Original paper

Ein methodischer Beitrag zur Quantifizierung des Einflusses von Waldbeständen verschiedener Baumarten und Altersklassen auf die Grundwasserneubildung in der Rhein-Main-Ebene

[A methodical contribution to the attempt to determine the influence of forest Stands of different species and age on groundwater recharge in the Rhine-Main-Valley]

Brechtel, Horst M.

Kurzfassung

Seit November 1967 werden im Stadtwald Frankfurt in jungen, mittelalten und alten Beständen der Baumarten Roteiche, Eiche, Kiefer, Lärche und Fichte vergleichende Wasserbilanz-Untersuchungen durchgeführt. Es soll hierdurch erkundet werden, inwieweit die Grundwasserneubildung in der Rhein-Main-Ebene von der Waldbewirtschaftung beeinflußt wird. Die auf Versuchsflächen durchgeführten Messungen erfassen die folgenden Komponenten der Wasserhaushaltsgleichung: a) Interceptions-Verdunstung an den Baumkronen (durch monatliche Messung des Freilandniederschlages und des zum Waldboden gelangenden Niederschlages). b) Verdunstung am Waldboden (durch monatlichen Vergleich der mit Kleinlysimetern ermittelten Sickerwassermenge in 10 cm Bodentiefe mit der zum Waldboden gelangenden Niederschlagsmenge). c) Transpiration der Waldbäume und Grundwasserneubildung (durch wöchentliche Bestimmung der Bodenfeuchte bis zu Tiefen von 5 m mit Hilfe einer Neutronensonde). Es wurde festgestellt, daß auf dem untersuchten Standort eine signifikante Grundwasserneubildung unter Waldbeständen normalerweise nur außerhalb der Vegetationszeit vorkommt, also zu einer Zelt, in der die Transpiration der Waldbäume in der Wasserbilanz vernachässigt werden kann. Es kann daher im Untersuchungsgebiet die jährliche Grundwasserneubildung von Waldbestanden (AS2) näherungsweise nach folgender Gleichung veranschlagt werden: AS2 =^ (N+ - Vup+) - B wobei bedeuten: N = Freilandniederschlag; Vup = unproduktive Verdunstung (Interceptions-Verdunstung an den Baumkronen sowie Verdunstung am Waldboden); + = Summe in der Zeit von Anfang November bis Ende April; B = maximales Feuchtedefizit gegenüber der Retentionskapazität in der von den Baumwurzeln beeinflußten Bodenzone, welches gewöhnlich im Oktober vorkommt.

Abstract

Since November 1967 in the municipal forest of Frankfurt (Rhine-Main-Valley) the influence of species and age of forest Stands on evapotranspiration and on groundwater recharge is studied in Stands of American red oak, German oak, beech, Scotch pine, larch and spruce. For all these species always plots in young, middle old and in old Stands were selected. Measurements are taken in order to determine the following parts of the water budget equation: a) Interception loss in the canopy (by monthly measurements of gross precipitation, stemflow, throughfall and drip). b) Evaporation on the forest floor (by monthly measurements of the amount) of water infiltrating into the mineral soil (small lysimeters with undisturbed blocks of litter and soil). c) Transpiration of the trees and groundwater recharge (by weckly measurements of soil moisture using a nuclear probe in access tubes reaching down to a depth of 5 m). It was found that in this specific area a significant groundwater recharge usually occurs during the dormant season only, when transpiration is negligible. Thus in this area the annual ground water recharge (AS2) can be estimated by the formula: AS2 =^ (N+ - Vup+) - B N = sum of precipitation, Vup = sum of total interception loss (on the canopy and on the forest floor), + = begin of November till end of April, B = maximum soil moisture depletion, which usually occurs in the month of October.

Keywords

Groundwaterrechargeflora (forest) Upper Rhine valley (Frankfurt)