Spatial and temporal impacts of stone bunds on soil physical properties : a case study in the Northern Ethiopian highlands

Stone bunds sind eine gängige Maßnahme zum Bodenschutz im äthiopischen Hochland. Da sie entscheidenden Einfluss auf den Oberflächenabfluss haben, beeinflussen sie in weiteres auch Bodenparameter. Ziel dieser Arbeit war es einen Zusammenhang zwischen Lage der Stone bunds und der räumlichen Verteilung von Bodenparametern im Feld zu finden. Weiters sollen die untersuchten Parameter auch zeitlich beobachtet werden. Das Untersuchungsgebiet befindet sich im Gumara-Maksegnit Einzugsgebiet im nordäthiopischen Hochland. Dort wurden zwei Transekte definiert die für die Region als representativ angesehen wurden. Der erste Transekt schließt drei Felder mit Stone bunds als Bodenschutzmaßnahmen auf eine Länge von 71m ein. Der zweite Transekt wurde in unmittelbarer Nähe auf einer Länge von 55m gelegt und beinhaltet keine Bodenschutzmaßnahmen. Während der Regenzeit 2012 wurden folgende Parameter in unterschiedlichen zeitlichen und räumlichen Abständen gemessen: Trockendichte, Bodentextur, volumetrischer Wassergehalt und Infiltration aus der noch weitere Bodencharakteristika abgeleitet wurden. Hangneigung und Steinbedeckung wurden durch Fernerkundungsmethoden ermittelt. Statistische Methoden in der Auswertung zeigten räumliche und zeitliche Charakteristika der gemessenen Parameter auf. Der Oberflächenwassergehalt zeigte den eindeutigsten Einfluss mit einem periodischen Verhalten induziert durch die Stone bunds mit höheren Wassergehalten deutlich früher einsetzender Aufsättigung des Bodens über den Stone bunds. Die Trockendichte war deutlich niedriger in den Bereichen über den Stone bunds wo Sedimentation von Boden stattgefunden hat. Die gesättigte Leitfähigkeit und auch weitere Bodenwassercharakteristika zeigten zeitliche und räumliche Änderungen die jedoch eher gering waren und wahrscheinlich durch die Bodenstruktur beeinflusst wurden, da die Textur kaum ein räumliches Verhalten zeigte. Der stärkste Zusammenhang zwischen Parametern wurde für Neigung und Bodenwassergehalt gefunden.Stone bunds are a common practice for soil and water conservation (SWC) in the Ethiopian highlands. Influencing the surface runoff, they also affect temporal and spatial properties of soil physical parameters. The objective of this work is to find a relationship between the spatial distribution of soil properties and the location of the stone bunds, but also to monitor the temporal behavior of those soil parameters, to better understand the impact of stone bunds on soil water movement. The research area is located in the Gumara-Maksegnit watershed in Northern Ethiopia. There, two representative transects were selected: One transect crosses three fields with SWC measures applied on a length of 71 m. The second transect crosses an area without conservation structures at a length of 55 m. During the rainy season 2012 soil physical properties were monitored in specific spatial and temporal intervals. The measurements included bulk density, soil texture, volumetric water content, and tension infiltration experiments to determine soil water characteristics for the certain positions at the hill slope. Slope steepness and stone cover were assessed, using survey and photogrammetric analysis Statistical analyses revealed spatial and temporal characteristics of the assessed soil properties influenced by stone bunds. For near surface volumetric water content a clear periodic behavior along the stone bunds was found, with significantly higher values around the stone bunds. Additionally, an earlier increase in water content over the rainy season was found for the transect with SWC. The bulk density showed significantly lower values in the zones where accumulation of sediment material takes place. Saturated hydraulic conductivity but also soil water characteristics show temporal changes but also spatial differences that are most likely induced by differences in soil structure. The strongest spatial relationship was found for inclination and near surface soil water content.submitted by Schürz, ChristophWien, Univ. für Bodenkultur, Masterarb., 2014(VLID)112737