokumente sich noch im Archiv befanden, die damals nicht gesichtet werden konnten. Neben den Profilblättern enthalten zudem viele weitere Originaldokumente (z.B. Feldkarten für die räumliche Zuordnung) wichtige Informationen, die für eine fachlich qualifizierte Aufarbeitung der Bodenkartierungen und die damit verbundenen Bodendaten essentiell sind, aber den Kantonen gar nicht oder nur teilweise vorlagen.

Eine systematische und vollständige Inventarisierung des Agroscope Bodendatenarchivs ist in diesem Kontext daher ein zentraler Meilenstein. Hauptziele der Inventarisierung des Agroscope Bodendatenarchivs sind die vollständige Erschliessung und Dokumentation des physischen Archivs (physische Inventarisierung) und die Erstellung digitaler Listen über den Archivbestand (digitale Inventarisierung). Der vorliegende Bericht dokumentiert die durchgeführten Arbeitsschritte und Ergebnisse der Inventarisierung.

Eine ausführliche Dokumentation der technischen Methoden zur digitalen Inventarisierung würde aber den Rahmen dieses Berichts sprengen. Der Bericht kann hierzu nur einen Überblick über die durchgeführten Arbeitsschritte liefern.

Die Inventarisierung des Bodendatenarchivs, die nachfolgende digitale Aufarbeitung und Qualitätskontrolle der Bodendaten, die zentrale Zusammenführung und das Datenmanagement im Bodeninformationssystem NABODAT bis hin zur Umsetzung der Bodendaten in thematische Auswertungskarten und Anwendungen im Bodenschutz stellen eine gesamte Prozesskette zur Inwertsetzung der wertvollen Bodendaten dar. Der Bericht zeigt daher auch den Stellenwert der Inventarisierung im Kontext der gesamten Wertschöpfungskette von Bodendaten auf.

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Historischer Rückblick

2 Historischer Rückblick

Das Agroscope Bodendateninventar ist unmittelbar mit der Schweizer Geschichte der Bodenkartierung verbunden. Zum besseren Verständnis der im Bodendatenarchiv enthaltenen Dokumente wird nachfolgend eine kurze Übersicht zur Geschichte der Bodenkartierung gegeben. Ausführliche Details finden sich in Sticher (2001) und BGS (2014).

Mit der Gründung der Forstschule am Eidgenössischen Polytechnikum im Jahre 1855 begann in der Schweiz die Bodenkundliche Ausbildung. Bis dahin gab es nur begrenzt Möglichkeiten höhere Studien in Forst- oder Landwirtschaft zu belegen. Erste Hinweise auf die naturkundliche Beschäftigung mit dem Boden gehen weiter zurück. So ist überliefert, dass um 1700 erstmals Temperaturmessungen im Boden durchgeführt wurden (Sticher 2001). Hans Pallmann prägte wie kaum jemand die schweizerische Bodenkunde. 1925 entwarf Hans Jenny die erste Bodentypenkarte der Schweiz, welche wenige Jahre später durch Hans Pallmann und Hermann Gessner bereinigt und 1934 im Massstab 1: 2‘500‘000 in einer neuen Auflage publiziert wurde (siehe Bild 1). Erwin Frei, ein Doktorand von Pallmann, brachte die Bodenklassifikation und vor allem die Bodenkartierung später in der Schweiz zur Blüte. Frei stellte den Antrag ein Institut für Genetik, Systematik und Kartierung der Böden einzurichten. An der damaligen Forschungsanstalt für landwirtschaftlichen Pflanzenbau FAP (zunächst in Zürich-Oerlikon, Ende der 1960iger-Jahre in Zürich-Reckenholz) etablierte sich schliesslich Ende der 1950iger-Jahre ein Bodenkartierungsdienst, unter welchem während 40 Jahren Methoden und Anleitungen zur Bodenkartierung entstanden. Eine Gruppe von ausgebildeten Pedologen untersuchte während dieser Zeit die Böden, vornehmlich im Schweizer Mittelland, auf deren Zusammensetzung und Eigenschaften hin.

Bild 1: Erste Bodentypenkarte der Schweiz von H. Pallmann und H. Gessner von 1934 (Bild: Stichting voor Bodemkartering, Wageningen)

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Historischer Rückblick

Agroscope Science | Nr. 14 / Februar 2015 11 Eine erste Kartieranleitung entstand 1963. Die heute noch gültige Kartieranleitung „Kartieren und Beurteilen von Landwirtschaftsböden“ stammt aus dem Jahre 1997 (FAL, 1997). Das Handbuch für die Waldbodenkartierung, datiert 1996, basiert auf denselben Grundlagen, allerdings mit Erweiterungen bezüglich der Humusformen und der forstspezifischen Interpretationen und Anwendungen (BUWAL, 1996).

In den Jahren 1951 bis 1994 bearbeitete der Bodenkartierungsdienst ca. 340 Projektein rund 500 Gemeinden. Die meisten Projekte entstanden im Landwirtschaftsgebiet, oft im Rahmen von Güterregulierungen und Meliorationen, und wurden im Massstab 1:5‘000, seltener 1:1‘000 oder 1:10‘000 dargestellt. In der Regel entstanden bei jedem dieser Projekte eine Bodenkarte (Wasserhaushaltskarte) und Anwendungskarten (Nutzungskarte, Risikokarte, Bodenpunktzahlkarte). Daneben erfolgte im Jahre 1975 die Publikation einer Landwirtschaftlichen Bodeneignungskarte 1:300‘000 und im Jahre 1980 diejenige einer flächendeckenden Übersichtskarte (Bodeneignungskarte BEK 1:200‘000, Bundesamt für Raumplanung, EJPD).

Ab 1977 wurde das längerfristig angelegte Projekt „Bodenkarte der Schweiz 1:25‘000“ durch den FAP Bodenkartierungsdienst unter Einbezug der Waldflächen initiiert. Daraus resultierten 13 im Massstab 1:25‘000 publizierte Kartenblätter (zusätzlich die zwei nicht publizierten Blätter Payerne und Hitzkirch).

Als Basis für die Bodenkartierung konnte 1992 die Klassifikation der Böden der Schweiz (KLABS) publiziert werden, die heute in dritter, korrigierter Auflage (2010) vorliegt. Ab 1996 entwickelte das Amt für Umwelt im Kanton Solothurn die FAL-Kartiermethode weiter zu einer attribut-orientierten, polygonbezogenen Erhebungsmethode mit digitaler Datenablage.

Mit der grundlegenden Reorganisation der landwirtschaftlichen Forschung im Jahre 1996 wurde der Bodenkartierungsdienst aufgehoben, unter anderem mit der Begründung, dass die Bodenkartierung durch die Kantone und den Privatsektor durchgeführt werden könne. Damit ging aber die wichtige Aufgabe der kontinuierlichen Sicherung und Weiterentwicklung der bestehenden Methoden der Bodenklassifikation und der Bodenkartierung verloren.

Mit dem Projekt Bodeninformation Schweiz (BI-CH) forcierte die Bodenkundliche Gesellschaft der Schweiz (BGS) im Jahr 2001 die Rettung und Sicherung der in analoger Form vorhandenen Bodenprofildaten aus dem Agroscope Bodendateninventar (BGS 2004c). Damit wurde ein Grundstein für die digitale Aufarbeitung älterer Bodendaten gelegt. In diesem Projekt wurden entsprechende Werkzeuge zur digitalen Aufarbeitung von analogen Bodendaten und zur Übersetzung von Bodendaten aus älteren Datenschlüsseln in den aktuellen entwickelt. Die Digitalisierung geschah in enger Zusammenarbeit zwischen Agroscope, kantonalen Stellen, externen Fachleuten und der Bodenkundlichen Gesellschaft der Schweiz (BGS). Die Bodenprofilblätter wurden gescannt und sind seither als Scan bei Agroscope verfügbar.

Heute werden Bodenkartierungsdienstleistungen durch relativ wenige private Unternehmen erbracht. Eine kompetente nationale Servicestelle zur Harmonisierung von Bodendaten und zur Erstellung national einheitlicher Methoden und Grundlagen zur Bodenkartierung gibt es seit 1996 nicht mehr. Klassifikation und Bodenkartieranleitung wurden nun seit etwa zwei Jahrzehnten nicht mehr weiterentwickelt und an aktuelle Erfordernisse und Fragestellungen angepasst. Derzeit werden in verschiedenen Kantonen Bodenkartierungen mit unterschiedlichen Vorgehensweisen durchgeführt. Dies führt auch zu unterschiedlichen Datenlagen, was die Vergleichbarkeit zwischen verschiedenen Erhebungen erschwert.

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Wertschöpfungskette Bodendaten

3 Wertschöpfungskette Bodendaten

Im Vorfeld der Inventarisierung des Agroscope Bodendatenarchivs galt es bei den Bundesämtern den Mehrwert aufzuzeigen, der durch die Inventarisierung erzielt wird. Trotz der grossen Nachfrage seitens der Bundesämter nach zuverlässigen und landesweit harmonisierten Bodendaten, wurde die Inventarisierung des Agroscope Bodendatenarchivs in Frage gestellt. Aus diesem Grunde wurde die Inventarisierung in den Kontext der Wertschöpfungskette von Bodendaten gestellt, um den Nutzen der Bodendaten für verschiedene Politikbereiche aufzuzeigen (Bild 2).

Bild 2: Bodenerhebung und Bodendaten im Politikzyklus (Bild: F. Wegmann, BAFU)

So wurde gegenüber den Bundesämtern auf aktuelle Politikbereiche verwiesen, in denen der Boden und damit auch zuverlässige Bodendaten eine wichtige Komponente darstellen. Im Diskussionspapier „Land- und Ernährungswirtschaft 2025“ vom Bundesamt für Landwirtschaft (BLW, 2010) wird beispielsweise sowohl der qualitative, als auch der quantitative Bodenschutz zur Erhaltung der Lebensgrundlagen als prioritär eingestuft. In den Berichten zur Ressourcen- und Rohstoffknappheit (BLW, 2009) und der Klimastrategie Landwirtschaft (BLW, 2011) werden die Schnittstellen zum Boden sowie verschiedenste bodenrelevante Handlungsfelder aufgezeigt. Im Vordergrund stehen hierbei die Bodeneigenschaften, welche den Wasserhaushalt bestimmen und für die Bewässerungsbedürftigkeit von landwirtschaftlich genutzten Böden massgebend sind. Für die Ausscheidung von Fruchtfolgeflächen und deren Schutz ist das Bundesamt für Raumplanung (ARE) ebenfalls in die Diskussion zu verfügbaren Bodendaten auf nationaler Ebene involviert. Überdies zeigten die Abteilungen Wasser (Thema beitragende Flächen), Klima (Treibhausgasinventar), Wald (Bodenfunktionen) und die Sektion Hydrologie (Hochwassergefahren) im BAFU in verschiedenen Studien auf, wie wichtig zuverlässige und flächendeckende Bodeninformationen für die Zielerreichung ihrer geplanten Arbeiten sind.

Unter der Leitung des Bundesamtes für Umwelt (BAFU) wird zurzeit in Zusammenarbeit mit mehreren Bundesämtern eine Bodenstrategie erarbeitet.

Nach einer Studie des Bundesamtes für Umwelt zu den grössten Vollzugsdefiziten in den Kantonen, wurden insbesondere erhebliche Defizite beim Boden-, Landschafts- und Naturschutz genannt (NZZ, 14.11.2014). Vermutlich ist es für viele Politikbereiche nicht unmittelbar erkennbar, dass nur eine funktionierende Wertschöpfungskette an Bodendaten fundierte Entscheidungsgrundlagen für Politik und Vollzug ermöglicht. Dies ist mithin einer der Hauptgründe weshalb die Kosten für Bodenerhebungen oder

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Agroscope Science | Nr. 14 / Februar 2015 13 für die Digitalisierung und Aufarbeitung von analogen Bodendaten nicht direkt mit dem (vielfältigen) Nutzen in Verbindung gebracht werden.

Auf operationeller Ebene kann die Wertschöpfungskette in drei Ebenen gegliedert werden (Bild 3). Die Erschliessung des Agroscope Bodendatenarchives ist Voraussetzung für die Digitalisierung der Bodendaten (Ebene 1). Die Digitalisierung umfasst die Sicherung (scannen), die Aufarbeitung und Übersetzung von Bodendaten, die Qualitätskontrolle und die Ablage in einem einheitlichen Datenmodell.

Mit dem Bodeninformationssystem NABODAT steht ein technisches Werkzeug für ein zeitgemässes Datenmanagement zur Verfügung (Ebene 2), um mit gezielten Abfragen von Bodendaten Auswertungen und Beurteilungen für die jeweiligen Fragestellungen, beispielsweise für Bodengefahren oder Bodenfunktionen, liefern zu können (Ebene 3). Die Inventarisierung ist vor diesem Hintergrund als Bestandteil einer Prozesskette zur Aufarbeitung, Verwaltung und Nutzung von Bodendaten zu sehen.

Bild 3: Wertschöpfungskette Bodendaten (Bild: A. Keller, Agroscope)

Innerhalb der Ebene 1 kann sich die Digitalisierung von analogen Bodendaten sehr vielschichtig gestalten.

Typische Aufarbeitungsschritte analoger Bodendaten (Profilblätter in Papierform) umfassen die Digitalisierung, Übersetzung und Harmonisierung und Qualitätssicherung, wie sie im Detail in den Projektberichten BI-CH dokumentiert sind (BGS 2004a). An der Aufarbeitung analoger Bodendaten sind in der Regel mehrere Akteure beteiligt. Demzufolge ist es wichtig, klar strukturierte Prozessabläufe für die ganze Prozesskette zu definieren. Darüber hinaus muss beachtet werden, dass für manche Kantone die im Agroscope Bodendatenarchiv vorhandenen Dokumente und Bodendaten eine Teilmenge der im Kanton vorhandenen Bodendaten darstellt. Das kann eine Teilmenge sein, die beim Kanton vorhanden ist und bereits digitalisiert wurde, oder dem Kanton nicht bekannt war. Die Ebene 1 umfasst daher mehrere parallele Prozessabläufe (siehe Bild 4).

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Bild 4: Parallele Prozessabläufe in der Ebene 1 (Bild: U. Grob, Armin Keller, Agroscope)

Die Übersetzung von Bodendaten in das heute gültige Klassifikationssystem mit dem Datenschlüssel (DS) 6 bzw. 6.1 erfordert entsprechende Kenntnisse im Umgang mit „alten“ Bodenprofildaten. Dieses Fachwissen wurde im Projekt BI-CH durch externe Partner abgedeckt. Koordiniert werden die Arbeiten vom Dateneigentümer, also den Kantonen. Der Forschungsanstalt Agroscope kommen in Ebene 1 verschiedene Aufgaben zu. Sie stellt die benötigten Bodendaten aus dem Bodendatenarchiv zusammen (digitale Produkte), prüft die Bodenprofildaten in Bezug auf die räumliche Lagegenauigkeit (Überprüfung der Standort-Koordinaten), kontrolliert die Analysedaten, begleitet die Aufarbeitung bei fachlichen und technischen Fragen und importiert für den Kanton (falls erwünscht) die übersetzten Bodendaten schliesslich in NABODAT. Von der laufenden Inventarisierung des Bodendatenarchives profitierten mehrere Kantone, z.B. wurde für den Kanton Bern unter anderem eine Bodenkartierung im Gebiet Mühleberg mit über hundert Bodenprofildaten zugänglich gemacht.

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Dokumente im Agroscope Bodendatenarchiv

4 Dokumente im Agroscope Bodendatenarchiv

Grundsätzlich gliedert sich das Agroscope Bodendatenarchiv in den physischen und digitalen Teil. Im Ablauf einer Bodenkartierung werden unterschiedliche physische und digitale Produkte generiert. Im Allgemeinen werden die Arbeitsschritte Projektvorbereitung, Feldarbeiten und die Dokumentation der Ergebnisse unterschieden (Bild 5). Entsprechend umfasst das Agroscope Bodendatenarchiv die unten aufgeführten Dokumenttypen, welche im Folgenden näher beschrieben werden. Weitere Details zu den Dokumenten finden sich in FAL (1997), BGS (2008), BGS (2014) sowie unter www.nabodat.ch.

Bild 5: Grundsätzliche Arbeitsschritte einer Bodenkartierung und die jeweiligen Produkte bzw. Dokumente, welche Bestandteil der Inventarisierung sind (Bild: A. Keller, Agroscope. In Anlehnung an FAL 1997)

Das physische Bodendatenarchiv umfasst im Wesentlichen folgende Dokumente:

 Schriftverkehr: Auftragsformulierung, Hintergrundmaterial zu den Kartierungsaufträgen.

 Grundlagenkarten: geben Hinweise zur Bodenbildung und werden zur Erstellung der Konzept- Bodenkarte verwendet (geologische Karten, Höhenmodell, Flugaufnahmen, pflanzensoziologische Karten).

 Konzeptkarte: Hypothese welche Böden im Kartierungsgebiet mit welcher räumlichen Ausbreitung vermutet werden.

 Bodenprofilblätter: Beinhalten Profilskizze und bodenkundliche Ansprache. Zum Teil wurden die Bodenprofile zusätzlich fotografiert.

 Bohrprotokolle: weniger detaillierte Aufnahme der Bodeneigenschaften mittels Bohrstock.

 Labordaten: zumeist pH, Kalkgehalt, Humus, Körnung, Wasserhaltung und Basensättigung.

 Bodenkarten: Die Bodenkarte stellt das zentrale Element einer Kartierung dar. Sie gibt Auskunft über Eigenschaften und Verbreitung von Böden in einer Region. Ihre Aussagekraft wird vom Massstab bestimmt.

 Auswertungskarten: Bei Detailkartierungen werden oft Auswertungskarten erstellt. Mögliche thematische Auswertungen sind beispielsweise landwirtschaftliche Nutzungseignung oder landwirtschaftliche Vorranggebiete (FFF).

 Begleitberichte: Karten und Legenden enthalten die wichtigsten Ergebnisse und Informationen.

Weitere Details für eine fachgerechte Benützung der Karten sind in den Begleitberichten

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dokumentiert. In diesen findet sich in der Regel auch eine detaillierte Beschreibung der für das Kartierungsgebiet typischen Bodenprofile (Leitprofile).

 Gutachten: Gutachtliche Bearbeitung verschiedener bodenkundlicher Fragestellungen für private oder kommunale Stellen.

4.1 Projektvorbereitung

4.1.1 Schriftverkehr

Bei der Projektvorbereitung stehen die Projektformulierung und -planung, Grundlagenbeschaffung und Übersichtsbegehung im Vordergrund. Im administrativen Teil wurden die Bedürfnisse des Auftraggebers in Bezug auf die Auswertungsziele und die Darstellungsform (Auftragsspezifikationen) der Ergebnisse abgeklärt. Dieser Schriftenverkehr ist projektbezogen im Archiv abgelegt, allerdings erfolgte keine optisch- digitale Datenerfassung (Scan) dieser Dokumente.

4.1.2 Grundlagenkarten

Zu den Grundlagen zählen alle Informationsquellen wie Karten, Pläne, Bilder, Luftbilder, Berichte, Bücher, die nützliche Informationen über die Bodenbildungsfaktoren und die Bodenmerkmale im Kartierungsgebiet enthalten (Bild 6).

Bild 6: Siegfriedkarte als Informationsquelle in der Projektvorbereitungsphase (Bild: Bundesamt für Landestopografie swisstopo)

4.1.3 Konzeptkarte

Mit Hilfe von Geländebegehungen, die gleichzeitig mit oder teilweise nach der Auswertung der Grundlagen stattfindet, wird ein Überblick über den Zusammenhang zwischen den Bodeneigenschaften und Bodenbildungsfaktoren gewonnen. Dieser Zusammenhang resultiert in einer Konzeptkarte, welche mit der Entnahme von gezielten Bohrungen belegt wird. Auf der Konzeptkarte sind auch die möglichen Profilstandorte eingezeichnet.

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4.2 Feldarbeit

Die Feldarbeiten beinhalten die Auswahl und Beschreibung von Bodenprofilen, beziehungsweise Bohrungen, sowie die eigentlichen Bodenkartierungsarbeiten im Gelände. An den Profilwänden wurden bei Bedarf Bodenproben in verschiedenen Horizonten entnommen, um Bodeneigenschaften analytisch zu bestimmen. Die Ergebnisse der Analysen (Analysedaten) wurden ergänzend zu den Schätzwerten auf ein Bodenprofilblatt übertragen.

4.2.1 Bodenprofile und Bohrungen

Vor der Inventarisierung des Bodendatenarchivs standen aus früheren Arbeiten im Projekt BI-CH (BGS 2004a) grobe Schätzungen über den Umfang an vorhandenen Profilblättern zur Verfügung (Tabelle 1).

Danach sind rund zwei Drittel aller verfügbaren Profilblätter in der Schweiz im Agroscope Bodendatenarchiv. Aus dem Bericht der BGS (2014) gibt das Faktenblatt 2 eine aktualisierte Übersicht zum Stand der kantonalen Bodenkartierungsprojekte.

Tabelle 1: Geschätzte Anzahl an verfügbaren Bodenprofilblättern in der Schweiz (in Anlehnung an den Teilprojektbericht 1 der BGS, 2004a)

Institutionen Anzahl in Prozent

FAP/FAL (heute Agroscope) 13‘300 69

Hochschulen & Fachhochschulen 2‘250 12

Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL

2‘000 10

Kantone 1‘650 9

Total 19‘200 100

Der Bodenkundler/Kartierer beschreibt ein Bodenprofil mit Hilfe eines Profilblattformulars, wobei ein Bodenprofil an einer Grube oder auch mit Hilfe einer Sondierbohrung aufgenommen werden kann. Je nach Datenschlüssel (DS) erfolgt die Aufnahme auf einem ein- oder zweiseitigen Blatt. Das Layout des Profilblattformulars veränderte sich im Laufe der Zeit (1947 bis 1994) analog den Änderungen im Klassifikationssystem bzw. in der Kartieranleitung (siehe Beispiele Bild 7 bis Bild 11). Im Hinblick auf die Inventarisierung war dies weitgehend unproblematisch, doch für die spätere digitale Aufarbeitung der Bodeninformationen kann dies unterschiedliche Schwierigkeiten mit sich bringen. Der BGS-Bericht (2004a) unterscheidet folgende Schwierigkeitsklassen:

1. Klasse: die jüngsten Profile aus der Zeit zwischen 1994 bis 1985 (Kartierungsanleitung 1997 und 1985). Der Aufwand, diese Profile aufzuarbeiten und in den aktuellen Datenschlüssel (DS 6.1) zu übersetzten, wird als gering eingestuft.

2. Klasse: Profile, ab 1970 nach Kartierungsanleitung 1970 und 1978 aufgenommen, welche mit mittlerem Aufwand aufzubereiten und zu übersetzen sind (inkl. Bodeneignungskarte der Schweiz im Massstab 1:200‘000).

3. Klasse: Profile, die vor 1969 aufgenommen wurden, sind gemäss der BGS-Experten aufgrund unterschiedlicher Klassierungsmethoden/-merkmale etc. vermutlich nur mit grossem Aufwand zu übersetzen.

Wie erwähnt werden bei der Beschreibung eines Bodenprofils die Beobachtungen gemäss dem aktuellen Klassifikationssystem bzw. der Kartieranleitung in ein Profilformular eingetragen. Bei den ersten Kartierungen erfolgte dies mit Kürzeln und ab 1968 in codierter Form - dies, um eine automatische Auswertung zu erleichtern. Diese Kürzel und Codes wurden von der FAP/FAL in Etappen weiterentwickelt.

Ab 1982 sind die Profilformular-Versionen mit einer Datenschlüssel-Nummer (DS) gekennzeichnet. Tabelle 2 zeigt einen Überblick über die Vielfältigkeit der verschiedenen Datenschlüssel.

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Tabelle 2: Überblick über die Versionen des Profilformulars (nicht abschliessende Übersicht). DS bedeutet Datenschlüssel/-Version D1 bis D6 (Quelle: BGS 2004a)

Bild 7 bis Bild 11 illustrieren Profilblätter aus den Jahren 1963 und 1971 (erstes Beispiel nach Kartierungsanleitung 1963) sowie ein Profilblatt mit dem Datenschlüssel 5. Die Beispiele der Profilblattversionen dokumentieren die stetige Weiterentwicklung in der Beschreibung von Bodenprofilen.

Während zu Beginn noch mit viel beschreibendem Text gearbeitet wurde, erfolgte die Profilansprache in den folgenden Jahrzehnten zunehmend anhand von klassifizierten Attributen und entsprechenden Klassencodes. Bis 1970 waren die Profilblätter recht unterschiedlich, danach wurden die Unterschiede geringer. Mit der Einführung eines Datenschlüssels (ab 1982) waren dann die vorgenommenen Änderungen in der Profilsprache eindeutig dokumentiert.

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Agroscope Science | Nr. 14 / Februar 2015 19 Bild 7: Vorderseite eines Profilblattes aus dem Jahr 1963, ohne Codierungen (Bild: Agroscope Bodendatenarchiv)

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Bild 8: Rückseite des Profilblattes von Seite 19 mit der Ansprache der Horizonte (Bild: Agroscope Bodendatenarchiv)

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Agroscope Science | Nr. 14 / Februar 2015 21 Bild 9: Codierte Vorderseite eines Profilblattes aus dem Jahr 1976 im Datenschlüssel DS 1971, ohne

Koordinatenangabe (Bild: Agroscope Bodendatenarchiv)

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Bild 10: Codierte Rückseite des Profilblattes von Seite 21 (Bild: Agroscope Bodendatenarchiv)

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Agroscope Science | Nr. 14 / Februar 2015 23 Bild 11: Profilblatt aus dem Jahr 1991 (DS 5) mit Schätz- und Laborwerten, Klassifikationscodes auf der Rückseite

(Bild: Agroscope Bodendatenarchiv)

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4.2.2 Analysendaten von Bodenprofilen

Bei der Profilaufnahme werden durch den Pedologen bestimmte Bodeneigenschaften wie Ton, Schluff, Humus und Skelettgehalt im Feld geschätzt (Schätzwerte, i.d.R. ohne Kommastelle), auf dem Profilblatt protokolliert und für ausgewählte Horizonte Bodenproben entnommen. Das Labor an der damaligen FAP/FAL hat die Proben untersucht, die Werte auf sogenannten Analysenkarten protokolliert und nachträglich auf den Profilblättern ergänzt. Die Laborwerte wurden zur Unterscheidung von den Schätzwerten in der Regel auf den Profilblättern mit Kommastellen, unterstrichen oder mit einer anderen Farbe notiert. Wurden die Profilblätter aber aus Kostengründen nur schwarz/weiss gescannt, so ging diese Information teilweise verloren. Dennoch kann in den meisten Fällen aufgrund der Genauigkeitsangaben der Werte (mit / ohne Kommastelle) eruiert werden, welche Werte im Labor bestimmt wurden. Im Agroscope- Archiv befinden sich über 5‘000 Analysenkarten mit handschriftlich notierten Analysenergebnissen der Bodenproben. Zur Illustration sind nachfolgend einige Versionen dieser Analysenkarten abgebildet (Bild 12 bis Bild 15).

Bild 12: Vorderseite einer Analysenkarte aus den 1970er-Jahren, hier ohne Messung zu den austauschbaren Ionen (Bild: Agroscope Bodendatenarchiv)

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Agroscope Science | Nr. 14 / Februar 2015 25 Bild 13: Rückseite der Analysenkarte von Seite 24, ohne Angabe zur Wasserhaltung (Bild: Agroscope

Bodendatenarchiv)

Bild 14: Vorderseite einer Analysenkarte aus den 1990er-Jahren (Bild: Agroscope Bodendatenarchiv)

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Bild 15: Rückseite der Analysenkarte von Seite 25 (Bild: Agroscope Bodendatenarchiv)

Die Analysenkarten stellen gegenüber den Profilblättern einen ausserordentlichen Mehrwert dar, da für manche Profile neben den oben genannten Basiskenngrössen auch weitergehende physikalisch- chemische Messungen durchgeführt wurden, die dann später nicht auf dem Profilblatt notiert wurden. Dies sind unter anderem Bodeneigenschaften wie Nährstoffgehalte (P, K, etc.), Kationenaustauschkapazität (KAK), Porenvolumen für unterschiedliche Porengrössenklassen, hydraulische Leitfähigkeit (Durchlässigkeit) oder Raumgewicht (siehe Bild 15).

4.2.3 Arbeitslegende und Feldkarten

Die Bodenprofile und Bohrungen bilden das Bodeninventar, welches eine möglichst lückenlose Liste (Arbeitslegende) aller im Kartierungsperimeter vorhandenen Bodenformen umfasst. In der eigentlichen Kartierarbeit im Gelände erfolgen die Abgrenzung von Teilflächen und die Ermittlung ihrer Boden- und Standorteigenschaften, die Zuordnung zur Bodeneinheit des Inventars (Legende) und die Übertragung auf eine Feldkarte. Auf der Feldkarte werden die Grenzen und die Beschreibungen der Teilflächen, Bohrpunkte sowie Bodenpunktzahlen und andere Beobachtungen eingetragen. Im Allgemeinen ist der Massstab der Feldkarte (1:1‘000) grösser als der Darstellungsmassstab der Bodenkarte (1:5‘000).

4.3 Dokumentation

4.3.1 Boden- und Auswertungskarten

Primäres Ziel der Bodenkartierung ist die Darstellung der Verteilung der verschiedenen Böden in Form einer Bodenkarte. Auf den Bodenkarten sind in der Regel auch die Profilstandorte gekennzeichnet. Fehlen die Markierungen der Profilstandorte auf den Karten können diese bei Bedarf auf den Feld- und Manuskriptkarten ausfindig gemacht werden. Für die Aufarbeitung der Profildaten und die Herleitung fehlender Koordinaten oder zur Beurteilung der Genauigkeit der Ortsangabe sind diese Informationen sehr relevant.

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Agroscope Science | Nr. 14 / Februar 2015 27 Durch die FAP/FAL wurden hauptsächlich im Rahmen von Güterregulierungen und Meliorationen Bodenkartierungen durchgeführt. Im Auftrag von Gemeinden, Meliorationsgenossenschaften u.a. wurden vorzugsweise im Schweizer Mittelland Gebiete bodenkundlich untersucht. Im Vordergrund der Aufträge stand die Erstellung einer Bodenkarte (Wasserhaushaltskarte), meist im Massstab 1:5‘000.

Auswertungskarten wie Nutzungseignungs- und Risikokarten wurden oftmals als zusätzliche Produkte ausgearbeitet.

Die Aktivitäten des Bodenkartierungsdienstes waren räumlich unterschiedlich stark ausgeprägt. Mit Ausnahme der Kantone Appenzell Innerrhoden, Genf, Glarus und Neuenburg wurde in allen Kantonen mindestens eine grossmassstäbliche Bodenkartierung durchgeführt (Bild 16). So sind im Kanton Bern beispielsweise über 40 Bodenkartierungsprojekte mit über 2‘000 Profilen bearbeitet worden, die meisten in den 1970iger-Jahren. Im Kanton Obwalden existieren hingegen nur zwei Projekte. Schätzungsweise wurde weniger als ein Drittel der landwirtschaftlichen Nutzfläche (LN) der Schweiz im Detail kartiert. Im Faktenblatt 2 des Berichtes der BGS (BGS 2014) sind Schätzungen zu den kartierten Flächen in den Kantonen enthalten.

Die Bodenkarten liegen in der Regel in den Massstäben 1:5‘000 (M5) oder 1:10‘000 (M10) vor, auch grossmassstäbliche Karten oder Detailkarten genannt. Aber auch Übersichtskartierungen wurden durchgeführt. Es sind dies die Bodenkarten im Massstab 1:25‘000 (BK25), die Bodeneignungskarte der Schweiz 1:200‘000 (BEK200) und die Bodeneignungskarte der Schweiz 1:300‘000 (BEK300). In der Schweiz gelten die Massstäbe M25 als mittel- bis kleinmassstäblich, darüber als kleinmassstäblich. Beim Projekt Bodenkarte der Schweiz 1:25‘000 wurden bestehende Detailkartierungen generalisiert und eingearbeitet.

Bild 16: Anhand der Bodenprofilstandorte ist ersichtlich, wo in der Schweiz Bodenkarten erstellt wurden. Die

landwirtschaftliche Nutzfläche bezeichnet hier die Flächen mit Bodenbedeckung. (Bild: Agroscope Bodendatenarchiv)

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Bei den mittel- bis kleinmassstäblichen Bodenkartierungen wurden die Gebiete von 13 Landeskartenblättern (swisstopo LK25) bearbeitet und publiziert (Bild 17). Kartiert wurde vorwiegend in den Kantonen Zürich, Aargau, Luzern sowie im Seeland (Bern und Fribourg). Die bei der Auflösung des Bodenkartierungsdienstes bereits weit fortgeschrittenen Blätter Hitzkirch (LK 1110) und Payerne (LK 1184) wurden nicht mehr publiziert. Spezialfälle sind die MAB-Projekte (UNESCO-Forschungsprojekt „Man and Biosphere“) Davos und Grindelwald. Das MAB-Projekt Grindelwald wurde noch zu einer M25 Bodenkarte ausgebaut, Davos nicht.

Bild 17: Bodenprofilstandorte der 13 publizierten Bodenkarten 1:25‘000 (ohne Uster und Zürich), inklusive Payerne (nicht publiziert), ohne Hitzkirch (nicht publiziert). Zusätzlich enthalten sind die Bodenprofilstandorte des MAB-Projektes Davos. Die landwirtschaftliche Nutzfläche bezeichnet hier die Flächen mit Bodenbedeckung. (Bild: Agroscope Bodendatenarchiv)

Die Bodeneignungskarte 1:200'000 (BEK 200) wurde in den 1970er-Jahren, im Auftrag des Delegierten für Raumplanung, mit dem Ziel erarbeitet, eine überregional anwendbare Grundlage für Untersuchungen und Entscheide in der Raumplanung zur Verfügung zu haben. Die Aussagekraft dieser kleinmassstäblichen Karte ist für die land- und forstwirtschaftliche Eignung des Bodens allerdings grösser als zum bodenkundlichen Inhalt (Vökt und Pazeller 2002). Die zur Karte gehörenden umfangreichen Bohrungen (n

> 4‘000) mit Angaben zur Textur und die über die Schweiz verteilten Bodenprofile (n > 300) wurden aber im Rahmen dieser Arbeit nicht digitalisiert und aufbereitet (Bild 18).

Im Jahr 1980 publizierten die damaligen Bundesämter für Raumplanung, Landwirtschaft und Forstwesen die Bodeneignungskarte (BEK) der Schweiz im Massstab 1:200'000. Einige Jahre später wurde diese Karte am Geographischen Institut der Universität Bern zur Verwendung in verschiedenen Arbeiten digitalisiert. Im Jahr 2000 wurden durch das Bundesamt für Statistik (BFS) weitere Qualitätsverbesserungen vorgenommen. Die digitalisierte GIS-Version, welche auf der Webseite des Bundesamts für Landwirtschaft verfügbar ist, enthält für die BEK200-Kartierungseinheiten folgende sechs Bodeneigenschaften:

Gründigkeit, Skelettgehalt, Wasserspeichervermögen, Nährstoffspeichervermögen, Wasserdurchlässigkeit und Vernässung. Die BEK200 ist zudem im Atlas der Schweiz (AdS) enthalten. Der bodenkundliche Inhalt

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Agroscope Science | Nr. 14 / Februar 2015 29 wurde aufgrund von Luftbildanalysen respektive Reliefanalysen, geologischer und geotechnischer Karten und zahlreicher Bodenprofile und Bohrungen interpretiert (Vökt und Pazeller 2002). Die sechs Bodeneigenschaften der BEK200-Kartierungseinheiten stellen somit grobe Schätzungen dar. Angaben zu pH, Humus und Tongehalt werden für die ausgeschiedenen Einheiten nicht gemacht. Diese sind aber in den oben genannten Bodenprofilen und Bohrprotokollen enthalten

Bild 18: Räumliche Verteilung der Bodenprofil- und Bohrungsstandorte der Bodeneignungskarten der Schweiz 1.200‘000 und 1:300‘000. Die landwirtschaftliche Nutzfläche bezeichnet hier die Flächen mit Bodenbedeckung. (Bild:

Agroscope Bodendatenarchiv)

Im letzten Arbeitsschritt bei Bodenkartierungen werden die Feldkarte und die Arbeitslegende bereinigt. In der Regel werden die Bodenkarten nach den ökologisch wichtigen Bodeneigenschaften Wasserhaushalt und pflanzennutzbare Gründigkeit eingefärbt (Bild 19). Je nach Fragestellung werden die Bodenkarten weiter ausgewertet. Bei Detailkartierungen wurden meistens Auswertungskarten erstellt wie beispielsweise landwirtschaftliche Nutzungseignung, Fruchtfolgeflächeneignung, Bodenpunktzahl, Meliorationsmass- nahmen, Befahrbarkeit oder Risiko für Sicker- und Abschwemmverluste von Pflanzennährstoffen.

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Bild 19: Bodenkarte nach Wasserhaushalt und pflanzennutzbarer Gründigkeit eingefärbt (Bild: Agroscope Bodendatenarchiv)

4.3.2 Kartierungsbericht mit Erläuterungen

Zu jedem Projekt wurde ein Kartierungsbericht (Begleitbericht) verfasst. Er enthält allgemeine Angaben zur Geologie, den klimatischen Bedingungen, detaillierte Beschreibungen zu den erhobenen Punkt- und Flächendaten und oftmals auch die vollständige Kartenlegende. Der Begleitbericht ist eine wichtige Ergänzung, um die gewonnenen Bodendaten fachlich fundiert interpretieren zu können.

Eine separate Form von Berichten, die sogenannten Gutachten, wurden vornehmlich bei spezifischen bodenkundlichen Fragestellungen ausgearbeitet, wie z.B. bei Bau- und Rekultivierungsprojekten. Die Gutachten sind von der Struktur her ähnlich aufgebaut wie die Begleitberichte der Projekte. Im Unterschied zu den Begleitberichten sind bei den Gutachten die entsprechenden Kartenausschnitte oftmals integriert.

Bei der Agroscope Inventarisierung wurden diese separat behandelt.

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Physische Inventarisierung Bodendatenarchiv

5 Physische Inventarisierung Bodendatenarchiv

5.1 Sichtung der Dokumente

Die Struktur des Bodendatenarchives war ursprünglich nach Produktetypen gegliedert. Das heisst, dass alle Produktetypen wie Bodenkarten, Bodenprofildaten, usw. eines Projektes an unterschiedlichen Orten abgelegt waren (Bild 20). Bei der physischen Inventarisierung wurden alle Dokumente nach Bodenkartierungsprojekt zusammengefasst. Dies bringt den Vorteil, dass bei gezielten Fragen sämtliche projektspezifischen Dokumente rasch auffindbar sind. Die Inventarisierung begann bei der jüngsten Bodenkartierung mit der Nummer 333 (Oberhelfenschwil, 1995, Kanton St. Gallen), und nicht bei der zeitlich ältesten Projektnummer 1 (Grevasalvas, 1953, Kanton Graubünden). Zunächst wurde Dokument um Dokument für jede Bodenkartierung von den verschiedenen Ablageorten zusammengetragen, in eine Inventurliste aufgenommen und danach in eine neue Ablagestruktur eingeordnet. Zur Qualitätskontrolle wurde die Inventur durch einen erfahrenen Pedologen begleitet, der an der damaligen FAP/FAL angestellt war und die damaligen Rahmenbedingungen kannte.

Bild 20: Physische Ablage nach Produkttyp (links Boden- und Feldkarten, rechts Bodenprofildaten) vor der Inventarisierung (Bild: Agroscope Bodendatenarchiv)

Gegenüber dem Stand aus dem Projekt BI-CH wurden die Inventurlisten ergänzt und inhaltliche Fehler sowie Lücken geschlossen. Die wichtigsten Arbeitsschritte bei der Sichtung der Dokumente waren:

 Die Aufnahme „unbekannter“ Bodenkarten, Bodenprofildaten und Erläuterungsberichte in die Inventurlisten

 Zusätzliches Einscannen von „neuen“ Dokumenten

 Korrekte Zuordnung von falsch eingeordneten Dokumenten

Da zeitlich parallel zur Inventarisierung in mehreren Kantonen die digitale Aufarbeitung von Bodendaten durchgeführt wurde, und diese teilweise auf die Inventarisierung angewiesen waren, musste im Zeitplan auch auf die Bedürfnisse der Kantone Rücksicht genommen werden. Dadurch waren wiederum Zusatzarbeiten erforderlich, beispielsweise zur Qualitätskontrolle der Dokumentinhalte, die an die Kantone abgegeben wurden. Insofern vermischte sich die physische Inventarisierung mit der digitalen Kontrolle und Aufarbeitung der Bodendaten.

Der Arbeitsaufwand der physischen Ablage war relativ zeitaufwendig, da unter anderem auch die Hängeregister mit dem Schriftverkehr und weiteren Unterlagen zu den Projekten als auch die Feldkarten aus separaten Kartonboxen aussortiert werden mussten. Am Ende verteilen sich nach der physischen

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Inventarisierung die Dokumente der Bodenkartierungen auf über 800 Archivschachteln. Diese wurden mit einer Etikette versehen, welche Projektnummer, Projektname und Kanton als auch die Anzahl der vorhandenen Produkte für das Projekt beinhaltet (siehe Bild 21).

Bild 21: Physische Ablage der Projekte nach der Inventarisierung: alle Dokumenttypen wurden projektbezogen in einem Behältnis abgelegt (Bild: G. Brändle, Agroscope)

5.2 Sicherung

Wie bereits im Kapitel 2 ausgeführt, konnte die Inventarisierung des Agroscope Bodendatenarchives auf den Vorarbeiten des Projekts BI-CH aufbauen. Es wurde zunächst eine Liste der im Projekt BI-CH eingescannten Profile erstellt. Dazu wurden diverse Inventurlisten der verschiedenen Produkte der Boden- kartierungsprojekte angefertigt. Als eines der kurzfristigen Ziele wurde die Sicherung der auf Papier vorliegenden wertvollen Bodendaten (Bodenprofilblätter, Bodenkarten) definiert. Bei der Sichtung der bereits im Projekt BI-CH gescannten Dokumente mit den Originalen zeigte sich, dass die Scans in schwarz-weiss aus verschiedenen Gründen ungenügend waren. Beispielsweise waren die Analysenwerte auf den Original-Profilblättern oft in Farbe notiert worden. Zudem wurde festgestellt, dass die Rückseite der Profilblätter zumeist nicht eingescannt worden war, obwohl – je nach Version des Profilblatts – auf dieser die entsprechenden Codes und manchmal weitere Angaben notiert wurden. Aus diesen Gründen wurde entschieden, sämtliche Bodenprofilblätter, Bohrprotokolle, Begleitberichte, und Boden- wie Auswertungskarten als digitale Bilddatei in Farbe einzuscannen (optisch-digitale Datenerfassung, siehe Tabelle 3).

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Agroscope Science | Nr. 14 / Februar 2015 33 Tabelle 3: Ablauf einer Bodenkartierung anhand der drei Arbeitsschritte sowie der darin generierten

Produkte und dem jeweils verfügbaren Datentypformat (Agroscope Bodendatenarchiv)

Arbeitsschritt Produkt Datentyp Bemerkung

analoge Datei digitale Bild- datei (Scan)

Projektvorbereitung

Schriftenverkehr JA NEIN

Grundlagendaten JA NEIN

Konzeptkarte JA NEIN

Feldarbeit

Bodenprofile JA JA TIF

Bohrungen JA JA TIF

Analysedaten JA NEIN Access-DB

Legende(n) JA JA i.d.R. im

Bericht

Feldkarten JA NEIN i.d.R.

M 1:1‘000

Darstellung der Ergebnisse

Bodenkarte JA JA PDF / TIF

Auswertungskarte JA JA PDF / TIF

Erläuterungsbericht JA JA PDF

Die physische Inventarisierung wurde komplett bis zur Projektnummer 1, der Bodenkartierung in Grevasalvas im Kanton Graubünden aus dem Jahre 1953, durchgeführt. Bild 22 zeigt zur Illustration die Bodenkarte dieses rund sechzigjährigen Dokuments.

Bild 22: Bodenkarte des ersten Kartierungsprojektes im Bodendatenarchiv (Bild: Agroscope Bodendatenarchiv)

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5.3 Ergebnis physische Inventarisierung

Das Ergebnis der physischen Inventarisierung ist in der Tabelle 4 für Detailkartierungen (gegliedert nach Kanton) und Tabelle 5 für Übersichtskartierungen (gegliedert nach LK-Blattschnitt) zusammengefasst. Die Tabelle widerspiegelt den Stand nach der Inventarisierung des Bodendatenarchives. Bei den Detailkar- tierungen wurden zwischen 1953 und 1996 insgesamt 381 Bodenkartierungsprojekte in 21 Kantonen und dem Fürstentum Liechtenstein durchgeführt und 420 Bodenkarten sowie 557 Auswertungskarten erstellt. In den Bodenkartierungen wurden 11‘775 Profile mit Profilblättern erhoben, von 20‘898 Horizonten dieser Bodenprofile wurde mindestens eine Bodenprobe entnommen und mindestens eine Bodeneigenschaft im Labor gemessen. Ferner umfasst das physische Bodendatenarchiv 400 Erläuterungsberichte und über 500 weitere Dokumente. Gemessen an der totalen Anzahl an Profilen stammen rund 73 % des Agroscope Bodendatenarchivs aus den Kantonen AG, BE, LU, SG, SO und ZH.

Bei den Übersichtskartierungen gibt es neben den 13 mittel- bis kleinmassstäblichen (1:25‘000) publizierten Karten¹ für die Projekte Davos (1197), Payerne (1184), Hitzkirch (1110), Yverdon (1203) und Cossonay (1222) Bodendaten, wobei letztere beiden nur als Entwurf vorliegen. Mit der Inventarisierung wurden für diese Karten nun neu weitere Dokumente und Bodendaten verfügbar gemacht: insgesamt 1‘208 Profilblätter und Bodenanalysen von 3‘892 Horizonten dieser Profile. Für die kleinmassstäblichen Projekte BEK200 und BEK300 wurden mit der Inventarisierung rund 400 Bodenprofile und 5‘200 Bohrungsprotokolle, unter anderem mit Angaben zur Gründigkeit und Texturklasse, neu erfasst.

Fasst man die Anzahl an Punktdaten zusammen, so sind für die Zeitperiode 1953 bis 1996 im Agroscope Bodendatenarchiv insgesamt 13‘364 Bodenprofile und rund 5‘000 Bohrungen mit Analysendaten dokumentiert. Dies entspricht 26‘027 Bodenhorizonten. In der Übersicht sind die bodenkundlichen Gutachten nicht berücksichtigt. Davon wurden während der aktiven Zeit des Bodenkartierungsdienstes rund 180 durchgeführt. Es sei betont, dass je nach Kanton die Anzahl an vorhandenen Profildaten heute durchaus grösser sein kann, je nachdem wie umfangreich Kartierungen nach 1996 durchgeführt wurden.

Diese Bodendaten sind nicht im Bodendatenarchiv enthalten.

1 Baden (1070), Grindelwald (1229), Hochdorf (1130), Hörnli (1093), Laufenburg (1049), Luzern (1150), Lyss (1146), Murten (1165), Rheinfelden (1048), Uster (1092), Wohlen (1090), Zürich (1091), Zurzach (1050).

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Agroscope Science | Nr. 14 / Februar 2015 35 Tabelle 4: Übersicht der inventarisierten Dokumenten und Bodendaten für Detailkartierungen; grosser

Massstab M5 oder M10 (Agroscope)

Kanton Projekte Boden-

karten

Auswertungs- karten

Profilblätter Analyse- daten²

Erläuterungs- berichte

Sonstige Dokumente

AG 36 54 71 1‘292 2‘554 35 18

AI - - - -

AR 1 1 2 29 13 1 -

BE 46 51 87 2‘062 3‘449 46 219

BL 8 7 9 300 887 7 8

BS - - - -

FR 26 29 11 624 838 27 4

GE - - - -

GL - - - -

GR 13 17 11 461 924 17 -

JU 24 24 10 623 887 27 31

LU 33 45 46 716 1‘472 34 2

NE - - - -

NW 1 - - 4 13 - -

OW 2 3 2 82 314 3 1

SG 67 58 132 1‘609 2‘002 84 -

SH 8 16 20 231 540 11 15

SO 26 29 36 636 1‘339 24 10

SZ 4 2 - 23 142 4 -

TG 7 4 13 71 327 6 5

TI 9 10 12 200 498 11 6

UR 1 2 4 29 32 1 2

VD 2 3 4 62 99 2 -

VS 6 8 17 253 526 10 13

ZG 1 1 - 102 27 1 -

ZH 54 52 66 2‘306 3‘925 45 181

FL 6 4 4 60 90 4 8

Total 381 420 557 11‘775 20‘898 400 523

2 Zahl entspricht der Anzahl Horizonte mit Analysenwerten

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Tabelle 5: Übersicht der inventarisierten Dokumenten und Bodendaten für Übersichtskartierungen; mittlerer bis kleiner Massstab, M25 und kleiner (Agroscope)

Boden- karten

Auswertungs- karten

Profil- blätter

Bohrungen³ Analyse-

daten⁴

Erläuterungs- berichte

Sonstige Dokumente

Uster 1 - 128 - 501 1 5

Zürich 1 - 122 - 418 1 9

Hoch- dorf

1 - 91 - 382 1 51

Lyss 1 - 50 - 233 2 280

Grindel- wald

1 - 131 - 393 3 2

Hörnli 1 - 32 - 121 2 2

Luzern 1 - 44 - 171 2 28

Murten 1 - 169 - 553 4 26

Davos* 1 7 156 - 169 1 -

Wohlen 1 - 146 - 515 3 41

Zurzach 1 - 36 - 95 2 5

Laufen- burg

1 - 21 - 81 2 2

Baden 1 - 35 - 148 2 4

Rhein- felden

1 - 18 - 66 1 2

Payerne* - - 22 - 39 - -

Hitzkirch* 1 - 7 - 7 2 -

Total 15 7 1‘208 - 3‘892 29 457

BEK 200 BEK 300

4

1 - 381 5‘202 1‘237 1

1 -

Total 20 7 1‘589 5‘202 5‘129 31 457

Bei der Erstellung der Kartenblätter wurden vorhandene Detailkartierungen integriert.

* nicht publizierte Kartenblätter im Massstab 1:25‘000.

3 Keine Analysenwerte vorhanden

4 Zahl entspricht der Anzahl Horizonte mit Analysenwerten