Forschungszentrum Landschaftsentwicklung und Bergbaulandschaften (FZLB)
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A structure model describes the boundary geometries and the three-dimensional solid phase distributions of the catchment. In contrast to an established ecosystem, feedback relations can be assumed for an initial geosystem between the development of spatial structures and the water and element fluxes. The objective was to develop a hydrological catchment model as a three-dimensional spatial database of the solid phase that allows an integrative analysis, a periodical mass balance, and the generation of distributed model parameters for the developing system. Data were from the constructed catchment “Chicken
Creek.” The initial texture and bulk density distributions were generated by imitating sediment dumping, segregation, and compaction. Boundary geometries and changes in surface topography due to erosion and sedimentation processes were quantified on the basis of digital elevation models (DEMs) derived from aerial photographs. The catchment was visualized with the three-dimensional software GoCad; the “emergence” of the water table and other structures (e.g., soil horizons, root zone) could be spatially assigned and quantified to identify regions with specific processes. A combination of three-dimensional catchment with time-dependent two-dimensional surface models allowed generating the development of spatially distributed erosion–deposition patterns that formed new initial surfaces. The three-dimensional distributed solid phase structure of the catchment allowed for a more direct comparison with observations using minimal invasive methods. The mass balance of the solids could be related with pedologic development and transfer to other geopedologic systems achieved by adapting sediment transport and deposition in the descriptions of the model. This model may help improve the integrative analysis of hydrological catchments.
In der Niederlausitz finden sich sehr unterschiedliche Beispiele für junge Bodenbildungen, die oftmals durch menschliche Eingriffe ausgelöst wurden. In dem Beitrag werden neben den jüngsten Bodenentwicklungen auf Bergbaufolgestandorten auch jüngere Böden auf seit dem Mittelalter mit Flugsanden überdeckten Standorten vorgestellt. Obwohl die Genese der auf diesen Flugsanddecken anzutreffenden Böden bereits seit bis zu 1 000 Jahre andauert, sind hier erst Böden der Klasse der Ah/C-Böden entwickelt. Auf den Bergbaufolgestandorten wird versucht, die Bodenbildung durch spezielle Meliorationsmaßnahmen zu fördern. Untersuchungen an diesen besonders jungen Böden lassen gut die Prozesse der initialen Bodenentwicklung erkennen.
Background The decision of the German federal government to cease lignite mining until 2038 or—if possible— already earlier until 2030, will cause manifold transition processes in the remaining lignite mining districts of Germany. The two largest districts are located in geographically opposite regions: The Rhineland in the western part and Lusatia in the east of Germany. As particularly these two mining districts will experience severe changes in their socioeconomic as well environmental conditions, the federal government has adopted comprehensive economic support measures. However, the environmental changes will also cause altered ecosystem functions and services to be provided by the future post-mining landscapes.
Results In this paper, the two main lignite-producing regions of Germany are compared with regard to their natural and cultural settings. The economic situation and its history are reflected and differences are outlined. Part of the disparities in the cultural development can be explained by very different natural conditions, especially edaphic factors and climatic situation. Because of dissimilar geological settings, different mining technologies were developed and are in use in the two regions with distinct effects on the resulting post-mining landscapes.
Conclusion The long-standing and manifold lignite mining activities have radically restructured the landscapes in Lusatia and the Rhineland. With the ongoing decline of the mining industry and its complete cessation, presumably within the next decade, both regions will alter their faces significantly. These changes offer both challenges but also opportunities with respect to the post-mining landscapes and their ecosystem services they are going to provide. The prerequisites for a positive socioeconomic development and for sustainable land-use concepts that also consider ecological aspects are different for both regions. However, or especially because of these differences, the knowledge exchange and experience transfer between both mining regions are pivotal for the success of this extensive transformation process.
Analyzing initial geomorphologic processes and structures: An alternative remote sensing approach
(2010)
Die zurückliegenden trocken-heißen Sommer haben im Süden Brandenburgs zu zahlreichen Bränden in den dominierenden Kiefernwäldern geführt, einige davon mit katastrophalen Ausmaßen. Dazu gehören die extremen Brandereignisse 2018 bei Treuenbrietzen sowie 2019 bei Jüterbog und Lieberose, die zusammen weit über 1000 ha Waldfläche zerstört und dabei auch Veränderungen der betroffenen Waldböden verursacht haben.
Das seit Mai 2020 von der FNR geförderte Verbundvorhaben Pyrophob befasst sich mit den Auswirkungen von Waldbränden im Süden Brandenburgs auf die Waldökosysteme und mit waldbaulichen Maßnahmen, die mittelfristig zu einer Verringerung der Brandanfälligkeit der Wälder beitragen sollen. Im Rahmen des auf eine fünfjährige Laufzeit ausgelegten Verbundvorhabens finden bodenkundliche Untersuchungen auf zwölf Versuchsflächen bei Treuenbrietzen und Jüterbog statt. An beiden Standorten werden unverbrannte Referenzflächen mit einbezogen. Ergänzend konnten bei Lieberose bereits 2019 nur kurz nach dem Brandgeschehen erste Bodenuntersuchungen durchgeführt werden. Die untersuchten Brandflächen bei Jüterbog und Lieberose sind als Totalreservate ausgewiesen, auf denen auch nach dem Brand waldbauliche Maßnahmen vollständig unterbleiben. Auf den Flächen bei Treuenbrietzen wurden verschiedene Behandlungsvarianten durchgeführt, zu denen auf einem Teil der Flächen die vollständige Entfernung der abgestorbenen Bäume gehörte, während auf anderen Teilflächen Totholz auf der Fläche verblieb.
Ziel der bodenkundlichen Arbeiten in Pyrophob ist zum einen eine Charakterisierung der direkten Auswirkungen des Brandes auf Humus und Mineralboden hinsichtlich des Stoffbestandes und bodenbiologischer Prozesse. Zum anderen wird der Stoffaustrag aus dem Oberboden erfasst. Der etwaige Einfluss der unterschiedlichen waldbaulichen Vorgehensweise auf die Bodenverhältnisse wird dabei als ein Indikator für die Auswahl geeigneter Maßnahmen berücksichtigt.
In den verschiedenen Untersuchungsvarianten des Vorhabens wurden zu diesem Zweck Humus- und Mineralbodenprofile untersucht. Zudem wurden Mischproben aus dem Ober- und Unterboden entnommen und auf ihren Stoffhaushalt hin analysiert. Auf jeder Untersuchungsfläche wurden je drei frei dränende Kleinlysimeter in 10 cm Bodentiefe installiert, um die zeitlichen Veränderungen der Sickerwasserzusammensetzung und die durch den Brand initiierten Stoffausträge aus dem Oberboden zu quantifizieren. Ergänzend finden Untersuchungen zu möglichen Auswirkungen der Brände auf bodenbiologische Prozesse wie Streuabbau und Stickstoffmineralisation statt.
In Lusatia, Northeastern Germany, the production of ironware between the 16th and 19th century left behind a
remarkable amount of charcoal kilns in the forests north of Cottbus. Remote sensing surveys, underpinned by
archaeological studies, show that charcoal was gained around Cottbus from several thousand charcoal kilns which
had internal diameters up to 20 m. For the study site with 35 km2 area, the until now prospected total ground area
below the charcoal kilns which was potentially affected by the pyrolysis is about 0,5 km2. Historic data indicates that the pyrolysis in the charcoal kiln took up to several weeks, for the kilns with a diameter of 20 m about 20 days. To characterize the depth of thermal alteration of soils below the kiln our current focus is on the differentiation of the iron hydroxides by small-scale vertical analysis of soil profiles.