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Die verschiedenen Meßverfahren zur Bestimmung von Bodenwassergehalten und der Bodenfeuchte konnten während ihres Einsatzes im Uvs-Nuur-Becken über einen längeren Zeitraum hinweg erprobt werden. Dabei stellte sich heraus, daß die Thetasonde und die Stechzylinderproben sich zur Bestimmung des volumetrischen Bodenwassergehalts gut eignen. An den Standorten, an denen parallele Messungen mit beiden Verfahren möglich waren, zeigten Vergleiche der Meßreihen, daß sich die beiden Methoden gegenseitig bestätigen. Nur in Einzelfällen traten größere Abweichungen zwischen den Tageswerten auf. Einschränkend auf die Anwendbarkeit der Verfahren und die Genauigkeit der Meßergebnisse kann sich die Bodenbeschaffenheit auswirken. In stark verdichteten oder skelettreichen Böden ist das Einbringen der Sondenmeßstäbe schwierig und stellenweise nicht möglich. Derartige Böden sind auch für die Entnahme von Stechzylinderproben problematisch, da es schwierig ist Materialverluste bei der Entnahme gering zuhalten. Die Verfahren zur Bestimmung der Bodenfeuchte, Tensiometer und Gipsblocksensoren, hatten gegenüber den anderen Verfahren den Vorteil, daß sie automatisiert waren. Auf diese Weise konnte auch ohne intensive Betreuung eine hohe zeitliche Meßdichte erzielt werden. Über eine Eichkurve, die im Labor erstellt wurde, konnten den Wasserspannungen die entsprechenden Bodenwassergehalte zugeordnet werden. Für Station S 2 sind die Tensiometermeßwerte gut geeignet, um zusammen mit den Stechzylinderproben die Bodenwasserdynamik zu beschreiben. An den anderen Standorten liegen die Wassergehalte, die man über die Eichkurve erhält, verglichen mit Thetasonden- und Stechzylinderwerten sehr viel höher. Beim Einsatz von Tensiometern und Gipsblocksensoren in diesem Gebiet muß aufgrund des geringen Bodenwassergehalts vieler Standorte besonders darauf geachtet werden, daß die Sensoren bzw. die Kerzen eng vom Boden umschlossen sind, ansonsten kann es zu erheblichen Beeinträchtigungen der Meßgenauigkeit kommen. Bei den Tensiometern muß zusätzlich darauf geachtet werden, daß der Meßbereich nicht überschritten wird. Die Variabilität zwischen den Bodenwassergehalten der Standorte ergibt sich aus ihrer Lage im Untersuchungsgebiet und dem Witterungsgeschehen. Die deutlichsten Unterschiede zeigen sich beim Vergleich der Standorte der Ebenen und der Hangbereiche. An den Standorten in der Ebene ist die potentielle Evapotranspiration höher als an den Hangstandorten, dies wirkt sich auf die absolute Höhe der Bodenwassergehalte und auf ihre Variabilität aus. In der Ebene gehen die Bodenwassergehalte nach einer Erhöhung durch Niederschlagseinträge aufgrund der starken Evapotranspiration relativ schnell wieder zurück, so kommt es zu einer hohen Variabilität. An den Hangstandorten ist dieser Effekt abgeschwächt, besonders gering ist die potentielle Verdunstung im Wald am Standort S 7. Die Meßreihen dort weisen geringere Gegensätze zwischen den Extrema auf. Die signifikanten Unterschiede der Bodenwassergehalte verschiedener Meßtiefen eines Standortes werden anhand Variationskoeffizienten der Meßreihen deutlich. In 5 cm Bodentiefe spiegelt sich das aktuelle atmosphärische Geschehen wider. Niederschlagseinträge werden durch eine unmittelbare Erhöhung des Bodenwassergehalts sichtbar. Ist die potentielle Verdunstung nach einer Erhöhung der Bodenwassergehalte durch Niederschlagseinträge hoch, verringern sich die Bodenwassergehalte in dieser Meßtiefe auch schnell wieder. In den Bereichen ab 20 cm Bodentiefe sind kurzfristige Erhöhungen des Bodenwassergehalts nur nach sehr starken Niederschlägen zu beobachten. Veränderungen wie der allmähliche Rückgang des Bodenwassergehalts in den tieferen Bodenschichten an S 3 sind nur über einen längeren Zeitraum festzustellen. Die zeitliche Variabilität der Bodenwassergehalte wird vom Witterungsgeschehen, insbesondere den Niederschlägen und der potentiellen Verdunstung, bestimmt. Im Sommer 1998 ist das Verhältnis von Niederschlag und potentieller Verdunstung so, daß auch nach den Hauptniederschlägen des Jahres in den Sommermonaten keine Erhöhung der Bodenwassergehalte stattgefunden hat. An Station S 3 ist in den tieferen Bodenschichten eine Austrocknung zu verzeichnen. Dies ist der Hauptunterschied zwischen den Jahren 1997 und 1998. 1997 fällt sehr viel mehr Regen als 1998, es kommt zu einer nachhaltigen Durchfeuchtung des Bodens. Auch die Verdunstung ist 1997 geringer. Nach Niederschlägen findet daher kein so schneller Rückgang der Bodenwassergehalte wie 1998 statt, und die Variabilität der Meßwerte ist geringer. Es ist anzunehmen, daß die Bodenwassergehalte am Anfang der Meßperiode des Jahres 1998, die im Laufe des Meßzeitraums abnehmen, Vorräte aus den Einträgen des Jahres 1997 darstellen. Eine nachhaltige Durchfeuchtung des Bodens findet also nur bei sehr hohen Niederschlagseinträgen wie im Jahr 1997 statt.
Question: The majority of studies investigating the impact of climate change on local plant communities ignores changes in regional processes, such as immigration from the regional seed pool. Here we explore: (i) the potential impact of climate change on composition of the regional seed pool, (ii) the influence of changes in climate and in the regional seed pool on local community structure, and (iii) the combinations of life history traits, i.e. plant functional types (PFTs), that are most affected by environmental changes. Location: Fire-prone, Mediterranean-type shrublands in southwestern Australia. Methods: Spatially explicit simulation experiments were conducted at the population level under different rainfall and fire regime scenarios to determine the effect of environmental change on the regional seed pool for 38 PFTs. The effects of environmental and seed immigration changes on local community dynamics were then derived from community-level experiments. Classification tree analyses were used to investigate PFT- specific vulnerabilities to climate change. Results: The classification tree analyses revealed that responses of PFTs to climate change are determined by specific trait characteristics. PFT-specific seed production and community patterns responded in a complex manner to climate change. For example, an increase in annual rainfall caused an increase in numbers of dispersed seeds for some PFTs, but decreased PFT diversity in the community. Conversely, a simulated decrease in rainfall reduced the number of dispersed seeds and diversity of PFTs. Conclusions: PFT interactions and regional processes must be considered when assessing how local community structure will be affected by environmental change.
The spatial distribution of soil types is controlled by a set of environmental factors such as climate, organisms, parent material and topography as well as time and space. A change of these factors will lead to a change in the spatial distribution of soil types. In this study, we use a digital soil mapping approach to improve our knowledge about major soil type distributing factors in the steppe regions of Inner Mongolia (China) which currently undergo tremendous environmental change, e.g. climate and land use change. We use Random Forests in an effort to map Reference Soil Groups according to the World Reference Base for Soil Resources (WRB) in the Xilin River catchment. We benefit from the superior prediction capabilities of RF and additional interpretive results in order to identify the major environmental factors that control spatial patterns of soil types. The nine WRB soil groups that were identified and spatially predicted for the study area are Arenosol, Calcisol, Cambisol, Chernozem, Cryosol, Gleysol, Kastanozem, Phaeozem and Regosol.
Model and prediction performances of the RF model are high with an Out-of-Bag error of 51.6% for the model and a misclassification error for the predicted map of 28.9%. The main controlling factors of soil type distribution are land use, a set of topographic variables, geology and climate. However, land use and climate are of major importance and topography and geology are of minor importance. The visualizations of the predictions, the variable importance measures as result of RF and the comparisons of these with the spatial distribution of the environmental factors delivered additional, quantitative information of these controlling factors and revealed that intensively grazed areas are subjected to soil degradation. However, most of the area is still governed by natural soil forming processes which are driven by climate, topography and geology. Most importantly though, our study revealed that a shift towards warmer temperatures and lower precipitation regimes will lead to a change of the spatial distribution of RSGs towards steppe soils that store less carbon, i.e. a decrease of spatial extent of Phaeozems and an increase of spatial extent of Chernozems and Kastanozems.