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Hydrogeomorphologische Solltypen in Agrarlandschaften Ost-Brandenburgs

Zentrum für Agrarlandschafts- und Landnutzungsforschung

Thomas Kalettka

ZALF, Institut für Landschaftswasserhaushalt, tkalettka@zalf.de

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Agrarlandschaft mit Söllen im Frühjahr

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Soll (pothole, kettle hole)

=Eiszeitlich vorgeprägte isolierte Hohlform

in der Senke eines Binneneinzugsgebietes in der Jungmoränenlandschaft

Standgewässer bzw. Feuchtgebiet - Wasser-Fläche </= 1 ha -

- Hohlform-Fläche </= 3 ha -

Hydrogeomorphologischer (HGM) Typ (Brinson 1993):

Isolierte Hohlform mit vertikaler Wasserbewegung

4

5

Bölkendorf (51 Sölle) Lietzen (20 Sölle) Eggersdorf (37 Sölle)0

10

20

30

40

50

60Anteil [%]

permanent semipermanent periodischepisodisch nie

Wasserführung von Söllen der Agrarlandschaft in Ost-Brandenburg

Vernässungskartierung 1993-2002

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U fe rb re ite b

M w L

H w LMax. Tiefe z

max

Ufertiefe z

BöU

k

B ö O k

U fe r län g e a

S a u m g e fä l le

U f e rg e fä lle

M a x . L ä n g e

Max

. Bre

ite

B ö U k

S a K

B ö O k

M w L

S a u m -b re ite

U m fa n g

U m fa n g

Morphologische Parameter eines Solls

Querschnitt

Draufsicht

SaK = Saumkante

BöOk = Böschungsoberkante

BöUk = Böschungsunterkante

HwL = Hochwasserlinie

MwL = Mittelwasserlinie

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Variablen Klassen1 2 3 4 5

Größe des oberirdischen Einzugsgebiets [ha]

1.0sehr klein

3.2klein

10.0mittel

31.6groß

> 31.6sehr groß

Flächenquotient 3sehr klein

10klein

32mittel

100groß

> 10sehr groß

Einzugsgebiets-Relief eben schwach wellig

wellig stark wellig kuppig

Soll-Fläche an der Böschungsoberkante [ha]

0.03sehr klein

0.10klein

0.32mittel

1.00groß

> 1.00gehr groß

Max. Tiefe undTiefe Unteres Ufer [m]

1.0sehr seicht

1.6seicht

2.5sehr flach

4.0flach

> 4.0tief

Ufer-Gefälle [%]

10flach

20schräg

30sehr schräg

40steil

> 40sehr steil

Ufer-Breite [m]

4sehr schmal

6schmal

10mittel

16breit

> 16sehr breit

Länge/Breite an der Böschungsoberkante

1.5rundlich

2.5oval

> 2.5gestreckt

Wasserführung nie episodisch periodisch semipermanent permanent

Ausuferungstendenz nicht teilausufernd ausufernd

Klassifikation hydrogeomorphologischer Variablen von Söllen

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Faktoranalyse der hydrogeomorphologischen Variablen von Söllen (n=144)

Variablen Einzugsgebiets- und Soll-Größe Faktor

Ausuferungs-Faktor

Relief und Soll-Form Faktor

Wasserführung 0,86 0,13 -0,12

Ausuferungstendenz -0,06 0,85 0,07

Einzugsgebiets-Größe 0,65 0,19 -0,27

Einzugsgebiets-Relief 0,18 -0,05 -0,76

Soll-Größe 0,81 0,24 -0,24

Maximale Tiefe 0,75 -0,43 0,07

DifferenzMax. Tiefe – Tiefe unteres Ufer

0,81 -0,14 0,03

Länge/Breite 0,03 0,08 -0,77

Ufergefälle -0,16 -0,86 0,11

Erklärte Varianz (Eigenwert) 3,10 1,80 1,36

Anteil an der Gesamtvarianz %

34 20 15

Extraktion: Hauptkomponenten; Faktorrotation: varimax; Ergebnisse: Faktorladungen der Variablen, markierte Ladungen 0,65

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Clusteranalyse zur Ausgrenzung hydrogeomorphologischer Solltypen

Beispiel: Cluster von Flach-Söllen (n=95, Mittelwerte, K-Means-Clusteranalyse)WF = Wasserführung; AT = Ausuferungstendenz, FN = Einzugsgebietsgröße; FBO = Fläche des Solls an der Böschungsoberkante; UG% = Ufergefälle

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Sölle (isolierte Hohlformen mit vertikaler Wasserbewegung)

2. Wasserführende Typen(permanent bis temporär wasserführend, organische und mineralische Sediments)

WF: 2-5

1. Kleinmoor-Typ(wachsendes Moor)

WF: 1-2

2.1 Speicher-Typ (permanentes Ufer)

WF: 2-5

2.2 Ausuferungs-Typ (permanentes Ufer)

WF: 2-5

2.3 Pfützen-Typ (kein permanentes Ufer)

WF: 2

2.1.1Großer Tief-S

WF: 4-5

2.1.2.Großer Flach-S WF: 3-5

2.1.3Kleiner Flach-S WF: 2-3

2.1.4Kleiner Seicht-S WF: 2-3

2.2.1aGroßer

Flach-A WF: 3-5

2.2.2GroßerSeicht-A WF: 3-5

2.2.3KleinerFlach-A WF: 2-4

2.2.4KleinerSeicht-A WR: 2-3

2.2.1bmit

MoorinselWR: 3-5

WF = Wasserführung

1: nie, 2: episodisch,

3: periodisch, 4: semipermanent,

5: permanent

Hydrogeomorphologische Solltypen in Agrarlandschaften

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Kurzübersicht des Bestimmungsschlüssels für wasserführende hydrogeomorphologische Solltypen1. 2. 3. 4.

Solltyp Zmax Festes Ufer

UG AT FBöOk FN WF HNnie <3

Pfützentyp 1 - - - 1 1 2 -

Kleiner Seicht-Ausuferungstyp

1-2 X 1-2 (3-)5

1-3 1-3 2-3(-4)

-

Großer Seicht-Ausuferungstyp

1-2 X 1-2(-3)

3 (3-)4-5

3-4 3-4(-5)

-

Kleiner Seicht-Speichertyp 1-2 X 3-4(-5)

1 1-3 1-3 2-3 -

Kleiner Flach-Ausuferungstyp

3-4 X 1-3 5 1-3 1-3 (2-)3-4

-

Großer Flach-Ausuferungstyp

3-4 X 1-3 (3-)5

3-5 (2-)3-4, 2 nur wenn FBöOk 1-2

3-5 -

Kleiner Flach-Speichertyp 3-4 X 3-5 1 1-3 1-2(-3), 3 nur wenn FBöOk 1-2

2-3(-4) -

Großer Flach-Speichertyp 3-4 X 3-5 1 3-5 3-4 3-4(-5) -

Großer Tief-Speichertyp 5 X 1-5 1 3-5 3-4 3-5 X

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HGM-Typ: Großer Tief-SpeichertypDom. Veg.: Saumtyp mit Ufergehölzen (Sambucus nigra, Salix cinerea)

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HGM-Typ: Kleiner Flach-AusuferungstypDom. Veg.: Saumtyp mit Rohrglanzgras-Röhricht (P. arundinacea)

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HGM-Typ: Großer Flach-AusuferungstypDom. Veg.: Vollried-Typ mit Seggen (C. elata) und Röhricht (P. australis)

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HGM-Typ: Großer Flach-Ausuferungstyp mit Moorinsel Dom. Veg.: Gehölz-Typ mit Birkenbestand (B. pubescens)

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HGM-Typ: Großer Flach-Speichertyp Dom. Veg.: Vollried-Typ (Phragmites australis)

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HGM-Typ: Kleiner Seicht-Ausuferungstyp Dom. Veg.: Vollried-Typ (Phalaris arundinacea)

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HGM-Typ: Pfützentyp Dom. Veg.: Annuellen-Fluren

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Beispiel eines Leitbildes für einen hydrogeomorphologischen Solltyp

Kleiner Seicht-SpeichertypMorphologie • max. Tiefe < 1,6 m,

• Ufergefälle 20-40 %

Waterführung • periodisch • kein Ausufern

Wasserqualität • hoch eutroph (-polytroph)

Dominante Vegetation • (Saum-Typ), Vollried-Typ, Gehölz-Typ

Aquatische Vegetation • gewöhnlich keine Hydrophyten

Amphibische Vegetation • Dominanz großflächiger Röhrichte (Groß-und Kleinröhrichte)• außerdem Schlammfluren und Grauweiden-Gebüsche

Terrestrische Vegetation • Staudenfluren, Grasland,• Geringer Anteil itrophiler und ruderaler Arten• Gehölze frischer Standorte (Quercus, Ulmus, Tilia)

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Senken-Funktionen M GTS GFS KFS KSS GFA GSA KFA KSA P

Speicher für Oberflächenwasser

0 xxx xxx xxx xx xx xx x x X

Permanente Wasserführung

0 xxx xx 0 0 xx xx 0 0 0

Temporäre Wasserführung

xxx x xx xxx xxx xx xx xxx xxx xxx

Ganzjährig tiefer Wasserkörper

0 xxx xx x 0 xx x x 0 0

Akkumulation wachsender Moorkörper

xxx 0 0 0 0 xx x 0 0 0

Speicher für reliktische Moorkörper

xxx xx xx x x xx xx x x x

Mäßige Nährstoff-belastung (Wassergüte)

xxx xxx xx x x xx xx x x 0

Schnelle Mineralisierung durch Austrocknen

0 x xx xxx xxx xx xx xxx xxx xxx

Potenzielle abiotische Funktionen von HGM-Solltypen in der Agrarlandschaft

0 – nachrangig, keine x - gering, niedrig xx – mittel xxx - hoch

Weitere Funktionen: Quellenfunktionen (GW-Neubildung, Gasemission)Mikroklimat. Funktionen (Windbremsung, lokale Luftfeuchte)

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Potenzielle Habitatfunktionen von HGM-Solltypen in der Agrarlandschaft Habitatfunktion für

M GTS GFS KFS KSS GFA GSA KFA KSA P

Hohe Arten- und Strukturvielfalt

xx xxx xxx xx x xxx xx xx xx x

Hydrophyten 0 xxx xxx xx x xx x xx x x

Ausgedehnte Großröhrichte

x xx xx xx x xxx xxx xx xx 0

Kleinröhrichte 0 x x xx xxx xx xxx xx xxx xx

Seggenriede xxx x xxx x 0 xxx xx x 0 0

Annuelle Schlammfluren

0 x x xx xxx x x xx xxx xx

Moor- und Sumpfgehölze

xxx xx xx xx xx xx xxx x x 0

Gehölze frischer Ufer

xxx xxx xxx xx xx 0 0 0 0 0

0 – nachrangig, keine x - gering, niedrig xx – mittel xxx - hoch

Weitere Funktionen: Refugium für gefährdete Arten der OffenlandschaftTrittstein im Biotopverbund für Arten und Artengruppen

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Verbreitung hydrogeomorpologischer Solltypen in Abhängigkeit vom Relief der Landschaft

Schwach bis mittel wellige Grundmoräne37 Sölle/345 ha

78 % klein, 36 % seicht, 52 % ausufernd

Kuppige Grundmoräne16 Sölle/520 ha

88 % groß, 6 % seicht, 38 % ausufernd

Eggersdorf

22%

16%3%11%11%

29%

5% 3%

Kleiner Seicht-AusuferungstypKleiner Flach-AusuferungstypGroßer Seicht-AusuferungstypGroßer Flach-AusuferungstypKleiner Seicht-SpeichertypKleiner Flach-SpeichertypGroßer Flach-SpeichertypGroßer Tief-Speichertyp

Lietzen0%

0%

0%

38%

6%6%38%

12%

Kleiner Seicht-AusuferungstypKleiner Flach-AusuferungstypGroßer Seicht-AusuferungstypGroßer Flach-AusuferungstypKleiner Seicht-SpeichertypKleiner Flach-SpeichertypGroßer Flach-SpeichertypGroßer Tief-Speichertyp