Diss. Nr. 13260 Naturwiss. ETH Zürich. / Literaturverz.

Berlin, Humboldt-Universität, Thesis (doctoral), 2001.

Zugl.: Kiel, Universiẗat, Diss., 2007.

Zugl.: Bonn, Universiẗat, Diss., 2008.

Heidelberg, Univ., Diplomarbeit, 2008.

Techn. Universiẗat, Diss., 2006--München.

University, Diss., 2001--Jena.

Die Bewirtschaftung der knappen Ressource sauberen Wassers setzt das Verständnis der Wasserhaushaltsprozesse voraus. Mit prozessorientierten Modellen können Wasserbilanzen für unterschiedliche Standortbedingungen berechnet werden, wenn die Modelle zuvor an repräsentativen Zeitreihen, die die notwendige hydrologische Information enthalten, kalibriert und die Sensitivität ihrer Parameter analysiert wurden. Am Groß-Lysimeter St. Arnold (Westfalen) werden seit 1966 neben den meteorologischen Parametern tägliche Sickerwasserraten gemessen, die für diesen Zweck hervorragend geeignet sind, weil sie integrale Bilanzgrößen über die je 400m² x 3,50m großen Podsol-Bodenkörper und ihre Vegetationsbestände darstellen. Auf den drei Lysimetern wachsen Gras, ein Eichen-/Buchen- bzw. ein Kiefernbestand. Für die Untersuchung der Wasserhaushaltsprozesse wird das "LYsimeter outFlow and Evapotranspiration model" LYFE, entwickelt. Es verknüpft die Richards-Gleichung mit einem Interzeptionsmodell, das den Niederschlag in Infiltration, Blatt- und Streuinterzeption aufspaltet. Die Evapotranspirations-(ET)-Raten werden alternativ mit der Penman- oder Monteith-Formel berechnet. Die Simulationen vollziehen die gemessenen täglichen Sickerwasserraten aller drei Lysimeter unter den Klimavariabilitäten des gesamten Zeitraums von 34 Jahren nach. Am Graslysimeter ist die Sensitivität der ET-Parameter gering, so dass unterschiedlich aufwendige Methoden zur Bestimmung der bodenhydraulischen Parameter verglichen und bewertet werden können: die statischen Stechzylindermessungen der Retention und gesättigten Leitfähigkeit, der Verdunstungsversuch und verschiedene Pedotransferfunktionen (PTF). Die Simulation mit den Parametern des Verdunstungsversuchs ergeben eine gute Übereinstimmung mit den gemessenen Sickerwasserraten, während die Parameter der statischen Messungen durch die inverse Modellierung mindestens eines Parameters angepasst werden müssen. Von den PTF erzielen die kontinuierliche und die Klassen-PTF von Wösten die besten Übereinstimmungen. Der Wasserhaushalt der Baumbestände wird von der Interzeption dominiert. Dies gilt insbesondere für die Interzeptionsverdunstung im Winterhalbjahr, die die Unterschiedlichkeit der Wasserbilanz von Laub- und Nadelbaumbeständen verursacht. Wenn die ET mit der Penman-Formel berechnet wird, können die Raten der Evaporation und Transpiration nur schlecht abgeschätzt werden und steigen nicht mit dem Wachstum der Bestände. Durch die Verwendung der Monteith-Formel werden diese Probleme behoben. Darüberhinaus zeigt das Modell die unterschiedliche Wirkung von Transpiration und Interzeptionsverdunstung auf den Jahresgang der Sickerwasserraten und ermöglicht so die Angabe ihrer jeweiligen Beiträge zum Wasserhaushalt. Mit dem kalibrierten Modell können die lysimetrischen Messungen auf andere Standorte übertragen werden, um die langfristige Wasserbilanz zeitlich hochaufgelöst zu bestimmen. Daher kann LYFE im Rahmen regionaler Wasserhaushaltsuntersuchungen eingesetzt werden.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, natürliche Rohstoffe als potentielle Bodenverbesserungsmittel zu identifizieren und zu charakterisieren. Es sollte deren Eignung überprüft werden, ein sandiges Substrat in seinen chemischen, physikalischen und biologischen Eigenschaften messbar zu beeinflussen. Anhand von Versuchsreihen im Gewächshaus und im Freiland ist die differenzierte Wirkung der Rohstoffe auf Mais und Weizen getestet worden. Aufgrund einer Literaturrecherche wurden Rohwolle, Schafwollpellets und Biertreber betrachtet. Es zeigte sich für Biertreber, dass dieser große Mengen an Stickstoff (Nt=3,95%; C/N=12,74) bereitstellen kann. Zudem enthält er vergleichsweise viel Phosphor und Magnesium (8,68 g kg-1 und 4,05 g kg-1) aber nur geringe Mengen an Kalium (1,40 g kg-1). Weiterhin lässt sich bei Aufwandmengen von 0,5 M.-% eine kurzfristige Verbesserung der Wasserspeicherfähigkeit sandiger Substrate feststellen. Rohwolle weist im Vergleich zu Biertreber mit Nt=13,56% höhere Mengen an Stickstoff auf. Weiterhin lassen sich mit 35,41 g kg-1 höhere Mengen an Kalium aber mit nur 0,23 g kg-1 bzw. 0,34 g kg-1 geringere Mengen an Magnesium und Phosphor feststellen. Die Mineralisierung der Rohwolle erfolgt im Vergleich zu Biertreber langsam, sodass die enthaltenen Nährstoffe nur langsam pflanzenverfügbar werden. Rohwolle weist zunächst einen stark hydrophoben Charakter auf. Mit zunehmendem Abbau des Lanolins führen Aufwandmengen von 0,1 M.-% zu einer messbaren Erhöhung der Wasserspeicherfähigkeit des sandigen Substrates. Pflanzenverfügbare Nährstoffe stehen bei den industriell aufbereiteten Schafwollpellets im Vergleich zu reiner Rohwolle schneller zur Verfügung. Ähnlich wie bei der Rohwolle werden auch durch Schafwollpellets langfristig Nährstoffe freigesetzt und die Beeinflussung der bodenphysikalischen Parameter ist über längere Zeiträume nachweisbar. Allerdings müssen Aufwandmengen von 0,5 M.-% erbracht werden. / The aim of the study was to identify and characterize natural raw materials as a potential soil improver. The capacity for measurable influence on the chemical, physical and biological properties of sandy substratum was investigated. The differentiated affect of the raw materials has been tested for maize and wheat using test series in a greenhouse as well as in open fields. Raw wool, sheep wool pellets and spent grains were considered based on comprehensive literature research. It was observed that spent grains can provide large amounts of nitrogen (N=3.95\%; C/N=12.74). Moreover, it contains relatively high levels of phosphorus and magnesium (8.68 g kg-1 and 4.05 g/kg, respectively), but only small amounts of potassium (1.40 g/kg). Furthermore, a short-term improvement of the water storage capacity of sandy substratum using a application rate of 0.5 M.-\% was observed. Raw wool has higher amounts of nitrogen with Nt=13.56\% compared to spent grains. Moreover, higher levels of potassium with a value of 35.41 g/kg were observed, but spent grains have lower levels of magnesia and phosphor with values of 0.23 g/kg and 0.34 g/kg, respectively. The mineralization of the raw wool occurs slowly compared to (malt) spent grains, such that nutrients are slowly available to plants. Initially, raw wool has a highly hydrophobic character with increasing depletion of Lanolin a measurable improvement of the water storage capacity of sandy substratum using an application rate of 0.1 M.-\% was observed. Nutrients available to plants are provided quicker by industrially remanufactured sheep wool pellets in comparison to raw wool. Nutrients are released on a long-term basis by sheep wool pellets similar to the raw wool and the influence on the soil-physical properties are verifiable for longer periods of time. However, an application rate of 0.5 M.-\% is necessary.

Die Auswertung des Ist-Zustands von 546 Dauerbeobachtungsflächen gibt einen Überblick über die N- und Humusversorgung sächsischer Ackerböden. Auf dieser Basis wurden Handlungsempfehlungen zur Optimierung des Kohlenstoff- und Stickstoffkreislaufs erarbeitet. Die Methoden zur Anrechnung der N-Verfügbarkeit und der N-Mineralisation aus organischen Düngern und Humusumsatz bedürfen bei der N-Düngebedarfsermittlung in Abhängigkeit von den Standortbedingungen der weiteren Optimierung. Redaktionsschluss: 09.12.2019