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Anisotropie der gesättigten Wasserleitfähigkeit in Böden der Hauptnaturräume Schleswig-Holsteins (Norddeutschland) unter Acker- und Grünlandnutzung

Anneka Mordhorst

Anneka Mordhorst

Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde, Christian-Albrechts-Universität KielKiel, Deutschland
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Mordhorst, Anneka
, 
Heiner Fleige

Heiner Fleige

Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde, Christian-Albrechts-Universität KielKiel, Deutschland
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Fleige, Heiner
, 
Iris Zimmermann

Iris Zimmermann

Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde, Christian-Albrechts-Universität KielKiel, Deutschland
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Zimmermann, Iris
, 
Bernd Burbaum

Bernd Burbaum

Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume des Landes Schleswig‑Holstein (LLUR)Flintbek, Deutschland
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Burbaum, Bernd
, 
Marek Filipinski

Marek Filipinski

Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume des Landes Schleswig‑Holstein (LLUR)Flintbek, Deutschland
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Filipinski, Marek
, 
Eckhard Cordsen

Eckhard Cordsen

Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume des Landes Schleswig‑Holstein (LLUR)Flintbek, Deutschland
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Cordsen, Eckhard
 and 
Rainer Horn

Rainer Horn

Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde, Christian-Albrechts-Universität KielKiel, Deutschland
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Horn, Rainer
  
Jun 11, 2019
Anisotropie der gesättigten Wasserleitfähigkeit in Böden der Hauptnaturräume Schleswig-Holsteins (Norddeutschland) unter Acker- und Grünlandnutzung's Cover Image
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Article Category: Research Article
Published Online: Jun 11, 2019
Page range: 33 - 45
Received: Nov 20, 2018
Accepted: Jan 31, 2019
DOI: https://doi.org/10.2478/boku-2019-0003
Keywords
© 2019 Anneka Mordhorst, Heiner Fleige, Iris Zimmermann, Bernd Burbaum, Marek Filipinski, Eckhard Cordsen, Rainer Horn, published by Sciendo
This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 3.0 License.

Abbildung 1

Übersichtskarte Schleswig-Holsteins (Norddeutschland) mit den vier Hauptnaturräumen und der jeweiligen Anzahl von analysierten Bodenprofilen in der Datenbank. Kartengrundlage: BKG (2010), verändert.Figure 1. Geographical map of Schleswig-Holstein representing the 4 geological regions (North Germany) with the number of sampled soil profiles in the dataset. Map basis, modified: BKG (2010).
Übersichtskarte Schleswig-Holsteins (Norddeutschland) mit den vier Hauptnaturräumen und der jeweiligen Anzahl von analysierten Bodenprofilen in der Datenbank. Kartengrundlage: BKG (2010), verändert.Figure 1. Geographical map of Schleswig-Holstein representing the 4 geological regions (North Germany) with the number of sampled soil profiles in the dataset. Map basis, modified: BKG (2010).

Abbildung 2

Vertikale und horizontale gesättigte hydraulische Leitfähigkeit (kf) in Oberböden unter Grünland (Ah-Horizonte) und in Unterböden (≤ 40 cm Tiefe) unter Grünland- und Ackernutzung mit Tongehalten < und ≥ 12 %. Die Abbildung beinhaltet alle untersuchten Bodenprofile in Schleswig-Holstein (n = 507). In den Tabellen 1 und 2 sind die Anzahl der Wiederholungen pro Box-Plot dokumentiert (Datenbank: LLUR S.-H.). Signifikante Unterschiede zwischen horizontalen und vertikalen kf -Werten sind mit unterschiedlichen Kleinbuchstaben (ab), diejenigen zwischen den Tongehaltsklassen mit unterschiedlichen Großbuchstaben (AB) bei einem Signifikanzniveau von 0,05 gekennzeichnet.Figure 2. Vertical and horizontal hydraulic conductivity (kf ) of top- (A-horizons for grassland) and subsoil horizons (≤ 40 cm depth for arable and grassland soil horizons) with clay contents < and ≥ 12 % of all sampled soil profiles in Schleswig-Holstein (507 soil profiles in total). For number of replicates per boxplot see Tables 1 and 2 (Data basis: LLUR S.-H.). Significant differences between kf values are documented by lowercases (ab), those between clay content classes by uppercases (AB) with a significance level of 0.05.
Vertikale und horizontale gesättigte hydraulische Leitfähigkeit (kf) in Oberböden unter Grünland (Ah-Horizonte) und in Unterböden (≤ 40 cm Tiefe) unter Grünland- und Ackernutzung mit Tongehalten < und ≥ 12 %. Die Abbildung beinhaltet alle untersuchten Bodenprofile in Schleswig-Holstein (n = 507). In den Tabellen 1 und 2 sind die Anzahl der Wiederholungen pro Box-Plot dokumentiert (Datenbank: LLUR S.-H.). Signifikante Unterschiede zwischen horizontalen und vertikalen kf -Werten sind mit unterschiedlichen Kleinbuchstaben (ab), diejenigen zwischen den Tongehaltsklassen mit unterschiedlichen Großbuchstaben (AB) bei einem Signifikanzniveau von 0,05 gekennzeichnet.Figure 2. Vertical and horizontal hydraulic conductivity (kf ) of top- (A-horizons for grassland) and subsoil horizons (≤ 40 cm depth for arable and grassland soil horizons) with clay contents < and ≥ 12 % of all sampled soil profiles in Schleswig-Holstein (507 soil profiles in total). For number of replicates per boxplot see Tables 1 and 2 (Data basis: LLUR S.-H.). Significant differences between kf values are documented by lowercases (ab), those between clay content classes by uppercases (AB) with a significance level of 0.05.

Abbildung 3

Vertikale und horizontale hydraulische gesättigte Wasserleitfähigkeit (kf) der Unterbodenhorizonte (≤ 60 cm Tiefe) von repräsentativen Bodentypen Schleswig-Holsteins unter Acker- (A) und Grünlandnutzung (G). Zahlen unter den Boxplots geben die Anzahl der Proben wieder (Datenbank: LLUR S.-H.). Signifikante Unterschiede zwischen horizontalen und vertikalen kf -Werten sind mit unterschiedlichen Kleinbuchstaben (ab), diejenigen zwischen den Landnutzungstypen mit unterschiedlichen Großbuchstaben (AB) bei einem Signifikanzniveau von 0,05 gekennzeichnet.Figure 3. Vertical and horizontal hydraulic conductivity (kf) of subsoil horizons (≤ 60 cm depth) from representative soil types in Schleswig-Holstein under arable land (A) and grassland use (G). Number of samples is given below the boxplots (Data basis: LLUR S.-H.) Significant differences between kf values are documented by lowercases (ab), those between land use types by uppercases (AB) with a significance level of 0.05.
Vertikale und horizontale hydraulische gesättigte Wasserleitfähigkeit (kf) der Unterbodenhorizonte (≤ 60 cm Tiefe) von repräsentativen Bodentypen Schleswig-Holsteins unter Acker- (A) und Grünlandnutzung (G). Zahlen unter den Boxplots geben die Anzahl der Proben wieder (Datenbank: LLUR S.-H.). Signifikante Unterschiede zwischen horizontalen und vertikalen kf -Werten sind mit unterschiedlichen Kleinbuchstaben (ab), diejenigen zwischen den Landnutzungstypen mit unterschiedlichen Großbuchstaben (AB) bei einem Signifikanzniveau von 0,05 gekennzeichnet.Figure 3. Vertical and horizontal hydraulic conductivity (kf) of subsoil horizons (≤ 60 cm depth) from representative soil types in Schleswig-Holstein under arable land (A) and grassland use (G). Number of samples is given below the boxplots (Data basis: LLUR S.-H.) Significant differences between kf values are documented by lowercases (ab), those between land use types by uppercases (AB) with a significance level of 0.05.

Abbildung 4

Horizontale hydraulische Leitfähigkeiten (kf (h)) und Tongehalte von nicht von Natur aus verdichteten Unterbodenhorizonten der untersuchten Böden aus dem Östlichen Hügelland Schleswig-Holsteins unter Ackernutzung in ≤ 40 cm und 60 cm Tiefe im Zeitverlauf (Datenbank: LLUR S.-H.).Figure 4. Horizontal hydraulic conductivity (kf (h)) and clay contents of arable, not naturally compacted subsoil horizons of the analyzed soils of the Weichselian glacial area of Schleswig-Holstein in ≤ 40 cm and ≤ 60 cm over time (data basis: LLUR S.-H.).
Horizontale hydraulische Leitfähigkeiten (kf (h)) und Tongehalte von nicht von Natur aus verdichteten Unterbodenhorizonten der untersuchten Böden aus dem Östlichen Hügelland Schleswig-Holsteins unter Ackernutzung in ≤ 40 cm und 60 cm Tiefe im Zeitverlauf (Datenbank: LLUR S.-H.).Figure 4. Horizontal hydraulic conductivity (kf (h)) and clay contents of arable, not naturally compacted subsoil horizons of the analyzed soils of the Weichselian glacial area of Schleswig-Holstein in ≤ 40 cm and ≤ 60 cm over time (data basis: LLUR S.-H.).

Abbildung 5

Änderung der horizontalen hydraulischen Leitfähigkeit (kf (h)) in den Unterböden ≤ 60 cm Tiefe von (Pseudogley-)Parabraunerden (n = 14) und Norm-Pseudogleyen (n = 15) aus dem Östlichen Hügelland und der Hohen Geest Schleswig-Holsteins unter Ackernutzung über die Zeit (Datenbank: LLUR S.-H.).Figure 5. Changes of the horizontal hydraulic conductivity (kf (h)) in arable subsoils ≤ 60 cm of (Stagnic) Luvisols (n = 14) and Stagnosols (n = 15) in the Weichselian glacial area and Higher Geest region of Schleswig-Holstein over time (data basis: LLUR S.-H).
Änderung der horizontalen hydraulischen Leitfähigkeit (kf (h)) in den Unterböden ≤ 60 cm Tiefe von (Pseudogley-)Parabraunerden (n = 14) und Norm-Pseudogleyen (n = 15) aus dem Östlichen Hügelland und der Hohen Geest Schleswig-Holsteins unter Ackernutzung über die Zeit (Datenbank: LLUR S.-H.).Figure 5. Changes of the horizontal hydraulic conductivity (kf (h)) in arable subsoils ≤ 60 cm of (Stagnic) Luvisols (n = 14) and Stagnosols (n = 15) in the Weichselian glacial area and Higher Geest region of Schleswig-Holstein over time (data basis: LLUR S.-H).

Horizontale und vertikale gesättigte Wasserleitfähigkeit (kf) von Unterböden unter Grünlandnutzung (≤ 40 cm; ≤ 60 cm Tiefe) mit Tongehalten < und ≥ 12 % in den vier Hauptnaturräumen von Schleswig-Holstein_ n = Anzahl der Bodenproben, Anisotropie = Verhältnis aus horizontaler zu vertikaler Wasserleitfähigkeit (geometrische Mittelwerte), MW Ton = arithmetischer Mittelwert, GeoM = Geometrisches Mittel, n < 3 (−), Datenbank: LLUR S_-H_ Signifikante Unterschiede zwischen horizontalen und vertikalen kf-Werten sind mit unterschiedlichen Kleinbuchstaben (ab), diejenigen zwischen den Tongehaltsklassen mit unterschiedlichen Großbuchstaben (AB) bei einem Signifikanzniveau von 0,05 bzw_ 0,1 (Buchstaben in Klammern gesetzt) gekennzeichnet_Table 2_ Horizontal and vertical hydraulic conductivity (kf) of grassland top- and subsoils (≤ 40 cm; ≤ 60 cm depth) with clay contents < 12 % and ≥ 12 % of the four geological regions of Schleswig-Holstein_ n = number of samples, Anisotropy = ratio between horizontal to vertical ks values (geometric mean), MW Ton = arithmetic mean, GeoM = geometric mean, n < 3 (−), data basis: LLUR S_-H_ Significant differences between k f values are documented by lowercases (ab), those between clay content classes by uppercases (AB) with a significance level of 0_05 or 0_1 (letters in brackets)_

< 12 % Ton≥ 12 % Ton
horizontal (h)vertikal (v)h/vhorizontal (h)vertikal (v)h/v
TiefeHauptnaturraumMW TonGeoM kfnMW TonGeoM kfnAnisotropieMW TonGeoM kfnMW TonGeoM kfnAnisotropie
(%) (cm d-1)(-)(%)(cm d-1)(-)(-)(%)(cm d-1)(-)(%)(cm d-1)(-)(-)
Ah-Horizonte (≤ 40 cm)Östliches Hügelland6,050,5 aA286,985,4 aA150,623,235,1 aA2322,130,8 aA121,2
Niedere Geest5,8125,4 a124,536,4 a243.4-------
Hohe Geest5,884,5 aA366,812,6 bA716,717,362,7 (a)A415,12,0 (b)A831,9
Marsch7,56,6 aA88,14,3 aA71,528,11,9 aA1529,84,2 aA450,5
Gesamt6,059,1846,418,81173,124,413,14226,16,0672,2
Unter­bodenhorizonte (≤ 40 cm)Östliches Hügelland5,561,5 aA146,3151,6 aA50,422,014,2 aB1028,219,6 aA100,7
Niedere Geest--------------
Hohe Geest5,129,2 aA65,028,7 aA141,021,53,8 aA418,10,9 aB114,1
Marsch9,24,7 aA88,29,2 aA140,532,42,0 aA4632,811,6 bA1070,2
Gesamt6,333,6326,524,8341,429,63,26130,99,11320,3
Unterbodenhorizonte (≤ 60 cm)Östliches Hügelland5,062,3 aA226,6105,8 aA90,622,916,9 aA2727,418,9 aA270,9
Niedere Geest3,7402,6 aA103,8147,2 aA122,715,6822,9 aA320,61,5 aB6552,0
Hohe Geest4,761,8 aA155,518,1 aA493,422,14,1 aA819,11,1 aB383,7
Marsch8,23,6 aA127,78,7 aA300,433,21,8 aA7632,88,6 bA1860,2
Gesamt5,347,7596,021,91002,229,53,911429,96,62570,6

Horizontale und vertikale gesättigte Wasserleitfähigkeit (kf) von Unterböden unter Ackernutzung (≤ 40 cm; ≤ 60 cm Tiefe) mit Tongehalten < und ≥ 12 % in den vier Hauptnaturräumen von Schleswig-Holstein_ n = Anzahl der Bodenproben, Anisotropie = Verhältnis aus horizontaler zu vertikaler Wasserleitfähigkeit (geometrische Mittelwerte), MW Ton = arithmetischer Mittelwert des Tongehalts, GeoM = Geometrisches Mittel, n < 3 (−) (Datenbank: LLUR S_-H)_ Signifikante Unterschiede zwischen horizontalen und vertikalen kf-Werten sind mit unterschiedlichen Kleinbuchstaben (ab), diejenigen zwischen den Tongehaltsklassen mit unterschiedlichen Großbuchstaben (AB) bei einem Signifikanzniveau von 0,05 gekennzeichnet_Table 1_ Horizontal and vertical hydraulic conductivity (kf ) of arable subsoils (≤ 40 cm; ≤ 60 cm depth) with clay contents < 12 % and ≥ 12 % in the four geological regions of Schleswig-Holstein_ n = number of samples, Anisotropy = ratio between horizontal to vertical kf values (geometric mean), MW Ton = arithmetic mean of clay content, GeoM = geometric mean, n < 3 (−) (data basis: LLUR S_-H_)_ Significant differences between kf values are documented by lowercases (ab), those between clay content classes by uppercases (AB) with a significance level of 0_05_

< 12 % Ton≥ 12 % Ton
horizontal (h)vertikal (v)h/vhorizontal (h)Vertikal (v)h/v
TiefeHauptnaturraumMW TonGeoM kfnMW TonGeoM kfnAnisotropieMW TonGeoM kfnMW TonGeoM kfnAnisotropie
(%)(cm d-1)(-)(%)(cm d-1)(-)(-)(%)(cm d-1)(-)(%)(cm d-1)(-)(-)
Unterbodenhorizonte (≤ 40 cm)Östliches Hügelland6,3105,7 aA165,430,8 aA63,421,57,8 aA2924,31,9 aA124,0
Niedere Geest--------------
Hohe Geest5,3177,7 aA105,328,2 aA116,320,214,2 aA317,00,6 aB525,4
Marsch---8,23,6 A6-23,10,9 a628,51,0 aA320,9
Gesamt6,1112,8296,017,3276,521,56,13926,11,2504,9
Unterbodenhorizonte (≤ 60 cm)Östliches Hügelland6,189,7 aA435,453,5 aA161,722,16,2 aB8923,87,1 aB380,9
Niedere Geest3,6259,8 a83,8127,3 aA102,0---14,114,1 aA3-
Hohe Geest5,6119,0 aA305,743,6 aA482,717,812,4 aB1718,61,2 bB2210,2
Marsch9,29,0 aA78,57,2 aA171,323,60,7 aA1329,11,1 aB730,7
Gesamt5,990,6886,036,0912,521,65,612125,62,01362,8
Language:
English
Publication timeframe:
4 times per year
Journal Subjects:
Life Sciences, Ecology, Life Sciences, other
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