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Methodendokumentation Bodenkunde

Auswertungsmethoden zur Beurteilung der Empfindlichkeit und Belastbarkeit von Böden

Koordinator: Volker Hennings; Hrsg.: Bundesanstalt für; Geowissenschaften und Rohstoffe und Staatliche; Geologische Dienste in der Bundesrepublik Deutschland /; AD-HOC-AG Boden

2000. 2. Auflage, 232 Seiten, 26 Abbildungen, 112 Tabellen, 1210 g
Language: Deutsch

(Sonderhefte Reihe G - Geol. Jahrb., Heft 1)

ISBN 978-3-510-95870-2, Ordner, price: 71.00 €

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Keywords

BodenkundeKartieranleitungAuswertungGeowissenschaftFlächeFunktion

Contents

Inhaltsbeschreibung top ↑

Für praktische Maßnahmen zum Bodenschutz werden in zunehmendem Maße flächenhafte Darstellungen von Bodenfunktionen auf der Basis klein- und mittelmaßstäbiger Grundlagenkarten benötigt.
Die vorliegende Dokumentation der gemeinsamen Arbeitsgruppe der Geologischen Landesämter und der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, hat die Aufgabe, Methoden zur Auswertung bodenkundlicher Grundlagenkarten zusammenzustellen. Damit soll das vorhandene Wissen zwischen bodenkundlich arbeitenden Institutionen ausgetauscht, Doppelarbeit bei der Entwicklung von Auswertungsmethoden zum selben Thema vermieden und insgesamt ein Beitrag dazu geleistet werden, über Ländergrenzen hinweg vergleichbare Auswertungsergebnisse zu schaffen.

Das Themenspektrum der dokumentierten Methoden umfasst sowohl natürliche Leistungspotentiale als auch Empfindlichkeiten bzw. Gefährdungsgrade, während Ansätze zur Bewertung von Bodenbelastungen und Maßnahmen zur Bodensanierung und -verbesserung nicht behandelt werden.

Die erste Auflage der Methodendokumentation Bodenkunde erschien 1994 als Geologisches Jahrbuch F 31. Anlass zur Neuauflage dieses Werkes ist vor allem die neue Einteilung der Bodenarten im "Bodenartendreieck", wie sie seit der 4. Auflage der Bodenkundlichen Kartieranleitung ("KA4") besteht. Gegenüber der Erstauflage wurden folgende Änderungen und Ergänzungen vorgenommen:
alle betroffenen Verknüpfungsregeln wurden an die neue Terminologie der 4. Auflage der Bodenkundlichen Kartieranleitung angepasst,
die Dokumentation des Modells GLADIS wurde aktualisiert und u.a. um Module zur Berücksichtigung der Interzeption erweitert,
die Rubrik "Status" im Textteil der Methodendokumentation wurde um eine Angabe ergänzt, ob das betreffende Verfahren in der dokumentierten Form Bestandteil der MeMaS-Software des Niedersächsischen Landesamts für Bodenforschung ist.

Nach der Anpassung an die Terminologie der 4. Auflage der Bodenkundlichen Kartieranleitung ist die vorliegende Dokumentation im regelmäßigen Turnus nach dem jeweiligen wissenschaftlichen Kenntnisstand zu aktualisieren. Es ist beabsichtigt, neue Methoden und Algorithmen fortlaufend im Internet auf der Homepage der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe der Öffentlichkeit zugänglich zu machen.

Inhaltsverzeichnis top ↑


Vorwort zur 1. Auflage 10
Vorwort zur Neuauflage 11
Einleitung 12
Technische Anleitung 14
1 Verdichtungsempfindlichkeit 15
Kennwert zur Einschätzung der potentiellen Verdichtungsempfindlichkeit:
1.1 Potentielle Verdichtungsempfindlichkeit in 35 cm Bezugstiefe 16
Kennwerte zur Einschätzung der potentiellen Verdichtungsempfindlichkeit
anhand der mechanischen Belastbarkeit:
1.2 Potentielle Verdichtungsempfindlichkeit nach der Vorbelastung
bei pF 1,8 und pF 2,5 nach HORN, LEBERT & BURGER (1991) 19
1.3 Potentielle Verdichtungsempfindlichkeit nach der Vorbelastung
bei pF 1,8 und pF 2,5 nach DVWK (1995) 21
2 Filtervermögen für Schwermetalle 24
Kennwerte zur Einschätzung der relativen Bindungsstärke für Schwermetalle:
2.1 Relative Bindungsstärke für Schwermetalle im Oberboden 25
2.2 Relative Bindungsstärke für Schwermetalle im Boden bis 1 m
Profiltiefe 28
2.3 Relative Bindungsstärke für Schwermetalle im grundwasserfreien
Bodenraum 30
Kennwerte zur Einschätzung der Grundwassergefährdung durch Schwermetalle:
2.4 Pol-entielle Gefährdung des Grundwassers durch Austrag von
Schwermetallen aus dem grundwasserfreien Bodenraum 32
3 Erosionsgefährdung durch Wasser 35
Kennwerte zur Einschätzung der potentiellen Erosionsgefährdung auf der
Grundlage einzelner Faktoren:
3.1 Potentielle Erosionsgefährdung durch Wasser allein nach
Bodenkundlichen Bedingungen 36
3.2 Potentielle Erosionsgefährdung durch Wasser nach Bodenkundlichen
und morphologischen Bedingungen 38
3.3 Potentielle Erosionsgefährdung durch Wasser nach Bodenkundlichen,
morphologischen und klimatischen Bedingungen 40
Kennwerte zur Einschätzung der aktuellen Erosionsgefährdung:
3.4 Aktuelle Erosionsgefährdung durch Wasser, gemessen am mittleren
jährlichen Bodenabtrag als Ergebnis der "Allgemeinen
Bodenabtragsgleichung" 42
4 Grundwasserneubildung - Teil: Sickerwasserrate aus dem Boden 47
Kennwerte zur Ermittlung der Grundwasserneubildung für langfristige
Betrachtungszeiträume:
4.1 Jährliche Grundwasserneubildung nach RENGER & STREBEL (1980) 49
4.2 Jährliche Grundwasserneubildung nach RENGER & WESSOLEK (1990) 52
4.3 Jährliche Grundwasserneubildung aus der Wasserhaushaltsgleichung
nach BACH (1987) 55
Kennwerte zur Ermittlung der Grundwasserneubildung durch Summation
tagesweise berechneter Sickerwasserraten:
4.4 Grundwasserneubildung aus tagesweise berechneter klimatischer
Wasserbilanz nach RENGER, STREBEL & GIESEL (1974) und WEINZIERE (1990) 58
4.5 Grundwasserneubildung aus tagesweise berechnetem
Bodenwasserhaushalt gemäß Modell GLADIS des GLA Nordrhein-Westfalen 61
5 Nitratrückhaltevermögen bzw. potentielle Nitralauswaschungsgefährdung 66
Kennwerte auf Grundlage der Nitralverlagerungstiefe:
5.1 Potentielle Nitratauswaschungsgefährdung auf Grundlage der
Nitratverlagerungstiefe im Winterhalbjahr und der effektiven
Durchwurzelungstiefe 67
Kennwerte unter Einbeziehung der Grundwasserneubildung:
5.2 Potentielle Nitratauswaschungsgefährdung auf Grundlage der
Grundwasserneubildung im Winterhalbjahr und der Feldkapazität
in 0-1 m Profiltiefe 69
5.3 Potentielle Nitratauswaschungsgefährdung auf Grundlage der
Grundwasserneubildung frei gewählter Bezugszeiträume und der
nutzbaren Feldkapazität des effektiven Wurzelraums 72
6 Ackerbauliches Ertragspotential 75
6.1 Standortgebundenes landwirtschaftliches Ertragspotential als relative
Meßzahl nach RICHTER (1988), bezogen auf Kulturart Wintergerste 75
7 Erosionsgefährdung durch Wind 79
Qualitative Kennwerte zur Einschätzung der potentiellen Erosionsgefährdung
durch Wind allein nach Bodenkundlichen Bedingungen:
7.1 Potentielle Erosionsgefährdung von Mineralböden durch Wind 80
7.2 Potentielle Erosionsgefährdung von Moorböden durch Wind 83
Einzelne Faktoren einer zukünftigen "Bodenabtragsgleichung durch Wind":
7.3 Potentielle Erosionsgefährdung durch Wind, gemessen am
Bodenerodierbarkeitsfaktor K von Sandböden aus der Textur 85
7.4 Potentielle Erosionsgefährdung durch Wind, gemessen am
Bodenerodierbarkeitsfaktor K von Sandböden aus Textur und Aggregierung 87
8 Potentielle Versauerungsgefährdung von Waldböden 89
8.1 Potentielle Versauerungsgefährdung von Waldböden, gemessen an
"Fichtenökosystem-Reaktionstypen" nach LENZ (1991) 89
Verknüpfungsregeln
1 Bodenphysikalische Kennwerte
1.1 Effektive Durchwurzelungstiefe 93
1.2 Effektive Durchwurzelungstiefe im Modell GLADIS 97
1.3 Gewichteter Tongehalt im effektiven Wurzelraum 100
1.4 Gewogener mittlerer Durchmesser der Textur 102
1.5 Anteil an Aggregaten > 0,63 mm 103
1.6 Aggregatstabilität 104
1.7 Kohäsion nach HORN, LEBERT & BURGER (1991) 105
1.8 Kohäsion nach DVWK (1995) 107
1.9 Winkel der inneren Reibung nach HORN, LEBERT & BURGER (1991) 109
1.10 Winkel der inneren Reibung nach DVWK (1995) 111
1.11 Wasserbindung (Gesamtporenvolumen, Feldkapazität, nutzbare
Feldkapazität, Luftkapazität, Totwasser, Wassergehalt bei pF 2,5) 113
1.12 Gesättigte Wasserdurchlässigkeit 122

1.13 Gesättigte Wasserdurchlässigkeit für das Modell GLADIS 125
1.14 Ungesättigte Wasserdurchlässigkeit für das Modell GLADIS 126
1.15 Grundwasserstufe 128
1.16 Kapillare Aufstiegsrate 130
1.17 Dauer des kapillaren Aufstiegs 133
2 Bodenchemische Kennwerte
2.1 Ziel-pH-Wert im Oberboden 134
2.2 Horizontbezogene Sorptionskapazität 137
2.3 Profilbezogene Sorptionskapazität 138
2.4 Basensättigung im effektiven Wurzelraum 139
2.5 Silikatverwitterungsrate 140
3 Klimatische und hydrologische Kennwerte
3.1 Tagesbezogene potentielle Evapotranspiration nach HAUDE 141
3.2 Tagesbezogene potentielle Evapotranspiration nach HAUDE,
kulturspezifisch 144
3.3 Tagesbezogene reale Evapotranspiration nach RENGER, STREBEL &
GIESEL (1974) 147
3.4 Tagesbezogene reale Evapotranspiration, modifiziert für die Methode
zur Ermittlung der Grundwasserneubildung nach WEINZIERE (1990) 148
3.5 Jährliche reale Evapotranspiration, geschätzt für das Modell
GLADIS 149
3.6 Tagesbezogene Interzeption, geschätzt für das Modell GLADIS 151
3.7 Tagesbezogene klimatische Wasserbilanz 152
3.8 Jahresbezogene klimatische Wasserbilanz 153
3.9 Klimatische Wasserbilanz des Sommerhalbjahrs 155
3.10 Klimabereich nach klimatischer Wasserbilanz des Sommerhalbjahrs 156
3.11 R-Faktor (Regenfaktor) der Allgemeinen Bodenabtragsgleichung 157
3.12 Jährlicher Gesamtabfluß 158
3.13 Jährlicher Oberflächenabfluß 159
3.14 Quotient jährlicher Gesamtabfluß/jährlicher grundwasserbärtiger
Abfluß 160
3.15 Jahresbezogener Direktabfluß 162
3.16 Tagesbezogener Direktabfluß 163
3.17 Protonen-Depositionsrisiko 164
4 Kennwerte des Bodenwasserhaushalts
4.1 Nutzbare Feldkapazität des effektiven Wurzelraums 165
4.2 Betrag des mittleren kapillaren Aufstiegs 166
4.3 Pflanzenverfügbares Bodenwasser 167
4.4 Bodenkundliche Feuchtestufe 168
4.5 Jährliche Grundwasserneubildung nach RENGER & STREBEL (1980) 174
4.6 Jährliche Grundwasserneubildung nach RENGER & WESSOLEK (1990) 175
4.7 Jährliche Grundwasserneubildung nach BACH (1987) 176
4.8 Tagesbezogene Grundwasserneubildung in der Methode nach WEINZIERL
(1990) 178
4.9 Jährliche Grundwasserneubildung, geschätzt für das Modell GLADIS 180
4.10 Tagesbezogene Wasserflüsse einschließlich der
Grundwasserneubildungsrate im Modell GLADIS 181
5 Kennwerte zur Bewertung von Strukturbeeinträchtigung und Substanzverlust

5.1 Potentielle Verdichtungsempfindlichkeit 184
5.2 Vorbelastung bei pF 1,8 und pF 2,5 188
5.3 Potentielle Erosionsgefährdung durch Wasser nach Bodenkundlichen
und morphologischen Bedingungen 191
5.4 Potentielle Erosionsgefährdung durch Wasser nach Bodenkundlichen,
morphologischen und klimatischen Bedingungen 192
5.5 Bodenartabhängiger Anteil des K-Faktors
(Bodenerodierbarkeitsfaktor) der Allgemeinen Bodenabtragsgleichung 193
5.6 Humusabhängiger Anteil des K-Faktors (Bodenerodierbarkeitsfaktor) der
Allgemeinen Bodenabtragsgleichung 194
5.7 Aggregierungsabhängiger Anteil des K-Faktors
(Bodenerodierbarkeitsfaktor) der Allgemeinen Bodenabtragsgleichung 195
5.8 Wasserdurchlässigkeitsabhängiger Anteil des K-Faktors
(Bodenerodierbarkeitsfaktor) der Allgemeinen Bodenabtragsgleichung 197
5.9 Steinbedeckungsabhängiger Anteil des K-Faktors
(Bodenerodierbarkeitsfaktor) der Allgemeinen Bodenabtragsgleichung 198
5.10 K-Faktor (Bodenerodierbarkeitsfaktor) der Allgemeinen
Bodenabtragsgleichung 199
5.11 LS-Faktor (Topographiefaktor) der Allgemeinen
Bodenabtragsgleichung 200
5.12 C-Faktor (Bedeckungs- und Bearbeitungsfaktor) der Allgemeinen
Bodenabtragsgleichung 202
5.13 P-Faktor (Erosionsschntzfaktor) der Allgemeinen
Bodenabtragsgleichung 204
5.14 Mittlerer jährlicher Bodenabtrag 205
5.15 Potentielle Erosionsgefährdung von Mineralböden durch Wind 206
5.16 Potentielle Erosionsgefährdung von Moorböden durch Wind 207
5.17 Winderodierbarkeitsfaktor K von Sandböden aus der Textur 208
5.18 Winderodierbarkeitsfaktor K von Sandböden aus Textur und
Aggregierung 209
6 Kennwerte zur Bewertung bodenchemischer Belastungen
6.1 Protonen-Belastungsrisiko 210
6.2 Potentielle Versauerungsgefährdung 211
7 Kennwerte zur Bewertung der Filtereigenschaften
7.1 Relative Bindungsstärke für Schwermetalle im Oberboden 212
7.2 Relative Bindungsstärke für Schwermetalle im Boden bis 1 m
Profiltiefe 215
7.3 Relative Bindungsstärke für Schwermetalle im grundwasserfreien
Bodenraum 218
7.4 Potentielle Gefährdung des Grundwassers durch Austrag von
Schwermetallen aus dem grundwasserfreien Bodenraum 222
7.5 Nitratverlagerungstiefe im Winterhalbjahr 225
7.6 Potentielle Nitratauswaschungsgefährdung aus Nitratverlagerungstiefe
und effektiver Durchwurzelungstiefe 226
7.7 Potentielle Nitratauswaschungsgefährdung aus Grundwasserneubildung
und Feldkapazität in 0-1 m Profiltiefe 227
7.8 Potentielle Nitratauswaschungsgefährdung aus Grundwasserneubildung
und nutzbarer Feldkapazität des effektiven Wurzelraums 229
8 Kennwerte zur agrarwirtschaftlichen Standortbewertung
8.1 Ackerbauliches Ertragspotential 231