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Regionalisierung des Wasser- und Kohlenstoffhaushalts für die Waldfläche Brandenburgs
Russ, Alexander
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Regionalisierung von Wasserhaushaltskennwerten für die gesamte Waldfläche Brandenburgs.
Grundwasserflurabstände wurden auf Grundlage der Legendeneinheiten der forstlichen Standortskarte und eines digitalen Geländemodells regionalisiert. Der Vergleich mit auf Grundwassermessstellen basierenden Daten zeigte eine gute Übereinstimmung zwischen beiden Verfahren.
Zur Regionalisierung von Substrateigenschaften wurden Diskriminanzmodelle zur Disaggregierung multipler Legendeneinheiten sowie Klassifikationsbäume zur Prognose von Legendeneinheiten der forstlichen Standortskarte für bisher nicht kartierte Gebiete erstellt. Die Validierung der erstellten Diskriminanzmodelle und Klassifikationsbäume mit Inventurdaten zeigte mit der forstlichen Standortskarte vergleichbare Klassifikationen.
Kohlenstoffvorräte wurden mittels Regressionsanalyse für das gesamte Solum geschätzt. Die vertikale Verteilung der Kohlenstoffvorräte im Boden wurde mittels Clusteranalyse in Form relativer Tiefengradiententypen typisiert. Die Vorhersage der Cluster mit einem optimal beschnittenen Klassifikationsbaum erlaubte die Schätzung der Kohlenstoffvorräte einzelner Schichten.
Durch den Vergleich von Pedotransferfunktionen zur Schätzung der nutzbaren Feldkapazität konnte eine für das Arbeitsgebiet geeignete Funktion ermittelt werden.
Die Berechnung der Wasserhaushaltskennwerte Wasserverfügbarkeit, Wassermangel und Sickerwasserrate erfolge auf Grundlage des TUB-BGR-Verfahrens. Dabei zeigte sich sowohl eine hohe großräumige, als auch hohe kleinräumige Variabilität. Die für die Ableitung von Anbauempfehlungen besonders wichtigen Kennwerte Wasserverfügbarkeit und Wassermangel variieren um mehrere 100mm. Allein im Bereich der grundwasserfernen Standorte variiert die Wasserverfügbarkeit im Bereich von 300...500mm und das Wasserdefizit zwischen -200...0mm.
The present work deals with different problems concerning the regionalization of water budget components and carbon stocks for the whole forest area of Brandenburg.
The developed approach for the estimation of continuous groundwater depths, uses forest site mapping data and a digital elevation model. A high degree of compliance between both assessments was shown in the validation based on groundwater depths derived from groundwater monitoring wells.
Parent material properties were also regionalized on the basis of forest site mapping data. In a first step, discriminant analysis was carried out for the disaggregation of compounded mapping units, to derive spatially unambiguous assignments. Subsequently, classification trees were grown to predict mapping units for previously unmapped areas. The external validation of discriminant models and classification trees using inventory data showed results that were comparable to sites mapped by classical field survey.
The amount of carbon stocks in the whole solum was estimated by regression analysis on the basis of inventory data. The vertical distributions of carbon stocks were transformed to relative depth gradients, which were then grouped through cluster analysis. The subsequently performed prediction of obtained clusters using an optimally pruned class probability tree allowed the estimation of carbon stocks in single soil layers. A validation of pedotransfer functions for estimating the plant available water capacity was carried out. On the basis of these analyses a most suitable function for estimating plant available water capacity of forest soils in the north-eastern lowlands could be selected.
The calculation of important water budget components could be accomplished by using hydro-pedotransfer functions (TUB-BGR-approach). The calculated values for crop water supply, water shortage, and percolation rate showed a high degree of variability at large as well as at small spatial scales. Crop water supply and water shortage varied by several 100mm within the forest area of Brandenburg. Even only considering the terrestrial sites, crop water supply and water shortage varied within a range of 300...500mm and -200...0mm, respectively. This was a particularly interesting result, since crop water supply and water shortage are some of the most important factors affecting the derivation of tree species recommendations.
