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I. A B H A N D L U N G E N

Das Absch~itzen der Wasserversorgung von Waldbest~inden auf durchl~issigen Standorten ohne Grund- und Hangzugwasser

I. Teil. Leicht durchl~issige Standorte

Yon W. LAATSCH

A~s dem Institut fiir Bodenkunde und Standortslehre

der Forstlichen Forschungsanstalt Miinchen

1. Einleitung

Bei der siiddeutschen Forstlichen Standortskartierung wird der Wasserhaushalt der Standortseinheiten durch Adjektive, wie tro&en, frisch, feucht, nag, wechselfeucht, nach den Vorschl~igen yon G. KRauss charakterisiert (vgl. KRAuss und SCHLE,NKER, 1954). Der Gebrauch dieser qualitativen Angaben gibt dem subiektiven Ermessen des Kartierers einen weiten Spielraum. Zudem sind die gew~ihlten Bezeichnungen relativ zu verstehen. ,Tro&en ~ bezieht si& nicht auf eine mittlere Zahl yon Vegetations- tagen, an denen die BS.ume regetm~it~ig unter Wassermangel leiden oder auf eine andere, den Wasserhaushalt kennzeichnende Gr~SBe, sondern bedeutet nut, dat~ die so bezeichnete Standortseinheit innerhalb ihres Wuchsbezirkes und im Mittel normaler Witterungsabl~iufe trockener als ,,frische ~ Standorte ist. Man kann deshalb auch die Wasserhaushaltsbezeichnungen aus vers&iedenen Wuchsbezirken nicht miteinander vergleichen.

Ftir die rechnerische Erfassung yon Zusammenh~ingen zwischen dem Angebot der ~iut~eren Wachstumsfaktoren einerseits und der Wuchsleistung oder der Resistenz yon Waldbest~inden andererseits rei&t das Verfahren yon G. KRAUSS s&on gar nicht aus, so sehr es rich auch bei der Standortskartierung bew~ihrt und so grot~ der Fortschritt war, den wit seinem Urheber verdanken. Die Fors&ung schreitet yon der vergleichen- den Beobachtung zur quantitativen Datenverarbeitung voran, um schwierigere Pro- bleme 16sen zu k6nnen. Zu solchen Fragen geh~Srt z. B. der Zusammenhang zwischen dem Ern~ihrungszus'tande und der Wuchsleistung yon Watdbest~inden, einer Frage, die in unserem Institut seit l~ingerer Zeit bearbeitet wird [vgl. EHRHARDT (1961), EM~eI~- OEI< (1965), KREUTZEI~ (1967a, 1967b), LaATSCH (1961, 1966, 1967a, 1967b), REH- FUESS (1967, 1968 a, 1968 b, 1968 c), STt~E~EL (1960 und 1961), WEHI~MANN (1959 und 1961), ZEctI (1969), Z6TTL (1960)]. Wenn man wissen m~Schte, wieweit die Leistungs- unterschiede yon zwei Douglasienbest~inden, die 500 km voneinander entfernt liegen,

Herrn Prof, Dr. Dr. h. c. B. HVBEtt zum 70. Geburtstag gewidmet.

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auf Differenzen in der durchschnittlichen Wasserversorgung zur~ckgehen, so versagt die qualitative Ansprache v~311ig.

Auch die Frage, ob sich der umweltbedingte Anteil der Kernf~ule-Disposition von Fichtenbest~inden aus leicht mef~baren Bodeneigenscha~en und einer Sch~tzgriSf~e f/.ir das Ausmaf~ der Wasserversorg~ng w~ihrend der Vegetationszeit ermitteln l~it~t, bedarf einer n~iheren Bearbeitung. Nach der yon LAATSC~, ALCU~LLA, WENZEL und v. Aut~- s~ss (1968) entwickelten Vorstellung/.iber die Ursachen der Standortsabh~ingigkeit des Kernf~iulebefalls liegt es nahe, die zu vergteichenden Fichtenstandorte durch die mittlere Zahl yon Tagen mit ungenl.igendem Wasserangebot w[ihrend durchschnitt- licher oder besonders trockener Vegetationsperioden zu charakterisieren.

Wie sich die Zeitspanne der ungeniigenden oder der ausreichenden Wasserversor- gung halb sch~tzend, hatb rechnend ermitteln l~i~t, soll im folgenden gezeigt werden. Die Angaben beziehen si& jedoch nut auf durchl~ssige B6den, die keinen nennens- werten Tell des Niederschlags durch oberflSchlichen Abflut~ verlieren und die den Baumwurzeln w~ihrend Trockenperioden nur senkrecht yon oben her eingedrungenes und gespeichertes Niederschlagswasser anbieten. Ausgeschlossen sind also Stauwasser- b6den, B~Sden mit hohem Grundwasserstand in den Talauen, dichtlagernde tonige und solche HangbiSden, die auf einer undurchl~ssigen, hangparallelen Lage Zugwasser yore Oberhang erhalten. F~ir sie miissen besondere Sch~itzverfahren erarbeitet werden.

2. Die Schlitz- und Rechenwerte

2.1. Die nutzbare Wasserkapazifiit (--- nWK)

Um sich eine brauchbare Vorstellung yon der Wasserversorgung eines Waldbestandes bilden zu k~3nnen, mut~ man die laufenden witterungsabh,ingigen Anderungen des nutzbaren Bodenwasser-Vorrates errechnen. Voraussetzung s ei~x solches Rechen- verfahren ist das Schiitzen oder Messen der nutzbaren Wasserkapazit~.t des Standortes, das ist die ira durchwurzelten Raum speicherbare nutzbare Wassermenge. Dieser yon den Wurzeln aufnehmbare Vorrat wird kurz vor dem Beginn der Vegetationszeit im Boden vorhanden sein, sofern die Winterniederschl~ige grog genug waren, um das in der voraufgegangenen Vegetationszeit entstandene Wasserdefizit wieder auszugleichen.

Die Gr6i~e der nutzbaren Wasserkapazit~t hydroautonomer, d. h. nicht von Grund- wasser beeinfluf~ter B6den wird in den einzelnen Bodenlagen dutch die Korngr~Sf~en- zusammensetzung, den Humusgehalt, die Bodenstruktur und den Skelettanteil (= Kies-, Grus- und Steingehalt) bestimmt. Mit Hilfe einfacher diagnostischer Merkmale l~il~t sich die Auspr~igung dieser Eigenschaften und damit auch die nWK an der Profil- wand yon Bodeneinschl~igen absch~itzen [vgL SCHLIC~TINC und BLUM~ (1966), S. 21-23, 27, 36]. Von der Sorgfalt dieser Sch~.tzung h~ingt der Wert unserer Wasserbilanz- Rechnungen in erheblichem Mai~e ab. Zur Kontrolle der Sch~itzung kann man die Porengr/Si~en-Verteilung und damit die nWK aus KorngriSl~enverteilungs-Messungen und dem Gesamtporenvolumen der einzelnen Bodenlagen mit Hilfe yon Nomogram- men nach H^RTGE (1969) indirekt erschlief~en.

M~Sglichst genau ist auch die Durchwurzelungstiefe des Waldbestandes festzustellen und die relative Durchwurzelungsintensit~it der einzelnen Bodenlagen zu sch~itzen.

Urn die _Knderungen des Bodenwasser-Vorrates in Abh~ngigkeit yon Niederschlag, Verdunstung und Versickerung berechnen zu k/Snnen, ist es notwendig, die in Volum- prozenten gesch~itzte nWK in mm Regenh/She umzurechnen. In jeder 1 dm dicken Bodenlage entspricht I Volumprozent Wasser 1 mm Regenh6he. Das folgende Beispiel soll diese Umrechnung erl~iutern:

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! ~ n~rn D i & e d e r L a g e i B o d e n a r t n W K ~ W a s s e r

20 cm humoser lehmiger Sand 20 Vo127o 40 20 cm humushaltiger lehmiger Sand 17 Vol.~ 34 50 cm stark sandiger Lehm 18 Vol.~ 90

nWK des durchwurzelten Bodens. 164 mm

Wenn die Wurzeln in Trockenperioden diesen nutzbaren Vorrat entzogen haben, so bleibt das ,,tote", d. h. nicht nutzbare Wasser im Boden zurii&. Es befindet sich in den kleinsten Hohtr~iumen, den sog. Feinporen des Bodens mit Durchmessern unter 2 #, das nutzbare Wasser dagegen in den mittelgrof~en Poren (0,2 bis etwa 50/e ~) . Die gr~Sberen Poren sind an einem gut dur&l~issigen Standort nur dann kurzfristig i-nit schnell abziehendem Sickerwasser ( = Gravitations- oder Senkwasser) teilweise ange- fiillt, wenn der Boden nach S~ttigung bis zur Wasserkapazifiit noch Niederschl~ige auf- nehmen muir, welche die Verdunstung tibersteigen, oder wenn der stark ausgetrocknete Boden Benetzungswiderst~inde oder ein Schrumpfungsril~system entwidielt hat, so daf~ keine kontinuiertiche kapillare Leitf~ihigkeit ftir schnell eindringendes Regenwasser gew~ihrleistet ist.

W~hrend der Vegetationszeit schwankt der Wassergehalt des hydroautonomen durchl~issigen Bodens im a11gemeinen zwischen der Wasserkapazit~/t und einer Ver- armungsgrenze, die den v61tigen Aufbrauch an nutzbarem Wasser anzeigen kann. Das w~ire der permanente Welkepunkt (PWP). Der Wasservorrat besteht am PWP nur aus totem Wasser.

2.2. Leicht verfiigbares Wasser ( = 1. v. W.) und das Abgrenzen des hinreichend durchwurzelten Bodenraumes

Wir hatten uns die Aufgabe gestellt, diejenige Zahl der Tage einer bestimmten Vege- tationszeit zu ermitteln, an denen die B~iurne ftir ihre Stoffproduktion nicht gentigend mit Wasser versorgt sind. Man kann sich vorstellen, dai~ ein bestimmter Anteii der nWK verbraucht ist, sobald die zur vollen Produktion notwendige Wassermeng e i~icht mehr schnell genug bereitgestellt werden kann. Der die unbehinderte Stoffproduktion garantierende, relativ locker vom Boden gebundene Anteil wird in dieser Abhandlung ats ieicht verftigbares Wasser bezeichnet. Dieses Wasser ist jedoch keineswegs ein kon- stanter Bruchteil der nWK. Das macht unsere Aufgabe etwas schwierig.

Wieviel Prozente der nWK nach Aufbrauch des 1. v. W. dem Boden entzogen sin& h~ingt sowohl yon der Witterung als auch vom Bodenaufbau und der Feinwurzeldichte in den einzelnen Bodenlagen ab. Bei sehr warmem, luflctrockenem Strahlungswetter kann der Verdunstungsanspruch der Atmosph~ire so grolg sein, daf~ voriibergehend setbst bei Auffiillung des Bodens bis zur Wasserkapazit~it nicht s&nell genug Wasser nachgeliefert wird. Im Gegensatz zu einer solchen Situation kann bei anhaltend gerin- gem Bedarf die Nachlieferungsrate noch zur vollen Produktion ausreichen, wenn der Boden fast bis zum PWP entleert ist. Eine derart weitgehende leichte Verftigbarkeit des nutzbaren Wassers wird auch durch eine grot~e Feinwurzeldichte begtinstigt.

Ferner ist der Bodenaufbau - vor allem das Korngr/5t~en-Mischungsverh'~ilmis - ein Faktor, der tiber den Verftigbarkeitsgrad des Wassers zwischen nWK und dem PWP erheblich mitbestimmt; denn in Sanden sind mindestens drei Viertel der nWK mit Spannungen unter 2 at, d.h. recht locker gebunden, in Lehmen etwa die Hiilt~e und in Tonen oR noch nicht ein Drittel. Aus diesem Grunde betrachten ZA~INE~ und STA6~" (1966) in Sanden 75 ~ in Lehmen 50~ und in Tonen 30% der nWK als leicht auf-

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nehmbar (vgl. auch Fuflnote S. 266). Man kommt aber auch ohne eine soiche Differen- zierung aus, da sie ja doch nur unter bestimmten Voraussetzungen sinnvoll ist. Sie beriicksichtigt auch nicht, dal3 der Vorteit der lockeren Bindung eines groi~en Tells der nWK yon Sandb/Sden durch die geringe kapillare Leitf~ihigkeit der Sande wieder weit- gehend aufgehoben wird. Am einfachsten ist es, in allen durchl~issigen BSden einen mittleren Wert yon 50% der nWK als leicht verfiigbar anzusehen. Dieser Wert gilt fiir einen Bodenraum, der hinreichend durchwurzelt ist.

Mit der sorgf~iltigen Abgrenzung des hinreichend durchwurzetten Raumes gegen den darunterliegenden Raum mit nur sporadischer Durchwurzelung haben wir die MSglichkeit, dem Einflug der Wurzeldichte auf die Verftigbarkeit des Wassers Rech- nung zu tragen. Man muf~ sich bei diesem Vorhaben klar machen, daf~ die B;iume dort am meisten Wasser entziehen, wo die Feinwurzeldichte groi~ ist und wo im Augen- blick Wasser unter geringer Kapillarspannung zur Verfiigung steht (Feinwurzeln im Sinne yon EHXVALD U. a. [1955] haben Durchmesser unter I ram). Nach dem Auf- brauch des 1. v. W. im gut durchwurzelten Oberboden besitzt der Unterboden im Friih- jahr und Friihsommer h~iufig noch viel locker gebundenes Wasser. Haben die Saug- wurzeln dort aber einen groi~en Abstand voneinander, so wird die Stoffproduktion der B~iume bei warmem Strahlungswetter doch sofort durch Wassermangel beeintr~ich- tigt; denn die wenigen Wurzeln erschSpfen zur Deckung des hohen Bedarfs sehr schnell ihre n~i&ste Umgebung, und zum Hinwachsen in die no& feuchten Stellen oder zur geniigenden kapillaren Ausgleichsbewegung des Wassers in Richtung a uf die Wurzel- zonen reicht die Zeit nicht aus. Es entsteht dann im Unterboden ein Mosaik aus feuch- teren und tro&eneren Stellen, das nicht in seinem ganzen Umfange in unsere Berech- nung aufgenommen werden sollte.

Wit mtissen uns also fiir eine Mindest-Feinwurzeldichte desjenigen Bodenraumes ents&eiden, wel&er der Kalkulation unterworfen werden soll.

Selbstverst~indlich bedarf eine solche Abgrenzung einer Eichung mit Hilfe yon Ver- gleichen zwis&en laufenden Wassergehaltsmessungen und dem bier vorges&lagenen Rechenverfahren. Diejenige Feinwurzeldichte, welche als Grenzwert fiir die Fest- setzung der wirksamen Versorgungstiefe die beste Ubereinstimmung zwischen Mef~- und Rechenwert an vers&iedenen Standorten ergibt, wgre die brauchbarste. Leider stehen derartige Eichwerte noch nicht zur Verf[igung. Es kann deshalb zun~i&st nur auf Grund yon Wurzeldichte- und Wassergehaltsmessungen verschiedener Autoren provisorisch vorges&tagen werden, daf~ der hinrei&end durchwurzelte Raum dort seine Untergrenze findet, wo die durchsdmittliche Feinwurzeldichte im Zwischen- fl~ichenraum, also nicht in Sto&n~ihe, unter ein Zehntel der Di&te in den obersten 20 cm des Mineralbodens abgesunken ist. Hinweise auf die provisorische Brauchbarkeit dieses Richtwertes bieten Arbeiten yon EHXVALD U. a. (1955, 1961).

Zur sorg]altigen Ermittlung des angegebenen Ri&twertes bedient man sich am zweckm~it3igsten der im Eberswalder Institut fiir Bodenkunde yon HAUSD6RF~e, (1959) erarbeiteten Methode zur Anfertigung yon Feinwurzelkarten. Er zeichnet auf die gut gegl~ittete Profilwand eines mehrere Meter breiten Grabens ein dm-%Gitternetz und z~ihlt die Feinwurzeln in den einzelnen dm-Quadraten aus, um dann Mittelwerte ftir die einzelnen Bodentiefen zu errechnen. Diese Methode ist jedoch so arbeitsaufwendig, daig man sich bei der Standortskartierung mit einer Sch~itzung an ausreid~end groi~en Grubenw~.nden im Zwischenfl~,&enbereich begn[igen mull

In Ausnahmef~illen, z.B. in blo&reichen GebirgsbSden, kann man nicht einen Bruchteil der Feinwurzeldichte des Oberbodens zur Abgrenzung des wirksam durch- wurzelten Raumes heranziehen. Man muf~ sich dann mit einer bestimmten Tiefe (z. B. 1 m) begnilgen, die als maximale wirksame Tiefe fiir alle zu vergleic.henden Standorte festgesetzt wird.

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Aus der Abb. 2 der Arbeit EHWALD U. a. (1961) l~igt sich ersehen, dat~ die Buche in einer Sanddecke tiber 2 m tier anstehendem Lehm 170 cm unter der Oberfl~iche ihren Richtwert erreicht, darunter jedoch den Lehm bis tiber 3 m Tiefe wieder so intensiv durchwurzelt, dat~ er als nennenswerter Wasserspender in die Rechnung einbezogen werden mug. Man daft die Sch~itzung der Richtzahl also nicht oberfliichlich durch- ftihren, solke sich einen Erfahrungsschatz durch grtindliche Grabungen und Beobach- tungen erarbeiten und das ausgezeichnete Werk yon K6STLER, BR0CKNER und BIBEL- gliTtER (1968) studieren.

Tritt iiber einer Schicht- oder Horizontgrenze, z.B. einem Tonanreicherungshori- zont oder in Schrumpfungsspalten, kurz tiberall dort, wo sich die Wasserdurchllissig- keit sprungha~ ~indert, eine btirsten- oder netzfSrmige Wurzelverzweigung auf, so mug der ganze dartiberliegende bzw. seitlich angrenzende Raum in die Berechnung einbezogen werden. Auf solchen Unstetigkeitsfliichen und in Spalten sammelt sich nach Austrocknungsphasen mit folgenden starken Regengtissen schnell Senkwasser als Stau- wasser an, das den dartiberliegenden Bodenbereich yon unten her befeuchtet und ihm so 1. v.W. zuftihrt [vgl. OLBERTS (1957), Abb. 25, 27, 28]. Es ist damit zu rechnen, dat~ der Wurzelteppich dieses Wasser leicht absaugt.

Wurzeln, die auf Klut~fl~ichen metertief in festes Gestein vordringen, werden nicht berticksichtigt. Sie kSnnen u. U. die Phase uneingeschriinkter Transpiration verliingern, vermutlich jedoch nicht nennenswert diejenige der Stoffproduktion (vgl. hierzu Ab- schn. 3.2.).

2.3. Die klimatische Wasserbilanz ( = Niederschlag minus potentielle Verdunstung) als Rechengrii~e

Na& Vors&liigen yon THORNTHWAITE und MATHER (1955), die in Deutschland wohl zuerst Koe,~ (1958) aufgegriffen hat, k6nnen wir uns zur Berechnung der Zeitspanne mit ausreichender Wasserversorgung der klimatischen Wasserbilanz bedienen. Das ist die Differenz aus Niederschlag und derjenigen Verdunstung, die bei dauernd reich- lichem Wasserangebot yon der Boden-Vegetationsschicht abgegeben wird. Es handelt sich um die sog. potentielle Verdunstung. Sie l~ii~t sich aus meteorologischen Daten nach den Angaben im Abschnitt 2.5 errechnen.

Nimmt man zur Vereinfachung der Rechenoperationen an, dag die wirkliche oder aktuelle Verdunstung des Waldes (= AV) bis zum Aufbrauch des nutzbaren Boden- wassers gleich der potentiellen (= PV) ist, so lassen sich die WassergehaltsS, nderungen des Bodens durch fortlaufende Additionen der klimatischen Wasserbilanzen der Monate oder besser der Dekaden zu einem Anfangswassergehalt ermittetn (N{iheres im Ab- schnitt 3). Der Fehler, der in der Annahme AV = PV bis zum PWP liegt, wird dutch die Art der Abgrenzung des hinreichend durchwurzelten Raumes kompensiert. Vor der Besprechung dieser Zusammenhiinge soll zuniichst die Berechnung der PV erl~iutert werden.

2.4. Zum Begriff .potentielle Verdunstung"

Ursprtinglich verstand man unter potentieller Verdunstung nur die Verdunstung yon einer dichten kurzen Grasnarbe bei hohem Grundwasserstand oder t~igli&er Bew~isse- rung bis zur WasserkapazitS.t. Hier ist der Begriff im Sinne yon BARRY und CHOlU.~Y (1968) welter gefagr. Dana& ist die potentielle Verdunstung derjenige Wasserverlust eines Boden-Vegetations-Svstems, der dem zur Verdunstung bereitgestetlten Energie- angebot entspri&t, sofern die Vegetation den Boden v6[lig de&t. Verdunstungsw~irme steht nicht nur far die Transpiration (T), sondern auch far die Evaporation (E) und

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die Interzeption (I) zur Verfiigung. Die gesamte Verdunstung setzt sich also aus drei Komponenten zusammen: V -- E + I + T (1)

Unter diesen Teilgr/Sf~en macht die Evaporation, d. h. die Verdunstung am der Erd- oberfl~&e, wegen der geschlossenen Vegetations- und Streuschicht nur einen kleinen Bruchteil yon V aus. Die Interzeption, d.i. die Verdunstung anhafltenden Nieder- schlages im Kronenraum, kann jedoch j~ihrli& im Nadelwatd tiber 30 % vom Nieder- schlag erreichen. Am st~irksten ist im Walde an der j~ihrlichen Gesamtverdunstung die Transpiration beteiligt, also der Ubergang des Wasserdampfes aus dem Blattinnern in die Atmosphare.

Genaugenommen dtirRe man den Ausdru& ,,potentielle Verdunstung" im Gegen- satz zur aktuellen eigentlich nur auf die Transpiration beziehen; denn die in den tiblichen Definirionen for PV gestetlte Bedingung des ,ausreichenden Wasserangebotes" bezieht sich ja allein auf die M/Jglichkeit zur uneingeschr~inkten Transpiration. Ein solches Wasserangebot braucht nicht durch Niederschliige hervorgerufen zu werden, sondern kann auch durch einen hohen Grundwasserstand gew~ihrleistet sein, so wie er zur Bestimmung der PV in Lysimeterk~isten eingestellt werden kann, die mit Erde gefiitlt und meist mit einer wenig hohen Pflanzenschicht (Gras, Feldfriichte) bewachsen sind. Dauernd hoher Grundwasserstand gew~ihrleistet auch wiihrend langer Trocken- perioden, also in Zeiten ohne Interzeption, eine uneingeschr~inkte Transpiration.

Es gibt deshaib keine potentielle Interzeption, und das gedankliche Zerlegen der potentiellen Gesamtverdunstung (PV) in die Teilgr/Sigen P E + P I + P T ist sinnlos. Meteorologen, welche die H6he der PV h;iufig aus Lysimetermessungen ableiten, sprechen deshalb auch yon potentietler Evapotranspiration. Sie klammern also die Gr/Sge I aus, zum Tell verstehen sie unter potentieller Verdunstung nur die potentielle Transpiration, weii die definitionsgem~ig vorausgesetzte geschlossene Vegetationsschicht die Evaporation so stark herabsetzt, daf~ sie ftir praktische Zwecke h~iufig vernach- l~issigt werden kann. Da sich die wirkiiche oder aktuelle monatliche Verdunstung in unseren W~ildern jedoch stets aus den Teilgr/5~en E + I-+-T zusammensetzt, die bei der Errechnung der aktuellen Verdunstung aus dem Energieumsatz (vgt. BAUMOaRTNel~, 1956, 1967; TaJCHMaN, I967) atle erfaf~t werden, miissen wir den Grenzfall der akruellen Verdunstung, das ist PV, gemS.g Gleichung (2) definieren:

p v - E + I + P T (2)

PV ist ftir die hier angestellten Berechnungen also die Summe aus der porentiellen Transpiration und derjenigen Interzeption und Evaporation, die an einem bestimmten Standort ftir Perioden uneingeschrtinkter Transpiration typisch sind.

2.5. Die Verfahren yon Thornthwaite und Turc zur Berechnung der potentiellen Verdunstung

Die Strahlungsbilanz, die Luflttemperatur, das S{ittigungsdefizit und die Windgeschwindigkeit bestimmen im wesentlichen die H6he der potentielten Verdunsnmg. Die Beschaffenheit der Vegetationsschicht ist, wenn sie den Boden vollstiindig bedeckt, ni&t so ausschlaggebend. Der Wald nimmt wegen seiner dunklen Farbe zwar mehr Strahlungsenergie auf als landwirtschai~ - lich genutzte FtS.chen. Von der Srrahlungsbilanz steht dem Walde jedoch ein kldnerer Prozent- satz zur Verdunstung zur Verf/igung als dem Feld, well die rauhe Waldoberfl~iche zu einem gr/Sfleren W;irmeverlust durch Turbulenz fiihrt. Bei reichtichem Wasserangebot soll die Ver- dunstung yon Waldfliichen nut rund 10 ~ (0--20 ~ gr/it~er als diejenige yon landwirtscbafi- li&en Nutzfl~chen sein ~.

z Nach sowjetischen und britischen Literaturangaben. Briefliche Mitteilung yon Herrn Dr. TajcmaaN, Aberdeen.

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Sowohl in der thermodynamis&en Verdunstungsformel von HOrMANN (1956) ais au& in der yon PENMAN (1956) aufgestellten Formel sind die oben erw~hnten atmosph~iris&en Para- meter ber~i&sichtigt. Da diese Witterungsdaten jedoda nur an wenigen Often alle zur Ver- fiigung stehen und das Rechenverfahren aufwendig ist, verwendet man als Ersatz h'aufig empirisch gefundene Formeln, in denen nur einer oder zwei der genannten Faktoren enthalten sind. So behandelt THORNTHXVAITE (1948) die PV als Funktion der Temperatur und der Tages- t~inge. Aus den Monatstemperaturen und der geographischen Breite tassen sich mit Hilfe yon Tabellen und eines Nomogramms die monatlichen PV-Werte ableiten. Genauer und schnetler kommt man ohne Nomogramm mit dem Tabellenwerk yon THORN'rHWAITE und M.~THER (1957) zum Ziel.

Da man die Werte der LuRtemperatur yon vielen Megstationen erhalten kann, bietet das Verfahren yon THORN'rHWAITE groge Vorteile. Leider hinkt die Temperatur w~hrend der Vegetationszeit hinter dem entscheidenden Verdunstungsfaktor, der Strahiungsbilanz, nach. Dieser Gangunterschied bewirkt, da~ die nach THOI<XT~IWAITE errechneten PV-Werte in Mitteleuropa im Friihjahr zu niedrig, im Spatsommer und Herbst etwas zu hocs ausfallen (vg[. W. R. van WIjx, 1963, S. 276). Im 2. Teit dieses Aufsatzes wird jedo& an einem Beispiel gezeigt, dat~ das Verfahren yon THO~.aT~tWAITe for unsere Zwecke durchaus brauchbare Werte liefert. Auda ZAHN~R und Sr*Ge (1966) erzielten mit Hilfe dieses Verfahrens eine gute Uber- einstimmung zwischen den laufeud gemessenen und den errechneten Wassergehalten nord- amerikanischer Watdb6den.

Will man den Einflu~ st~.rkerer Hangneigungen und Hangrichtungen auf die Verdunstung beri~&sichtigen, so mui] man die empirische Verdunstungsformel yon TuRc (1961) anwenden. Sie lautet:

PV : 0,4 - t - (G d {- 50) mm/Monat (3)

t ist die mittlere Monatstemperatur und G,I die mlttlere t~gliche Gtobalstrahlungssumme des Monats. Die I'ormel beruht auf dem korrelativen Zusammenhang yon Globalstrahlung und Temperatur mtt der PV. Die Globalstrahlung, das ist die auf die Erdoberfl~che einfallende kurzwellige Strahlung, wird in Bayern auf dem HohenpeiBenberg (A!penvorland), in Weihen- stephan n6rdli& yon Miinchen und in Wi.irzburg-Stein laufend gemessen. Da ihre Intensifiit zu einer bestimmten Tages- und Jahreszeit in erster Linie yon der geographischen Breite und der retativen Sonnenscheindauer abh~ingt, kann man sie for die i.ibrigen Orte Bayerns mit Hilfe der relativen Sonnenscheindauer hinreichend genau interpolieren oder genauer ihre Monatssumme aus der extraterrestrischen Sonnenstrahlung (= Ge) und der relativen monat- lichen Sonnenscheindauer (:= n/N) nach der Formet

G := G o �9 ( , x + f l . n/N) (4)

errechnen. In dieser linearen Regressionsgtelchung ist n die wirkli&e und N die m6gliche monatliche Sonnenscheindauer in Stunden; ,x und ~ sind Konstanten, die fiir den mittleren Zustand der Atmosphere (Bew/3tkungsstruktur, Tr~ibungsgrad) an einem bestimmten Ort charakteristisch sin& Sie lassen sich aus den gleichzeitig gen~essenen Monatswerten ffir G und n/N statistisch erredmen. Fiir den Dur&schnitt der Jahre 1963 bis t967 ergeben sich fiir Weihenstephan und fiir Wiirzburg folgende Werte:

Weihenstephan .x = 0,32 fl = 0,37 W~irzburg ,x "- 0,25 /3 = 0,48

Nach VAN Woii und SCHOLTE UB*NG (1963) kann man die Monatssumme der Globalstrah- lung aus der Gleichung (4) mit einer Genauigkeit yon fund 5 ~ ermitteln, wenn die am Ort giiltigen Konstanten verwandt werden. Tagesberechnungen w~iren wegen des Iockeren statisti- schen Zusammenhanges zwischen Strahiung und Sonnenscheindauer mit Fehlern yon etwa 250/o belastet und deshalb unbrau&bar.

Die Errechnung yon G aus Gleichung (4) ist selbstverst~.ndlich nur notwendig, wenn das interessierende Waldgebiet yon der n~chsten Globalstrahlungs-Mei~station ziemlich weit ent- fernt liegt, in einem sotchen Falte ermittelt man ,x und fi fiir die n~i&ste meteorologisehe Station und verwendet dazu deren relative Sonnenscheindauer fiir eine gr6i~ere Anzahl yon Monaten, ferner die aus Tabetlenwerken [z. B. B~Rmt.~.RDT und PmLIVPS (t958)] ablesbaren, zugeh(Srigen Monatssummen der extraterrestrlschen Strahlung (-= Ge) und die Monatssummen der Globalstrahlung yon der nRchstgelegenen oder klimatisch vergleichbaren Globatstrahlungs- Mei~station. Auf~erhatb Bayerns wird die Globalstrahtung in Trier, Braunschweig und Ham- burg seit einer Reihe yon Jahren gemessen. Leider reichen diese Stationen kaum aus, um die Formel yon Tut~c in ganz Westdeutschland mit besserem Erfolg als diejenige yon T~ORNTH- WAITE anzuwenden.

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Der Gebrau& der Globalstrahlung bietet fiir die Berechnung der PV gegenilber der Tem- peratur oder dem S~ttigungsdefizit als auss&laggebendem Redaenfaktor ni&t nur den Vorteil einer besseren Anpassung an den Verdunstungsanspruch der Atmosphere, sondern gestattet dartiber hinaus, wie bereits erw~.hnt, eine Berechnung des Einflusses yon Hangneigung und Hangrichtung auf die PV. Im fotgenden wird kurz ert~iutert, wie sich die Besonnung der Hanglagen ermittetn 13.gt.

Die Globalstrahlung setzt si& additiv aus der direkten Sonnenstrahlung ( = S) und der diffusen Himmelsstrahlung ( = D) zusammen. Dabei ist die Intensit~it der diffusen Himmels- strahlung am Hang praktis& so grol~ wie in der Ebene. Mithin gilt ffir die Ebene:

G E = D + S E (5) und fiir den Hang:

Gt~ = D + S H (6) Durch Subtraktion ergibt sich:

G l t - - G E = S H - S E (7)

das hell, t, der Untersdfied der Globalstrahtung zwis&en Hang und Ebene ist gleich der Differenz zwischen den direkten Sonnenstrahlungs-BetrSgen auf Hang und Ebene. Diesen Unters&ied kann man aus der entspre&enden Differenz ftir optimale, direkte solare Strahtung bei mittlerer Triibung = Sot I - - SoE ableiten. Fiir die optimale Besonnung yon H~.ngen ohne oder mit Horizontbegrenzung durch Gegenh~inge hat MORGEN (1957) Tabellen aufgestellt, die ffir Trier, d. h. auf dem 50sten Grad nSrdt. Breite gelten. In benachbarten Breiten und inner- halb der uns interessierenden grogen Vegetationsperiode (April his September) sind folgende Zu- und Absch|Sge zu berii&sichtigen:

47 ~ nSrdl. Breite + 2,3 0/o 48 ~ n6rdl. Breite + 1,6~ 49 ~ n6rdl. Breite q" 0,8 ~ 50 ~ ngrdl. Breite 0,0~ 51 ~ nSrdl. Breite - - 0,8 0/o 52 ~ nSrdt. Breite --1,7~

Auf dem 50 ~ n/Srdl. Breite betr{igt z. B. fiir den Monat Juni die optlmale direkte Sonnen- strahlung

am Siidhang mit 20 ~ Neigung . . . . . . . . 19 600 cal/cm 2 in der Ebene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 600 cal/cm ~

Mithin ist: SotimSoE ~ 1 000 cal/cm -~

das sind 5,4 0/0 von SoE. Da wir auch zwischen der wirklichen, durch verschiedene BewSlkungsgrade verminderten

Sonnenstrahlung auf Hang und Ebene eine Differenz ( S t t - SE) yon fund 5,4o/o erwarten kSnnen, gilt nach Gleichung (7) das Entsprechende fiir den Unterschied G H --G~;. F~illt auf die ebene Fl~iche eines Ortes auf dem 50 c nSrdl. Breite im Monat Juni also eine Global- strahlungssumme yon 12 500 cal/cm 2, so wird sie an einem benachbarten mit 20 ~ nach Siiden geneigten Hang 5,4 % grSf~er sein, d. h. 13 175 cal/cm betragen. Diese Differenz erscheint nicht grog. Wiirde man jedoch Nor& und Siidhang miteinander vergleichen und eventuell am Nor& hange noch eine nennenswerte Horizontbegrenzung dutch einen Gegenhang berii&sichtigen miissen, so kommen beachtliche Unterschiede zustande. Sie sollten bei der Errechnung der Wasserbilanz und der Tage mit physiologischen Defiziten nicht vernachl~issigt werden.

3. Die Berechnung der laufenden Wassergehalts~inderungen des Bodens

3.1. Grunds/i tzliches zum Prinzip des Rechenganges

Subtrahie.rt man ftir eine bestimmte Vegetationsperiode die monatl ichen PV-Werte yon den zugeh6rigen Niederschlagsmengen oder fiihrt diese Subt rakt ion noch besser ffir die einzelnen Dekaden dutch, so ergibt sich eine Serie posit iver und negativer Differenzen oder klimatischer Wasserbilanzen. Die posit iven entsprechen der ErhShung des jeweiligen Bodenwassergehaltes und die negat iven dem Aufbrauch des Boden-

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Das Abschdtzen der "#'asserversorgung yon Waldbestiinden 265

wassers durch Verdunstung; denn zur Deckung des Verdunstungsbedarfs steht in erster Linie der im untersuchten Zeitraum fatlende Niederschlag zur Verftigung. Reicht dieser ni&t aus, so wird der Wasservorrat des Bodens vermindert.

Der laufende Wassergehalt des Bodens lgf~t sich mithin durch fortgesetzte Addit ion der aufeinanderfolgenden klimatischen Wasserbilanzen (N-PV) zu einem Anfangs- wassergehalt ermitteln. Auf diese Weise verfahren in Deutschland auch KORTe (1958), BaUMANN und SCHeNDH_ (1963) und CZERATZKI (1966) bei der Ermittlung des wirk- samsten Kunstregen-Einsatzes.

Man k/Snnte einwenden, daf~ zur Deckung des Wasseranspruchs des Waldes nut derjenige Tell des Niederschlags zur Verfiigung steht, der durch das Kronenda& in den Boden eindringt. Nur er k6nne den Wasservorrat des Bodens erh6hen, nicht der im Kronenraum verdunstete Anteil, die sog. Interzeption. Wiirden wir fiir unsere Bilanzierungen die Interzeption (= I) yore Niederschtag (= N) abziehen, so mtigten vcir abet auch die PV um I verkleinern; denn sie setzt sich aus den Komponenten Evaporation, Transpiration und Interzeption zusammen. Die Differenz ( N - I ) - (PV-I) ergibt dann den glei&en Weft wie der einfachere Ausdru& (N-PV).

Das vorgeschlagene Rechenverfahren m/Sge ein Beispiel ert~iutern. Ein sandiger Lehmboden sei bis zu einer Tiefe yon 160 cm wirksam durchwurzelt und verftige in dem so abgegrenzten Raum tiber eine nWK yon durchschnittlich 20 Vol~ das sind 320 mm. Die Kapazit~it ftir 1. v.W. macht nach Abschnitt 2.2 den halben Wert der nWK aus, also 160 mm.

Wir nehmen an, daf~ der Boden zu Beginn der grol~en Vegetationsperiode am 1. April bis zur WK aufgeftillt sei. Er enth~ilt dann also 320 mm verftigbares Wasser. Zu diesem Posten werden die klimatischen Wasserbilanzen (N-PV) der Monate Apri l bis September fortlaufend addiert:

April Mai Juni Juli August : September

N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 75 37 18 126 85 PV . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 90 120 135 95 65 IN-PV . . . . . . . . . . . . . . . --16 --15 --83 --117 +31 ,'-20 verfiigbarer Vorrat . . . . 304 289 206 89 120 140 leicht verfiigbarer Vorrat 144 129 46 --71 --40 --20

Es handelt sich um eine verh~ilmism~if~ig tro&ene Vegetationszeit, in welcher zwar nicht der ganze, recht grot~e verftigbare Vorrat yon 320 mm, wohl aber seine leicht verftigbare Hglfte aufgebraucht wird, so dai~ im Juli, August und September Defizite an 1. v.W. verbucht werclen mtissen. Da der Verdunstungsanspruch der Atmosph~ire ( = PV) im Juli 135 ram, an jedem Juli-Tage also durchs&nittlich 4,3 mm ausma&te, und Ende Juni im Boden 46 mm 1. v.W. zur Verftigung standen, konnten die B~iume ihren Bedarf nur noch an 46 : 4,3 = 10 Juli-Tagen rol l decken. Die Periode der voll ausreichenden Wasserversorgung erstreckte rich mithin fiber die Monate April , Mai, Juni und 10 Tage des Juli, zusammen 101 Tage, die Periode der unzureichenden Ver- sorgung tiber 82 Tage.

Will man die Unterschiede in der Wasserversorgung verschiedener Best~inde m6g- lichst differenziert erfassen, so empfiehlt sich die Berechnung ftir mehrere verh~iltnis- m~ii~ig regenarme Vegetationsperioden und die Bildung des Mittels aus diesen Er- gebnissen.

Die B~Sden sind am Beginn der Vegetationszeit nicht immer bis zur Wasserkapazit~.t aufgeftillt. Wenn der voraufgegangene Sommer relativ t ro&en war und die Nieder- schliige im Herbst und Winter vermutlich nicht zur Wiederaufftillung ausreichten, oder wenn der M~irz sehr tro&en war, ist der Anfangswassergehalt ftir den 1. Apri l rechne-

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266 W. Laatscb

risch zu ermitteln. Man setzt dann ftir den 1. Apri l des Vorjahres den Wassergehalt = Wasserkapazit~it und berechnet mit Hilfe der klimatischen Wasserbilanzen die laufende Wassergehaltsiinderung tiber 12 Monate hinweg, um auf diese Weise den gesuchten Wassergehalt f0.r den 1. April zu finden.

3.2. Die Addi t ion der klimatischen Wasserbilanzen regenarmer Vegetationszeiten

Es sei nun ein Rechenbeispiel aufgeftihrt, bei dem die Additionen der klimatischen Wasserbilanzen eines sehr tro&enen Sommers den PWP erreichen. Die nWK des hin- reichend durchwurzelten Raumes betrage 120 ram, die Kapazit{it fiir 1. v .W. also 60 mm. Am PWP fiihrt man die Additionen nicht welter, well das gesamte verfiigbare Wasser aufgebraucht ist.

April Mai ; Juni Ju!i A u g u s t Sept. Summe

N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 55 a0 5 6 1C0 PV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 100 127 130 t02 56 N-PV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -5 -45 --87 -125 -96 -~-44 verfiigbarer Vorrat . . . . . . . . . . . . . . . 115 70 0 0 0 44 I. v. Vorrat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 10 0 0 0 Zahl der Tage mit ausreichender Ver-

sorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3 0 0 0 0 Tage mit Defiziten . . . . . . . . . . . . . . . . 0 28 39 31 31 30

33 150

Der vorgeschlagene Rechengang setzt voraus, dat~ nach dem Aufbrauch des 1. v.W. die aktuelte Verdunstung so grot~ wie die potentielle bleibt (AV = PV), bis der PWP erreicht ist. Diese Annahme steht im Widerspruch zu dem Verfahren yon T~ORNTH\VAITE und MATHER (1955, 1957), das sofort nach dem Unterschreiten der nWK mit einem Nachhinken der AV gegentiber PV rechnet. Auch im Gegensatz zu dem Rechengang yon ZA~i,N~ und STAGE (1966), der eine solche Reduktion der AV nach dem Auf- brauch des mit Kapil larkri i~en unter 2 at gebundenen Wassers vornimmt, wird bier die volle Sumrnierung der klimatischen Wasserbilanz bis zum PWP vorgeschlagen~. Auf diese Weise erspart man sich viel Rechenarbeit und entfernt sich vermutlich doch nicht mehr als andere Autoren yon der Wirklichkeit, sofern man bestimmte Voraus- setzungen beachtet.

Zun~ichst wird unterstellt, dab die B~iume ihre Stoffproduktion nach dem Aufbrauch des 1. v .W. merklich reduzieren, obschon ihre Transpiration noch dem vollen meteoro- logischen Verdunstungsanspruch Gentige leisten kann. In f3bereinstimmung mit dieser Vorsteltung konnte yon mehreren Autoren an verschiedenen h~Sheren Pflanzenarten eine Wa&stumsverz~Sgerung nachgewiesen werden, sobald die Saugspannung in den Bl~ittern bzw. in den wurzelnahen Bodenzonen nur geringfiigig ansteigt. So land BASSETT (1964) durch genaue Messungen in den Monaten Mai his Juli nur so lange ein ungehemmtes Fortschreiten des Jahrringwachstums yon Kiefern, wie die Wasserspan- hung im gut durchwurzelten Oberboden nicht tiber 1 at anstieg. Eine Austrocknung tiber 4 at Wasserspannung hinaus brachte das Dickenwa&stum bis zum n~ichsten Regen regelm~if~ig v611ig zum Stillstande.

a Z.~nN~R und S'rAor nennen das mit KrS, flten unter 2 at gebundene Wasser ,,readily available water". Seine Gegenwart soil sowoht uneingeschrF, nkte Stoffproduktion als auch das Gleich- bteiben yon AV und PV garantieren. Diese Definition deckt sich nicht mit der in Abschnitt 2.2 ftir das 1. v. W. gegebenen.

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D~s Absch~itzen der Was.~erversorgung von lZ/~aldbest~inden 267

Dai~ dieser f~.ir den Zuwachs entscheidende Spannungsbereich nicht gleichzeitig die kritische Spannungszone f~ir das Absinken der AV unter die PV zu sein braucht, geht u. a. aus Arbeiten yon VEmMEV~R und HE~DRIC~SON (1950) und VZI~MrYER (1956) hervor. Durch Messungen in Obstplantagen wiesen sie ein Gleichbleiben yon AV und PV bis nahe an den PWP, d. h. bis zu einer Bodenwasser-Spannung yon 15 at nach. Auf Grund yon entsprechenden Beobachtungen an landwirtschattlichen Kulturpflanzen konnten RrC~ARDS und WADLrICH (1952) zeigen, dat~ beim Anstieg der Bodenwasser- Spannung im Austrocknungsprozei~ die Wachstumsreduktion welt fr~iher einsetzen kann als ein nennenswer~er R~ickgang der Transpiration.

Alle diese Beobachtungen sind verst~ndlich; denn Photosynthese und Zellteilung werden schon durch eine geringe Zunahme der Wasserspannung im pflanztichen Ge- webe ungiinstig beeinfluf~t, w~.hrend der Transpirationsriickgang durdl vorzeitigen Schlui~ der Spalt/Sffnungen erst bei einer h/Sheren, kritischen Wasserspannung des Blattes einsetzt. Diese kritische Spannung entspricht jedodl nach den ausfi~hrlichen ErSrterungen yon SLA'rvEI~ (1967) keineswegs einer bestimrnten Durchschnittsspannung des Bodenwassers. Wenn der Verdunstungsanspruch der Atmosph~ire nicht zu grog wird und zahlreiche Wurzeln in einer schmalen feuchten Bodenzone noch geringe Saug- spannungen vorfinden, oder wenn sie durch schnellen Zuwachs in tiefere, noch feuchte Bodenzonen vordringen, kann AV = PV bleiben, obschon der weitaus gr~Sf~te Tell des wirksam durchwurzelten Bodenraumes bereits bis zum PWP ausgetrocknet ist.

Auch eine gute kapillare Leitf~ihigkeit, wie sie fiir L~Sf~b(Sden typisch ist, beg/.instigt den weitgehenden Aufbrauch des verfiigbaren Bodenwassers im Wurzelraum v o r dem vorzeitigen Sdlluf~ der SpaIt6ffnungen.

Wir kommen mithin zu folgendem Ergebnis: Liegt der durchschnittt icbe Wasser- gehalt des hinreichend durchwurzelten Raumes in einem Bereich, der den Aufbrauch des I. v.W. anzeigt, so ist das Wachstum vermutlich schon gehemrnt oder eingestellt. Ob dann AV schon nennenswert kleiner als PV ist, kSnnen wir nach den obigen Aus- ffihrungen nicht erschlief~en, da das Absinken der AV unter PV yon zu vielen Fak- toren gesteuert wird. Deshalb rechnen wir, der Einfachheit halber, mit einem Gleich- bleiben beider Gr~St~en bis zum Aufbrauch des gesamten nutzbaren Wassers im wirk- sam durchwurzelten Raum, d. h. bis zum PWP. Der Fehler, welcher damit unterl~iu~, soll durch die Abgrenzung dieses Raumes, wie fie im Abschnitt 2.2 beschrieben ist, kompensiert werden.

In und nach Austrocknungsperioden muf~ unser Rechengang noch ein weiteres Ph~inomen berl.icksichtigen. Auf Grund yon BenetzungswiderstRnden und Austrock- nungsspalten kSnnen dann Senkwasser-Verluste auftreten, noch ehe der wirksame Bodenraum bis zur WK aufgef[illt ist. Besonders nach hef~igen Regeng~issen sind solche Verluste beachtlich. Das Senk- oder Gravitationswasser durdast~Sf~t dann auf meist zungenf~Srmigen Bahnen den wasserarmen Bodenraum oder auch die Front des sehr langsam abziehenden kapillaren Sickerwassers. Wieviel unter solchen Umst~nden vom errechneten Wassergehalt als Senkwasser-Verlust zu buchen ist, l~ii~t sich nicht aus theoretischen l~berlegungen ableiten.

Ein Abzug eriibrigt sich, falls die schnelle Senkwasser-Bewegung an einer schwer durchI~issigen Lage noch innerhalb des wirksam durchwurzelten Raumes zum Still- stande kommt. Ist diese Situation nicht gegeben, so muff um so mehr Senkwasser yore errechneten Wassergehatt abgezogen werden, je gr6f~er die positive Wasserbilanz der untersuchten Dekade war und je grislier man die Benetzungswiderst~inde einsch~tzt. In solchen F~illen kommt man mit monatlichen Bilanzierungen nicht aus. Die ungleich- m~it~ige Niederschlagsverteilung und Regendichte l~if~t es ohnehin ratsam erscheinen, grunds~itzlich die klimatischen Wasserbilanzen der D e k a d e n zu errechnen und zu addieren.

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Rohhumushaltige und besonders streugenutzte Sandstandorte wiesen nach ihrer Austrocknung besonders grofge Benetzungswiderst~inde und Senkwasserverluste auf, bevor ihr Wassergehalt die Wasserkapazitiit erreichte [vgl. EHWALD U. a. (1961)]. Fiir die rechnerische Behandlung dieser BiSden sei vortaufig eine rage Faustregel vorge- s&lagen: Liegt nach Austrocknungen bis unter die H~ilfke der nWK die positive Wasser- bilanz einer Dekade zwischen 25 und 50 ram, so buche man davon 25 bis 40 mm als Senkwasserverlust. Von Dekadenbilanzen tiber 80 mm sind 70 0/u in Abzug zu bringen. Fiir regenarme Dekaden mit N - P V < 25 mm unterbleibt ein Abzug.

Im 2. Teit dieser Arbeit wird aus fortlaufenden Wassergehaltsmessungen, die BLUME (1968) durchRihrte, eine Faustregel zur Einsch~itzung der Senkwasserverluste ausge- trockneter Parabraunerden abgeleitet. Die notwendigen Abziige far alle iibrigen durch- liissigen NSden liegen vermutiich zwischen denjenigen far rohhumushaltige, streuge- nutzte Sande und diesen Parabraunerden.

3.3. Die nutzbare Wasserkapazit~it als oberer Grenzwert im Rechengang fiir leicht durchl~issige BiSden

Fiir eine regenreiche Vegetationszeit oder fiir einen Boden mit geringem Speicherver- m6gen miitgten die Additionen der klimatischen Wasserbilanzen weit tiber die nWK hinausftihren. In den grogen Poren durchlS.ssiger B6den ist die Verweildauer des tiber- schiissigen Wassers jedoch so gering, daf~ wir nur bis zur nWK addieren und den r3ber- schug als Senkwasser verbuchen. Das erliiutert der folgende Rechengang ftir einen regenreichen Sommer.

Nutzbarer Wassergehalt Ende M~irz = nWK = 90 ram, 1. v. W. maximal 45 mm.

April i Mai Juni Juli August September

N . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 70 120 145 96 35 PV . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 85 100 105 92 70 N-PV . . . . . . . . . . . . . . . . 5 --15 +20 +40 +4 --35 verfiigbarer Vorrat . . . . 85 70 90 90 90 55 lei&t verfiigbarer Vorrat 40 25 45 45 45 10 Sickerwasser . . . . . . . . . . 0 0 0 40 4 0

Der Waldbestand ist in dieser Vegetationsperiode dauernd mit ieicht verfiigbarem Wasser versorgt.

Unter den lehmigen Substraten gibt es viele B6den, die zwar noch nicht zu den Stauwasserb6den geh~Sren, in denen w~ihrend der Wintermonate oder in einem sehr nassen Sommer das Gravitationswasser jedoch nicht schnell genug abgefilhrt wird, so daf~ es zu einer voriibergehenden, eventuetl auch zwei bis vier Monate hindurch an- haltenden Stauniisse kommen kann. Solche Standorte enthalten dann auch zu Beginn der Vegetationszeit nicht selten mehr nutzbares Wasser als der nWK entspricht. Wie man fie erkennt und wie man mit ihnen rechnerisch verf~ihrt, soll im 2. Teil dieser Untersuchung ausfiihrlich dargelegt werden. In diesem Teil sind auch zwei Vergleiche zwis&en gemessenen und errechneten Wassergehalten durchgeftihrt.

Herrn can& forest B. ST~II~zc~z danke ich fiir seine Mithilfe bei den Rechenarbeiten. Fiir anregende Diskussionen gilt mein Dank den Herren Privatdozenten Dr. BAIJ.'aGARWaER, Dr. BLUM~ und Dr. VAN EIM~RN, Herrn Prof. Dr. G. HOFMANN und meinen Mitarbeitern.

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Das Abschlitzen der Wasserversorgung yon Waldbest.linden 269

Zusammenfassung

Zur Beurteiiung der Wasserversorgung von Waldbest~inden leicht durchl~ssiger B/Sden wird ein halbquantitatives Verfahren vorgeschlagen. Es ergibt einen Sch~itzwert fiir die Zahl der Tage mit nicht ausreichender Wasserversorgung innerhatb der Vegeta- tionsperiode. Zun~ichst sind an der Profilwand yon Bodeneinschl~igen die Tiefe des hinreichend durchwurzelten Raumes und seine nutzbare Wasserkapazit~it ( = nWK) zu sch~itzen. Die Wasserversorgung wird als ausreichend f{ir Photosynthese und Zuwachs angesehen, solange der Wassergehalt in diesem Raum mehr als 50 ~ der nutzbaren Wasserkapazit~.t ausmacht. Der tiber 50 0/o hinausgehende Anteil ist das leicht verfiig- bare Wasser ( = 1. v. W.).

Nach einem yon THORNTHWAITE und MaT~t~t~ vorgeschlagenen Verfahren ergibt sich der laufende Wassergehalt des Bodens aus der Addition der klimatischen Wasser- bilanzen ( = Niederschlag minus potentielle Verdunstung == N-PV) zum Wassergehalt am Beginn der Vegetationszeit. Am zweckm~igigsten ist es, die (N-PV)-Werte der Dekaden zu verwenden. Zur Vereinfachung des Rechenverfahrens nehmen wir mit KORTE im Gegensatz zu THORNTHWAiTE und MATHER und auch im Gegensatz zu dem differenzierten Verfahren von Za~NER an, dag die aktuelle Verdunstung so grog wie die potentielle bleibt, bis der gesamte nutzbare Wasservorrat aufgebraucht ist. Der dadurch entstehende Fehler soil durch die Einschr~inkung der als wirksam erachteten Wurzeltiefe kompensiert werden.

Summary

A semi-quantitative method is proposed to evaluate the water supply of forest stands on soils with high permeability. This method yields an estimated value for the number of days with unsufficient water supply within the vegetation period.

At first it is necessary to evaluate the depth of the sufficient rooted zone of the soil as well as the available water capacity of this zone.

Water supply is supposed to be sufficient for photosynthesis and growth as long as the water content in this part of the soil exceeds 50 ~ of the available water capacity. That water content which exceeds the 50 0/0-value is called "easily available water".

According to THORNTHWAITE and MATHER the current water content can be calculated by continuously adding the climatic water balances ( = precipitation minus potential evapotranspiration = N-PV) to the water content at the beginning of the vegetation period. It is advisable to make use of the decade balances.

In order to simplifiy the calculation method it is suggested in consent with KoRTE that actual evapotranspiration equals potential evapotranspiration until the available water content is completely used up. The error involved in this assumption should be compensated by reducting the efficient depth of the zone of root development. In this way one gets a calculation method which is not as complicated as those methods proposed by THORNTHWAITE and MATHER or by ZAHNER.

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Bedeutung u~d Aufgaben der Landespflege 271

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Bedeutung und Aufgaben der Landespflege

Von U. A.uME~

Als um die Mkte des vorigen Jahrhunderts mit der Industrialisierung das Lands&aflcs- gefiige dutch neue technische Wirtschafltsmethoden und einseitiges Profitstreben tief- greifend beeinflugt und ver~indert wurde, als in den USA im Mittelwesten - i m Missis- sippi-Missouri-Ohio-Gebiet - mehr als 25 Mill. ha besten A&ertandes durch Erosion devastiert wurden (BENNETT, 1939), gab in Deutschland ERNST RUDORFr, Professor an der Musikho&s&ule in Berlin, mit einer Schritt ,,Uber das VerhS.ltnis des modernen Lebens zur Natur" (zit. nach BAUrR/WEI,NITSCHKE, 1967) den Anstof~ fiir den Heimat- und Naturschutz. Aber erst im Jahre 1904 gelang es CONW~:NTZ, dem damatigen Di- rektor des Provinzialmuseums in Danzig, durch die Vorlage einer sachlich-na:urwissen- schat~lich begriindeten Denkschrii~ die Gedanken des Naturs&utzes in der Staatsver- waltung zu verankern: 1906 errichtete Preugen eine staatliche Stelle fiir Naturdenk- malspflege. Wesentlich untersttitzt wurden diese Gedanken in den folgenden Jahren dutch die deutsche Jugendbewegung mit ihrer bewuigten Hinwendung zu Natur und Landschaft, der Begeisterung fiir das Wandern und der Suche nach einem naturnahen Leben.

Bis zum Ertaf~ des Reichsnaturschutzgesetzes warenes vor allem die Professoren HaNs SCHWENKEL und WALTER SCHOENICHEN, die sich der Sache des Naturschutzes in besonderer Weise annahmen. Sie erkannren auch, und vor ailem SCHWENKEL hat w~ih- rend seiner T~itigkeit brim Reichsforstamt immer wieder darauf hingewiesen, dab die Aufgaben in der Landschaflt nicht allein durch den vorwiegend konservierenden Natur- schutz bew~iltigt werden k~nnen. SCHWENIi~t, war klar, daf~ den landschaf~sverS.ndern- den und tandschaf~szerst6renden Eingriffen, wie sir damals vor allem durch Flur- bereinigung, Strai~en- und Autobahnbau im Zuge der Arbeitsbeschaffungsprogramme auftraten, durch gestalterische Maf~nahmen begegnet werden mtisse.

Ftir diese Aufgaben hat 1940 EI~rRHARD M;4DING (zit. nach BUCHWALD/ENGEL- HAi~ryr, 1968) den Begriff der Landespflege eingeftihrt. Heute Verstehen wir unter diesem Begriff die Sicherung und Erhaltung der nattirtichen Leistungsf~ihigkeir einer Landschafi und ihrer Einzelfaktoren, wie Boden, Wasser, Klima, LuR, Pflanze und Tierwelt. Die Landespflege greif~ also tiber den musealen Natur- und Landschai~ - schutz hinaus und erstrebt einen sinnvollen Ausgleich zwischen den berechtigten An- spriichen der modernen Gesellschaflc und dem biologischen Potential der Natur.


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