Prozessorientierte hydrologische Untersuchungen am Kleinen Gudenberg bei Zierenberg (Nordhessen) in verschiedenen Skalenbereichen

Göttingen

1995

132 S.

zahlr. Lit. Ang.

Bandaufführung

47427

Im Rahmen des Forschungszentrums Waldökosysteme der Universität Göttingen werden seit 1989 ökosystemare Untersuchungen auf der Dauerbeobachtungsfläche "Zierenberg" in Nordhessen vorgenommen. Die Fläche liegt am Nordosthang des Kleinen Gudenbergs, 2,5km westlich der Stadt Zierenberg. Auf einer tiefgründigen Fliesserde aus Basaltschutt über Muschelkalk stockt ein wüchsiger, 145 Jahre alter Buchenbestand mit mächtig entwickelter Krautschicht, die von der Grossen Brennessel (Urtica dioica) dominiert wird. Die Basensättigung der Austauscher liegt bei 95%. In den in 60 bzw. 100cm Tiefe gewonnenen Sickerwaessern dominieren unter den Kationen Mg hoch2+ und Ca hoch2+, unter den Anionen SO4 hoch2-, NO3 hoch- und HCO3 hoch-. Al ist nur in Einzelfällen nachzuweisen. Ziel der hier beschriebenen Untersuchungen am Kleinen Gudenberg war es, die den Wasserhaushalt bestimmenden Prozesse zu identifizieren und zu quantifizieren. Dabei standen die Heterogenität der Infiltration und der Wurzelwasseraufnahme sowie die Fliesswege im Boden und die Hydrochemie des Abflusses im Vordergrung. In hoher zeitlicher Auflösung wurden auf der Untersuchungsfläche Niederschlag, Bodensaugspannung, Bodenwassergehalt und Bodentemperatur gemessen. Zusätzlich wurden in verschiedenen Quellen des Kleinen Gudenbergs in 14tägigen Abständen die Schüttungsrate, Quellwassertemperatur und Ionenkonzentration der Wässer bestimmt. In der direkt unterhalb der Untersuchungsfläche am Hangfuss gelegenen Quelle Friedrichsauce wurden darueberhinaus kontinuierliche Schüttungsmessungen durchgeführt. Zur Überprüfung verschiedener Hypothesen und zur Quantifizierung von Flüssen wurde ein zweidimensionales Wasserhaushaltsmodell verwendet. Es beruht auf der Richards-Gleichung und wurde von Hauhs (1985) entwickelt. Die Ergebnisse der Untersuchungen lassen sich folgendermassen zusammenfassen: - Der Kronendurchlass der Krautschicht, gemessen in ca. 15cm Höhe über der Bodenoberfläche, betrug im Sommer ca. 140%, im Winter ca. 120% des Kronendurchlasses der Baumschicht. Dies wird auf systematischer Fehler der Messung zurückgeführt. Der in 1,2m über dem Boden gemessene Niederschlagseintrag wird gegenüber den in 0,15m Höhe installierten Sammlern anscheinend unterschätzt, was wahrscheinlich mit dem Einfluss des Winds auf die Messungen an einem Nordosthang starker Neigung zu begründen ist. - Für den Kronendurchlass konnte auf der Untersuchungsfläche in mehr als 2m Entfernung vom Stamm nur in Einzelfaellen ein zeitlich kontantes räumliches Verteilungsmuster nachgewiesen werden. - Die Evaporation der Bodenoberfläche war mengenmässig zu vernachlässigen. - Die Transpiration der Krautschicht war im Sommer nicht von der der Bäume zu unterscheiden. Vor dem Laubaustrieb der Buchen (Anfang Mai) war sie mengenmässig unbedeutend. - Sowohl die Ergebnisse der Laboruntersuchungen, als auch die Saugspannungsverläufe im Winterhalbjahr weisen auf eine hohe Homogenität der bodenphysikalischen Eigenschaften im Bereich der Kernuntersuchungsfläche hin. - Die pF- Bestimmung im Labor für Saugspannungen < 50cm WS überschätzte das Porenvolumen um ca. 10 Vol%. - Die Wassergehaltsmessung auf der Untersuchungsfläche mittels TDR-Sonden ergab nachweislich zu geringe Werte. Dies ist auf mangelnden Kontakt der Sondenstäbe mit der Bodenmatrix zurückzuführen. - Die Ku-Bestimmung im Labor überschätzte die Leitfähigkeit um ca. eine Zehnerpotenz. - Die Ionenkonzentration des Sickerwassers auf der Untersuchungsfläche steht nach ca. 20cm Passage durch den Boden im Gleichgewicht mit der Matrix: NH4 hoch+, Al hoch3+ und z.T. K hoch+ werden durch Mg hoch2+ und Ca hoch2+ ausgetauscht, organische Säuren und z.T. auch NO3 hoch- gegen HCO3 hoch- ersetzt. Im Laufe der Passage durch den Boden erhöht sich die Ionenkonzentration des Wassers bei fast gleich bleibendem Ionenverhältnis, bedingt durch die Wasseraufnahme der Wurzeln.