Studies on factors affecting the infiltration capacity of agricultural soils

Alhassoun, Rajeh

doi:10.24355/dbbs.084-200908180200-4

Published

Studies on factors affecting the infiltration capacity of agricultural soils

English
German

Water flooding induced by heavy rainfalls or river floods can harm agricultural soils. In particular, it leads to soil erosion and thus soil losses by high rates of surface runoff. Therefore, mitigation of the negative effects of flooding on soils is strongly needed. In this context, the soil infiltration capacity was considered as an important parameter to decrease the surface runoff by increasing the water infiltration into the soil, and thus enhance the soil protection against water erosion. The main aim of the present work was to identify the most important factors influencing the infiltration capacity of agricultural soils as a fundamental method for soil protection against early flooding. The effects of different land use and farming management systems on the water infiltration rates of soils were investigated at three experimental sites, in Braunschweig, Trenthorst and Mariensee. The results of the study revealed that the infiltration rate was strongly influenced by the land use systems. The highest infiltration rate was in the forest followed by grassland and the lowest was measured in arable land. In addition, it was found that the soil infiltration rate was considerably affected by the agricultural management practices. Organic farming supported higher earthworm populations resulting in high numbers of biopores, which significantly contributed to increased water infiltration rates. Conservation and reduced tillage systems produced larger numbers of earthworms, in particular the deep dwelling worms” anecic”, resulting in higher numbers of macropores with high continuity and connectivity which have an important role for the enhancement of water infiltration rates into the soil profile. Organic fertilization resulted in improved soil properties, which in turn positively affected the infiltration rate. Besides, the study revealed that the higher infiltration rates were a consequence of improved soil properties, which can provide a high protection for soils against degradation or erosion. Therefore, the infiltration rate can reflect the level of soil protection. Thus, the study deduced that the infiltration rate could be used as an indicator of soil protection.

Überflutungen ausgelöst durch schwere Regenfälle oder Überschwemmungen stellen eine Gefahr für landwirtschaftliche Böden dar, denn diese führen zu Bodenerosion und Bodenabtrag. Negative Auswirkungen von Überflutung sind aus Sicht der Nachhaltigkeit und des Bodenschutzes zu vermindern. Die Wasserinfiltration in den Boden wird in diesem Zusammenhang als wichtiger Parameter zum Bodenschutz erachtet. Erhöhte Infiltrationsraten und Wasserspeicherkapazitäten des Bodens können diesen vor Wassererosion schützen. Das Ziel der präsentierten Arbeit war die Identifikation der bedeutendsten Faktoren, die die Infiltrationskapazität landwirtschaftlicher Böden beeinflussen, um so einen Beitrag zum Bodenschutz und zum vorbeugenden Hochwasserschutz zu liefern. Die Auswirkungen unterschiedlicher Bodennutzung und Bewirtschaftungssysteme auf die Wasserinfiltration des Bodens wurden an den drei Standorten Braunschweig, Trenthorst und Mariensee untersucht. Das Ergebnis der Untersuchungen zeigte, dass die Infiltrationsrate durch die Bewirtschaftungssysteme stark beeinflusst wurde. Die höchsten Infiltrationsraten wurden im Wald gefunden, gefolgt von Weideland, die niedrigsten Raten hingegen in Ackerböden. Zusätzlich beeinflusste die landwirtschaftliche Bewirtschaftung die Wasserinfiltrationsrate in den Boden. Ökologischer Landwirtschaft begünstigten hohe Populationen von Regenwürmern, die zu einer erhöhten Anzahl von Bioporen führten. Die Bioporen ihrerseits führten zu einer gesteigerten Infiltrationsrate. Konservierende und reduzierte Bearbeitungssysteme förderten insbesondere die Anzahl der „anözischen“ Regenwürmer, die als tiefgrabende Bodelebewesen Bioporen bis in tiefe Bodenhorizonte bilden. Organische Düngung führte zu verbesserten Bodeneigenschaften und steigerte dadurch ebenfalls die Infiltrationsrate. Daneben, zeigten die Untersuchungen, dass die erhöhte Infiltrationsrate mit intakten Bodeneigenschaften korreliert, und verbesserte Bodeneigenschaften somit Schutz vor Bodenzerstörung und Erosion bieten. Das Ergebnis unterstreicht, dass die Infiltrationsrate als Indikator des Bodenschutzes dienen kann.