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Zusammenfassung Heft 41


Freiburger Bodenkundliche Abhandlungen

Schriftenreihe des

Institut für Bodenkunde und Waldernährungslehre
der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg i.Br.
Schriftleitung: P. Trüby


Heft 41


Thomas Schmid

Einfluss des Mikroreliefs auf die Erodierbarkeit des Bodens
und Veränderung des erosionswirksamen Niederschlagsspektrums durch die Krone
am Beispiel einer Raupenharvesterbefahrung


Freiburg im Breisgau 2003

ISSN 0344-2691


Zusammenfassung:

Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand in der methodischen Erfassung von Veränderungen der Mikroreliefeigenschaften der Bodenoberfläche, die bei der Befahrung durch raupengetriebene Harvester im Steilhang entstehen sowie die Messung der Veränderung des Niederschlagsspektrums unter dem Einfluss der Baumkrone. Die Ergebnisse sollen Aussagen über die Erosivität von Bestandesniederschlägen und den Einfluss des Mikroreliefs auf die Erodierbarkeit des Bodens erlauben. Dazu mussten geeignete Verfahren zur Mikrorelief- und Tropfenspektrenmessung sowie GIS-gestützte Auswerteverfahren entwickelt werden.

Im Steilhang wurden drei Befahrungslinien in Falllinie neu angelegt und in einer Praxis-befahrung mit einem Raupenharvester befahren. Die Messung des Mikroreliefs erfolgte mit einem frei positionierbaren Laserscanner, der nach dem Messprinzip Polarkoordinaten aufnimmt. Es wurden vier Messfelder von ungefähr je 20 m2 ausgewählt. Die Felder wurden vor der Befahrung, unmittelbar nach Befahrung und Bringung sowie nach einem Sommer natürlicher Niederschläge gescannt. Zur Kennzeichnung des Mikroreliefs wurde das Verhältnis der Gesamtoberfläche zur lichten Fläche (OFL/LFL) sowie die effektive Niederschlagsenergie bestimmt. Durch das Messprinzip der Aufnahme von Polarkoordinaten mit winkeltreuen Messabständen, haben die Messpunkte der Gelände-Scans keinen gleichmäßigen, rasterförmigen Abstand zueinander. Zur Weiterverarbeitung in einem Raster-GIS wurden die Messpunkte in ein regelmäßiges Raser überführt. Dabei musste die starke Abhängigkeit der Reliefindices vom gewählten Interpolationsverfahren im Hinblick auf Faktoren der Erodierbarkeit minimiert werden.

Es zeigte sich durch den Reliefindex OFL/LFL, dass der Waldboden schon vor der Befahrung sehr rau ist. Die Befahrung mit einem Raupenfahrzeug und die anschließende Seilkranbringung haben im Mittel zu einer weiteren leichten Zunahme der Oberflächen-rauigkeit geführt. Die anschließenden natürlichen Niederschläge führten zu einer Abnahme der Rauigkeit auf ungefähres Anfangsniveau. Daraus lässt sich eine geringe Neigung zur Oberflächenverschlämmung ableiten. Es zeigt sich innerhalb der Fahrspur eine hangparallele gerichtete Mikroreliefausformung.

Die Tropfengrößenverteilung im Bestand wurde unter einem dichten Schirm von Fichten (Picea abies (L.) Karst.) bei einem Kronenansatz von ungefähr 10 m gemessen. Als Messgerät wurde ein Disdrometer verwendet, welches gleichzeitig Tropfengröße und Geschwindigkeit von Regentropfen misst. Zur Integration über die inhomogene flächige Verteilung des Niederschlags wurde das Disdrometer während des Niederschlags mit einem Fahrschlitten langsam im Bestand bewegt.

Die Messung des Tropfenspektrums unter der Krone zeigte eine andere Verteilungsform als von Freilandniederschlag. Es bildet sich im Gegensatz zu der eingipfeligen Verteilung des Freilandniederschlags eine zweigipfelige Verteilung aus. Ein Maximum liegt im Bereich unter 1 mm und das zweite, größere Maximum bei ungefähr 4 mm Tropfendurchmesser. Im Bereich des zweiten Maximums entstehen durch Akkumulations- und Abtropfvorgänge große, energiereiche Regentropfen. In bestimmten Niederschlagssituationen kann dadurch der Bestandesniederschlag erosiver sein, als der zugehörige Freilandniederschlag. Dies ist dann der Fall wenn die Kronen mit Niederschlag gesättigt sind und die Interzeption gegen Null geht. Von 10 betrachteten Niederschlagsereignissen hat die Niederschlagsmenge 83,3 %, die Niederschlagsenergie 88,4 % und die Erosivität nach dem Index El5 59,4 % der jeweiligen Freilandwerte betragen. Bei durchschnittlicher Betrachtung wirkt sich eine Kronenschicht senkend auf die Niederschlagserosivität aus, Einzelereignisse können jedoch höhere Erosivitäten erreichen. Dieser Punkt ist insofern von Bedeutung, da Erosion in Falllinien weniger von mittleren Erosivitäten abhängt, sondern als Schwellenereignis eher von maximalen Erosivitäten kontrolliert wird. Die Ableitung eines empirischen Zusammenhangs zwischen Abtropfhöhe, Tropfendurchmesser und Tropfenenergie verdeutlicht den Einfluss der Kronenansatzhöhe auf die kinetische Energie des Bestandesniederschlags.


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