The aim of the master's thesis was to reduce the dispersion of measured values and to facilitate the interpretation of arithmetic means of soil properties. The samples were analyzed for particle size distribution, total and organic carbon content, aggregate stability, bulk density, saturated hydraulic conductivity and volumetric water content at three pressure potentials hPa. The study showed a different spatial behavior of the observed properties along the transect: particle size distribution through sand, silt and clay content, total and organic carbon content, bulk density and volumetric water content at the three pressure potentials had moderate to strong spatial dependencies, while aggregate stability and saturated hydraulic conductivity were only weakly spatially dependent.
According to correlation analysis, soil grading showed a strong classical and spatial correlation with particle size distribution, organic carbon content, and volumetric water content at the three pressure potentials. To summarize, in this thesis it was shown that the high spatial variability of hydraulic conductivity and aggregate stability – in contrast to other measured parameters – did not enable a reliable analysis according to the impact of organic farming. Moreover, soil quality is closely related to particle size distribution, organic carbon content, and volumetric water content at the three pressure potentials.
Im Hinblick auf die Korrelationsanalyse zeigten die Bodenguthabenklassen eine starke klassische und räumliche Korrelation mit der Korngrößenverteilung, dem Gehalt an organischem Kohlenstoff und der Beziehung zwischen Wasserspannung und Wasseranteil. Darüber hinaus können Bodenqualitätsklassen besser durch die Korngrößenverteilung, den Gehalt an organischem Kohlenstoff und das Verhältnis von Wasserspannung zu Wasser charakterisiert werden als durch andere Bodenparameter.
Einführende Worte und Fragestellung
2 Zusammenhang zwischen den erfassten Bodeneigenschaften und den auf ihre Korrelation mit den Bodeneigenschaften untersuchten Bodenbonitätsklassen der Finanzlandschätzung.
Geostatistik
Bodenschätzung
An jeder Probenahmestelle wird eine Kernprobe entnommen, die sofort im Feld ausgewertet und in die Feldschätzungskarte eingetragen wird. Der Wert des Bodens steigt von Sand zu Ton und nimmt zu Ton hin wieder ab. Bei der Feldbeurteilung beschreibt der Zustandszustand eines Bodens die grundsätzliche Eignung eines Bodens für den Pflanzenbau und fasst klimatische Einflüsse, Vorbewuchs, Gelände, Wasserverhältnisse, Tiefe, Humusgehalt und menschliche Bewirtschaftung in einer Wertemenge zusammen.
Die Entwicklung beginnt beim Rohboden hin zur Höchstleistung und endet mit einem Leistungsabfall durch Verarmung und Versauerung. Lössböden, Diluvialböden aus äolischen Sedimenten und Schwemmböden tragen zu einem höheren Ackeranteil am Boden bei, Diluvialböden und Verwitterungsböden zu einem geringeren Anteil.
Standort
Versuchsaufbau
Labormethoden
- Bestimmung der Korngrößenverteilung
- Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes
- Bestimmung der Aggregatstabilität
- Bestimmung der gesättigten hydraulischen Leitfähigkeit k‐Wert
- Bestimmung der Matrixpotenzial‐Wasseranteilsbeziehung
- Bestimmung der Trockendichte
Bei diesem Verfahren wird der äußere Wasserspiegel ungefähr konstant bei etwa 4,5 cm über der Oberkante der Bodenprobe gehalten und der Anstieg des inneren Wasserspiegels über der Bodenprobe im Laufe der Zeit beobachtet. Abbildung 10. Anzahl und Ausmaß des Wasserstresses zu ermitteln, hängt von der Bodenprobe und dem Untersuchungszweck dieser Masterarbeit ab: 30 cm, 50 cm, 150 cm. Durch das Ansaugen von Wasser mit einer Spritze wird der Wasserstand in der Messpipette grob auf das Niveau der Oberkante der Filterplatte des Ansaugfilters eingestellt und durch vertikale Bewegung der Pipette feinjustiert.
Eine gesättigte Bodenprobe wird vorsichtig auf die Filterplatte des Saugfilters gegeben; Es ist wichtig, dass die Bodenprobe guten Kontakt mit der Platte hat. Nun wird durch Absenken der Messpipette der erste Porendruck bzw. Druckpegel von 30 cm auf die Bodenprobe und damit auf den Wasserspiegel in der Pipette ausgeübt. Durch die Entwässerung der Bodenprobe fließt das Wasser langsam durch die Filterplatte und der Wasserspiegel in der Pipette steigt.
Dieser Vorgang wird wiederholt, bis der Wasserstand in der Pipette innerhalb von 7 Stunden konstant bleibt. Der neue Pipettenwert VPip30 minus dem vorherigen VPip0 ergibt das von der Bodenprobe bereitgestellte Wasservolumen V0-30.
Statistische Analysen
Stichprobenvergleich
Korrelationsrechnung
Geostatistische Analysen
Theoretisch sollte die Semivarianz für Wertepaare mit Abstand h 0 ebenfalls Null sein und der Semivarianzgraph sollte durch den Ursprung verlaufen, da es sich um ein und denselben Punkt handelt. Ein reiner Nugget-Effekt, d.h. Der Nugget-Wert γ h weist darauf hin, dass in den Proben Penne, 2009 und Schafmeister, 1999, nur eine geringe oder keine räumliche Korrelation besteht. Zur besseren Schätzung kann eine Modellfunktion an das experimentelle Variogramm mit den zuvor genannten Parametern angepasst werden.
Erreicht ein experimentelles Variogramm ein Maximum und nimmt dann allmählich wieder ab, anstatt auf diesem Maximalwert zu bleiben, liegt ein Locheffekt vor. Dies deutet darauf hin, dass Bereiche mit sehr hohen Werten und Bereiche mit sehr niedrigen Werten nahe beieinander liegen. Als praktischer Hinweis wird nach Akin und Siemens 1980 die Möglichkeit vorgeschlagen, dass ein experimentelles Variogramm mit Locheffekt bis zum ersten Schwellenwert durch ein sphärisches Variogrammmodell beschrieben werden kann.
Wenn die räumliche Autokorrelation mit zunehmender Entfernung linear abnimmt und nicht gesättigt ist, deutet dies auf einen Trend in den Daten hin. Nach Erreichen des Schwellenwertes verläuft die Kurve zunächst leicht fallend und dann parabelförmig ansteigend. Dies ist erforderlich, wenn die räumliche Korrelation zwischen zwei Variablen beschrieben werden muss und/oder eine Variable zur Schätzung einer anderen verwendet wird.
Visualisierung der Ergebnisse
- Korngrößenverteilung
- Kohlenstoffgehalte
- Aggregatstabilität
- Trockendichte
- Matrixpotenzial‐Wasseranteilsbeziehung
- Hydraulische Leitfähigkeit
Es ist zu erkennen, dass der Gesamtkohlenstoffgehalt oberhalb von 200 m konstant bleibt – bis auf einige kleine Schwankungen. Sowohl die höchsten 4,7 % als auch die niedrigsten 4,2 %-Werte liegen im durchschnittlichen mB-Bonitätsbereich. Der organische Kohlenstoffgehalt zeigt, dass er bei durchschnittlicher Bodenqualität bis zu 0,5 % höher sein kann als bei Boden mit der niedrigsten Qualität.
Es ist zu erkennen, dass sich die Trockendichte auf den ersten 120 m um den Wert 1,45 ausbreitet und dann ein starker Anstieg der Trockendichte auf etwa 1,53 g∙cm‐3 erfolgt. Daten zur Wasserspeicherkapazität bei einem Matrixpotenzial von 150 hPa, das in etwa der Feldkapazität entspricht, zeigen, dass die Gebiete mit mittlerer Bonität im Durchschnitt etwa 2 % mehr Wasser speichern können als die Gebiete mit niedriger Bonität, Tabelle 1, allerdings mit Unterschieden. von bis zu 6 % auftreten Abbildung 17. Die Werte der Wasserspeicherfähigkeit bei 50 hPa Matrixpotential zeigen ein ähnliches Verhalten wie die Werte bei 150 hPa, der Unterschied im Mittel liegt ebenfalls bei ca.
Eine bessere Darstellung der Werte im Bereich der verdichteten Probenahmestellen bieten die folgenden Diagramme, Abbildungen 18 und 19.
Stichprobenvergleich
Korrelationsrechnung
Geostatistische Analysen
Räumliche Variabilität Semivariogrammanalyse
Das experimentelle Semivariogramm des Schlammgehalts (Abbildung 22) kann auch mit einem Gaußschen Variogrammmodell angepasst werden. Nach einem Anstieg der γ-Werte bis zu einer Verzögerungsstrecke von 25 m wird ein erstes Niveau erreicht. Das Semivariogramm kann mit einem Gaußschen Variogrammmodell angepasst werden, bis das erste Plateau nach Akin und Siemens erreicht ist.
Das Semivariogramm mit der reduzierten Werteanzahl und das Semivariogramm mit allen berücksichtigten Werten sind in Abbildung 28 dargestellt. Nach einem schnellen Anstieg der Semivarianz fällt diese stark ab und steigt wieder leicht an. Das experimentelle Semivariogramm der hydraulischen Leitfähigkeit Abbildung 32 zeigt einen reinen Nugget-Effekt sowohl vor als auch nach der Logarithmierung der Werte.
Die untersuchten Bodenparameter zeigen einen unterschiedlichen Einfluss auf die Autokorrelation und daraus lässt sich eine Hierarchie der räumlichen Variabilitätsstruktur nach Schafmeister 1999 Tabelle 3 ableiten. Schafmeister schlägt eine Rangfolge der Variablen nach der engskaligen Variabilität vor, die den Prozentsatz darstellt . der Nugget-Varianz in der Semi-Varianz. In Anlehnung an Camberella 1994 lassen sich die Bodenparameter in Bezug auf ihre engskalige Variabilität wie folgt beschreiben: Liegt die engskalige Variabilität zwischen spricht man von einer schwachen räumlichen Abhängigkeit, zwischen 66 – 34 % von einer mittleren räumlichen Abhängigkeit oder dazwischen 33 – 0 % dann einer starken räumlichen Abhängigkeit.
Dann sollten der k-Wert und die Gesamtstabilität aufgrund ihrer schwachen räumlichen Abhängigkeit als absolut räumlich zufällig eingestuft werden. Die Trockendichte zeigt mit ihrer mittelhohen, kleinräumigen Variabilität eine wenig ausgeprägte Tendenz zur räumlichen Erhaltung.
Räumliche Korrelation Kreuzvariogrammanalyse
Tongehalt, Trockendichte, Aggregatfestigkeit und k-Wert zeigen jedoch schwache bis keine Korrelationen. Während der Sandgehalt einen positiven Zusammenhang mit dem Gesamtkohlenstoffgehalt und einen negativen Zusammenhang mit dem organischen Kohlenstoffgehalt und dem Wassergehaltsmatrixpotential aufweist. Der Gesamtkohlenstoffgehalt und der Gehalt an organischem Kohlenstoff weisen räumliche Korrelationen von 20 bis 30 m mit der potenziellen Konnektivität der Wasser-Matrix-Fraktion auf.
Tongehalt, Trockendichte, Aggregatfestigkeit und k-Wert zeigen jedoch eine schwache oder keine Korrelation mit anderen Parametern. Die Bodenqualität korreliert stark mit den Parametern Sandgehalt, Tongehalt und Gehalt an organischem Kohlenstoff, wobei der Sandgehalt negativ und der Tongehalt und der Gehalt an organischem Kohlenstoff positiv korrelieren. Während der Gesamtkohlenstoffgehalt sowie der Ton- und Sandgehalt eine ausgeprägte räumliche Struktur aufweisen, zeichnen sich Trockendichte, Aggregatstabilität und k-Wert durch eine mittelhohe, engskalige Variabilität aus.
Die Matrixpotentialbeziehung, der Tongehalt und der organische Kohlenstoffgehalt sind etwas niedriger als die des Gesamtkohlenstoffgehalts und des Schluff- und Sandgehalts. 2005 und Brinkmann 2002 stellten bei ihren Untersuchungen fest, dass die räumliche Autokorrelation bei Bodenparametern wie dem KGV, der Wassergehalt-Matrix-Potenzialbeziehung und dem Kohlenstoffgehalt meist stark ausgeprägt ist. Der Gesamtkohlenstoffgehalt und der organische Kohlenstoffgehalt zeigen ein unterschiedliches Verhalten hinsichtlich der räumlichen Variabilität.
Nielsen 2003 erwähnt, dass die Bodenqualität räumlich stark mit dem P/E-Parameter und der Beziehung zwischen Wasseranteil und Matrixpotential korreliert. Darüber hinaus weist Vauclin unter Berufung auf Iqbal 2005 auf eine starke räumliche Beziehung zwischen dem P/V-Verhältnis und der Beziehung zwischen Wasseranteil und Matrixpotential hin. Und Boruvka 2002 beobachtete, wenn auch schwache, räumliche Beziehungen zwischen dem P/E-Verhältnis, dem Gehalt an organischem Kohlenstoff und der Beziehung zwischen Wasseranteil und Matrixpotential.
Darüber hinaus wurden unterschiedliche Stärken der Beziehungen zwischen Parametern beobachtet; Als Beispiele werden der starke Zusammenhang zwischen dem P/E-Verhältnis und dem Verhältnis Wassergehalt – Matrixpotential oder der schwache Zusammenhang zwischen der Aggregatstabilität und allen anderen Parametern genannt. Das KGV, der organische Kohlenstoffgehalt und das Verhältnis von Wassergehalt zu Matrixpotential sind hierfür besser geeignet als andere Parameter. 52 Darüber hinaus wurden unterschiedlich starke räumliche Beziehungen zwischen Parametern beobachtet; Als Beispiele werden ein starker Zusammenhang zwischen dem P/E-Verhältnis und dem Wassergehalt-Matrix-Potenzial-Verhältnis oder ein schwacher Zusammenhang zwischen der Aggregatstabilität und allen anderen Parametern genannt. Hier
Die Proben wurden verwendet, um die Korngrößenverteilung zu bestimmen, die anhand von Sand, Schluff, Tongehalt, Gesamt- und organischem Kohlenstoffgehalt, Aggregatstabilität, Trockenschüttdichte, gesättigter hydraulischer Leitfähigkeit und dem Verhältnis von Wasserstress zu Wasseranteil bei 3 Druckniveaus hPa bestimmt wurde. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die hohe räumliche Variabilität der hydraulischen Leitfähigkeit und Gesamtstabilität – im Gegensatz zu den anderen gemessenen Parametern – nur eine eingeschränkte statistische Auswertung zuließ.
