|
Heft 4/2001: Beiträge zur Physischen Geographie
Zum Lesen der Zusammenfassungen auf den Titel klicken!
Ellger, Christof: Editorial
Kuhle, Matthias: The Glaciation of High Asia and its Causal Relation to the Onset of Ice Ages
Die Vergletscherung Hochasiens und ihre auslösende Bedeutung für die
Eiszeiten / La glaciation de la Haute-Asie et sa relation causale avec le début des époques glaciaires
Wetzel, Karl-Friedrich: Die Prozesse der Abflussbildung in kleinen Hangeinzugsgebieten der nördlichen Kalkalpen bei
unterschiedlichen Niederschlägen
Runoff Production
Processes during different Rainfall in small Hillslope Catchments of the Northern Limestone Alps / Le processus de formation de ruissellement dans des petits bassins versants des alpes calcaires du nord
pour différentes intensités de précipitation
Lüder, Britta und Bernd Zolitschka: Jahreszeitlich geschichtete Sedimente des Sacrower Sees (Brandenburg) als Archiv zur Rekonstruktion
von Paläoumweltbedingungen
Annually laminated
sediments from Lake Sacrow (Brandenburg, NE-Germany) as an archive for palaeoenvironmental reconstruction / Les sédiments du Lac de Sacrow (Brandebourg, nord-est de l’Allemagne) et leur
stratification saisonnière utilisée comme archive de reconstitution paléo-environnementale
Schlecht, Eva, Ibrahima Kadaouré, Frieder Graef, Christian Hülsebusch, Friedrich Mahler and Klaus Becker: Land Use and Agricultural
Practices in the Agro-pastoral Farming Systems of Western Niger – a Case Study
Landnutzung und bäuerliche Praktiken in den agropastoralen Produktionssystemen West-Nigers – eine Fallstudie Occupation de sol et pratiques paysannes
dans les systèmes agro-pastoraux de l’Ouest du Niger – une étude de cas
Oldak, Anna: Biotic Potential Determination using Geographical Information Systems, Fuzzy Logic and Classical Approaches
Bestimmung des biotischen Potentials von Naturräumen durch GIS, Fuzzy Logic und
herkömmliche Ansätze / Le potentiel biotique déterminé à l’aide de systèmes d’informations géographiques, de fuzzy logic et de méthodes classiques
Ellger, Christof: Editorial
This edition of DIE ERDE binds together five contributions from ongoing research in Physical Geography and neighbouring disciplines. They present investigations
and results from a wide range of sub-disciplines in the scientific exploration of the Earth: geomorphology, hydrology, limnology and ecology. And they present research in various macro-regions of our planet: Three
articles focus on locations in Central Europe, one is based on research in Central Asia and one on the problems of the Sahel zone.
All the contributions have a strong empirical orientation, with carefully designed research agendas and a solid description of data collection and evaluation.
But, in addition, the papers are to a great extent also expanding our repertoire of theory and methodology in Physical Geography. Advancing both our knowledge on specific situations and problems on the Earth’s
surface and our ideas about how to analyse these in general, the papers presented here are located at the very important interception of general and regional research. In terms of methods, the authors are using all
kinds of techniques, both qualitative and quantitative. All the five authors or teams of authors are not losing sight of a descriptive approach, but they are almost always supporting their case by statistical
evidence, too. And, with Anna Oldak’s article, in this volume we are stretching the application of quantitative techniques as far as fuzzy logic, one of the most advanced instruments in quantitative
methodology.
Karl-Friedrich Wetzel’s paper presents a hydrological study on the origin of runoff in steep mountain environments. He has studied two small sample areas
in the Northern Alps and Pre-Alps, and in his results he highlights the importance of sub-surface flow or translatory flow as well as the mobilisation of the soil water content explaining the short time span between
rainfall and runoff reaction in the environments studied.
Britta Lüder and Bernd Zolitschka’s paper is a state-of-the-art study in the analysis of lake sediments to reconstruct former environmental conditions of
the lake, especially trophic levels in different periods of the lake’s evolution. With their methods, which are both descriptive (sediment core photographs, thin section micrographs) and analytical (loss on
ignition and other chemical procedures), the authors succeed in describing the changes in the sediment and the physico-chemical conditions effecting these from the year 1665 onwards, representing above all the
manmade factors of change over this period of more than three centuries.
Reporting on selected results from a larger research programme on agricultural-ecological questions in the Sahelian belt in Western Africa, the research
consortium from Stuttgart-Hohenheim, Nairobi and Niamey (Eva Schlecht et al.) focuses essentially on the nutrient balance in the topsoil – between depletion by expanding use of arable on the one hand and
return through mulching, manuring and corralling on the other hand. Parallel to getting data on land use from aerial photography and collecting these in a soil and terrain digital database, activity patterns and
perceptions of the farming population are also investigated through interviews, showing that the population involved is well aware of the problematic consequences of expanding crop cultivation.
Anna Oldak’s contribution, highlighting methods of assessment of the biotic potential as a major part of the overall natural potential of a given area, has
a lot of similarities with the Sahel article. She is less concerned with societal actions and reactions, although she looks at land use and land cover, too. Beyond studying nutrient availability, however, she
investigates water supply and heat energy as growth-inducing factors, emphasizing the advantages of a fuzzy logic approach for delineating boundaries between analytical subregions over a conventional ex-ante
‘natural landscapes’ definition, as the former renders better results for the determination of the biotic potential of the total research area.
The contributions are all concerned with theory, methodology as well as empirical substance. Furthermore, however, the majority of the papers is highly concerned
with applied questions, i.e. with identified problems affecting both the environment and human life in the region concerned as well as with solutions (or at least with a path towards a solution) to these problems.
In Karl-Friedrich Wetzel’s work, the problem is the flooding of mountain valleys due to heavy and sudden rainfall and the interaction of soil and surface water flow in a steep mountain environment as a major
factor influencing the reaction speed between rainfall and runoff. In Anna Oldak’s paper, the improvement of our methods to assess the biotic potential of a given area is, of course, the decisive basis for any
attempt to implementing sustainable land use planning. The proximity to application, however, is most obvious in the ‘Hohenheim’ paper on the relationship of soil fertility and agricultural use in the
Sahelian case study, where nutrient availability is regarded as the limiting factor and, as a consequence, the use of fertilizers is strongly advocated.
Somewhat special in this edition of DIE ERDE is Matthias Kuhle’s article on a glacial-geomorphological explanation for the genesis of ice ages. The latter
is a highly classical problem, not only in physical geography but in earth sciences in general. We have a vast body of knowledge about climatic change in the past, the dimensions of ice ages and their effects on the
geomorphology of the Earth, but the question of how global cooling and the glaciation of large parts of the planet came about at given moments in geological history is still heavily disputed. Astronomical
explanations have been brought forward as well as continental and crustal displacement theories. Kuhle now fuses findings from various disciplines (including a lot of his own geomorphological work on the glaciation
of the Inner Asian high mountain areas) together to a fascinating picture where the comparatively recent tectonic uplift of the Central Asian mountain area and its subsequent glaciation result in an immense increase
in albedo effects and a process of cooling of the Earth’s atmosphere.
In a similar way as Jürgen Lethmate initiated a lively discussion in DIE ERDE in 2000 about the role of geoecology in Geography and especially in the teaching of
Geography (though restricted to the German-speaking community), we hope that Matthias Kuhle’s paper will provoke a renewed discussion on the ice age problem, this time on an international level with English as
the lingua franca of the researchers and commentators involved. We invite all our readers to take part and send us their contributions which we will publish on our website.
Christof Ellger (Berlin)
Kuhle, Matthias: The Glaciation of High Asia and its Causal Relation to the Onset of Ice Ages
Summary
The onset of the ice age era at ~2.75 Ma B.P. and its increasing intensity from ~1 Ma B.P. onwards cannot be explained by variations of the Earth’s orbit.
Evidence supporting a 2.4 million km² ice sheet on the Tibetan plateau during the Last Glacial Maximum (LGM) has led to the hypothesis that the resulting albedo-induced heat loss in the Earth’s atmosphere may
have triggered global ice ages. As a condition for this, evidence for glacio-isostatic crustal movements of Tibet as well as for glaciations of the plateau during several, i.e. also older, Pleistocene glacial
periods is presented here. Recent data obtained from marine and terrestrial sediment records confirm the climatic-ecological impact of a Tibetan glaciation; they also show that the development of Tibet’s ice
sheet was synchronous with the onset and intensification of global ice ages.
Zusammenfassung: Die Vergletscherung Hochasiens und ihre auslösende Bedeutung für die Eiszeiten
Der Beginn der Eiszeitära ab ~ 2.75 Ma B.P. und ihre Intensivierung ab ~ 1 Ma B.P. kann über die Schwankungen der Erdumlaufbahn nicht erklärt werden. Der
Nachweis einer 2,4 Mio km² großen Inlandvereisung auf dem Tibetischen Plateau während des letzten Hochglazials hat zu der These geführt, der damit verbundene albedobedingte Wärmeverlust der Erdatmosphäre könnte den
eigentlichen Anlass zu globalen Eiszeiten geliefert haben. Als Voraussetzung hierzu werden Belege für glazialisostatische Krustenbewegungen Tibets sowie Vergletscherungen des Plateaus während mehrerer, d. h. auch
älterer pleistozäner Glaziale vorgestellt. Neueste Befunde aus marinen und terrestrischen Sedimentuntersuchungen bestätigen nun diesen klimaökologischen Einfluß einer Tibetvereisung. Sie belegen darüber hinaus eine
zeitliche Korrelation zwischen zunehmender Vereisungsdisposition Tibets und dem Beginn sowie der Intensivierung der globalen Eiszeiten.
Résumé: La glaciation de la Haute-Asie et sa relation causale avec le début des époques glaciaires
On ne peut pas expliquer l’époque glaciaire qui débuta voici environ 2,75 millions d’années B.P. et son intensification remontant à environ 1 million
d’années B.P. par les variations orbitales de la terre. Après avoir établi la preuve d’une importante glaciation des terres intérieures du Plateau du Tibet sur une surface de 2,4 millions de km pendant
la dernière époque glaciaire de grande importance, on a été amené à formuler la thèse selon laquelle la perte de chaleur de l’atmosphère terrestre liée à l’albédo pourrait avoir été à l’origine des
périodes globales de glaciation. Pour expliquer ce phénomène, on avance la théorie selon laquelle il y aurait eu des mouvements glacioisostatiques au niveau de la croûte terrestre du Tibet ainsi que des formations
glaciaires sur le plateau au cours de plusieurs épisodes de refroidissement pléistocènes, donc plus anciens. De récentes observations effectuées sur les échantillonnages de sédiments marins et terrestres viennent à
leur tour confirmer l’impact climato-écologique de la glaciation tibétaine. Ces résultats prouvent en outre l’existence d’une corrélation temporelle concernant la prédisposition accrue à la
glaciation du Tibet, le début et l’intensification des époques glaciaires globales.
Prof. Dr. Matthias Kuhle, Geographisches Institut der Georg-August-Universität, Goldschmidtstr. 5, D-37077 Göttingen
Wetzel, Karl-Friedrich: Die Prozesse der Abflussbildung in kleinen Hangeinzugsgebieten der nördlichen Kalkalpen bei unterschiedlichen Niederschlägen
Zusammenfassung:
An zwei kleinen Hangeinzugsgebieten in den pleistozänen Lockergesteinen des Lainbachgebietes (Benediktbeuern/Obb.) und im Flysch am Hohen Trauchberg (Füssen) mit
ungefähr gleicher Größe (2764 m² und 2089 m²) wurden in mehreren Jahren Messungen zur Abflussbildung bei unterschiedlichen Niederschlägen vorgenommen. Die beiden Untersuchungsflächen weisen eine ähnliche
Geomorphologie und Vegetationsbedeckung bei unterschiedlichem Ausgangsgestein auf. Neben anderen hydrologischen Parametern wurden an beiden Flächen Niederschlag, Abfluss und die elektrische Leitfähigkeit des
Abflusses zeitlich hoch auflösend registriert. Auf Basis der elektrischen Leitfähigkeit konnten Abflusskomponenten separiert werden. Die Analyse von Niederschlags-Abfluss-Beziehungen zeigt für das Gebiet auf
Lockergesteinen eine spontanere Reaktion auf Schwankungen der Niederschlagsintensität, während das Gebiet im Flysch höhere Abflussbeiwerte bei gleichen Niederschlagssummen aufweist. Für beide Gebiete konnten
Rezessionskoeffizienten in der Dimension a = 100 d-1 ermittelt werden. Das Verhältnis von elektrischer Leitfähigkeit und Abfluss weist im zeitlichen Verlauf Hysteresis-Effekte auf. Die Separation der Hy-drographen
in zwei Komponenten (Oberflächen- und Bodenwasserabfluss) zeigte, dass durch die Verdrängung von altem Bodenwasser mit hoher Mineralisierung die schnelle hydrologische Reaktion der Flächen hervorgerufen wird. Das
verdrängte Bodenwasser führt während geringer bis mäßiger Niederschläge zu höheren elektrischen Leitfähigkeiten im Konzentrationsabschnitt gegenüber dem fallenden Ast des Hydrographen, obwohl die Abflüsse gleich
sind. Auf beiden Versuchsflächen konzentriert sich die Abflussbildung auf die Tiefenlinien des Reliefs, wobei sich die Liefergebiete von Oberflächen- und Bodenwasserabfluss während des Niederschlags räumlich
verändern. Deshalb sollten Untersuchungen zu Abflussbildungsprozessen nur in natürlichen kleinen Hangeinzugsgebieten vorgenommen werden.
Summary: Runoff Production Processes during different Rainfall in small Hillslope Catchments of the Northern Limestone Alps
In two small hillslope catchments measurements of runoff production processes have been conducted over a period of several years. The two investigation areas
with similar size are situated in the unconsolidated moraine sediments of the Lainbach area near Benediktbeuern at the edge of the Bavarian Alpes and in the Flysch mountains of the Hoher Trauchberg near Füssen. The
geomorphology and the vegetation cover of the experimental sites are comparable. Together with some other hydrologic parameters, rainfall, runoff and the electric conductivity of runoff have been measured in a high
temporal resolution. The electric conductivity has been used as a geochemical tracer to carry out hydrograph separation. The analysis of rainfall-runoff relationships shows a close reaction of runoff to variations
of rainfall intensity for the catchment in the moraine sediments. The area in the Flysch mountains has a higher runoff coefficient. Both areas have runoff coefficients of the same dimension (a = 100 d-1). The
relation of electric conductivity and runoff shows a hysteretic behavior. Hydrograph separation indicates that translatory flow is the reason for the fast runoff reaction of both basins. If the rainfall amount is
low, deplacement of old soil water causes a higher electric conductivity in the rising limb of the hydrograph than in the recession part, although runoff is uniform. In both areas runoff production is concentrated
to the deepest parts of the relief. Therefore investigations on runoff production processes should be carried out in small catchments with natural divides.
Résumé: Le processus de formation de ruissellement dans des petits bassins versants des alpes calcaires du nord pour différentes intensités de précipitation
Des recherches sur l´écoulement provoqué des précipitations de différentes intensités ont été effectuées dans deux petits bassins versants pendant plusieurs
années. Les deux aires de recherche ont presque la même surface (2764 m² et 2089 m²) et elles sont situées dans les sédiments non-consolidés du pléistocène du Lainbach (Benediktbeuern/Haute Bavière) et dans le
flysch du Hoher Trauchberg (Füssen). La géomorphologie et la végétation des deux superficies sont pareilles, malgré la géologie différente. La précipitation, l´écoulement et la conductibilité électrique ont été
registrés entre autre d´une façon très détaillée. Les composants de l´écoulement ont été séparés à l´aide de la conductibilité électrique. L´analyse des relations précipitations/écoulements montre une réaction plus
spontanée en vue de la variation de l´intensité des précipitations pour la région des sédiments non-consolidés, tandis que dans le flysch l´écoulement est plus élevé pour la même quantité de précipitation. Des
coefficients de récession ont été constatés dans la dimension de a = 100d–1 pour les deux bassins. Le rapport entre la conductibilité électrique et l´écoulement montre dans son déroulement des effets
d‘hystérésis. La séparation de la courbe de l´écoulement en deux composants (écoulement superficiel et subsurface flow) montre que le déplacement de l´eau souterraine avec un taux élevé de minéralisation
engendre une réaction hydrologique rapide. L´eau souterraine déloquée mène à une conductibilité électrique plus élevée pour des précipitations faibles et moyennes par rapport à l‘axe baissant de la courbe,
bien que les écoulements soient identiques. L´écoulement des deux bassins est concentré dans le fond des rigoles, tandis que les régions fournisseurs d´écoulement superficielle et de subsurface flow change dans
l´espace. Des études des processus d´écoulement ne doivent être faites que dans des petits bassins versants naturels.
Dr. Karl-Friedrich Wetzel, Lehrstuhl für Physische Geographie, Universität Augsburg, Universitätsstraße 10, D-86135 Augsburg, e-mail: karl-friedrich.wetzel@geo.uni-augsburg.de
Lüder, Britta und Bernd Zolitschka: Jahreszeitlich geschichtete Sedimente des Sacrower Sees (Brandenburg) als Archiv zur Rekonstruktion von
Paläoumweltbedingungen
Zusammenfassung
Anhand der Sedimente des Sacrower Sees wurden in einem interdisziplinren Ansatz die Paloumweltbedingungen des Ökosystems seit Mitte des 17. Jahrhunderts
rekonstruiert. Die jahreszeitliche Schichtung (Warven) in den obersten 30 cm des Sediments ermglicht eine jahrgenaue Chronologie, die bis 1863 zurckreicht. Auf die lteren Sedimente wurde die mittlere
Sedimentationsrate von 2,4 0,7 mm ex-trapoliert. Durch hochauflsende sedimentphysikalische und geochemische Untersuchungen (Probenumfang: 1 cm bzw. durchschnittlich 4 Jahre) konnten drei grundsätzlich
unterschiedliche Sedimentationsphasen im Sacrower See rekonstruiert werden. Vor 1837: Das Sediment ist homogen und reich an allochthonem Kalzit. Im Profundal des Sees ist während des ganzen Jahres Sauerstoff
vorhanden. Der See ist zu dieser Zeit oligotroph. 1837-1862: Das Sediment ist homogen. Die dunkelbraune Farbe ist durch Rücklösung des Kalzits bedingt, die durch erhöhte Primrproduktion und dadurch sinkende pH-Werte
im Hypolimnion verursacht wird. Der See ist mesotroph. 1863-1999: Nach 1863 beginnt durch stetig zunehmende Primärproduktion die biogene Entkalkung und es stellen sich anoxische Bedingungen im Hypolimnion ein. Damit
werden die Warven im Sediment erhalten. Der Kalzit wird im Sommer hauptsächlich in Form von idiomorphen Kalzitkristallen abgelagert. Organischer Kohlenstoff und Kalzit korrelieren negativ. Sie zeigen dekadische
Schwankungen, die auf ständig zunehmenden Nährstoffeintrag und dadurch induzierte biogene und wasserchemische Reaktionen im See hinweisen.
Summary: Annually laminated sediments from Lake Sacrow (Brandenburg, NE-Germany) as an archive for palaeoenvironmental reconstruction
Palaeoenvironmental conditions were reconstructed back to the 17 th century based on an interdisciplinary study of Lake Sacrows sediments. With the upper 30 cm
of the sediment being annually laminated (varved), it is possible to establish a calendaryear chronology back until 1863. For older sediments the mean sedimentation rate of 2,4 0,7 mm is extrapolated. It is
possible to reconstruct three different sediment periods by high resolution geophysical and geochemical analyses (4 years per sample) for Lake Sacrow. Prior to 1837: Sediments are homogeneous, calcite content is
high and allo-chthonous. In the profundal oxygen was present throughout the year. The lake was still oligotrophic. 1837-1862: Sediments are homogeneous and turn black due to higher total organic carbon and
dissolution of calcite. Calcite dissolution is caused by lowering of the pH in the hypolimnion. The lake was mesotrophic. 1863-1999: After 1863 the threshold for autochthonous calcite precipitation was passed and
varves are preserved in the sediment. Layers consisting mainly of idiomorphic calcite crystals are formed in summer. TOC and calcite are negatively correlated. They show decadal fluctuations that point to biological
and water chemical reactions of the lake towards a steadily growing nutrient influx.
Résumé: Les sédiments du Lac de Sacrow (Brandebourg, nord-est de l’Allemagne) et leur stratification saisonnière utilisée comme archive de reconstitution
paléo-environnementale
Dans une approche interdisciplinaire, sur la base des sédiments du Lac de Sacrow, nous avons reconstitué le milieu paléoenvironnemental de l’écosystème de
ce lac en remontant jusqu’au 17ème siècle. La stratification saisonnière (des varves) constituant les 30 cm supérieurs des sédiments a permis d’établir une chronologie annuelle exacte depuis 1863. Un
taux de sédimentation moyen de 2,4 ± 0,7 mm a été extrapolé sur les sédiments les plus anciens. En procédant à des analyses géophysiques et géochimiques à haute résolution (ordre de grandeur d’un échantillon:
1cm, correspondant à 4 ans d’âge), on a reconstitué trois phases de sédimentation différentes du Lac de Sacrow. Dans la période précédant 1837, les sédiments sont homogènes et riches en calcite allochtone. A
l’endroit le plus profond du lac, on note la présente d’oxygène sur toute l’année. Le lac est oligotrophe à cette époque. Dans la période allant de 1837 à 1862, le sédiment est homogène. Sa couleur
très foncée est due à une dissolution de calcite qui a été causée par une production primaire accrue faisant décroître le taux de pH dans l’hypolimnion. Le lac est mésotrophe. Dans la période allant de 1863 à
1999, la décalcification biogène a commencé après 1863 suite à une production primaire croissante de calcite. Ainsi, des conditions anoxiques se sont installées dans l’hypolimnion et les varves ont été
conservées dans le sédiment. La calcite se dépose en été sous forme de couches de cristaux idiomorphes. Le carbone organique et la calcite ont un rapport négatif. Ils montrent des fluctuations décadaires indiquant
une croissance continuelle d’apports nutritifs et entraînant ainsi des réactions chimiques et biologiques dans l’eau du lac.
Dipl.-Geogr. Britta Lüder und Prof. Dr. Bernd Zolitschka, Universität Bremen, Institut für Geographie GEOPOLAR, Celsiusstrasse FVG-M, D-28359 Bremen
Schlecht, Eva, Ibrahima Kadaouré, Frieder Graef, Christian Hülsebusch, Friedrich Mahler and Klaus Becker: Land Use and Agricultural Practices in the
Agro-pastoral Farming Systems of Western Niger – a Case Study
Summary
The discrepancy between increasing regional food demand and limited production potential of Sahelian agricultural systems challenges West-Africa’s farmers
to more efficiently use the available nutrients. The present case study from Western Niger investigated farmers’ perception of the effectiveness of soil fertility measures they apply. Interview data on
livestock and soil fertility management in a 298 km² village territory were compared with quantitative data on mulching and corralling. Land use mapping was done in 1997 and 1998 to assess spatial dimensions of the
measures. From 1997 to 1998, cropland expanded from 46% of the territory’s surface to 49%, and fallow declined from 26% to 23%. The average fallow/cropland coefficient was 0.55, varying between 0.34 for
densely populated areas and 1.96 for areas prone to erosion. However, a coefficient below 0.5 can only be tolerated for continuously manured and mulched fields. The overall proportion of fields being mulched was
only 34%; figures for application of dry farmyard manure and corralling were 15% and 13% respectively. Often <600 kg/ha, the amount of mulch remaining on the field at the end of the dry season was below the
threshold level for measurable improvements of fertility and erosion parameters. The average size of corralled sites was 0.52 ha, and, at the territorial level, 3.2% of cropland benefited directly or indirectly
from animal dung. This area could expand to 5% if village livestock were systematically corralled. However, even if applied at the systems’ maximum level, individual soil restoration techniques are yet
insufficient to counterbalance nutrient exports. External inputs are inevitable to sustain cropland productivity in the agro-pastoral production systems studied.
Zusammenfassung: Landnutzung und bäuerliche Praktiken in den agropastoralen Produktionssystemen West-Nigers – eine Fallstudie
Die zunehmende Diskrepanz zwischen regional wachsender Nachfrage nach Nahrungsmitteln und dem begrenzten Ertragspotential sahelischer Agrarsysteme zwingt dazu,
die Nährstoffe innerhalb dieser Systeme effizienter zu nutzen. Die vorliegende Fallstudie aus West-Niger befasst sich mit der bäuerlichen Einschätzung selbst angewendeter, die Bodenfruchtbarkeit erhaltender
Maßnahmen. Den in Interviews erhobenen Informationen über Herdenstruktur und Management der Bodenfruchtbarkeit wurden quantitative Daten zur Menge an Mulchmaterial im Feld und zur Größe und Lage von Tierpferchen in
der 298 km² großen Dorfgemarkung gegenübergestellt. Landnutzungskarten für 1997 und 1998 wurden erstellt um die räumliche Ausdehnung der Maßnahmen zu erfassen. Der Anteil der Ackerfläche im Untersuchungsgebiet nahm
von 1997 bis 1998 von 46% auf 49% zu. Gleichzeitig ging der Anteil der Brachflächen von 26% auf 23% zurück. Das Verhältnis von Brachland zu Anbaufläche betrug 0,55, variierte aber zwischen 0,34 für dicht besiedelte
Gebiete und 1,96 für Gebiete mit hohem Erosionsrisiko. Ein Koeffizient unter 0,5 ist jedoch nur nachhaltig, wenn die Flächen jährlich mit Mist und Mulch gedüngt werden. Der Anteil der Felder, auf denen gezielt
Hirsestroh als Mulch ausgebracht wird, betrug nur 34%, auch der Anteil der mit Tierdung gedüngten oder gepferchten Felder war mit 15% und 13% gering. Die quantitativen Untersuchungen ergaben, dass zu Ende der
Trockenzeit meist <600 kg/ha an Mulch auf den Feldern verbleibt und damit der Schwellenwert nicht erreicht wird, oberhalb dessen eine Verbesserung von Fruchtbarkeits- und Erosionsparametern messbar wird. Aus der
durchschnittlichen Größe eines Tierpferches von 0,52 ha und unter Berücksichtigung der Anbauflächen im Untersuchungsgebiet wurde geschätzt, dass jährlich 3,2% der Felder direkt oder indirekt von Tierdung
profitieren. Diese Fläche könnte auf 5% ansteigen, wenn auch die Dorfherden systematischer gepfercht würden. Selbst bei maximaler Nutzung aller im System vorhandenen Möglichkeiten können individuelle Maßnahmen zum
Erhalt der Bodenfruchtbarkeit die Nährstoffexporte jedoch nicht ausgleichen. Um die Ertragsfähigkeit der untersuchten agropastoralen Systeme zu erhalten, müssen daher auch externe Nährstoffquellen herangezogen
werden.
Résumé: Occupation de sol et pratiques paysannes dans les systèmes agro-pastoraux de l’Ouest du Niger – une étude de cas
Le potentiel limité des systèmes agraires du Sahel et la demande alimentaire accrue forcent les paysans Ouest-Africains à utiliser plus efficacement les éléments
nutritifs de leurs systèmes de production. Menée dans un village à l’ouest du Niger, cette étude a examiné la perception des paysans sur l’efficacité de leur gestion de la fertilité des sols. Des
questions détaillées ont porté sur la gestion du cheptel et de la fertilité des sols pour des champs individuels à l’intérieur du terroir de 298 km². Les réponses des paysans étaient comparées aux données
mesurées sur la quantité de paille laissée dans les champs et sur les dimensions et l’emplacement des parcs à bétail. Pour extrapoler spatialement les mesures faits sur quelques sites, des cartes
d’occupation de sol étaient établies pour 1997 et 1998. De 1997 à 1998, la proportion des superficies cultivées montait de 46% à 49% du terroir, et les superficies en jachère diminuaient de 26% à 23%. Ainsi,
le taux de jachère par hectare de champs était de 0,55 en moyenne, variant entre 0,34 pour des secteurs peuplés et 1,96 pour des secteurs caractérisés par un risque élevé d’érosion. Néanmoins, un coefficient
inférieur à 0,5 n’est acceptable que si les champs sont continuellement fumés par parcage et paillage. La proportion totale des champs fumés par paillage était de 34%. Les proportions des champs fumés par
épandage de fumier sec ou par parcage étaient de 15% et 13%, respectivement. Les relevés sur le terrain montraient que la masse de paille sur les champs à la fin de la saison sèche était souvent <600 kg/ha, et
donc au-dessous du seuil nécessaire à une amélioration mesurable des paramètres de fertilité et d’érosion. La taille moyenne des gîtes de parcage était de 0,52 ha, et la superficie cultivée profitant de façon
directe ou indirecte du parcage est estimée à 3,2% par an. En évaluant les possibilités d’une utilisation accrue des ressources endogènes, il est estimé que la superficie bénéficiant du parcage pourrait être
élargie à 5% si les animaux sédentaires étaient parqués de façon plus systématique. Mais même appliqué au maximal autorisé par le système, les techniques de restauration de la fertilité des sols ne peuvent pas
compenser les exportations minérales. Le recours à des intrants exogènes est indispensable pour assurer, à long terme, le maintien de la productivité des systèmes agro-pastoraux étudiés.
Dr. Eva Schlecht, Institute for Animal Production in the Tropics and Subtropics (480b), University of Hohenheim, D-70593 Stuttgart, eset@uni-hohenheim.de
Ibrahima Kadaouré (MSc), ICRISAT Niamey, B.P. 12404, Niamey, Niger
Dr. Frieder Graef, Institute for Soil Science (310), University of Hohenheim, D-70593 Stuttgart
Dr. Christian Hülsebusch, Centre for Agriculture in the Tropics and Subtropics (790), University of Hohenheim, D-70593 Stuttgart
Dr. Friedrich Mahler, Delegation of the European Commission in Kenya/Somalia Unit, P.O.Box 30475, Nairobi, Kenya
Prof. Dr. Klaus Becker, Institute for Animal Production in the Tropics and Subtropics (480b), University of Hohenheim, D-70593 Stuttgart
Oldak, Anna: Biotic Potential Determination using Geographical Information Systems, Fuzzy Logic and Classical Approaches
Summary
The aim of the project was biotic potential determination using GIS for a 100 square kilometres area of old glacial landscape in Northeast Poland. The main
steps included field data gathering, database building and validation, delineation of landscape units, fuzzy logic database analysis, and land use assessment. The biotic potential of the area was determined based on
several environmental factors like nutrient availability, soil field water capacity, Digital Elevation Model, and the position of the Sun during the growing season. Two methods of data analysis were used. The first
was based on a conventional approach in landscape ecology - which is by relating spatial information of investigated environmental features to landscape units. In the second approach fuzzy logic theory using fuzzy
sets was applied; this approach assumes gradual changes in environmental features. The results proved that a fuzzy approach was in much better agreement with the field data, mainly because data loss occurred on the
sharply defined borders of landscape units of the first approach. The last step was a land use assessment in relation to the areas investigated for biotic potential value. The destructive role of the collective farm
was much pronounced on soil chemical properties.
Zusammenfassung: Bestimmung des biotischen Potenzials von Naturräumen durch GIS, Fuzzy Logic und herkömmliche Ansätze
Ziel des Projektes war die Bestimmung des biotischen Potenzials einer 100 km2 großen Fläche im altglazial geprägten Raum Nordost-Polens unter Verwendung eines
GIS. Die wesentlichen Schritte umfassten die Datenerhebung im Gelände, den Aufbau und die Validierung der Datenbank, die Abgrenzung der Naturraumeinheiten, die Auswertung der Datenbank mit Hilfe von Fuzzy Logic
sowie die Bestimmung der Flächennutzung. Das biotische Potenzial des Gebiets wurde auf der Basis verschiedener ökologischer Faktoren (Nährstoffangebot, Bodenwasserkapazität sowie Exposition und Sonnenstand)
bestimmt. Zwei Methoden der Datenauswertung kamen zur Anwendung: zum einen ein konventioneller Ansatz der Landschaftsökologie, der räumlich differenzierte Daten zu ökologischen Merkmalen scharf abgegrenzten
Naturraumeinheiten zuweist, zum anderen der Ansatz der Fuzzy Logic, der von allmählichen Übergängen bei den untersuchten ökologischen Merkmalen ausgeht. Hinsichtlich der Übereinstimmung mit den Geländedaten erbringt
letzterer weit bessere Ergebnisse, was insbesondere auf Informationsverluste des herkömmlichen Ansatzes an den scharf definierten Grenzen der Naturraumeinheiten zurückzuführen ist. Im letzten Schritt wurde eine
Erhebung der Flächennutzungen vorgenommen und in Beziehung gesetzt zu den ermittelten Arealen mit unterschiedlichem biotischen Potenzial. Dabei fiel insbesondere der schädigende Einfluss einer landwirtschaftlichen
Produktionsgenossenschaft auf bodenchemische Prozesse auf.
Résumé: Le potentiel biotique déterminé à l’aide de systèmes d’informations géographiques, de logique floue (fuzzy logic) et de méthodes classiques
Le but du projet était la détermination du potentiel biotique à l’aide de systèmes d’informations géographiques sur une surface de 100 km² dans un
ancien paysage glacial du nord-est de la Pologne. Les étapes principales étaient de rassembler des données sur le champ de recherches, de les organiser et de les valider, ainsi que de délinéer des unités de paysage,
d’analyser les données de base fuzzy logic et d’évaluer des terres utilisées. La détermination du potentiel biotique du paysage a été basée sur plusieurs facteurs environnementaux tels que la
disponibilité nutritionnelle et les disponibilité d’eau dans la nappe phréatique, le modèle d’élévation digital et la position du soleil pendant le période de croissance des végétaux. Deux méthodes
d’analyse des données ont été utilisées. La première basée sur une approche conventionnelle de l’écologie paysagère. Celle-ci consiste en l’association d’informations spatiales, fournies par
les analyses des particularités environnementales, à des unités paysagères. Pour la seconde approche une méthode fuzzy logic utilisant des fuzzy sets a été appliquée. Cette approche suppose des changements graduels
des particularités environnementales. Ces résultats ont prouvé que l’approche fuzzy convenait mieux aux données des champs de recherches, principalement parce que des pertes ont été réalisées sur les limites
bien définies des unités de paysage. La dernière étape fut d’évaluer les terres utilisables par rapport aux surfaces analysées pour leur valeur en potentiel biotique. Le rôle destructif des fermes collectives
est démontré par des taux élevés de produits chimiques dans leurs sols.
Dr. Anna Oldak, Department of Geoecology, Faculty of Geography and Regional Studies, University of Warsaw, Krakowskie Przedmieœcie 30, 00-927 Warsaw, Poland,
aoldak@plearn.edu.pl --- Currently: Hydrology and Remote Sensing Laboratory, United States Department of Agriculture, Beltsville Agriculture Research Centre, Beltsville, MD 20705, USA, aoldak@hydrolab.arsusda.gov
|
|
