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Soil hydraulic conductivity and soil properties in soda pans in Seewinkel, Austria
Maximilian Juhasz
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Geography: Global Change and Sustainability
Betreuer*in
Stephan Glatzel
DOI
10.25365/thesis.79531
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-10371.35308.906348-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In der folgenden Studie wurden kf-Werte (auf 10°C korrigiert) und Bodenmerkmale im Oberboden (8–12 cm) und Unterboden (40–50 cm) entlang von Transekten mit jeweils fünf Messpunkten in den Böden dreier Salzlacken (Martenhoflacke, Moschadolacke und Illmitzer Zicksee) im österreichischen Seewinkel gemessen. Untersucht wurden dabei die Bodenparameter pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit, Textur, Gehalte an löslichen und austauschbaren Kationen (Na+, K+, Mg2+, Ca2+), Kohlenstoffgehalte, Wassergehalt, Lagerungsdichte sowie abgeleitete Größen. Das Ziel der vorliegenden Studie war es die Wasserdurchlässigkeit in Salzlacken zu quantifizieren und Verbindungen mit relevanten Bodenparametern zu untersuchen. Die durchschnittlichen kf-Werte, gemessen mit einem Standrohrinfiltrometer, reichten von kf = 9,12 × 10^(-9) m/s in der Martenhoflacke über kf = 2,04 × 10^(-8) m/s im Illmitzer Zicksee bis kf = 1,86 × 10^(-7) m/s in der Moschadolacke. Die niedrigsten kf-Werte wurden im Zentrum der Martenhoflacke gemessen (kf = -7,76 × 10^(-10) m/s). Flächen mit vollständiger Vegetationsbedeckung zeigten höhere kf-Werte (kf = 2,75 × 10^(-7) m/s) als solche ohne vollständige Bedeckung (kf = 3,89 × 10^(-9) m/s). Die stärkste positive Korrelation zeigte sich zwischen kf-Werten und dem Gehalt an organischem Kohlenstoff im Oberboden (R² = 0,775; p<0,05), während der pH-Wert des Oberbodens die stärkste negative Korrelation aufwies (R² = 0,551; p<0,05). Im Unterboden waren vor allem der Schluffgehalt (R² = 0,472; p<0.05) und austausch-bares Mg2+ (R² = 0,471; p<0.05) positiv mit den kf-Werten assoziiert. Mithilfe einer Principal Component Analysis wurden jeweils vier (Oberboden) und drei (Unterboden) Komponenten (PC) der Bodeneigenschaften identifiziert, welche über 85 % der Gesamtvarianz erklärten. Im Oberboden wies PC1 (≈44% der Varianz), welcher hauptsächlich mit den löslichen und austauschbaren Kationen in Zusammenhang stand, die deutlichste negative Korrelation mit den ermittelten kf-Werten auf (R² = 0,61; p<0,05). Im Unterboden zeigte nur PC2 (≈21,8% der Varianz) eine signifikante positive Korrelation mit der SHC (R² = 0,389; p<0,05). Tonmineralanalysen im Zentrum der Salzlacken ergaben eine Dominanz von Illit und Chlorit, sowie Vorkommen von Protodolomit, während Smektit nur im Illmitzer Zicksee nachgewiesen werden konnte. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Dispergierbarkeit des Oberbodens eine zentrale Rolle in der niedrigen Wasserleitfähigkeit der Salzlackenböden spielt. Die Rolle von organischem Kohlenstoff und Vegetation, sowie deren Wechselwirkungen mit dem Ionenhaushalt des Bodens und die Mechanismen der Salzbodenbildung bedürfen jedoch weiterer Untersuchungen. Im Vergleich dazu sind sowohl die Bodentextur im Oberboden als auch Eigenschaften des Unterbodens von geringerer Bedeutung für die ermittelten kf-Werte. Die Studie konnte nicht bestätigen, dass niedrigere kf-Werte direkt zu längeren Phasen der Wasserführung führen. Tonmineralogische Unterschiede könnten ebenfalls zu unterschiedlichen kf-Werten in Martenhoflacke und Illmitzer Zicksee beigetragen haben, etwa durch Unterschiede in der Bildung von Schrumpfrissen. Zudem zeigte sich eine unterschiedliche räumliche Verteilung niedriger kf-Werte entlang eines Höhengradienten: Während in der Martenhoflacke nur zentrale, tiefer gelegene Bereiche niedrige kf-Werte aufwiesen, traten geringe kf-Werte im Illmitzer Zicksee flächendeckend über den gesamten Höhengradienten hinweg auf.
Abstract
(Englisch)
This study measured kf values and subsequent soil hydraulic conductivity (SHC), as well as topsoil (8 – 12 cm) and subsoil (40 – 50 cm) properties along transects consisting of five measurement points across the lakebeds of three Austrian soda pans: Martenhoflacke, Moschadolacke, and Illmitzer Zicksee. The aim of this study was the quantification of SHC within soda pans, as well as determining its connection with soil salinity and other relevant parameters. Average SHC, obtained using a single-ring "Standrohr" infiltrometer, ranged from a mean of kf = 9.12 × 10^(-9) m/s in Martenhoflacke to kf = 2.04 × 10^(-8) m/s in Illmitzer Zicksee, and kf = 1.86 × 10^(-7) m/s in Moschadolacke. The lowest SHC was recorded near the center of Martenhoflacke (kf = -7.76 × 10^(-10) m/s), while two sites did not yield kf values due to extremely low permeability. Furthermore, fully plant-covered sites across all soda pans exhibited significantly higher SHC values (kf = 2.75 × 10^(-7) m/s) compared to sites without full plant cover (kf = 3.89 × 10^(-9) m/s). All quantified soil properties (pH, electrical conductivity, soil texture, soil exchangeable and soluble Na+, K+, Mg2+, and Ca2+, organic and inorganic carbon, water content, bulk density, as well as derived values), along with principal component analysis (PCA) factors, were correlated with SHC. The strongest overall positive ordinary least squares (OLS) correlation between SHC and a single soil property was found for topsoil relative organic carbon content (R² = 0.775, p<0.05), while topsoil pH showed the strongest negative OLS correlation with SHC (R² = 0.551, p<0.05). In the subsoil, the strongest positive correlations were observed for fine silt content (R² = 0.472, p<0.05) and exchangeable Mg2+ (R² = 0.471, p<0.05). PCA yielded four principal components (PC) for topsoil and three for subsoil properties respectively, together explaining more than 85% of the total variance. Topsoil PC1 (≈44% of variance), connected primarily with soil ion related properties, showed the strongest negative correlation with SHC (R² = 0.61, p<0.05). In the subsoil, only PC2 (≈21.8% of variance) showed a significant positive correlation with SHC (R² = 0.389, p<0.05). Lastly, clay mineral examinations in the lakebed center confirmed illite, chlorite and protodolomite across all soda pans and smectite only in Illmitzer Zicksee. Based on the results, topsoil dispersivity was identified as a major driver of low SHC in soda pans. However, the precise role of organic carbon and plant cover, and their complex interplay with soil ion content, as well as the mechanisms behind saline soil formation and persistence, require further examination. Topsoil texture and subsoil properties, had a lesser impact on SHC measured within this study. Prolonged periods under water saturation were not directly linked to low SHC in saline soils, instead the shape of the lakebed was an explanation of differences in water saturation times. Furthermore, the distribution of low SHC areas along the elevation gradient varied between Martenhoflacke and Illmitzer Zicksee, whereby Martenhoflacke only showed low SHC in the central, low elevation areas and Illmitzer Zicksee exhibited low SHC along the whole elevation gradient. Moreover, clay mineralogical differences influence the formation of shrinkage cracks in saline soils and could have led to changes in saline soil SHC between Martenhoflacke and Illmitzer Zicksee.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Salzlacken Wasserdurchlässigkeit kf Bodenhydrologie Salzboden Solontschak-Solonetz Solonetz Solontschak Seewinkel
Schlagwörter
(Englisch)
soda pan soil hydraulic conductivity water permeability saline soil kf soil hydrology saline salt
Autor*innen
Maximilian Juhasz
Haupttitel (Englisch)
Soil hydraulic conductivity and soil properties in soda pans in Seewinkel, Austria
Paralleltitel (Deutsch)
Wasserdurchlässigkeit und Bodeneigenschaften in den Salzlacken des Seewinkels
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
130 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Stephan Glatzel
Klassifikationen
38 Geowissenschaften > 38.63 Bodeneigenschaften ,
38 Geowissenschaften > 38.87 Oberflächenwasser
AC Nummer
AC17690550
Utheses ID
76496
Studienkennzahl
UA | 066 | 855 | |