Der Steckbrief informiert über die ˈPseudogleye aus Tonschiefern'. Die ˈPseudogleye aus Tonschiefernˈ zählen zur Bodenklasse der ˈBöden der Berg- und Hügelländerˈ. Sie stellen eine typische Bodenform in Sachsen dar. Der ˈPseudogleyˈ ist ein durch oberflächennah gestautes Niederschlagswasser geprägter Boden der durch den Wechsel von Vernässung und Austrocknung sowie von Lösung und Umverteilung von Eisen und Mangan (Bleichung, Marmorierung, Konkretionsbildung) gekennzeichnet ist. Er kommt häufig in der ˈBodenregion der Berg- und Hügelländer mit hohem Anteil an Ton- und Schluffschiefernˈ vor, ist aber auch in allen anderen Bodenregionen Sachsens anzutreffen. Der Steckbrief richtet sich an alle Interessierte, die sich über die Entstehung Verbreitung und das Erscheinungsbild typischer, repräsentativer Böden Sachsens informieren möchten. Redaktionsschluss: 01.03.2017

Im Rahmen der Umsetzung der EU Wasserrahmenrichtlinie sind Maßnahmepläne gefordert, welche den Stoffeintrag in Oberflächengewässer minimieren. Da der Sedimenteintrag an das Vorhandensein von Oberflächenabfluss gebunden ist, müssen beide Prozesse im Zusammenhang betrachtet werden. Für die Einschätzung der Wirksamkeit ist eine quantitative Bewertung dieser Maßnahmen notwendig. Dafür sind Modellrechnungen ein unerlässliches Hilfsmittel. In der vorliegenden Arbeit wurde das Modell EROSION 3D als geeignetes Instrument zur Quantifizierung des Landnutzungs- und Bewirtschaftungseinflusses auf den Wasserrückhalt in der Fläche und den Sedimenteintrag in Gewässer, angewendet. Das Modell ermöglichte zudem eine Abbildung von Erosion und Abfluss in einer hohen räumlichen Auflösung (5 m Rasterweite). Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit haben bestätigt, dass die Landnutzung Einfluss auf den Oberflächenabfluss und insbesondere auf den Sedimenteintrag in Gewässer nimmt. Maßnahmen wie eine Erhöhung des Wald- sowie Grünland / Direktsaatanteils wirken sich reduzierend auf den Oberflächenabfluss und die Bodenerosion aus. Es hat sich gezeigt, dass der Landnutzungseinfluss mit zunehmender Abflusswirksamkeit eines Starkregenereignisses und zunehmender Anfangsbodenfeuchte sinkt. Während sich im Falle des 5 jährigen Extremereignisses der Abflussbeiwert zwischen vollständiger Bewaldung des UG Oberreichenbach und realem Nutzungszustandes (konventionelle Bewirtschaftung der Ackerflächen) um 100 % unterscheidet, liegt der Unterschied beim Hochwasserereignis vom August 2002 zwischen beiden nur noch bei ca. 20 %. Hingegen bleibt die Wirkung der Landnutzung auf die Bodenerosion auch bei Starkregenereignissen hoher Abflusswirksamkeit erhalten. Für das lössgeprägte Untersuchungsgebiet Klatschbach konnte bestätigt werden, dass eine konservierende Bewirtschaftung im Vergleich zur konventionellen Variante zu einer signifikanten Abflussminderung führt. In Bezug auf den Erosionsschutz ist die konservierende Bewirtschaftung für beide Untersuchungsgebiete als sehr geeignete Maßnahme einzuschätzen, da hierdurch eine Reduzierung des Sedimenteintrages um etwa 95 % erreicht werden kann. Als noch wirksamer für den Hochwasser- und Erosionsschutz erwies sich eine Umstellung der Bewirtschaftung auf Grünland oder Direktsaat. Selbst bei einem 100 jährigen Extremereignis und hoher Anfangsbodenfeuchte wurden für beide Untersuchungsgebiete Abflussminderungen von mindestens 17 % und Minderungen des Bodenabtrages von mehr als 98 % im Vergleich zur konventionellen Variante berechnet.

Im Rahmen der Umsetzung der EU Wasserrahmenrichtlinie sind Maßnahmepläne gefordert, welche den Stoffeintrag in Oberflächengewässer minimieren. Da der Sedimenteintrag an das Vorhandensein von Oberflächenabfluss gebunden ist, müssen beide Prozesse im Zusammenhang betrachtet werden. Für die Einschätzung der Wirksamkeit ist eine quantitative Bewertung dieser Maßnahmen notwendig. Dafür sind Modellrechnungen ein unerlässliches Hilfsmittel. In der vorliegenden Arbeit wurde das Modell EROSION 3D als geeignetes Instrument zur Quantifizierung des Landnutzungs- und Bewirtschaftungseinflusses auf den Wasserrückhalt in der Fläche und den Sedimenteintrag in Gewässer, angewendet. Das Modell ermöglichte zudem eine Abbildung von Erosion und Abfluss in einer hohen räumlichen Auflösung (5 m Rasterweite). Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit haben bestätigt, dass die Landnutzung Einfluss auf den Oberflächenabfluss und insbesondere auf den Sedimenteintrag in Gewässer nimmt. Maßnahmen wie eine Erhöhung des Wald- sowie Grünland / Direktsaatanteils wirken sich reduzierend auf den Oberflächenabfluss und die Bodenerosion aus. Es hat sich gezeigt, dass der Landnutzungseinfluss mit zunehmender Abflusswirksamkeit eines Starkregenereignisses und zunehmender Anfangsbodenfeuchte sinkt. Während sich im Falle des 5 jährigen Extremereignisses der Abflussbeiwert zwischen vollständiger Bewaldung des UG Oberreichenbach und realem Nutzungszustandes (konventionelle Bewirtschaftung der Ackerflächen) um 100 % unterscheidet, liegt der Unterschied beim Hochwasserereignis vom August 2002 zwischen beiden nur noch bei ca. 20 %. Hingegen bleibt die Wirkung der Landnutzung auf die Bodenerosion auch bei Starkregenereignissen hoher Abflusswirksamkeit erhalten. Für das lössgeprägte Untersuchungsgebiet Klatschbach konnte bestätigt werden, dass eine konservierende Bewirtschaftung im Vergleich zur konventionellen Variante zu einer signifikanten Abflussminderung führt. In Bezug auf den Erosionsschutz ist die konservierende Bewirtschaftung für beide Untersuchungsgebiete als sehr geeignete Maßnahme einzuschätzen, da hierdurch eine Reduzierung des Sedimenteintrages um etwa 95 % erreicht werden kann. Als noch wirksamer für den Hochwasser- und Erosionsschutz erwies sich eine Umstellung der Bewirtschaftung auf Grünland oder Direktsaat. Selbst bei einem 100 jährigen Extremereignis und hoher Anfangsbodenfeuchte wurden für beide Untersuchungsgebiete Abflussminderungen von mindestens 17 % und Minderungen des Bodenabtrages von mehr als 98 % im Vergleich zur konventionellen Variante berechnet.

Der Steckbrief informiert über die ˈBraunerden aus Phyllitˈ. Die ˈBraunerde aus Phyllitˈ zählt zur Bodenklasse der ˈBöden der Berg- und Hügelländerˈ. Die ˈBraunerde aus Phyllitˈ ist der typische Boden der ˈBöden der Berg- und Hügelländer mit einem hohen Anteil an Ton- und Schluffschiefernˈ. Der Boden kann sich nur in kalkfreiem Milieu entwickeln, wobei Eisenoxidationsprozesse zu dem prägenden Verbraunungshorizont ˈBvˈ führen der meist verlehmt ist. Der Steckbrief richtet sich an alle Interessierte, die sich über die Entstehung Verbreitung und das Erscheinungsbild typischer, repräsentativer Böden Sachsens informieren möchten. Redaktionsschluss: 01.03.2017

Der Steckbrief informiert über die ˈBraunerden aus Gneisˈ. Die ˈBraunerde aus Gneisˈ zählt zur Bodenklasse der er ˈBöden der Berg- und Hügelländerˈ. Sie stellt eine typische Bodenform in Sachsen dar. Die ˈBraunerde aus Gneisˈ ist der typische Boden der ˈBodenregion der Berg- und Hügelländer mit hohem Anteil an Magmatiten und Metamorphitenˈ. Sie kann sich nur in kalkfreiem Milieu entwickeln wobei Eisenoxidationsprozesse zu dem prägenden Verbraunungshorizont ˈBvˈ führen der meist verlehmt ist. Der Steckbrief richtet sich an alle Interessierte, die sich über die Entstehung Verbreitung und das Erscheinungsbild typischer, repräsentativer Böden Sachsens informieren möchten. Redaktionsschluss: 01.03.2017

Der Steckbrief informiert über den ˈPodsol aus Sandsteinˈ. Der ˈPodsol aus Sandsteinˈ zählt zur Bodenklasse der ˈBöden der Berg- und Hügelländerˈ. Er stellt eine typische Bodenform in Sachsen dar. Er ist ein nährstoffarmer Boden, der sich typisch in der ˈBodenregion der Berg- und Hügelländer mit hohem Anteil an nichtmetamorphen Sand-, Schluff-, Ton- und Mergelsteinenˈ entwickelt hat. Podsole sind nährstoffarme Böden, die sich durch Verlagerungsprozesse und teilweise Wiederausfällung von Fe, Al, und weiteren Elementen zusammen mit organischen Stoffen auszeichnen und dadurch im oberen Profilteil extrem verarmt sind. Der Steckbrief richtet sich an alle Interessierte, die sich über die Entstehung Verbreitung und das Erscheinungsbild typischer, repräsentativer Böden Sachsens informieren möchten. Redaktionsschluss: 01.03.2017

In der Dissertation wird untersucht, ob die bereits eingetretenen Änderungen des Klimas und weiterer Standortsfaktoren im Erzgebirge und vorgelagertem Hügelland zu Verlagerungen der Verbreitungsschwerpunkte von Pflanzenarten in ihrer Höhenverbreitung geführt haben. Eine weitere Untersuchungsfrage ist die Begünstigung oder Gefährdung bestimmter Arten infolge der Standortsänderungen. Betrachtet werden 27 Pflanzenarten, sowohl Baum- und Straucharten als auch krautige Pflanzen. Zur Klärung der Fragen werden die Zeiträume 1946 – 1980 und 1981 – 2015 verglichen. Die Auswertung erfolgt auf der Basis von Messtischblatt-Viertelquadranten für die Standortsfaktoren mittlere Meereshöhe, Jahresmitteltemperatur, durchschnittlicher Jahresniederschlag sowie vorherrschender Bodentyp. In der Diskussion werden zusätzlich die Veränderungen in der Land-, Forst- und Jagdwirtschaft sowie die Wirkungen der Immissionsbelastungen und Bodenschutzkalkungen betrachtet. Schwerpunkte umfangreicher statistischer Auswertungen sind die Analyse der Verbreitung in den Untersuchungszeiträumen und die Ermittlung der Wahrscheinlichkeit von Artvorkommen. Eine gesonderte Fragestellung ist die genetische Untersuchung von Prunus padus. Dazu wurden Vorkommen im Tief-, Hügel- und Bergland ausgewählt. Der bisherige Anstieg der Jahresmitteltemperaturen hat nicht grundsätzlich zu einer Verschiebung der Verbreitungsschwerpunkte in höhere Gebirgslagen geführt. Die Pflanzenarten können hinsichtlich ihrer Verbreitung sowie im Vergleich der Untersuchungsperioden in Gruppen geordnet werden. Bei einigen Pflanzenarten, die in höhere Lagen des Untersuchungsgebietes vordringen, fällt eine enge Bindung der Vorkommenswahrscheinlichkeit an den Faktor Jahresmitteltemperatur auf. Andererseits werden bislang submontan bis montan verbreitete Arten nicht generell in die Hochlagen zurückgedrängt. Die Wirkungen der Klimaänderung können deshalb nicht losgelöst von anderen Faktoren beurteilt werden.

Soil is an important ecosystem and at the same time filter and storage for water. With respect to flood and erosion prevention, it is important to improve water retention and infiltration rates in soils to reduce surface run-off. The aim of the study is to quantify the influence of biogenic macropores on infiltration. The effect of the cropping system and management practices on macropore density and infiltration rate was examined. Soil hydraulic conductivity was determined by soil column experiments and field investigations using a hood infiltrometer and rainfall-simulation experiments. Macropores have a great effect on hydraulic conductivity. A large macropore-density results in high infiltration rates. This relationship is described with the skinfactor, applying the Erosion-2D model to adjust infiltration rates. Conservative agricultural management practices show positive effects on earthworm population and hence macropore density. The beneficial effects of no-tillage include less soil disturbance, greater quantities of crop-residues remaining on the soil surface and increased soil moisture.

Soil is an important ecosystem and at the same time filter and storage for water. With respect to flood and erosion prevention, it is important to improve water retention and infiltration rates in soils to reduce surface run-off. The aim of the study is to quantify the influence of biogenic macropores on infiltration. The effect of the cropping system and management practices on macropore density and infiltration rate was examined. Soil hydraulic conductivity was determined by soil column experiments and field investigations using a hood infiltrometer and rainfall-simulation experiments. Macropores have a great effect on hydraulic conductivity. A large macropore-density results in high infiltration rates. This relationship is described with the skinfactor, applying the Erosion-2D model to adjust infiltration rates. Conservative agricultural management practices show positive effects on earthworm population and hence macropore density. The beneficial effects of no-tillage include less soil disturbance, greater quantities of crop-residues remaining on the soil surface and increased soil moisture.:Abkürzungs- und Symbolverzeichnis Tabellenverzeichnis Abbildungsverzeichnis Danksagung Summary 1 Einleitung 1.1 Motivation und Ziel der Arbeit 2 Stand des Wissens 2.1 Grundlagen zum Wasserfluss im Boden 2.1.1 Beschreibung des Infiltrationsprozesses im Boden 2.2 Definition des Begriffes Makropore, deren Entstehung und Einflüsse im Boden 2.2.1 Zusammenhang zwischen Bodenbearbeitung und dem Vorhandensein von Makroporen 2.2.2 Einfluss der Makroporen auf den Wasserfluss und die Infiltration 2.3 Ansätze zur Modellierung des Makroporenflusses 2.3.1 Dual-Porositäts-Modelle 2.3.2 Einfache empirische Schätzverfahren 3 Material und Methoden 3.1 Standorte 3.2 Geländeversuche 3.2.1 Erfassung bodenphysikalischer Parameter 3.2.2 Ermittlung der hydraulischen Leitfähigkeit 3.2.2.1 Haubeninfiltrometermessungen 3.2.2.2 Beregnungsversuche 3.2.3 Erfassung des Makroporensystems 3.3 Säulenversuche 3.3.1 Vorversuche 3.3.2 Experimente mit L. terrestris 3.3.3 Experimente mit künstlichen Makroporen 3.3.4 Experimente ohne Makroporen 3.4 Ableitung des Modellparameters Skinfaktor 4 Ergebnisse 4.1 Ergebnisse der Geländeversuche am Standort Lüttewitz 4.1.1 Bodenphysikalische Parameter 4.1.2 Beregnungsexperimente 4.1.3 Hydraulische Leitfähigkeit 4.1.4 Makroporensystem 4.1.5 Auswertung der Tracerversuche am Standort Lüttewitz 4.2 Ergebnisse der Geländeversuche Standort Oberwinkel 4.2.1 Bodenphysikalische Parameter 4.2.2 Beregnungsexperimente 4.2.3 Makroporensystem 4.2.4 Skinfaktorenermittlung 4.3 Ergebnisse aus den Säulenversuchen 4.3.1 Verteilung der Grabgänge 4.3.2 Messung der hydraulischen Leitfähigkeit 5 Interpretation und Diskussion der Ergebnisse 5.1 Experimente im Gelände 5.1.1 Vergleich der kf-Werte aus Haubeninfiltrometermessung und Beregnung 5.2 Auswertung und Interpretation der Ergebnisse aus den Säulenversuchen 5.3 Vergleich Makroporenkennwerte mit bodenhydrologischen Messgrößen 5.4 Vergleich Makroporenkennwerte mit Modellparametern 5.5 Einfluss der Bewirtschaftung 6 Zusammenfassung Literaturverzeichnis

In der Dissertation wird untersucht, ob die bereits eingetretenen Änderungen des Klimas und weiterer Standortsfaktoren im Erzgebirge und vorgelagertem Hügelland zu Verlagerungen der Verbreitungsschwerpunkte von Pflanzenarten in ihrer Höhenverbreitung geführt haben. Eine weitere Untersuchungsfrage ist die Begünstigung oder Gefährdung bestimmter Arten infolge der Standortsänderungen. Betrachtet werden 27 Pflanzenarten, sowohl Baum- und Straucharten als auch krautige Pflanzen. Zur Klärung der Fragen werden die Zeiträume 1946 – 1980 und 1981 – 2015 verglichen. Die Auswertung erfolgt auf der Basis von Messtischblatt-Viertelquadranten für die Standortsfaktoren mittlere Meereshöhe, Jahresmitteltemperatur, durchschnittlicher Jahresniederschlag sowie vorherrschender Bodentyp. In der Diskussion werden zusätzlich die Veränderungen in der Land-, Forst- und Jagdwirtschaft sowie die Wirkungen der Immissionsbelastungen und Bodenschutzkalkungen betrachtet. Schwerpunkte umfangreicher statistischer Auswertungen sind die Analyse der Verbreitung in den Untersuchungszeiträumen und die Ermittlung der Wahrscheinlichkeit von Artvorkommen. Eine gesonderte Fragestellung ist die genetische Untersuchung von Prunus padus. Dazu wurden Vorkommen im Tief-, Hügel- und Bergland ausgewählt. Der bisherige Anstieg der Jahresmitteltemperaturen hat nicht grundsätzlich zu einer Verschiebung der Verbreitungsschwerpunkte in höhere Gebirgslagen geführt. Die Pflanzenarten können hinsichtlich ihrer Verbreitung sowie im Vergleich der Untersuchungsperioden in Gruppen geordnet werden. Bei einigen Pflanzenarten, die in höhere Lagen des Untersuchungsgebietes vordringen, fällt eine enge Bindung der Vorkommenswahrscheinlichkeit an den Faktor Jahresmitteltemperatur auf. Andererseits werden bislang submontan bis montan verbreitete Arten nicht generell in die Hochlagen zurückgedrängt. Die Wirkungen der Klimaänderung können deshalb nicht losgelöst von anderen Faktoren beurteilt werden.