| aspects of the water balance in sand loess of the Central German arid environment |
Schlüsselwörter:
Variabilität des Wasserhaushaltes, Mitteldeutsches Trockengebiet, Sandlöss, Nitratverlagerung, Klimaszenarien
variability of the water balance, Central German arid environment, sand loess, nitrate leaching, climate scenarios
Sachgruppe der DNBAbstract
The variability of soil physical properties and the water balance at two different sites have been investigated in the present study.
Field investigations were conducted on two experimental areas used for vegetational sciences. The study area Gimritz is situated in the Porphyry Landscape near Halle (Saale) which is characterised by a high heterogeneity of soil forms. Here, the dependence of the evaporation from the root penetrated soil depth has been analysed. Based on this it has been tried to estimate the surface area evapotranspiration. The second study area Zöberitz is a succession experiment, started in 1987, with different kinds of fallow land. Soil hydraulic measurements were taken on the variants succession site (out of agricultural production since 1987), short grass, bare soil and winter wheat (arable land).
At both study areas a detailed soil mapping was conducted and afterwards measuring equipment for the determination of the soil water balance was installed. Water potential was measured with conventional tensiometers and soilmoisture blocks. Thus it was possible to extend the measurement range to 15 000 hPa. The variability of the soilmoisture blocks were described. It was shown, that the applicability of soilmoisture blocks could depend also from the substrate and side specific properties.
After testing the applicability the water balance models of MÜLLER & MÜLLER (1988a, b; 1989) and WESSOLEK (1989) were used for further analyses. Both models were similar suitable for the calculation of the water balance of winter crops and grassland. New parameters were found for a more accurate estimation of the real evapotranspiration.
Additionally, the danger of nitrate leaching was determined in Zöberitz. The downward movement of nitrate was only very slow under the climatic condition of the Hercynian arid environment of Central Germany with a mean leaching distance of 35 cm per year.
By using the resulting data from the climate model of WERNER & GERSTENGARBE (1997a, b) the effects of a possible climate scenario till 2050 were investigated. For the future there is great need regarding the estimation of the risk potential of the yield.
In der vorliegender Arbeit werden exemplarisch an zwei Standorten die Variabilität der bodenphysikalischen Eigenschaften und des Wasserhaushaltes von Sandlössen untersucht.
Die im Feld durchgeführten Untersuchungen erfolgten auf zwei zunächst für vegetationskundliche Forschungen angelegten Versuchsflächen. Der Standort Gimritz befindet sich im Halleschen Porphyrgebiet, das durch eine hohe Heterogenität der Bodenformen gekennzeichnet ist. Hier wurde die Abhängigkeit der Verdunstung von der durchwurzelbaren Bodentiefe untersucht. Auf diesem Ansatz basierend wurde versucht, die Flächenverdunstung abzuschätzen. Der Standort Zöberitz ist ein 1987 angelegter Sukzessionsversuch, im Rahmen dessen verschiedene Brachevarianten untersucht werden. Hier erfolgten bodenhydrologische Messungen auf den Varianten Grünbrache, kurzes Gras, Schwarzbrache und Winterweizen (Acker).
Auf beiden Untersuchungsflächen wurde eine Feinkartierung durchgeführt und im Anschluss eine Messtechnik zur Erfassung des Bodenwasserhaushaltes installiert. Die Wasserspannungsmessung erfolgte mit herkömmlichen Tensiometern und Gipsblocksonden. Dadurch konnte der Messbereich auf bis zu 15 000 hPa erhöht werden. Gleichzeitig wurde die Variabilität der Gipsblockmessungen beschrieben. Dabei zeigte sich, dass die Verwendbarkeit von Gipsblocksonden unter anderem auch vom Substrat und standortspezifischen Eigenschaften abhängig sein kann.
Zur Anwendung gelangten die Wasserhaushaltsmodelle von MÜLLER & MÜLLER (1988a, b; 1989) und WESSOLEK (1989), nachdem diese auf ihre Verwendbarkeit hin getestet worden waren. Für die Berechnung des Wasserhaushaltes von Wintergetreide und Grünland zeigten sich beide Modelle gleichermaßen geeignet. Für die Bestimmung der realen Evapotranspiration von Ruderalpflanzengesellschaften wurde ein Ansatz zur besseren Verdunstungsberechnung gefunden.
In Zöberitz wurde zusätzlich die Nitratauswaschungsgefahr bestimmt. Dabei konnte ermittelt werden, dass unter den klimatischen Bedingungen des Mitteldeutschen Trockengebietes nur eine sehr langsame Verlagerung von Nitrat mit einer mittleren Verlagerungsgeschwindigkeit von 35 cm/a stattfindet.
Mit Hilfe der durch das Klimamodell von WERNER & GERSTENGARBE (1997a, b) erhaltenen Daten konnten die Auswirkungen eines möglichen Klimaszenariums bis 2050 untersucht werden. Die Arbeit zeigt, dass hinsichtlich der Gefahrenpotentialabschätzung der Ertragsbildung für die Zukunft ein großer Bedarf besteht.
| Betreuer | Wessolek, Gerd; Prof. Dr. |
| Gutachter | Wessolek, Gerd; Prof. Dr. |
| Gutachter | Renger, Manfred; Prof. Dr. |
| Upload: | 2002-05-22 |
| URL of Theses: | http://edocs.tu-berlin.de/diss/2001/kayser_matthis.pdf |