Zusammenfassung Band 21

Kehl, M. (1997): Experimentelle Laboruntersuchungen zur Dynamik der Wassererosion verschieden texturierter Ackerböden Nordrhein-Westfalens.

Krumenmaterial von 25 Ackerstandorten Nordrhein-Westfalens wurde im Labor in Bodenkästen gefüllt und über 90 Minuten simulierten Starkregen einer Intensität von 40 mm/h ausgesetzt. Neben der Dynamik des Oberflächenabflusses und des Bodenabtrags wird der zeitliche Verlauf der Regentropfenerosion beschrieben. Darüber hinaus wurde der Einfluß der Verkrustung und der Bodenfeuchte auf das Erosionsverhalten einer Vielzahl verschieden texturierter Ackerböden untersucht. Um den Faktor Aggregatstabilität einzubeziehen, erfolgten Messungen zum Strukturzustand der Aggregate unter Anwendung verschiedener Stabilitätstests. Die wichtigsten Ergebnisse sind im folgenden zusammengefaßt:

1. Die Aggregatstabilität nimmt tendenziell mit steigenden Corg-Gehalten der Substrate zu. Vorbefeuchtete Aggregate besitzen deutlich höhere Beregnungsstabilitäten als lufftrockene, weil Luftsprengung bei hoherer Feuchte gemindert wird. Die nach Beregnung an der Bodenoberfläche gegebene Partikelgrößenverteilung zeigt, daß auf sandigen Materialien vergleichsweise geringe, auf tonigen mittlere und auf schluffigen die höchsten Anteile an Feinsubstanz (Partikel < 125 µm) aus dem Aggregatzerfall hervorgehen und für einen möglichen Transport im Oberflächenabfluß bereitgestellt werden.

2. Die Dynamik der Regentropfenerosion verl&aul;uft in der Regel in Form einer Sättigungskurve oder weist einen stetigen Anstieg auf. Das Ausmaß der Regentropfenerosion läßt sich auf den Einfluß der Oberflächenrauhigkeit und auf die die Aggregatstabilität bestimmenden Faktoren zurückführen.

3. Der Abfluß setzt im allgemeinen umso später ein, je höher der Tongehalt der Substrate ist. Bei den sandreichen Böden zeigt sich jedoch eine gegenläufige Tendenz. Kenngrößen der Partikelgrößenverteilung an der Bodenoberfl&aumlche und Substratparameter stehen nur in loser Beziehung zu gemessenen oder mit einem Infiltrationsmodell berechneten Verschlämmungskennwerten.

4. Die Dynamik der Sedimentkonzentration wird nur bei wenigen Ap-Materialien von dem Verlauf der Abflußraten beeinflußt. Die mittlere Sedimentkonzentration steht in enger Beziehung zur Regentropfenerosion, d. h. je hoher die Ablösung ausfällt, desto höher ist auch die Befrachtung des Abflusses mit Sediment.

5. Die Dynamik des Bodenabtrags spiegelt hingegen den Verlauf der Abflußraten wider. Die Gesamtmenge des Bodenverlustes wird maßgeblich durch die Abflußsumme bestimmt. Nur in Ausnahmefällen sind hohe Abflüsse mit geringen Abträgen und umgekehrt zu beobachten.

6. Trifft ein Starkregen auf eine verkrustete Bodenoberfläche, ist bereits nach wenigen mm Niederschlag mit hohen Abflußraten und großem Bodenabtrag zu rechnen. Durch Luftsprengung in der Kruste und einsetzenden Oberflächenabfluß verschlämmen Trockenrisse schnell. Daraufhin unterscheidet sich das Abflußverhalten der untersuchten Ap-Matenalien nur noch geringfügig. Die Regentropfenerosion nimmt ein stärkeres Ausmaß an, was erhöhte Sedimentkonzentrationen nach sich zieht. Der anhaltende Energieeintrag durch Tropfenaufprall führt offenbar nicht zu einer Verfestigung der Bodenoberfläche, sondern verursacht gleichbleibend hohe Abtragsraten, die sich zu einem erheblichem Bodenverlust summieren.

7. Eine höhere Bodenfeuchte im Saatbett verringert den Aggregatzerfall durch weitgehende Schwächung der Luftsprengung. Dies führt auf allen aggregierten Materialien zur Minderung der Ablösungs- und Abflußraten. So bleibt der Bodenabtrag auf feuchtem erheblich hinter dem auf trockenem Saatbett zurück.

8. Das im Labor beobachtete Abfluß- und Abtragsverhaltens unterscheidet sich von Ergebnissen aus Feldexperimenten. Sedimentkonzentration und Bodenabtrag erreichen im Feld in der Regel ein wesentlich höheres Niveau, bedingt durch die gröszlig;ere Transportkapazität des Oberflächenabflusses auf den längeren Feldparzellen. Die in Feld und Labor ermittelten Erodierbarkeiten stimmen z.T. überein. Auch unter Berücksichtigung der Meßdimension können die Ergebnisse von Laborexpenmenten aufwendige Erodibilitätsmessungen im Feld nur ergänzen.