Auswirkungen landnutzungsabhängiger Bodengefügedynamik auf die präferenzielle Verlagerung von Wasser und gelösten Stoffen in `Paddy`-Reisfeldern in Abhängigkeit der Raumskala

• Antragsteller: Professor Dr. Rainer Horn
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2007
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5428411

• Erstellungsjahr: 2007

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die hydraulische Leitfähigkeit sowie der Transport gelöster Stoffe im Boden werden v. a. von der Bodenstruktur beeinflusst, was letztendlich Auswirkungen auf die Qualität und Quantität des Grundwassers und damit auch die Wassernutzungseffizienz hat. So spielen der präferentielle Fluss, der u. a. durch Makroporen bzw. Schrumpfrisse bedingt wird, sowie die Benetzungseigenschaften des Bodens eine große Rolle. Die Bodenstruktur auf der Skala der Aggregate beeinflusst alle Transport- und Auswaschungsvorgänge im Boden und lässt sich somit skalenübergreifend von der Pedon- und Feldskala bis hin zur Landschaftsskala belegen. Die besondere Bodenbearbeitung, das sogenannte Puddeln (Bodenbearbeitung unter gesättigten Bedingungen) hat den größten Einfluss auf die Bodenstruktur und deren Stabilität in Nassreisböden. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass die Bodenstruktur und die Stabilität durch langjähriges Puddeln dahingehend verändert wird, dass der Scherwiderstand, die Zugfestigkeit sowie die Strukturstabilität (gemessen mittels zyklischer Belastung) sich im >100 Jahre lang gepuddelten Horizont im Vergleich zu 20 Jahre lang gepuddelten Böden verringert bzw. in der Pflugsohle erhöht haben. Des Weiteren hat sich die Porengrößenverteilung dahingehend verändert, dass es zu einer Zunahme an Mittelporen im alten gepuddelten Horizont gekommen ist, während es in der Pflugsohle zu einer Abnahme an Mittelporen zugunsten einer Zunahme an Feinporen kommt. Diese Neuanordnung von Partikeln bzw. die Entstehung von neuen Poren beeinflussen auch die ungesättigte Wasserleitfähigkeit der Aggregate. So weisen die alten Aggregate aufgrund des höheren Mittelporenanteils eine bessere ungesättigte Wasserleitfähigkeit im gepuddelten Horizont auf im Vergleich zu den Aggregaten aus der Pflugsohle. Die veränderte Stabilität der Struktur sowie die Schaffung von Mittelporen zeigt sich auch beim Schrumpfungsverhalten des Reisbodens, was sich zwangsläufig auf die hydraulische Leitfähigkeit auswirkt. Dies bedeutet für alte Reisböden, dass sie aufgrund der geringeren Schrumpfung der Pflugsohle geringeren präferentiellen Fluss aufweisen, während in jungen Reisfeldern, die Häufigkeit des Puddelns noch nicht ausreicht, um eine dichtere Pflugsohle zu schaffen, wodurch Wasserverluste und Auswaschungsprozesse minimiert werden können.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2005). Hydraulische und mechanische Aggregateigenschaften von Reisböden. Mitt. Dt. Bodenk. Ges. 107, 55-56. ISSN-0343-1071
  Janßen I., R. Horn, B. Zhang
  
• Hydraulische und mechanische Aggregateigenschaften von Reisböden. Jahrestagung der DBG Sept. 2005, Marburg
  Janßen I., R. Horn, B. Zhang
  
• Physical soil properties of paddy fields under different cultivation and time of land use. Sino-German workshop on "Effect of land use and management system on soil and environment". 29.Sept.-04.Okt.2005, Bad Eibsee
  Janßen I. & R. Horn
  
• (2006). Physical soil properties of paddy fields as a function of cultivation history and texture. Advances in GeoEcology 38, ISBN 3-923381-52-2, 446-455
  Janßen I., X. Peng & R. Horn
  
• (2006). Physical soil properties of paddy fields as a function of cultivation history and texture. Proceedings of ISTRO 17: "Sustainability - its Impact on Soil Management and Environment", ISBN 3-98111340-3
  Janßen I., X. Peng & R. Horn
  
• Auswirkungen der Bodengefügedynamik unter Nassreisanbau auf Porengrößenverteilung und Schrumpfungsverhalten. DBG Komission I-Tagung Leipzig, 17.-18.11.2006
  Janßen I., X. Peng & R. Horn
  
• Effect of puddling on physical soil properties of paddy fields. XVI Brazilian Meeting of Soil and Water Conservation and Management 23-27 of July 2006, Aracaju, Brazlian
  Janßen I., X. Peng, J. Miguel Reichert, D. J. Reinert and R. Horn
  
• Physical soil properties of paddy fields as a function of cultivation history and texture. International Soil Tillage Research Organisation, 17th Triennial Conference, Aug 28-Sep 3rd, 2006 Kiel, Germany
  Janßen I., X. Peng & R. Horn
  
• Soil structure dynamics of paddy fields as a function of cultivation and time. 18th World Congress of Soil Science, July 9-15, 2006 Philadelphia, PA
  Janßen I. & R. Horn
  
• (2007). Auswirkungen der Bodengefügedynamik unter Nassreisanbau auf Porengrößenverteilung und Schrumpfungsverhalten. Mitt. Dt. Bodenk. Ges. 109, 16-17. ISSN-0343-1071
  Janßen I., X. Peng & R. Horn
  
• Auswirkungen wiederholter Quell- und Trocknungszyklen auf Bodenstruktur, Schrumpfungsverhalten und Porengrößenverteilung von Reisböden. Jahrestagung der DBG. Sept. 2007, Dresden
  Janßen I. & R. Horn
  
• The mechanical behaviour of structured and homogenized paddy soil under cyclic loading. Sino-German Cooperation Group of Soil and Environment-Closure Ceremony and Workshop, April 13-17, 2007, Experimental Ecological Station of Red Soil Chinese Academy of Sciences, Yingtan, P.R. China
  Janßen I. & R. Horn