Erosionsprozesse in degradierten Arganbeständen in Südmarokko
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Forschungsprojekt ARGAN untersuchte von 2017-2021 Erosionsprozesse und Bodendegradation sowie die Entwicklung der Arganbestände in Südmarokko. In drei Untersuchungsgebieten in der Souss-Ebene zwischen Hohem Atlas und Anti-Atlas wurden auf insgesamt 30 Testflächen à 1 ha Daten zur Geomorphodynamik, Bodendegradation und Arganentwicklung (Bestände und Baumarchitektur) über experimentelle Messmethoden sowie Fernerkundungsmethoden erhoben. Die Entwicklung der Arganbestände auf den ausgewiesenen Testflächen konnte über aktuelle UAV-Luftbildaufnahmen, rezente WorldView- sowie historische Satellitenbilder der US-Spionagemission HEXAGON erforscht werden. Gerade die kürzlich veröffentlichten HEXAGON-Satellitenbilder mit ca. 1 m Auflösung sind bemerkenswert gut mit WorldView-Bildern vergleichbar und sind damit für die Entwicklungskartierung von Baumbeständen (und viele weitere Forschungsfragen) von hohem Wert. Als unerlässlich erwies sich jedoch die Berücksichtigung der Faktoren, die das Aussehen der Baumkronen beeinflussen (Aufnahmegeometrie, Sonnenstand), da durch den Schattenanteil in den panchromatischen Bildern ansonsten hohe Überschätzungen der Baumbedeckung resultieren können. Auch konnte gezeigt werden, in welchem Ausmaß rein fernerkundliche Baumkartierungen auf Basis aktuell höchstauflösender Satellitendaten die Anzahl kleiner Bäume und von Bäumen in kronenüberlappenden Baumgruppen unterschätzen – eine Fehlerquelle, die es bei Verwendung und Vergleich von in der Literatur angegebenen Baumdichten zu berücksichtigen gilt. Eine generelle Degradation aller Arganbestände im Untersuchungsgebiet – wie ursprünglich angenommen – ist anhand der Baumgrößen und Baumdichten nicht festzustellen. Auf den Testflächen zeigten sich jedoch sehr heterogene Muster negativer, positiver und unveränderter Entwicklungen. Bäume, die seit Jahrzehnten unveränderte Kronengrößen aufweisen, sind häufig in einem degradierten Zustand stabil, wie der zusätzliche Faktor Baumarchitektur belegt. Eine positive Entwicklung aus diesem degradierten Zustand heraus ist durch den hohen Nutzungsdruck (im Wesentlichen die Beweidung mit Ziegen) unwahrscheinlich. Trotz der Degradation vieler Bäume zeigt sich die schützende Wirkung der Krone auf Bodenparameter wie die Gehalte an organischer Substanz oder Nährstoffen, die unter den Bäumen weitaus höher sind als im ungeschützten Bereich zwischen zwei Bäumen. Der Einfluss des Baumes auf den umliegenden ungeschützten Boden im Zwischenbaumbereich ist in spezifischen Richtungen zu erkennen: Im Norden sorgt die Beschattung vor der Mittagssonne für einen erhöhten Bodenwassergehalt; Streu und Bodenpartikel werden nach Osten durch Verwehung (bei Westwind) und hangabwärts durch Oberflächenabfluss transportiert und sorgen für erhöhte Kohlenstoff und Stickstoffgehalte. Diese Erkenntnisse sind auch auf andere Offenwald-Bestände zu übertragen. Zur Einschätzung der Geomorphodynamik unter und zwischen Arganbäumen wurden experimentelle Messverfahren mit dem Einring- und Tensions-Infiltrometer, Niederschlagssimulationen und Windkanalmessungen durchgeführt. Wasser kann unter den Bäumen schneller in den Boden eindringen (um den Faktor 1,2 – 1,5 erhöhte hydraulische Leitfähigkeit), während es im Zwischenbaumbereich zu schnellerer Oberflächenabflussbildung kommt (25 % erhöht), was an der niedrigeren Aggregatstabilität zwischen den Bäumen und damit einer schnelleren Verschlämmung der Oberflächen liegt. Suspensionskonzentrationen und Abtragsraten dieser Zwischenbaumflächen waren gegenüber den Flächen unter den Bäumen um das Doppelte erhöht. Winderosion auf Arganflächen zeigt große Unterschiede je nach Flächenbeschaffenheit. Flächen mit hoher Steinbedeckung weisen dabei die geringste Erodibilität auf, frisch gepflügte Flächen dagegen die höchste Anfälligkeit für Erosion. Die Erholung der Arganbestände ist unter dem aktuellen Nutzungsdruck nicht zu erwarten. Durch die hohe Degradation der Zwischenbaumbereiche könnte Jungwuchs sich auch bei Beweidungsschutz nur unter hohen Anstrengungen und jahrelanger Pflege etablieren. Aktuell ist der Beweidungsdruck viel zu hoch.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2019): Erosion processes in overbrowsed argan woodlands, South Morocco. Geophysical Research Abstracts (EGU 2019 Conference Proceedings) 21, EGU2019-13191
Kirchhoff, M.; Marzolff, I.; Seeger, M.; Aït Hssaine, A.; Ries, J.B.
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(2019): Geomorphodynamics in Argan woodlands, South Morocco. – Water 11: 2193
Kirchhoff, M.; Engelmann, L.; Zimmermann, L.L.; Seeger, M.; Marzolff, I.; Aït Hssaine, A.; Ries, J.B.
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(2019): Land use in the Souss region, South Morocco and its influence on wadi dynamics. – Zeitschrift für Geomorphologie 62(Suppl. 1): 137–160
Kirchhoff, M.; Peter, K.D.; Aït Hssaine, A.; Ries, J.B.
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(2019): Small Format Aerial Photography and UAS imagery: Principles, techniques and geoscience applications. 2nd, completely revised and updated edition. Amsterdam et al. (Elsevier), 382 p.
Aber, J.S.; Marzolff, I.; Ries, J.B.; Aber, S.W.
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(2020): Relative quantification of wind erosion in argan woodlands in the Souss Basin, Morocco. – Earth Surface Processes and Landforms 45(15): 3808–3823
Marzen, M.; Kirchhoff, M.; Marzolff, I.; Aït Hssaine, A.; Ries, J.B.
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(2020): Soil Degradation in Argan Woodlands, South Morocco. EGU General Assembly 2020, EGU2020-11249
Kirchhoff, M.; Engelmann, L.; Zimmermann, L.L.; Marzolff, I.; Seeger, M.; Aït Hssaine, A.; Ries, J.B.
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(2021): Spatial distribution of argan tree influence on soil properties in southern Morocco. – SOIL 7: 511–524
Kirchhoff, M.; Romes, T.; Marzolff, I.; Seeger, M.; Aït Hssaine, A.; Ries, J.B.
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(2021): Spatial patterns of argantree influence on soil quality of intertree areas in open woodlands in South Morocco. EGU General Assembly 2021, EGU21-2252
Kirchhoff, M.; Romes, T.; Marzolff, I.; Seeger, M.; Aït Hssaine, A.; Ries, J.B.
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(2022): Monitoring Dryland Trees With Remote Sensing. Part A: Beyond CORONA – Historical HEXAGON Satellite Imagery as a New Data Source for Mapping Open-Canopy Woodlands on the Tree Level. – Frontiers in Environmental Science 10: 896702
Marzolff, I.; Kirchhoff, M.; Stephan, R.; Seeger, M.; Aït Hssaine, A.; Ries, J.B.
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Global application of an unoccupied aerial vehicle photogrammetry protocol for predicting aboveground biomass in non-forest ecosystems. – Remote Sensing in Ecology and Conservation 8(1): 57–71
Cunliffe, A.M.; Anderson, K.; Boschetti, F.; Brazier, R.E.; Graham, H.A.; Myers-Smith, I.H.; Astor, T.; Boer, M.M.; Calvo, L.G.; Clark, P.E.; Cramer, M.D.; Encinas-Lara, M.S.; Escarzaga, S.M.; Fernández-Guisuraga, J.M.; Fisher, A.G.; Gdulová, K.; Gillespie, B.M.; Griebel, A.; Hanan, N.P.; Hanggito, M.S.; Haselberger, S.; Havrilla, C.A.; Heilman, P.; Ji, W.; Karl, J.W.; Kirchhoff, M.; Kraushaar, S.; Lyons, M.B.; Marzolff, I.; Mauritz, M.E.; McIntire, C.D.; Metzen, D.; Méndez-Barroso, L.A.; Power, S.C.; Prošek, J.; Sanz-Ablanedo, E.; Sauer, K.J.; Schulze- Brüninghoff, D.; Šímová, P.; Sitch, S.; Smit, J.L.; Steele, C.M.; Suárez-Seoane, S.; Vargas, S.A.; Villareal, M.; Visser, F.; Wachendorf, M.; Wirnsberger, H.; Wojcikiewicz, R.
