Zusammenfassung Band 11

Potratz, K.-U. (1993): Bedeutung der Feuchte und Struktur der Bodenoberfläche für die Bodenerosion.

Das komplexe Geschehen der Bodenerosion besteht aus nacheinander und parallel ablaufenden Teilprozessen, die von verschiedenen Faktoren beeinflußt werden. Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der Wirkung von Feuchte und Struktur der Bodenoberfläche auf Regentropfenerosion, Verschlämmung, Oberflächenabfluß und Bodenabtrag.

Es wurden drei Lößböden unterschiedlichen Ton- und Humusgehaltes mit feinaggregierter, grobaggregierter und verschlämmter Oberfläche jeweils in feuchtem (langsam vorbefeuchtet) und in lufttrockenem Zustand mit einer Intensität von 40 mm/h eine Stunde lang beregnet.

Hinsichtlich Regentropfenerosion, Verschlämmung, Oberflächenabfluß und Bodenabtrag zeigen sich bei allen drei Böden große Unterschiede zwischen einer trockenen und einer feuchten Oberfläche einerseits und einer fein- und einer grobaggregierten sowie einer verschlämmten anderseits.

Feinaggregierte lufttrockene Oberflächen sind sehr instabil. Die schnelle Befeuchtung durch den Niederschlag führt bei ihnen zu Einschluß und Kompression von Luft im Inneren der Aggregate. Dieser als Luftsprengung bezeichnete Prozeß destabilisiert die Aggregate, von denen dann sehr viel Bodenmaterial durch Regentropfenerosion abgelöst wird. Der durch Luftsprengung und Regentropfenerosion verursachte Aggregatzerfall hat die Verschlämmung der Bodenoberfläche zur Folge. Ist diese soweit fortgeschritten, daß die Infiltration geringer ist als die Niederschlagsintensität, kommt es zu Oberflächenabfluß. Diesem stehen große Mengen durch Regentropfenerosion abgelösten Bodenmaterials zur Verfügung, was starken Bodenabtrag zur Folge hat.

Große Aggregate sind weniger anfällig gegen Luftsprengung, so daß auf lufttrockenen grobaggregierten Bodenoberflächen weniger Bodenmaterial durch Regentropfenerosion abgelöst wird und die Bodenoberflächen weniger leicht verschlämmen. Es kommt dadurch erst später und in geringerem Maße zu Oberflächenabfluß und Bodenabtrag. Der erosionsvermindernde Effekt der groben Aggregierung ist auch bei einer zweiten Beregnung noch wirksam.

Auf vorbefeuchteten feinaggregierten Oberflächen werden die Aggregate nicht durch Luftsprengung destabilisiert. Es wird wesentlich weniger Bodenmaterial durch Regentropfenerosion abgelöst und die hohe Wasserleitfähigkeit der Bodenobfläche bleibt länger erhalten. Hierdurch wird die Entstehung von Oberflächenabfluß verzögert oder sogar ganz verhindert. Tritt aber Oberflächenabfluß auf, so stehen diesem nur geringe Mengen durch Regentropfenerosion abgelösten Bodenmaterials zur Verfügung. Zudem ist die vorbefeuchtete feinaggregierte Oberfläche relativ stabil gegen Bodenablösung durch Oberflächenabfluß, so daß nur geringe Sedimentkonzentrationen und Abtragsraten auftreten.

Auf vorbefeuchteten grobaggregierten Oberflächen tritt genau wie auf feinaggregierten vorbefeuchteten Oberflächen keine Luftsprengung auf, wodurch die Bodenablösung durch Regentropfenerosion und die Verschlämmung sehr gering sind. Nur bei einem der untersuchten Böden tritt Oberflächenabfluß auf, der jedoch nur sehr geringe Sedimentkonzentrationen und Bodenabträge verursacht.

Auf der lufttrockenen verschlämmten Oberfläche kommt es bei Beregnungsbeginn zu Luftsprengung, so daß große Mengen ablösbaren Bodenmaterials für die Regentropfenerosion zur Verfügung stehen. Die Trockenrisse in der Verschlämmungskruste erlauben kurzfristig eine erhöhte Infiltration. Nach kurzer Zeit sind diese Risse jedoch mit abgelöstem Bodenmaterial verstopft und ermöglichen Oberflächenabfluß. Diesem stehen sehr große Mengen an von Luftsprengung und Regentropfenerosion bereitgestelltem Bodenmaterial zur Verfügung, was sehr hohe Sedimentkonzentrationen und Bodenabtragsraten zur Folge hat.

Von der feuchten verschlämmten Oberfläche fließt sehr früh Wasser ab, da ihre Wasserleitfähigkeit bereits zu Beginn der Beregnung sehr niedrig ist. Es wird wesentlich weniger Bodenmaterial durch Regentropfenerosion abgelöst, und Sedimentkonzentration und Abtragsraten bleiben deutlich niedriger als bei der trockenen verschlämmten Oberfläche.

Feuchte und Struktur der Bodenaberfläche zu Beginn eines Starkregens beeinflussen damit die einzelnen Erosionsprozesse und das Ausmaß des Bodenabtrags entscheidend. Der Zustand der Bodenoberfläche sollte deshalb bei der Erosionsvorhersage berücksichtigt werden.

Ein Schwellenwert der Vorbefeuchtungsgeschwindigkeit, bei dem Luftsprengung plötzlich auftritt, konnte nicht ermittelt werden. Vielmehr scheint es, daß das Ausmaß der Luftsprengung ab Befeuchtungsgeschwindigkeiten von mehr als 2 mm/h stetig zunimmt.

Mehrmals beregnete und bearbeitete Bodenoberflächen zeigen eine andere Erosionsdynamik als einmalig beregnete. Folglich sind die von Erosionsdauerparzellen gewonnen Ergebnisse nicht übertragbar auf normal bewirtschaftete Flächen.