Bodenökologische Prozesse in permafrostbeeinflussten Böden Westgrönlands: Vergleich von Kobresia myosuroides-, Salix glauca- und Betula nana-Beständen
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Münster
Inst. für Landschaftsökologie [u.a.]
2003
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| Schriftenreihe: | Arbeiten aus dem Institut für Landschaftsökologie, Westfälische Wilhelms-Universität
13 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 119 S. Ill., graph. Darst., Kt. CD-ROM (12 cm) |
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|---|---|
| adam_text | Titel: Bodenökologische Prozesse in permafrostbeeinflussten Böden Westgrönlands
Autor: Ozols, Ulrich
Jahr: 2003
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Kartenverzeichnis
Tabellenverzeichnis
1
1
5
6
6
6
7
7
11
12
3 Material und Methoden 13
3.1 Geländearbeiten 13
3.1.1 Vegetation 13
3.1.2 Boden 13
3.1.2.1 Bodenprofllaufhahme und Bodenkartierung 13
3.1.2.2 Bodentemperatur 15
3.1.2.3 Bodenbiologische Aktivität und Zelluloseabbau 15
3.1.3 Probennahme 16
3.1.3.1 Phytomasse und Wurzeln 16
3.1.3.2 Organische Auflage 16
3.1.3.3 Mineralboden 17
3.2 Labormethoden 18
3.2.1 Standardanalysen 18
3.2.2 Potentielle Stickstoffmineralisierung 18
3.2.3 Humifizierung und TOC der Huminsäuren 19
3.2.4 Gleichgewichts-Bodenporenlösung 20
1 Einleitung
1.1 Stand der Forschung
1.2 Zielsetzung
2 Untersuchungsgebiet
2.1 Lage und Naturraum
2.2 Klima
2.3 Geologie
2.4 Relief und Landschaftsentwicklung
2.5 Permafrost und Böden
2.6 Vegetation
4 Ergebnisse 23
4.1 Relief und Bodengenese 23
4.1.1 Relief, Permafrost und periglaziale Erscheinungen 23
4.1.1.1 Relief 23
4.1.1.2 Permafrost 23
4.1.1.3 Periglaziale Erscheinungen 25
4.1.2 Böden des Untersuchungsgebietes 29
4.1.2.1 Bodenbildung, Bodenfeuchte und Bodentemperaturregime 29
4.1.2.2 Standorte und Bodengenese 31
4.1.2.3 Physikalische und chemische Eigenschaften der Böden im Gebiet 36
4.1.2.4 Böden der Untersuchungsstandorte 40
4.2 Vegetation 46
4.2.1 Pflanzensoziologie und Artenzusammensetzung 46
4.2.2 Phytomasseproduktion und Nährstoffgehalte 50
4.2.2.1 Blattmasse und Trockensubstanz 50
4.2.2.2 Mineralstoffgehalte der Blätter und Wurzeln 51
4.3 Wechselwirkungen zwischen Boden und Vegetation - Vergleich der
Dominanzbestände 55
4.3.1 Physikalische Bodeneigenschaften und Mikroklima 55
4.3.2 Chemische Bodeneigenschaften 60
4.3.3 Organische Substanz und Humusformen 66
4.3.4 Auswirkungen der Dominanzbestände auf die Bodengenese 74
4.3.4.1 Organischer Kohlenstoff 74
4.3.4.2 Pedogene Oxide 74
4.3.5 Gleichgewichts-Bodenporenlösung 75
4.4 Profileigenschaften der Pedone unter den Dominanzbeständen 78
4.5 Zusammenfassung der Ergebnisse 82
5 Diskussion 85
5.1 Permafrost und Böden 85
5.2 Vegetationsmosaik 90
5.3 Wirkungsgefüge von Vegetation und Boden 93
6 Zusammenfassung 103
Summary 104
7 Literatur 106
Dank 119
CD-Rom
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1: Talausschnitt zwischen dem Keglen und dem Flugsandfeld bei Kangerlussuaq
(August 1995) 6
Abb. 2: Geländemodell der Keglenregion in Kangerlussuaq (S0ndre Stramfjord)
auf 67°00 nördl. Breite und ca. 50°30 westl. Länge (s. Karte 2). 9
Abb. 3: Gletscherrückgang und Phasen der Bodenbildung am inneren Ende des
Sondre Stramfjords. Zuammenstellung aus der Literatur 10
Abb. 4: Das Vegetationsmosaik mit Kobresia myosuroides, Salix glauca und
Betulanana auf den älteren Schmelzwasserterrassen (Juni 1998) 12
Abb. 5: Anordnung der Probennahmeplots und der Bereiche zur Erfassung der
bodenbiologischen Aktivität in den Beständen 17
Abb. 6: Apparatur zur Gewinnung einer Gleichgewichts-Bodenporenlösung 21
Abb. 7: Minerogene temporäre Frostauffrierung in feinschluffigem Material auf der
Hangzunge zwischen Golfplatz und Flughafen (September 1995) 26
Abb. 8: Ausschnitt eines unvollständigen Frostspaltenpolygons ohne Spalteneis in der
Nähe des Standortes G (Juli 1999) 27
Abb. 9: Profil durch die Frostspalte mit sekundärer Verfüllung und starken kryoturbaten
Merkmalen in der Nähe des Standortes G (Juli 1999) 27
Abb. 10: Erdhügel mit Mineralbodenkern und typischer mineral-organischer Hülle am
Nordhang des Keglen mit wasserreichem gefrorenem Boden (Juli 1998) 28
Abb. 11: Salzkrustenbildung in einem Kobresiabestand bei Profil 39 in der Nähe des
Standortes G (August 1997) 29
Abb. 12: Temperaturverlauf vom 2. Juli 1998 bis zum 30 Juni bzw. 8. Juli 1999 in
50 cm und 100 cm Tiefe am Standort F (MAST = mean annual soil
temperature, MSST = mean summer soil temperature (Juli-Sept)) 30
Abb. 13: Talprofil, Nord-Süd Schnitt (A-B) durch das Trogtal östlich des Keglen mit
lagetypischen Bodenprofilen, Längenmaßstab 1:25.000, einfach überhöht
(s. Karte 1) 35
Abb. 14: Moränenprofil (Wallabfolgen) mit lagetypischen Bodenprofilen (idealisiert) 37
Abb. 15: Tiefenfunktionen der bodenchemischen Kennwerte, Leitprofil am Standort F 43
Abb. 16: Tiefenfunktionen der bodenchemischen Kennwerte, Leitprofil am Standort G 44
Abb. 17: Tiefenfunktionen der bodenchemischen Kennwerte, Leitprofil am Standort H 45
Abb. 18: Ausschnitt des Vegetationsmosaiks am Standort F 48
Abb. 19: Ausschnitt des Vegetationsmosaiks am Standort G 48
Abb. 20: Ausschnitt Vegetationsmosaik am Standort H 49
Abb. 21: Nährstoffgehalte der grünen Blattmasse und der Feinwurzeln 2 mm von
Kobresia myosuroides im Standortmittel (Standorte F, G und H) 52
Abb. 22: Nährstoffgehalte der grünen Blattmasse und der Feinwurzeln 2 mm von
Salix glauca im Standortmittel (Standorte F, G und H) 53
Abb. 23: Nährstoffgehalte der grünen Blattmasse und der Feinwurzeln 2 mm von
Betula nana im Standortmittel (Standorte F , G und H) 54
Abb. 24: Mittlere Wassergehalte in den Tiefenstufen 0-10 cm, 15-25 cm und
25-35 cm unter den Dominanzbeständen auf den Standorten F, G und H
(8.-12. Juli 1998,12.-16. Juli 1999) 55
Abb. 25: Temperaturverlauf auf der unbewachsenen Mineralbodenoberfläche in
0,5 cm Tiefe in den Kobresiarasen auf Grundlage der Messung vom
2. Juli 1998 bis 30. Juni 1999 57
Abb. 26: Temperaturverlauf in 2 cm Tiefe unter Kobresia myosuroides auf Grundlage
der Messung vom 2. Juli 1998 bis 30. Juni 1999 57
Abb. 27: Temperaturverlauf in der organischen Auflage in 2 cm Tiefe eines
Salbe glauca-Bestandes auf Grundlage der Messung vom 2. Juli 1998 bis
30. Juni 1999 58
Abb. 28: Temperaturverlauf in 2 cm Tiefe in der organischen Auflage eines
Betula Mawa-Bestandes auf Grundlage der Messung vom 2. Juli 1998 bis
30. Juni 1999 58
Abb. 29: Elektrolytische Leitfähigkeit in Abhängigkeit von den Chloridgehalten im
Mineralboden 59
Abb. 30: Elektrolytische Leitfähigkeit in Abhängigkeit von den Sulfatgehalten im
Mineralboden 59
Abb. 31: Tiefenfunktionen der pH-Werte unter den Dominanzbeständen in 0-8 cm Tiefe 60
Abb. 32: Tiefenfunktionen der effektiven Kationenaustauschkapazität (grau) und der
Summe der austauschbaren Kationen im Oberboden der Bestände. 61
Abb. 33: Austauschbare Calcium- und Magnesiumanteile im Oberboden der
Bestände und Standorte 62
Abb. 34: Austauschbare Kalium- und Natriumanteile im Oberboden der Bestände und
Standorte 62
Abb. 36: Tiefenfunktionen der pflanzenverfügbaren Phosphorgehalte (mg/ 100g)
in 0-8 cm 63
Abb. 37: Tiefenfunktionen der pflanzenverfügbaren Kaliumgehalte (mg/100g) in 0-8 cm 63
Abb. 38: Tiefenfunktionen der mittleren Gesamtstickstoffgehalte (Nt %) in 0-8 cm 64
Abb. 39: Potentielle Ammoniumbildung (NH/-N in % von Nt) unter den
Dominanzbeständen in 0-4 cm Tiefe, Mittelwerte von 3 Standorten mit jeweils
3 Plots (n = 9) 65
Abb. 40: Summenkurven der potentiellen Ammoniumbildung im Brutversuch, Mittel-
werte von 3 Standorten mit jeweils 3 Plots (n = 9) 65
Abb. 41: Potentielle Nitratbildung (NO3 -N % von Nt) im Mineralboden unter den
Dominanzbeständen in 0-4 cm Tiefe, Mittelwerte von 3 Standorten mit
jeweils 3 Plots (n = 9) 66
Abb. 42: Summenkurven der potentiellen Nitratbildung im Brutversuch, Mittelwerte
von 3 Standorten mit jeweils 3 Plots (n = 9) 66
Abb. 43: Elementgehalte in der lebenden Blattmasse und den Auflagehorizonten der
Salixbestände 69
Abb. 44: Elementgehalte in der lebenden Blattmasse und den Auflagehorizonten der
Betulabestände 70
Abb. 45: Optische Dichte (OD/g) in Abhängigket von den TOC-Gehalten der Humin-
säuren (Kobresia-Hwoaus) 73
Abb. 46: Optische Dichte (OD/g) in Abhängikeit von den TOC-Gehalten der Humin-
säuren (Sa/ix-Humus) 73
Abb. 47: Optische Dichte (OD/g) in Abhängigkeit von den TOC-Gehalten der Humin-
säuren (l?efa/a-Humus) 73
Abb. 48: Tiefenfunktion der mittleren Corg-Gehalte in den Beständen in % in
0-8 cm Tiefe 74
Abb. 49: Tiefenfunktionen der pedogenen Eisenoxide in den Beständen in 0-8 cm Tiefe 75
Abb. 50: Tiefenfunktionen der pedogenen Aluminiumoxide in den Beständen
in 0-8 cm Tiefe 75
Abb. 51: Gegenüberstellung der basischen Kationen und der sauren Kationen in der
Gleichgewichts-Bodenporenlösung (GBPL) 76
Abb. 52: Al3+ + Fe2+ +Mn2+- Ionen in Abhängikeit von den wasserlöslichen Kohlenstoff-
gehalten (TOC) in der GBPL-Lösung 77
Abb. 53: Elektrolytische Leitfähigkeit in Abhängigkeit von den TOC-Gehalten in der
GBPL-Lösung 77
Abb. 54: Profilskizze: Idealisierter Mikrotransekt Betula-Kobresisa-Salix 79
Abb. 55: Tiefenfunktionen bodenchemischer Parameter der Kobresia-Pedone 80
Abb. 56: Tiefenfunktionen bodenchemischer Parameter der Sa/ix-Pedone 81
Abb. 57: Tiefenfunktionen bodenchemischer Parameter der Betula-Pedone 81
Kartenverzeichnis
Karte 1: Keglenregion am inneren Fjordende des Kangerlussuaq, (Seindre Stremfjord)
West Grönland 8
Karte 2: Lage der Kartierprofile 14
Karte 3: Permafrost und Frostbodenformen 24
Tabellenverzeichnis
Tab. 1: Laboranalysen (Standardmethoden) nach SCHLICHTING et al. (1995) 18
Tab. 2: Mittlere Korngrößenverteilung der Deckschichten und in den organischen
Auflagen in % 41
Tab. 3: Profil Fl: „Brunisolic Turbic Cryosol 44
Tab. 4: Profil Gl: „Brunisolic Turbic Cryosol 45
Tab. 5: Profil Hl: „Orthic Brunisol 46
Tab. 6: Artenzusammensetzung und Deckungsgrade in den Dominanzbeständen 47
Tab. 7: Flächengrößen und Kennwerte der Phytomasse und Wurzeln, Standorte
F,GundH 51
Tab. 8: Standortmittelwerte der Trockenraumdichten 55
Tab. 9: Kennwerte der organischen Substanz aller drei Standorte 67
Tabellen im Anhang CD-Rom
Tab. 10: Profilaufhahmen der Bodenkartierung in Kangerlussuaq, Lage der Profile, Karte 2
Tab. 11: Profil 32, „Orthic Dystric Turbic Cryosol auf einer Südhangterrasse am Steilhangfuß
mit vereinzelten Kleinhügelbildungen (Hummocks) in einer Hangdepression über
gefrorenem Blockschutt
Tab. 12: Profil 47, „Gleyed Dystric Brunisol auf einer leichten Verebnung über Grundgestein
Tab. 13: Profil 19, „Gleyed Dystric Brunisol auf einer Kameterrasse, leicht nordexponiert
Tab. 14: Profil 40, „Gleysolic Static Cryosol in einer Hohlform auf der Talsohle
Tab. 15: Profil 25, „Gleysolic Static Cryosol im Talgrund auf Schmelzwasserablagerungen
Tab. 16: Profil 36, „Gleysolic Dystric Turbic Cryosol auf Schmelzwasserablagerungen
Tab. 17: Profil 26, „Gleysolic Turbic Cryosol auf Moränenablagerungen an einem Nordhang
mit Kleinhügelbildungen
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