Validierung von Pedotransferfunktionen zur Berechnung von ... - BLE

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Danksagung An dieser Stelle möchten wir sehr herzlich allen Institutionen und Personen danken, ohne deren Unterstützung die Verwirklichung dieser Studie nicht möglich gewesen wäre, ganz besonders Herrn Dr. von Wilpert (Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Freiburg i.Br.), Herrn Dr. Kölling / Herrn Schubert (Bayerische Landesanstalt für Wald- und Forstwirt- schaft), Herrn Prof. Dr. Riek (Fachhochschule/Landesforstanstalt Eberswalde), Frau Scheler (Hessen-Forst), Herrn Dr. Milbert / Herrn Wolfsperger / Herrn Schulte- Kellinghaus (Geologischer Dienst Nordrhein-Westfalen), Herrn Dr. Gehrmann (Lan- desanstalt für Ökologie, Bodenordnung und Forsten Nordrhein-Westfalen), Herrn Dr. Block / Herrn Dr. Schüler (Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz), Frau Drescher-Larres (Landesamt für Umweltschutz Saarland), Herrn Dr. Raben / Herrn Dr. Andreae / Herrn Gemballa / Herrn Sonnemann (Landes- forstpräsidium Sachsen), Herrn Weller (Landesamt für Geologie und Bergwesen Sach- sen-Anhalt), Herrn Dr. Filipinski / Herrn Riedel (Landesamt für Natur und Umwelt Schleswig-Holstein), Herrn Dr. Hörmann (Ökologie-Zentrum Universität Kiel) sowie Frau Chmara (Thüringer Landesanstalt für Wald, Jagd und Fischerei) für die Überlas- sung von bodenphysikalischen Daten und Standortkennwerten, Herrn Dr. Raben und Herrn Peters (Landesforstpräsidium Sachsen) sowie Herrn Dr. Müller (Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft Eberswalde) für die Ü- berlassung von Klimadaten, Herrn Dr. Teepe (Deutsches Primatenzentrum GmbH), Herrn Dr. Müller (Bundesfor- schungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft Eberswalde) und Herrn Dr. Zimmermann (Bayerisches Landesamt für Umwelt) für konstruktive Diskussionen, sowie dem Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) für die Finanzierung. TU Bergakademie Freiberg, Interdisziplinäres Ökologisches Zentrum (IÖZ), Brennhausgasse 14, 09599 Freiberg Arbeitsgemeinschaft mit: UDATA – Umweltschutz und Datenanalyse, Weinbergstraße 49, 67434 Neustadt XVIII
1 Ziele und Aufgabenstellung des Projektes Die Bodenzustandserhebung im Wald (BZE) ist eine bundesweite systematische Stichprobeninventur zur Untersuchung des Zustands der Waldböden und stellt ein in- tegrales Element des forstlichen Umweltmonitorings dar. Die Waldböden sind für den Natur- und den Wasserhaushalt in Deutschland von zentraler Bedeutung und erfüllen wichtige Funktionen im Stoff- und Wasserhaushalt ganzer Landschaften (z. B. Filte- rung von Luft und Niederschlägen bzw. Wasser, Speicherung von Kohlenstoff und Wasser). Ein Auftrag an die BZE II (Zweite Bundesweite Bodenzustandserhebung im Wald) ist die „Einschätzung von Risiken für die Qualität von Grund-, Quell- und Ober- flächenwasser“ (BMVEL 2005). Zur Einschätzung dieser Risiken ist eine synoptische Betrachtung der bodenchemischen Befunde der BZE II und des Bodenwasserhaus- halts unabdinglich. Darüber hinaus werden auch Vitalität und Wachstum der Wälder entscheidend von der Wasserverfügbarkeit beeinflusst. Eine messtechnische Erfassung der Bilanzkomponenten des Wasserhaushaltes (Eva- potranspiration, Tiefensickerung) sowie der Wasserverfügbarkeit für Wälder ist in der Praxis nicht bzw. nur mit sehr hohem Aufwand möglich. Zur Bearbeitung des Wasser- haushaltes müssen daher in der Regel numerische Simulationsmodelle eingesetzt werden. Diese Simulationsmodelle benötigen als Eingangsgrößen u. a. bodenphysikalische Parameter und Vegetationsdaten. Eine analytische Bestimmung von bodenphysikalischen Kenngrößen erfordert aufwändige Gelände- und Laboruntersuchungen. Diese können, aufgrund begrenzter finanzieller und zeitlicher Ressourcen der BZE II, ledig- lich exemplarisch an einzelnen Plots des Level II-Programms (Intensivmessflächen zur Bodendauerbeobachtung) durchgeführt werden. Dies gilt insbesondere für die bodenphysikalischen Parameter „Feldkapazität“ (FK), „permanenter Welkepunkt“ (PWP), „nutzbare Feldkapazität“ (nFK) und „kapillarer Aufstieg“ sowie die Vegetationsparame- ter „Durchwurzelung“ bzw. „maximale Wurzeltiefe“. Hier muss alternativ auf sogenann- te „Pedotransferfunktionen“ (PTF) zurückgegriffen werden, mit denen eine rechneri- sche Abschätzung der entsprechenden Kennwerte möglich ist. Diese PTF sind v. a. notwendig zur wissenschaftlichen und methodischen Vorbereitung der BZE II (Voraus- wahl der Standorte für Laboranalysen mit Hilfe von PTF) sowie zur Absicherung der bundesweiten Auswertung bei finanziellen Engpässen in einzelnen Bundesländern. Die aus den PTF errechneten bodenhydrologischen Kennwerte sind im Rahmen der BZE II notwendige Voraussetzung u. a. für die Ermittlung der Bodenwasserspeicherkapazitä- ten im effektiven Wurzelraum als Indikator für die Bewertung der potenziellen Trocken- heitsgefährdung der Baumvegetation auf Level I-Flächen. Zusammen mit der meteoro- logischen Trockenheit ist dann eine ursächliche Analyse der Auswirkungen der Tro- ckenheit auf Baumvitalität und -wachstum möglich. Weiterhin sind bodenhydrologische Kennwerte unerlässlich für die Berechnung von Wasserhaushaltskennwerten für Level TU Bergakademie Freiberg, Interdisziplinäres Ökologisches Zentrum (IÖZ), Brennhausgasse 14, 09599 Freiberg Arbeitsgemeinschaft mit: UDATA – Umweltschutz und Datenanalyse, Weinbergstraße 49, 67434 Neustadt 1
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Unser Ziel, für alle häufig in de
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Tabelle 33 (Fortsetzung): Untersuch
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die Abweichung 1 Klasse, in Einzelf
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Tabelle 36: Mittlere Durchwurzelung
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(TRD >1,25 - 1,45 g·cm - ³) und T
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3.6.2 Skelettkorrektur Vor der Vali
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Tabelle 38: Validierung einzelner P
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Anwendbarkeit Die Anwendung der PTF
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Ähnliche Fehler beobachteten auch
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3.6.3.2.3 3.6.3.2.4 Anwendbarkeit D
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Tabelle 40 : Vergleichende Auswertu
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Ein Vergleich von kontinuierlichen
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-1 Tabelle 4 1: Kapillarer Aufstieg
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Die Modellparametrisierung von Broo
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Saugspannung (hPa) Saugspannung (hP
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Vegetationsparameter Die maximale S
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3.8.1.3 Tabelle 4 9: BFH-Nr. 07117;
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mm/a Abweichung von SIMPEL / Labor-
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3.8.1.5 Fortpflanzungsfehler von PT
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3.8.2 Fichtenbestand auf lehmig-ton
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Saugspannung (hPa) Saugspannung (hP
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3.8.2.2 Tabelle 54: Durchwurzelungs
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der Labor-pF-Kurve, die niedrigsten
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Pflanzenverfügbares Wasser (mm) 35
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Tabelle 57: Mualem-van Genuchten-Pa
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Speicherkennwerte FK und PWP (SIMPE
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3.8.3.3 Tabelle 61: BDF 60, Friedri
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mm/a 450 400 350 300 250 200 150 10
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pflanzenverfügbares Wasser aus. Di
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Tabelle 6 4: FK aus Laborbestimmung
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werte zur Jahresmitte erreicht, lie
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Tabelle 7 0: FK aus Laborbestimmung
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teilt werden, welches der beiden Mo
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über die PTF, welche die Labor-pF-
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Bei den Simulationen mit SIMPEL zei
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4 Diskussion und Verfahrensvorschla
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Zur Parametrisierung einfacher Wass
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direkten Validierung wird daher bis
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5 Voraussichtlicher Nutzen und Verw
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Waldtypen. Die Parametrisierung der
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8 Literaturverzeichnis AG Bodenkund
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DIN ISO 11274 (1998): Bodenbeschaff
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Iziomon, M.G., Mayer, H. (2001): Pe
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Saxton, K.E., Rawls, W.J., Romberge
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Vereecken, H., Maes, J., Feyen, J.,
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