Methoden zur Ableitung und Parametrisierung von flächenbezogenen Profil- und Horizontdaten

Das Ziel dieser Arbeit besteht in der Entwicklung und Realisierung einer regelbasierten Ableitungsmethode zur Parametrisierung von flächenbezogenen bodenkundlichen Profil- und Horizontdaten mit beschreibenden und stofflichen Kennwerten. Als Zieldatensatz dient die Bodenübersichtskarte des Landes Brandenburg im Maßstab 1:300 000. Die Arbeit beinhaltet neben der eigentlichen Methodenentwicklung eine eingehende Bewertung der zu parametrisierenden Zieldaten (Flächendatenanalyse) und der genutzten Eingangsdaten (Punktdatenanalyse). Aus der Flächendatenanalyse leitet sich eine Auswahl von 291 Flächenbodenformen ab. Sie bilden das Inventar eines Flächenbodenformenarchivs. Innerhalb der Flächendatenanalyse werden methodischen Kennwerten zur Klärung des inhaltlichen Spektrums dienen (Verbreitungsgrad, Strukturtypen). In der Punktdatenanalyse erfolgt anhand von Mindestdatensatzkriterien die Evaluierung der verschiedenen punktbezogenen Eingangsdatenquellen in ihrer Qualität und Quantität. Innerhalb der Ableitungsmethode kommt der Horizontebene eine zentrale Bedeutung zu. In dieser Ebene erfolgt die Verknüpfung zwischen Eingangs- und Zieldatensatz. Es werden methodische Regeln zur Transformation, Harmonisierung Generalisierung und Aggregierung der Daten in ein einheitliches systematisches Kennzeichnungsprinzip definiert. Unter Nutzung des methodischen Ansatzes der Horizont-Substrat-Kombination lassen für die Flächenbodenformen mittlere Parameterwerte ableiten, die auf Wertekollektiven beruhen. Die ermittelten Parameterwerte werden hinsichtlich ihrer Ableitungssicherheit über ein entworfenes vierstufiges Klassifikationsschema bewertet . Im Ergebnis liegt erstmals eine Methode zur Parametrisierung von flächenbeschreibenden Profil- und Horizontdaten vor, die eine Bewertung der Ableitungssicherheit mit einschließt. Die Methodenergebnisse sind in einem Katalog von parametrisierten Flächenbodenformen (Bodenformenarchiv) dokumentiert. Damit ist ein wesentliche Voraussetzung für die Anwendung von bodenkundlichen Auswertemethoden geschaffen.The present thesis aims at development and implementation of a rule-based derivation method for a parameterization of area related pedological soil and horizon data with diagnostic and material parameters. A soil map of the state of Brandenburg in a scale of 1:300 000 is used as a target data record. Beside the development of said method, the present thesis includes a detailed evaluation of the target data (analysis of spatial data) to be parameterised, as well as the original data (analysis of point data) which is used. An assortment of 291 different area related soilforms is derived from the analysis of spatial data. They form the inventory of an archive of area related soilforms. Within the analysis of spatial data a set of methodical parameters will clarify the spectrum as regards content (rate of extension, soil patterns). Within the analysis of point data the different point related original data sources are evaluated with respect to their quality and quantity with criteria of minimum data records. The horizon plane is of special importance to the derivation method. The link between original and target datasets takes place in this plane. Methodical rules are defined for the transformation, harmonization, generalization and aggregation of the data into a standard marking principle. Using the methodic approach of the horizon-substratum-combination average parameter-values for the area related soilforms can be derived, wherein the parameter-values are based on value-collectives. The determined parameters are evaluated with respect to their derivative reliability by means of a developed four-stage classification scheme. As a result, for the first time a method for the parameterization of area describing soil and horizon data is available, which includes an evaluation of the average derivative reliability. The results of the method are documented in a catalogue of parameterized area related soil forms (soilform archive). Thus, a substantial precondition is provided for the use of a variety of pedological evaluation methods

Carbon stock in hydromorphic soils of the North-Eastern Part of Germany

Changing climatic conditions in Germany mainly affect hydromorphic soils formed by groundwater. They offer comparatively high carbon contents and, as the only soil group, also accumulate C in the subsoil. The assessment of the storage capacity of these soils is essential to assign 'risk areas' according to national (German Federal Soil Protection Act, 1998) and international (EU Soil Protection Strategy, 2006) soil protection requirements. An appropriate water management enables preservation and protection of the soil organic matter in hydromorphic soils. Both aims, as a part of resource protection, require knowledge of the carbon stock of the soils and the transformation of area restricted results to a regional scale. Assessments comprise of two steps: in the first step, the carbon content of so-called horizon-substrate-combinations (HSC) for profiles of the dominant soil of a soil mapping unit is determined. This method is based on the hypothesis, that comparable soil properties are formed by equal soil substrates and pedogenetic processes. In the second step, the results are assigned to the profiles of the dominant soil of the soil mapping unit and extended to spatial polygons of functional maps. Carbon stock of hydromorphic soils is determined for the federal state Brandenburg, located in the northeast of Germany. Brandenburg is characterised by a percentage of 40 % hydromorphic soils of the country's territory and features a high vulnerability according to studies concerning climate change. The authors offer a proposal for the assignment of 'risk areas' and management principles for hydromorphic soils

Bodenklassifizierung nach WRB mit Bodendaten nach Kartieranleitung

Die internationale Bodenklassifikation World Reference Base for Soil Resources (WRB) wird in der internationalen fachlichen wie administrativen Arbeit zur Benennung von Böden verwendet. Die Klassifizierung erfolgt nicht wie in der deutschen Bodensystematik aufgrund der Folge der im Profil vorkommenden morphogenetischen Horizonte, sondern durch Betrachtung des Gesamtprofils hinsichtlich unterschiedlicher Eigenschaften. Dies führt zu Problemen mit in Datenbanken abgelegten Bodendaten, die allgemein neben den Profilmerkmalen morphogenetische Horizonte beschreiben. Einige dieser Probleme werden beispielhaft vorgestellt, darunter die Festlegung der Grenzen diagnostischer Horizonte, sei es wegen der Art der Beschreibung der Horizontgrenzen, unscharfer Definitionen in der WRB oder wegen der Datenstrukturen der Bodendatenbanken, und die Problematik des abrupten Bodenartenwechsels. Es wird ein algorithmen-basierter Ansatz vorgestellt, mit dem die diagnostischen Horizonte, Materialien und Eigenschaften der WRB sowie die für die Benennung benötigten Namensbestandteile Referenzbodengruppe, Qualifier und Specifier aus den Profilbeschrieb-Daten nach KA5 und Labordaten ermittelt werden können. Die Algorithmen sind so angelegt, dass die Einzelparameter in absteigender Reihenfolge der Zuverlässigkeit für die Ableitung abgefragt werden. Mithilfe von im Gelände nach KA5 beschriebenen und nach WRB klassifizierten Fahlerdeprofilen aus Brandenburg wird die Zuverlässigkeit der Ableitungen geprüft. In einem Ausblick sollen mögliche Konsequenzen der Arbeiten für eine Verbesserung der Klassifikation ebenso diskutiert werden wie Vorschläge zur Verbesserung der Datenaufnahme, um eine Klassifizierung nach WRB zu vereinfachen

Ableitungsschlüssel WRB 2007 aus Bodendaten nach KA 5

Bodennamen nach World Reference Base for Soil Resources (WRB) werden automa-tisiert aus Profilbeschrieben nach Boden-kundlicher Kartieranleitung (Ad-hoc AG BODEN 2005, weiter als KA 5) und Labor-daten abgeleitet. Die Datenbankanwen-dung wurde mit einen umfangreichen Pro-fildatensatz aus dem Fachinformations-system Bodengeologie des Landesamtes für Bergbau, Geologie und Rohstoffe Bran-denburg getestet. Über 90 Prozent richtig erkannte Diagnostika und Namenselemen-te der WRB zeigen das Potential des im-plementierten Verfahrens. Die MS Access-Anwendung ist frei zugänglich unter: www.bgr.bund.de/uebersetzungsschluessel

Age, composition and spatial distribution of sandy loess in north-eastern Germany (Fläming, Brandenburg)

The sandy loess deposits in the lowlands of northern Germany present a valuable sedimentary archive for late Weichselian periglacial geomorphodynamics. While other aeolian sediments from the Late Quaternary, especially loess deposits and sand dunes, have been studied and dated in some detail in the last decades, sandy loess has received less scientific attention with respect to its genesis, composition, age and provenance as well as distribution patterns. In this study, we present detailed results for three sediment sections located on the Fläming ridge in the south of the state of Brandenburg. According to our results from luminescence dating, the sandy loess deposits of this area were deposited during the late MIS 2 (19–14 ka) with a highly variable thickness of at least up to 4 m, followed by a deposition of periglacial coversands shortly thereafter. The sandy loess deposits display a homogeneous geochemical composition and grain size characteristics similar to loess sections in the main loess areas to the west and south. Furthermore, we analysed a large dataset of geological drill data and performed a spatial interpolation of sandy loess distribution in the Western Fläming. Despite the strongly dissected modern landscape of the Fläming ridge which is partly the result of intense Holocene soil erosion processes, general patterns of the original loess distribution could be deduced. Based on these findings, we were able to identify the low-lying areas to the north and north-east of the study area to be the most likely source areas for the sandy loess as a result of katabatic winds originating from the Fennoscandian Ice Shield. Thereby, this study yields important insights regarding aeolian transport and deposition patterns under periglacial conditions in the Central European Lowlands

Formation, Classification, and Properties of Soils at Two Relict Charcoal Hearth Sites in Brandenburg, Germany

Historical charcoal production can have significant effects on soil properties. We studied soils at former charcoal production sites (relict charcoal hearths, RCHs) and compared these soils with undisturbed soil next to the charcoal hearths and four typical soils on similar parent material located at distances between 10 and 70 km from the RCHs. In a landscape typical of the northern German lowland, we found Podsolige Braunerde [WRB: Brunic Arenosols (Protospodic)] outside of the RCHs and soils with a clearly different stratigraphy within the RCHs. The main feature of the soils at both of the studied RCHs is a heterogeneous, charcoal-bearing deposit that is ~30 cm thick. No indications of translocation or mineral transformation processes, which form distinct soil horizons after the deposition of anthropogenic material on the RCHs, are present. Except for the differences in color and total carbon content, the soil chemistry of the RCHs hardly differs from that of the soil outside of the charcoal hearth sites. The soil colors and magnetic susceptibility values strongly suggest that the RCH substrates and the underlying topsoil were affected by thermally induced transformation of iron (hydr-)oxides. Although the charring procedure normally requires ~2 weeks, the heating effect only reaches to a maximum depth of 8 cm into the buried soil below the charcoal hearths. The presence of reddish soil and an abrupt increase in magnetic susceptibility in the upper 2 cm of the soil below the charcoal hearths indicate the heat-induced transformation of iron (hydr-)oxides into maghemite. Brighter soil color and an increase in soil organic matter (SOM) in the lower parts of the buried topsoil demonstrate the combustion of SOM up to 5 cm depth below the RCH. According to the German Guidelines for Soil Mapping, the soils in the RCHs are classified as Regosols above Braunerde [WRB: Spolic Technosols (Arenic)]. However, because the anthropogenic features of these soil sediments are disregarded in the German Guidelines for Soil Mapping, we suggest adapting the “M” horizon to permit a jM horizon. Thus, the soils in the RCHs could be classified as Kolluviale Braunerde

Neue Kennwerte für die Wasserbindung in Böden - Ergebnisse der Abstimmung zwischen dem Personenkreis Wasserhaushaltstabellen der Ad-hoc-AG Boden und dem DWA

Mit den vorliegenden Diagrammen und Tabellen liegen bundesweit abgestimmte Grundlagen für die Einschätzung des Wasser- und Lufthaushaltes von Böden vor. Die Werteschwankungen von Wasserge-halten in verschiedenen Porenbereichen des Bodens können über die graphische Datenauswertung auf der Basis des Korn-größendiagramms schlüssig abgebildet werden. Gegenüber der bodenkundlichen Kartieranleitung (Ad-hoc-AG Boden 2005) liegen folgende Änderungen bzw. Erweiterungen vor: - Schätzrahmen mit Werten für 5 Trockenrohdichten - Schätzrahmen mit Angaben für pF 2,5 - Schätzrahmen mit Angaben für die Frühjahrsfeuchte - Diagramme auf der Basis des Korngrößendreiecks - Erweiterung der Tabelle mit Zuschlägen in Abhängigkeit von der Humusstufe und Bodenart für pF 2,5 Schätzrahmen und Diagramme bieten ein aufeinander abgestimmtes Gesamtpaket für die feldbodenkundliche Arbeit

Deduction of an updated map of peatland soils for the federal state of Brandenburg, Germany

Abstract: Current information on the potential distribution and condition of peatland soils are of great importance. This applies notably for actions with respect to climate and environmental protection. The Ministry of infrastructure and agriculture in the federal state of Brandenburg (MIL) therefore initiated a project to provide a complete and updated map of peatland soils for the federal state of Brandenburg, Germany, for the year 2013. Extensive legacy data on both, areal extent of peatland soils as well as soil profile information where made digitally available in a homogeneous map and a consistent database. Approximately 7.725 sites were randomly selected from legacy soil data and currently reinvestigated to draw inference on the current condition of peatland soils. Statistically derived peatland subsidence rates at grassland sites of 0.50 cm/yr and 0.57 cm/yr at arable sites fit well with published values in comparable regions of central Europe. Our results prove the great dynamics of soil development on agriculturally used peatlands. Concerning Brandenburg, the area of peatland soils decreased from 270.000 ha in the early 20th century (Prussian geological map) to actually 163.000 ha.Zusammenfassung: Aktuelle Informationen zur Verbreitung und zum Zustand der Moorböden sind vor dem Hintergrund der geplanten Einführung von Agrarumwelt- und Klimamaßnahmen in der Landwirtschaft von besonderer Bedeutung. Das Ministerium für Infrastruktur und Landwirtschaft des Landes Brandenburg (MIL) hat hierzu das Projekt „Schaffung einer Datengrundlage für die Ableitung von Agrarumwelt- und Klimamaßnahmen auf Moorstandorten in Brandenburg“ initiiert. Mit dem Ziel der Bereitstellung einer auf das Jahr 2013 bezogenen Moorkarte wurden umfangreiche, bis dato nicht genutzte Datenbestände zur Verbreitung von Moorböden in Brandenburg zu einer überschneidungsfreien Karte und umfassenden Datenbank moorbodenkundlicher Bodenprofile verarbeitet. Um den aktuellen Zustand der Moorböden zu erfassen, wurden flächenrepräsentativ und zufällig an 7.725 Standorten mit ausreichender Datenbasis erneut bodenkundliche Erhebungen durchgeführt und statistisch ausgewertet. Im Ergebnis konnten Mächtigkeitsverlustraten für landwirtschaftlich genutzte Moorstandorte in Brandenburg abgeleitet werden. Für flachgründige Niedermoorstandorte unter Grünland liegen sie bei 0,50 cm/a, vergleichbare ackerbaulich genutzte Standorte liegen mit 0,57 cm/a darüber. Dies deckt sich gut mit publizierten Werten an vergleichbaren Standorten in Zentraleuropa. Die Fläche der Moorböden in Brandenburg hat sich von Anfang des 20. Jahrhunderts von 270.000 ha, ausgewiesen auf Basis der Preußisch geologisch-agronomische Karte (PGK), auf heute noch 163.000 ha reduziert.DFG, SUB Göttingen, DGMTresearc