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Die hydraulischen Bodeneigenschaften, also deren Fähigkeit Wasser zu speichern und zu leiten, bestimmen maßgeblich die Verfügbarkeit des Bodenwassers für Pflanzen und das Risiko von Wassermangel in Wäldern. Bislang existieren kaum systematische Untersuchungen zu den hydraulischen Eigenschaften von Waldböden. Wir führten Multi-Step-Outflow-Versuche durch, um die Wasserretentionskurve und die ungesättigte hydraulische Leitfähigkeit an insgesamt 1504 ungestörten Proben von Waldböden Baden-Württembergs zu ermitteln. Unter Verwendung zusätzlicher Messungen (Fraktionen des Fein- und Grobbodens, Trockenrohdichte, Gehalt an organischem Material) wurden Pedotransferfunktionen zur Schätzung der Parameter des Mualem/van Genuchten-Modells entwickelt. Die Schätzungen der neuen Pedotransferfunktionen wurden mit verschiedenen Pedotransferfunktionen aus der Literatur verglichen. Ein Vorteil der neuen Pedotransferfunktionen ist, dass sie unverzerrte Schätzungen der hydraulischen Eigenschaften der Waldböden von Baden-Württemberg liefern; ihre Vorhersagegüte ist vergleichbar mit veröffentlichten Pedotransferfunktionen.
In vier unterschiedlich strukturierten Waldregionen Baden-Württembergs wurde das Messkonzept der „zufällig wandernden Messplots“ angewendet, um mehr Informationen über die räumliche und zeitliche Variabilität der Bodenfeuchte und ihrer Einflussgrößen zu erhalten. Ziel ist es: (i) räumliche Daten für die Validierung eines physikalisch basierten Wasserhaushaltsmodells zu erhalten, (ii) Einflussparameter zu quantifizieren und (iii) ein Transfermodell zu entwickeln, welches die Bodenfeuchte einerseits als zeitunabhängige Funktion der räumlichen auftretenden Standortsparameter (z. B. Reliefeigenschaften, Bodentextur, Waldstruktur) und andererseits als zeitabhängige Funktion der räumlich invarianten Globalvariablen (z. B. Klima- und Abflussparameter) beschreibt. Die räumliche Variabilität der Bodenfeuchte (Mineralbodentiefe 0–20 cm) wurde gleichzeitig an 31 Sondenstandorten über eine Periode von 14 Tagen gemessen und anschließend auf den nächsten zufällig gewählten Messplot versetzt. Die Globalvariablen werden kontinuierlich an ein bis zwei Standorten pro Untersuchungsgebiet gemessen. Des Weiteren wurden an allen Sondenmesspunkten Standortseigenschaften aufgenommen. Mit der Anwendung multivariater Statistikmethoden, wie der Clusteranalyse sowie den Klassifikations- und Regressionsbäumen, ist es nun möglich, Standortsfaktoren zur Erklärung der räumliche Variabilität der Bodenfeuchte zu identifizieren. Anhand eines Landschaftsausschnittes werden erste Ergebnisse dieser Analysemethoden vorgestellt und diskutiert.
Die Waldregion Eberswalde als Teil des nordostdeutschen Tieflands ist durch geringe Niederschläge, Sommertrockenheit und verbreitet leichte Sandböden geprägt. Die jährlichen Niederschläge betragen 500 bis 600 mm. Schwerpunkt der forsthydrologischen Forschung ist die Klärung des Einflusses unterschiedlich strukturierter Wälder auf den Landschaftswasserhaushalt und auf die Teilglieder der Wasserhaushaltsgleichung. Im Lockergesteinsbereich sind Lysimeter eine geeignete Methode zur Erforschung des Wasserhaushaltes von Pflanzen. 1972 wurden in Britz bei Eberswalde neun Großlysimeter mit einer Tiefe von 5 m und einer Oberfläche von 100 m2 unter vergleichbaren Standortbedingungen angelegt. 1974 wurden diese Lysimeter mit den Baumarten Kiefer (Pinus sylvestris L.), Buche (Fagus sylvatica L.), Lärche (Larix decidua L.) und Douglasie (Pseudotsuga menziesii [Mirb.] Franco) bepflanzt. Das Versuchsziel war die Klärung des Baumarten- und Alterseinflusses der Bestockungen auf Grundwasserneubildung und Verdunstung. Die Lysimeterforschung hat in dieser Region eine über hundertjährige Tradition.
Die Großlysimeteruntersuchungen zeigten, dass für die Tiefenversickerung unter Wald die Baumart von herausragender Bedeutung ist. In Kiefernbeständen wurde mit Hilfe speziell entwickelter wägbarer Lysimeter der Wasserverbrauch typischer Bodenvegetationsdecken ermittelt. Erst durch die Berücksichtigung der Besonderheiten des strukturellen Aufbaus des Waldes wird eine treffende Beurteilung der hydrologischen Wirkungen möglich.
Die Transpiration eines Fichten– und Buchenbestandes unter Bodentrockenheit im Tharandter Wald
(2011)
Für die Bewertung des Standortwasserhaushaltes sind die Anforderungen der Bestockung unter sich ändernden Umweltbedingungen mit zu berücksichtigen. Von den unterschiedlichen Wasserhaushaltskomponenten gibt die Bestandestranspiration die physiologische Reaktion der Bäume wider und steht somit auch dem Kohlenstoffhaushalt am nächsten. Eine regulierende und somit kritische Größe stellt die Bestandesleitfähigkeit dar, die zwischen Wasser- und Kohlenstoffhaushalt vermittelt. Als Indikator für diese Regulation wird das Verhältnis von Kohlenstoffaufnahme zu Wasserabgabe, die sog. Wassernutzungseffizienz, herangezogen. An einem Fichten- und Buchenstandort wurde mittels Xylemsaftflussmessungen die Bestandestranspiration (Ec) und -leitfähigkeit (gc) bestimmt. Von Mai bis Oktober 2006 lag Ec am Fichtenstandort (161 mm Saison-1) deutlich unter Ec von Buche mit 182 mm Saison-1 während die Gesamtjahresbilanz ähnlich war. Dies stand in Beziehung mit einer Phase sommerlicher Bodentrockenheit, die sich am Fichtenstandort deutlicher als am Buchenstandort auswirkte. Im Gegensatz zu Buche war während der Bodentrockenheit die Bestandesleitfähigkeit von Fichte, unabhängig von atmosphärischen Bedingungen, auf minimale Werte reduziert und die Wassernutzungseffizienz erhöht. Aus den Befunden kann gefolgert werden, dass Standortverhältnisse und Baumarten zu messbaren Unterschieden im Standortswasserhaushalt führen, die auch in Wasserhaushaltsmodellen darstellbar sein sollten. Die vorliegenden Messdaten sind grundlegend, um transpirationsbezogene Indikatoren von Wasserhaushaltsmodellen zu bewerten.
Diese Arbeit benutzt mikrometeorologische, pflanzenökologische und bodenhydrologische Messungen als Mittel zum Prozessverständnis. Der langfristige Flussmessstandort Ankerstation Tharandter Wald (von 120 jährigen Fichten dominiert) zeigt die große Dynamik der Landoberflächen-Atmosphären-Wechselwirkungen wie auch ihre Klimaeffekte auf die Verteilung der turbulenten Wärmeströme, die Kohlenstoffsequestrierung und die Evapotranspiration (ET). Klimawerte, Phänologie und Flüsse unterstützen die Einteilung des Jahres in eine ‚aktive Phase’ (April–September) und eine ‚Ruhephase’ (Oktober– März): Kohlenstoffsequestrierung, zur Verfügung stehende Energie (Strahlungsbilanz) und fühlbarer Wärmestrom sind in der Ruhephase praktisch vernachlässigbar. Nur ET zeigt einen signifikanten Beitrag zur Jahresbilanz (25 % der aktiven Phase) aus der Interzeption (Evaporation von benetzten Nadeln), die vom fühlbaren Wärmestrom aus der Atmosphäre angetrieben wird. Die zwischenjährliche Variation der Flüsse ist im Allgemeinen klein (z. B. 500–650 gC m-2 yr -1) C-Aufnahme), selbst mit dem starken Dürrejahr 2003 (400 gC m-2) oder dem Effekt der Durchforstung 2002. Verglichen mit der Buche erreicht die Fichte – zumindest in der aktiven Periode – ähnliche Werte von ET aber niedrigere bei der C-Aufnahme. Die Kronentraufe beträgt bei der Fichte nur ca. 55 % des Niederschlages, bei der Buche summieren sich ca. 40 % Kronentraufe und knapp 25 % Stammabfluss zu etwa 65 % Bestandesniederschlag. Dieser Unterschied erklärt möglicherweise die im Allgemeinen höhere Bodenfeuchte am Buchenstandort. Als Resultat aus dieser Arbeit werden Modelle mit ausreichender Komplexität empfohlen, welche Bestandesstruktur und Phänophasen berücksichtigen. Das ist eine Voraussetzung für eine bessere Berücksichtigung von Wäldern mit ihren Landoberflächen-
Atmosphären-Wechselwirkungen, z. B. in Klimamodellen.
Die Verfügbarkeit von Wasser beschreibt eine der wichtigsten Ressourcen weltweit. Mit den sich wandelnden Temperatur- und Niederschlagsverhältnissen wird auch der Wasserhaushalt unserer Wälder modifiziert. Regional werden deutlich erhöhte Temperaturen in sowie häufigere Hitze- und Trockenperioden den Sommermonaten, eine Verlagerung von Sommerniederschlägen in das Winterhalbjahr und eine geringere Schneedecke im Winter erwartet. Die intensive Beschäftigung mit einem sich ändernden Wasserhaushalt und seinen möglichen Auswirkungen auf das Waldwachstum und die Waldgesundheit ist ein essentielles Thema forstlicher Forschung. Denn hierauf basieren mögliche Anpassungs- und Abmilderungs-Strategien einer langfristig nachhaltigen Waldbewirtschaftung. Wir freuen uns daher, Ihnen in Heft 12 von WLN (Waldökologie, Landschaftsforschung und Naturschutz – Forest Ecology, Landscape Research and Nature Conservation) in einer bisher noch nie dagewesenen Vollständigkeit den neuesten Stand der Forschung präsentieren zu können. Das Sonderheft unterstützt die Aktivitäten der im Juni 2007 eingerichteten AFSV-Arbeitsgruppe „Klimawandel“.
Die Erfassung und Bewertung des Wasserhaushalts ist von zentraler Bedeutung für die standortsgerechte und nachhaltige Bewirtschaftung sowie Multifunktionalität von Wäldern. Im vorliegenden Artikel wird die Bedeutung einer differenzierten Wasserhaushaltsansprache in der Praxis der forstlichen Standortskartierung Deutschlands dargestellt sowie historisch gewachsene Unterschiede und Gemeinsamkeiten in den Verfahren der einzelnen Bundesländer erörtert. Im Zusammenhang mit den künftigen Anforderungen, die sich aus einer veränderten Bewirtschaftung aber gerade auch aus dem bereits erkennbaren Klimawandel ergeben, werden zudem Grenzen der gegenwärtig praktizierten Wasserhaushaltsansprache diskutiert. Daraus ergeben sich perspektivisch vielfältige Herausforderungen. Diese liegen vorrangig in der modellgestützten stärkeren Quantifizierung des Wasserhaushaltes, der Integration dynamischer Klima-, Boden und Bestandseigenschaften sowie in der Übertragung vom Punkt auf die Fläche und die Einzugsgebietsebene.
Der heute vielerorts angestrebte naturnahe Waldbau setzt in hohem Maße auf biologische Automation (vgl. Gauer 2009). Grundlegend für eine solche Forstwirtschaft ist unter anderem die räumlich-differenzierte Erfassung und Bewertung wasserhaushaltsbezogener Standortsmerkmale. Denn erst die Kenntnis der Dynamik des pflanzenverfügbaren Bodenwasserangebotes oder auch eines möglichen Überschusses in Form von Stauwasser erlaubt eine standortsgerechte Baumartenwahl als Voraussetzung für eine nachhaltige Waldbewirtschaftung.
Die vergleichende Gegenüberstellung der mittels unterschiedlicher Pedotransferfunktionen (PTF) berechneten nutzbaren Wasserspeicherkapazitäten von vorwiegend sandigen brandenburgischen Standorten der bundesweiten Bodenzustandserhebung im Wald (BZE) weist auf gravierende systematische Unterschiede hin. Es erscheint daher notwendig, die PTF weitergehend zu validieren.
Die Validierung der PTF erfolgte mit einer insgesamt 489 Waldbodenhorizonte des Nordostdeutschen Tieflands umfassenden Datenbank, für welche sowohl Messwerte der nFK als auch die notwendigen Eingangsdaten der PTF vorlagen. Die Gegenüberstellung von Mess- und Schätzwerten zeigte, dass diejenigen PTF, welche anhand umfangreicher, regional weit gefächerter Datengrundlagen entwickelt wurden, tendenziell geringere systematische Fehler aufwiesen. Für PTF, bei deren Entwicklung Böden berücksichtigt wurden, die mit den typisch brandenburgischen Verhältnissen vergleichbar sind, zeigte sich eine ähnliche Tendenz. Ansätze mit größerem Einsatz an Prädiktorvariablen wiesen in der Regel größere Bestimmtheitsmaße auf. Der geringste Quadratwurzelfehler ergab sich bei Verwendung der PTF nach Renger et al. (2009). Die höchste Güte und Richtigkeit des Zusammenhangs zwischen Mess- und Vorhersagewerten (Anstieg der Ausgleichsgeraden und Bestimmtheitsmaß) zeigte der Ansatz nach Riek et al. (1992, 1995).
Der Naturschutz in Russland befindet sich gegenwärtig in einer schwierigen Situation. Im Jahr 2000 wurde die staatliche eigenständige Umweltschutzbehörde faktisch abgeschafft. Die Arbeit der Umweltbewegung wird durch den Staat erschwert, und die Naturschutzakteure sind gezwungen ihre Strategien zu ändern, um Naturschutz gegenüber anderen Interessensgruppen durchzusetzen. Demgegenüber nehmen Russlands Schutzgebiete, insbesondere die traditionellen "Sapowedniks", die überwiegend der IUCN-Schutzkategorie Ia zuzurechnen sind, im Land riesige Territorien ein. In den Sapowedniks ist jegliche menschliche Tätigkeit mit Ausnahme wissenschaftlicher Forschung untersagt. Durch die gesellschaftlichen Umbrüche der letzten 20 Jahre, die institutionellen Rahmenbedingungen und die andauernde Unterfinanzierung von Forschungseinrichtungen befindet sich das Schutzgebietssystem in einer tiefen Krise und die Schutzgebiete sind in ihrer Existenz und Funktion stark beeinträchtigt. Es wird analysiert, welche Möglichkeiten im Naturschutz insbesondere zum Erhalt und zur Weiterentwicklung insbesondere der Sapowedniks in der Russischen Föderation aktuell von maßgeblichen russischen Naturschutzakteuren gesehen werden. Abschließend werden Überlegungen zu einer wirksamen ausländischen Unterstützung des russischen Naturschutzes angestellt.
Dem Artikel liegt eine Analyse vor allem russischer Fachliteratur und Dokumente zum russischen Naturschutz zugrunde, die sich auf einen Zeitraum von über 100 Jahren beziehen. Die aktuelle Situation wird durch die Auswertung von Experteninterviews mit 10 russischen Naturschutzakteuren dargestellt. Der Artikel ist ein Teil der Ergebnisse aus der Diplomarbeit der Autorin mit dem Titel "Das Selbstverständnis des russischen Naturschutzes und Entwicklungsperspektiven des Schutzgebietssystems", geschrieben am Institut für Botanik und Landschaftsökologie der Universität Greifswald (März 2006 bis November 2007). Die Ausführungen dieses Artikels beziehen sich auf den Forschungsstand 2007. Es gibt sicher weitere Literatur und neuere Entwicklungen zu dem Thema, die aber nicht mehr berücksichtigt werden konnten.