Für die Berechnungen der Saugspannungen in den Tiefen z
=
10, 40, 70 bzw.100 cm wurden im Meßblock West 3, 10, 11 bzw. 10 Tensiometer, im Meßblock Ost 2, 3, 4 bzw. 3 Tensiometer der Tiefen z ( für 10 cm) bzw. z - 5 cm bis
+
5 cm (Tiefen 40, 70, 100 cm) verwendet. Die beiden Meßblöcke waren nur marginal durch Baum-wurzeln beeinflußt, mindestens 5 m von den nächsten Bäumen entfernt und mit Kräutern, Gräsern und einigen halbmeterhohen Buchen bewachsen, deren Haupt-wurzeln bis in etwa 30 cm Tiefe reichten.Die Saugspannungswerte der verschiedenen Tiefen bewegten sich meistens zwi-schen 20 und 50 cm WS. Einzig in 10 cm Tiefe stiegen die Saugspannungen immer wieder als Folge mehrtägiger, niederschlagsfreier Perioden stark an, fielen aber nach Regenfällen sofort wieder, häufig unter Werte von 40 cm WS. Die Saugspannungskur-ven sind daher in den Abbildungen 31.1 und 31.2 meistens nicht auseinanderzuhalten.
Deutlich zeigt sich in diesen Abbildungen zudem auch, daß die Saugspannungen in den verschiedenen Tiefen häufig gleiche Werte aufweisen und die Kurven daher
zu-sammenfallen. Das bedeutet, daß die hydraulischen Gradienten immer wieder Werte um
+
1 annahmen, daß also der Fluß des Bodenwassers durch die Gravitation bewirkt und von der Vegetation wenig beeinflußt wurde.Im Jahre 1981 wurden im Meßblock West (Abb. 31.1) im Maximum 234 cm WS in 10 cm Tiefe gemessen. Am gleichen Tag (6. August) wmden in 40 cm Tiefe noch 56 cm WS, in 70 cm Tiefe 50 cm WS und in 100 cm Tiefe 39 cm WS gemessen. Im August traten noch zwei weitere Spitzen auf (in 10 cm Tiefe: 19. August 1981 131 cm WS, 31. August 1981196 cm WS). Die für Winterverhältnisse hohe Saugspan-nung am 12. November ist die Folge der kalten Witterung ohne Schneebedeckung.
Das Jahr 1983 war gekennzeichnet durch geringe Niederschläge im Juni, Juli und August (vgl. Kap. 71). Bereits am 20. Juni erreichte die Saugspannung (Abb. 31.1) 162 cm WS in 10 cm Tiefe. Sie sank noch einmal nach einem Niederschlag (27. Juni:
15 cm WS). Am 12. Juli betrug sie 194 cm WS und blieb dann für rund einen Monat über 500 cm WS (21. Juli: 532 cm WS, 17. August: >600 cm WS). Diese höheren Saugspannungen bewirkten, daß auch in größerer Tiefe zum ersten Mal seit Beginn der Messungen höhere Werte gemessen wurden. Am 2. August erreichten die Saug-spannungen in 40, 70 und 100 cm Tiefe 275 bzw. 120 bzw. 108 cm WS. Hohe Tempera-turen waren für den Anstieg der Saugspannungen im Januar verantwortlich.
Im Meßblock Ost (Abb. 31.2) wurden bis Juli 1982 (Beginn der Bedeckung) ähn-liche Werte gemessen. Im Vergleich zum Meßblock West stiegen die Saugspannungen in 10 cm Tiefe im allgemeinen weniger stark, in größerer Tiefe erreichten sie höhere Werte. Auffällig ist, wie die Saugspannung in 100 cm Tiefe von November bis März häufig am höchsten war und diejenige in 40 cm Tiefe am tiefsten. Dieses Phänomen ist im Meßblock West zwar auch sichtbar (höchste Saugspannungen zeitweise in 70 cm Tiefe), im Meßblock Ost aber viel ausgeprägter.
Die Hoffnung, daß einer der Sommer 1981 oder 1982 niederschlagsarm sei, wurde bis Ende Juli 1982 nicht erfüllt. Wir bedeckten daher am 26. Juli 1982 den Meßblock Ost mit Plastikfolie (Abb. 31.2), um eine längere niederschlagsfreie Periode zu simu-lieren. Die Vegetation wurde belassen, da die Reaktion des Bodens unter deren Ein-fluß von Interesse ist. Die Saugspannungen erreichten (Abb. 31.2) im Herbst Werte um 500 cm WS in 10 cm Tiefe (Maximum am 20. September: 552 cm WS), um 450 cm WS in 40 cm Tiefe (19. Oktober: 491 cm WS), um 140 cm WS in 70 cm Tiefe (5. Oktober: 141 cm WS) und 100 cm WS in 100 cm Tiefe (29. September und 5. Ok-tober: 104 cm WS). Die simulierte Trockenperiode 1982 im Meßblock Ost zeigt große Ähnlichkeit zur Trockenperiode 1983, die nur noch im Meßblock West (Abb. 31.1) verfolgt wurde. Im Juli 1983 (Meßblock West) stieg die Saugspannung in 10 cm Tiefe (Abb. 31.1) schneller als im August 1982 (abgedeckter Meßblock Ost, Abb. 31.2). Es
vergingen fast zwei Monate, bis ebenfalls Werte um 500 cm WS erreicht wurden. Dies könnte ein Zeichen dafür sein, daß die Krautpflanzen in der zweiten Hälfte der Vege-tationszeit weniger Wasser verbrauchen, aber auch dafür, daß durch die Plastikfolie das Klima verändert wurde. Die 1982 im abgedeckten Meßblock Ost erreichten ma-ximalen Werte (Abb. 31.2) waren in allen Tiefen ähnlich hoch wie im trockenen Som-mer 1983 im Meßblock West (Abb. 31.1), außer in 40 cm Tiefe, wo fast die Werte der Tiefe 10 cm auftraten (Abb. 31.2). Am 2. November 1982 wurde der Meßblock Ost für die Feldbestimmung der gesättigten Wasserleitfähigkeit bewässert (vgl. Kap.
446), die Meßwerte enden daher am 1. November.
Während der Meßzeit vom Mai 1981 bis November 1983 war für die Kraut- und Strauchpflanzen also immer leicht verwertbares Wasser vorhanden, meistens sogar leicht entfernbares. Die Vegetation hatte somit nie Probleme, ihren Wasserkonsum zu decken, auch nicht im trockenen Sommer 1983. Da die Meßblöcke nur wenig von Baumwurzeln beeinflußt wurden, läßt sich nicht sagen, ob auch die Bäume immer vom leicht verwertbaren Wasser lebten. RICHARD und LüscHER (1983) stellten fest, daß in normalen oder trockenen Jahren Wasserversorgungsprobleme auftreten kön-nen. Ihre Meßstelle befand sich im Einflußbereich von Baumwurzeln . Dennoch wurde auch im trockenen Juli 1979 und im sehr trockenen September 1980 das leicht verwertbare Wasser, außer im Ah-Horizont, nie völlig aufgebraucht. Wasserversor-gungsprobleme traten also auch bei ihren Messungen von 1979 bis 1981 nie auf.
Ob den Bäumen genügend Wasser zur Verfügung steht oder nicht, kann auch mit Hilfe der Jahrringanalyse festgestellt werden. Im Jahre 1983 wurden von Herrn F. Kienast an der Eidg. Anstalt für das forstliche Versuchswesen in Birmensdorf rund einem Dutzend Fichten jeweils zwei Bohrkerne entnommen und nach der an der EAFV entwickelten Radiodensitometrie untersucht. An den Bohrkernen wurden verschiedene Größen bestimmt, unter anderem die J ahrringbreite und die Holz-dichte. Die Werte der verschiedenen Bäume wurden gemittelt und in Funktion der Zeit in einer sogenannten Standortsmittelkurve aufgetragen.
Für die Interpretation von J ahrringanalysen gilt grundsätzlich , daß sich die Tempe-ratur besonders auf die maximale Spätholzdichte auswirkt. In höheren Lagen, wo vor allem die Temperatur der limitierende Faktor ist, bewirken kalte, wachstumshem-mende Sommer geringere maximale Spätholzdichten. Der Niederschlag, der eher in tieferen Lagen an gewissen Standorten der limitierende Faktor sein kann, wirkt sich besonders auf die Jahrringbreite aus. In niederschlagsarmen Jahren werden schmale Jahrringe gebildet. Jahre, die an mehreren Standorten einer Region mit extremen Jahrringbreiten oder extremen maximalen Holzdichten auffallen, werden Weiser-jahre genannt.
Nach Kienast (schriftliche Mitteilung) weist der Verlauf der Holzdichte im Schit-terwald große Ähnlichkeiten zu Waldgrenzstandorten im Jura auf. Temperatursensi-tive Weiserjahre wie 1912, 1951 und 1972 treten anhand des Verlaufes der maximalen Spätholzdichte relativ klar auf. Sie belegen, daß die Spätsommertemperatur an die-sem Standort einen großen Einfluß auf das Zellwachstum ausübt. Trockenjahre, die auf eindeutigen Trockenstandorten des Juras das Jahrringbreitenwachstum stark
Nieder-schlag (mm/d)
limitieren, sind an der Standortsmittelkurve des Schitterwaldes erkennbar, treten aber nicht als deutliche Weiserjahre auf. In den Trockenjahren 1952, 1962 und 1976 sind verminderte Zuwachsleistungen zu verzeichnen, die auf einen leichten Wasser-streß schließen lassen.
742 Saugspannungsverlauf am Vorberg
Der Boden am Vorberg (vgl. Kap. 43) besteht ab 20-30 cm Tiefe hauptsächlich aus Steinen mit Durchmessern von 1 bis 3 cm. Feinerde ist sehr wenig vorhanden,
Saugspannung (cm WS)
Abbildung 31 Saugspannungs- und Niederschlagsverteilung.
450~--- - --- -- ---~---~
400
350
300 ..
250
200
150
100
50
0 J 20
10 0
Meßblock West 1981-1983 Tiefen: C) 10 cm
6 40 cm + 70 cm x 100 cm
>--- ----keine Messungen
Abbildung 31.1 Schitterwald, Meßblock West, 1981 bis 1983.
~I
J A S O N D
Saugspannung (cm WS) (cm WS)
450---,---t-+H--4----,
400
350
300
250
200
150
100
50
Meßblock Ost 1981-1982 Tiefen:~ 10 cm
6 40cm
+
70 cmX 100 cm
0-1---~---.-,--=..-...=---~~~~-~~~-~~~~-,----j
Nieder- 20 schlag 1 O (mm/d)
J F M A J A0 S O N D
Fläche abgedeckt
Abbildung 31.2 Schitterwald, Meßblock Ost, 1981 und 1982.
Saugspannung (cm WS)
450--,---,
400
350
-300
250
200
150
100
50
Nieder-schlag 10 (mm/d)
Vorberg 1981-1982 Tiefen: C) 10 cm
6 40cm
+
70 cmX 100 cm
keine Messungen
\ ~
~I
1
Abbildung 31.3 Vorberg (Südseite), 1981 und 1982.
was das Setzen der Tensiometer erschwerte (Kap. 311). Der Oberboden ist völlig mit Wurzeln durchsetzt. In diesem Horizont ist daher Feinerde, hauptsächlich organi-sches Material, vorhanden.
Die Messungen der Saugspannungen begannen am 23. Juli 1981. In der ersten Hälfte September 1981 stiegen die Saugsparinungen in 10 cm Bodentiefe (Abb. 31.3) über 100 cm WS (Maximum am 9. September 1981: 168 cm WS). Im August blieben sie unter 80 cm WS. Im Schitterwald (Abb. 31.1 und 31.2) dagegen erreichten die Saugspannungen im August die höchsten Werte, im September blieben sie unter 50 cm WS. In den Wintermonaten stiegen die Saugspannungen mehrmals an, weil der Boden der Südexposition wegen eher ausapert und trocken wird. 1982 traten in 10 cm Tiefe während dreier Perioden höhere Werte auf mit folgenden Maxima:
9. Juni 1982: 221 cm WS; 16. Juli 1982: 187 cm WS; 29. September 1982: 284 cm WS.
Dazwischen fielen sie jeweils unter 30 cm WS. Im Schitterwald (Abb. 31.1) stiegen die Saugspannungen in 10 cm Tiefe im Juni weniger stark, dafür waren die Spitzen im Juli und September höher (395 bzw. 450 cm WS). Im Gegensatz zum Schitterwald (Abb. 31.1 und 31.2), wo die Saugspannungen in mehr als 10 cm Tiefe selten anstie-gen, folgten am Vorberg (Abb. 31.3) die Saugspannungen in 40 und auch noch in 70 cm Tiefe dem obersten Horizont. Bei den Saugspannungen, die mit den senkrech-ten Tensiometern ermittelt wurden, war dasselbe zu beobachsenkrech-ten (Meßwerte nicht dargestellt). Da sich diese Tensiometer etwas näher bei einer Dickung befanden, waren die damit ermittelten Saugspannungen zeitweise höher, besonders 1981. Wie im Schitterwald, gingen die Saugspannungen, die mit den senkrechten Tensiometern gemessen wurden, auch bei kleinen Niederschlägen jeweils stark zurück, während die mit den waagrechten Tensiometern gemessenen Werte konstant blieben und sogar noch anstiegen.
Am Vorberg stand der Vegetation während der Meßperiode vom Juli 1981 bis November 1982 ebenfalls wie im Schitterwald immer leicht verwertbares Wasser zur Verfügung. Die Feststellung erstaunt, wenn man die Vegetation (Bergseggen-Buchenwald) betrachtet. Zeitweise zumindest scheint das Wasser für die Pflanzen schwer verfügbar zu sein. Dieser scheinbare Widerspruch läßt sich damit erklären, daß mit den Tensiometern nicht direkt im Wurzelbereich größerer Bäume gemessen wurde. Da nur wenig Feinerde vorhanden ist, muß angenommen werden, daß dort während niederschlagsarmen Perioden das leicht verfügbare Wasser schnell aufge-braucht ist. Zudem traten 1981 und 1982 nur kurze niederschlagsfreie Perioden auf.