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Main Title: Aufklärung der Bodenverlagerung durch Bearbeitungserosion in Jungmoränenlandschaften
Translated Title: Investigation of soil translocation caused by tillage erosion in Young Moraine Landscapes of North-East Germany
Author(s): Kietzer, Barbara
Advisor(s): Wessolek, Gerd
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät VI - Planen Bauen Umwelt
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Bodenverlagerung spielt in Jungmoränenlandschaften eine bedeutende Rolle im Stoffhaushalt und führt zu einer Zunahme der Flächenheterogenität sowie typischer Musterbildung. Verschiedene Erosionsformen sind die Ursache dafür. Die Gesamtbodenverlagerung und die Bodenneuverteilungsraten wurden beispielhaft an drei verschieden geformten Catenen mittels der Cäsium-137-Analyse ermittelt, mit adaptierten Modellen kalkuliert und der jeweilige Anteile der Verlagerung durch Bearbeitungs﷓ oder Wassererosion geschätzt. Hohe Cäsium-137-Werte (Sedimentakkumulation) wurden vorwiegend in ausgeprägten Senkenlagen, geringe Cäsium-137-Werte (Bodenabtrag) sowohl an konvexen Oberhangpositionen als auch an lang gestreckten Hangabschnitten gemessen, jeweils verglichen mit den Referenzflächen. Die unterschiedliche Topographie der Catenen verursachte differenzierte Verlagerungsprozesse. An der Steilcatena (Catenatyp I der Sand-Hügel und Hänge mit anhydromorphen Böden) wurde ein relativ geringer Nettobodenabtrag kalkuliert. An dieser Catena spielten sowohl die Bearbeitungs- als auch die Wassererosion eine Rolle, allerdings im Verhältnis 7:1. Die mittlere Bodenneuverteilungsrate liegt bei einem geschätzten Verlust von ca. -0,7 kg m-2 a-1. Am Streckhang der Flachcatena (Catenatyp III der mäßig bis schwach übersandeten Grundmoränen mit vorwiegend anhydromorphen Böden) erfolgte der Nettobodenabtrag vorrangig durch Wassererosion und betrug 93 % der Gesamtbodenverlagerung. Das Verhältnis der Bearbeitungs﷓ zur Wassererosion betrug 1:13. Die mittlere Bodenneuverteilungsrate liegt bei einem geschätzten Verlust von ca. -0,9 kg m-2 a-1. Für die zweite Steilcatena (Catanatyp IV der lehmigen Grundmoränen mit vorwiegend anhydromorphen Böden) konnten keine signifikanten Aussagen getroffen werden. Die wichtigsten Bodenbearbeitungswerkzeuge wurden hinsichtlich ihrer transportauslösenden Wirkung und Translokation bei Hangbearbeitung untersucht. Hierzu wurden die Geräte Scharpflug, Grubber und Scheibenegge im Feldexperiment bei der Bearbeitung hangauf﷓ und hangabwärts getestet. Die durchschnittliche Translokation wurde durch Veränderung der Tracerkonzentration (gefärbter Kies mit vergleichbarer Dichte und Größe wie Bodenaggregate) nach den Bearbeitungsgängen ermittelt. Die Pflugschare bewegten eine relativ große Bodenmenge über eine kurze Distanz; die Grubber- und Scheibeneggenwerkzeuge verlagerten eine vergleichsweise kleine Bodenmenge über eine größere Distanz. Die Differenzen ergaben sich aus der Form und Anordnung der Bearbeitungswerkzeuge sowie der Tiefe und Geschwindigkeit der Bearbeitungsoperationen. Alle untersuchten Werkzeuge lösten Bodenverlagerung aus. Die Verlagerung betrug beim Pflug 127 ± 39 kg m-1, beim Grubber 89 ± 27 kg m-1 und bei der Scheibenegge 15 ± 5kg m-1. Der Bearbeitungstransportkoeffizient k als Maß für den Bodenverlust an Hängen, in den die jeweilige Bearbeitungstiefe, die Bodenlagerungsdichte sowie ein Koeffizient aus mittlerer Verlagerungsentfernung und Hanggradient eingeht, konnte nur für die Grubberbearbeitung signifikant nachgewiesen werden.
Soil translocation caused by different soil erosion forms is one of the most important factor in the balance of matter and the increasing of soil landscape heterogeneity. The result is the typical pattern of soil landscapes in the Young Moraine regions of North-East Germany. The total soil translocation by water erosion and tillage erosion and the soil redistribution were investigated on 3 slopes characterised by topography as different catena types. The concentration of the tracer caesium-137 in soil profiles was compared with the concentration in reference profiles (permanent grass land). This allowed the calculation of sediment transport by water erosion and tillage erosion as well as the test of soil redistribution models. High caesium-137-contents (deposition) estimated on concave slope segments and depressed areas characterize sediment deposition and accumulation areas. Low caesium-137-contents (erosion) estimated on convex upper slope positions and uniform straight slopes characterise soil loss areas. The different topography of the catena types was the determining factor for the kind of translocation. A relative low net soil loss was calculated for the catena typ I (catena with steep slopes and sandy soils). The relationship of the soil translocation due to tillage erosion and due to water erosion of about 7:1. The net soil loss calculated on the uniform straight slopes of the catena typ III (catena with low inclined slopes and loamy sandy soils) resulted in a predominantly soil translocation by water erosion (93 % of the total soil translocation). The relationship of the soil loss caused by tillage erosion and water erosion was about 1:13. To characterize the soil translocation by tillage operations with mouldboard plough, field cultivator and disk, the tools were tested in a field experiment. The used tracer were coloured gravels. The soil translocation was estimated by change of the tracer concentration after tillage operations. The translocated soil mass caused by mouldboard plough was 127 ± 39 kg m-1, by field cultivator 89 ± 27 kg m-1 and by disc tools 15 ± 5kg m-1. The tillage transport coefficient k as a tillage erosion intensity parameter (a coefficient of tillage deepness, soil compaction, translocation distance and slope gradient) was significant higher for the cultivator operation
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-16822
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/2033
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1736
Exam Date: 25-Jun-2007
Issue Date: 19-Dec-2007
Date Available: 19-Dec-2007
DDC Class: 550 Geowissenschaften
Subject(s): Bearbeitungserosion
Bodenbearbeitung
Bodenerosion
Caesium-137-Technik
Caesium-137-technique
Soil erosion
Tillage
Tillage erosion
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