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1. Einleitung

1.1. Zur Einführung

Das Bewusstsein über die Unersetzlichkeit des Bodens verdient je länger je mehr Aufmerksamkeit. In forstlichen Belangen sind nicht nur Kenntnisse über die Waldfunktionen, sondern auch die Standortverhältnisse von grosser Bedeutung. Dabei sind Bodenkarten eine wertvolle Hilfe. Die Herstellung einer informativen, allgemeinverständlichen Bodenkarte setzt das sorgfältige Zusammentragen von Grundlagenmaterial und viele Stunden Feldarbeit voraus. Dabei werden höchstens für Teilaspekte (z.B. die digitale Reliefanalyse) automatische Prozesse angewendet. An dieser Stelle weise ich auf die Arbeit von FRIEDRICH (1996) hin. Damit die Bodenkarten nicht nur analog zur Verfügung stehen, müssen sie für die Anwendung mit GIS erst einmal digitalisiert werden. Die hier angedeuteten Arbeiten sind teuer und zeitintensiv.
Im Kanton Zürich liegen für die landwirtschaftliche Zone Bodenkarten vor. Die Waldzone wurde aus Kostengründen zurückgestellt. Jedoch wurden im Kanton Zürich zwischen 1982 und 1988 alle Wälder nach den Grundlagen der Standortkartierung vegetationskundlich aufgenommen. Geographische Informationssysteme eignen sich zur Untersuchung komplexer Fragestellungen, da sie grosse Mengen räumlich referenzierter Daten miteinander in Beziehung bringen. In diesem Sinne sind sie auch das Hauptwerkzeug für den datenverarbeitenden Teil der Arbeit. Mit einem Geographische Informationssystem können die in digitaler Form vorliegenden Vegetationsdaten mit den noch zu erhebenden Bodendaten verarbeitet und in Beziehung gebracht werden, um damit eine Bodenkarte zu modellieren. Von dieser Situation leitet sich die nachfolgend aufgeführte Problemstellung ab.
Da für einen statistischen Ansatz zuwenig Daten vorliegen, wird die Problemstellung graphisch und qualitativ angegangen.

1.2. Problemstellung und Zielsetzung

Die folgende Problemstellung war für diese Arbeit zentral:
Mit welchen Geländedaten lässt sich eine Bodenkarte mit einem geographischen Informationssystem realisieren?
Das erste der unten aufgelisteten Ziele ist eine Voraussetzung, damit die zweite Zielsetzung erreicht werden kann.
  1. Das erste Ziel der Arbeit besteht darin, in einem Testgebiet der Naturlandschaft Sihlwald eine Bodenkarte zu erstellen.
  2. Das zweite Ziel ist, Grundlagen eines Verfahren zu entwickeln, um damit eine Bodenkarte der Naturlandschaft Sihlwald zu modellieren.
Als Basisdaten stehen die digitalen Daten des geographischen Informationssystems NLS (GIS/NLS) zur Verfügung.
Für die Modellierung einer Bodenkarte mit GIS stellen sich folgende Fragen:

Gründe für meine Untersuchungen in der Naturlandschaft Sihlwald

Seit 1986 sind schon zahlreiche Studien über die Naturlandschaft Sihlwald angefertigt worden. Das sind Grundlagearbeiten zur Unterstützung des Konzeptes, wie auch Diplom- und Doktorarbeiten. Zu den Basisstudien und abgeschlossenen Arbeiten gehören u. a. folgende Berichte:
Die Datenvielfalt, ein grosser Teil steht in digitaler Form im GIS/NLS zur Verfügung, machen die Naturlandschaft Sihlwald als Untersuchungsgebiet attraktiv. Ebenso das Projekt "Bodenkarte Naturlandschaft Sihlwald" von A. Pazeller, das im Frühjahr 1998 startete. Seit Januar 1999 werden die Digitaldaten der Naturlandschaft Sihlwald betreut, und sie können offiziell als geographisches Informationssystem "GIS/NLS" bezeichnet werden.
Die im folgenden aufgeführten Datensätze stehen im GIS/NLS zur Verfügung:
Die oben aufgeführten Arbeiten und Daten weisen auf einen grossen Informationspool hin. Auffallend ist jedoch, dass bis heute keine Arbeit zur Bodenbeschaffenheit in der Naturlandschaft Sihlwald vorliegt. Eine Ausnahme bildet das Profil 'Wüesttobel', welches in den Physikalischen Eigenschaften von Böden der Schweiz (RICHARD et al., 1981) beschrieben ist. Bei dieser Aufnahme handelt es sich um eine exakte Profilansprache einer typischen Lokalform. Das Manko der fehlenden Bodeninformationen gilt es aufzugreifen und die vorliegenden Daten auf ihre Brauchbarkeit für Bodenfragen zu analysieren.
Die Vegetation wurde für den ganzen Kanton Zürich aufgenommen. Sowohl auf landwirtschaftlichen Gebieten, wie auch in Waldregionen. Die Waldgebiete des Kanton Zürichs wurden in den Jahren 1983 bis 1988 durch die Beratungsgemeinschaft für Umweltfragen (BGU) im Auftrag des Oberforstamtes des Kantons Zürich und des Amtes für Raumplanung Zürich vegetationskundlich kartiert. Die Naturlandschaft Sihlwald wurde 1986/87 aufgenommen. Es wurde jedoch kleinflächiger gearbeitet, als im übrigen Kanton. Dabei entstand die Pflanzensoziologische Karte Sihlwald. (Näheres zu den Vegetationsaufnahmen siehe Kapitel 2.3). Die Standortkarte, wie die Pflanzensoziologische Karte auch genannt wird, bildet die Grundlage für die Bodenmodellierung.

1.3. Das Untersuchungsgebiet

1.3.1. Die Lage

Die Lage und die Ausdehnung der Naturlandschaft Sihlwald ist in der Übersichtskarte Abb. 26, S. 65 zu sehen.
Die Naturlandschaft Sihlwald mit einer Fläche von ca. 1000 ha, liegt im Bereich des grössten Laubmischwaldes des Schweizer Mittellandes und befindet sich rund 10 km südlich der Stadt Zürich. Das Gebiet an der Ostflanke der Albiskette erstreckt sich vom Albisgrat im Westen bis zur Sihl im Osten. Im Norden liegt die Grenze bei der Ortschaft Langnau, im Süden bei Sihlbrugg. Die Höhenausdehnung geht von 400 m. ü .M. an der Sihltalsohle bis auf gut 900 m. ü. M. auf dem Albisgrat. Die Exposition zeigt für die ganze Region auf NNE. Entlang der Sihl und des Grates weist das Gebiet sehr steile Regionen mit Neigungen zwischen 50 - 70% (ca. 26 - 35 Grad) auf. Dazwischen, auf etwa 600 m. ü. M., liegen mehrere Terrassen, welche von vielen markanten Bachläufen begrenzt werden. Die Terrassen und einige Gebiete entlang der Sihl sind die einzigen ebenen Flächen (Neigung <20 %, ca. 11.5 °) in der Naturlandschaft Sihlwald.

1.3.2. Die Vegetation

Die Artenvielfalt der Pflanzengesellschaften in der Naturlandschaft Sihlwald ist für das Schweizer Mittelland einmalig. Die Vegetation besteht mehrheitlich aus Buchenwaldgesellschaften und in feuchteren Lagen aus Ahorn-Eschenwald. Vereinzelt sind auch Fichteneinschläge zu finden. Neben waldfreien Mergelfluren wachsen auf instabilen Mergelsteilhängen Föhrenwälder auf wechselfeuchten, mit wenig Humus angereicherten Böden, wechseltrockene Buchenmischwälder auf stabilisierteren Böden, feuchtere Buchenwälder auf gut entwickelten Böden mit Hangwassereinfluss, Eschen- und Erlenmischwälder in Tälern, Runsen, Bachtobeln und an Hangfüssen mit länger vernässten Böden und Hangriedwiesen sowie Quellmoore am Fusse von Steilhängen (LANDOLT 1978). Der Sihlwald wird ziemlich naturnah eingestuft. Für die ganze Fläche wurden 48 verschiedene Waldgesellschaften kartiert. Die Kartierung beruht auf der Einteilung der Vegetationsgesellschaften nach ELLENBERG und KLÖTZLI (1972). Der Nordteil ist aufgrund der grösseren Distanz zwischen Sihl und Albisgrat deutlich flacher ausgestaltet. Die durchschnittlichen Jahresniederschläge sind mit etwa 1200mm/Jahr etwas höher als in der Stadt Zürich. Dies entspricht einem feuchten Klima.

Die Geologie

Vom Sihlsprung bis Zürich ist die Sihl in die obere Süsswassermolasse eingetieft. Die obere Süsswassermolasse stammt von den Schüttungen des Hörnlifächers. Im Sihlwald herrschen vor allem Sandstein und Mergel vor. Vereinzelt sind aber auch Nagelfluhbänke und Sandbänke aus mit Kalk verkitteten Quarzkörnchen und Glimmerplättchen zu finden. Zum Teil ragen Knauer (unregelmässig geformte, auch plattige bis kugelige Gebilde aus verhärteten Sandsteinpartien) aus den weichen, zerreibbaren Sandmassen heraus → die sogenannte Knauermolasse. Über der oberen Süsswassermolasse finden sich Jungmoränen und Niederterrassenschotter aus der Würm-Kaltzeit. (Die Moränen sind aus grobem bis feinem, eckigen Blockschutt, dieser ist unregelmässig mit Sand vermischt.) Das Material stammt vor allem vom Linthgletscher, aber auch vom Rheingletscher. Der Albisgrat war in der Würm-Kaltzeit ein Nunataker, also eisfrei. Die Nacheiszeit oder Alluvialzeit war von grossen Hangrutschungen als Folge von Unterspühlungen geprägt. Kleine Seitenbäche rissen Breschen in den Molassehang des Albis. Die "Jugendlichkeit" der Sihllandschaft ist eine Folge der spätglazialen Hebung des Alpenrandes. Der Albisosthang ist von Sihlbrugg bis Albisrieden in Zürich von vielen Rutsch- und Bergsturzmassen geprägt. Diese Sackungsmassen sind von vielen Wildbächen durchschnitten und teilweise von Jungmoränen bedeckt. Daraus folgt, dass sie älter als die letzte Eiszeit sind, wahrscheinlich stammen sie aus dem letzten Interglazial. Auf etwa 800m Höhe liegt eine durchgehende Abrissnische, deutlich markiert von Nackentälchen und kleinen Terrassen mit versumpften Stellen. Die Sihl wird davon an den gegenüberliegenden Berg gedrängt, die Gegend ist bis heute noch nicht zur Ruhe gekommen (SUTER, 1956).

1.3.4. Der Boden

Welche Bodentypen können in der Naturlandschaft Sihlwald erwartet werden?
In der Naturlandschaft Sihlwald werden Bodentypen der sauren Braunerden, stark erodierte Formen, wie Rohböden, von Stau- oder Grundwasser geprägte Böden, Pseudogley oder Gley, erwartet. Im Kapitel 4.1.1 sind die überprüften Bodentypen des Testgebietes aufgeführt.
Im nachfolgenden Abschnitt sind die Ausführungen von GROSSMANN (1965:7) zur Bodenbeschaffenheit in der Naturlandschaft Sihlwald beschrieben:
Die reinen Sandsteingebiete liefern einen mageren und trockenen Boden, der meist von Föhren, Bergföhren und Mehlbeerbäumen bestockt ist. Die Mergel führen zu tiefgründigen und frischen Böden, mit einer latenten Gefahr zur Vernässung. Trotzdem eignen sie sich zum Anbau von anspruchsvolleren Holzarten und für die Landwirtschaft. Verschwemmte, abgerutschte und abgestürzte Molasse- und Mergelpartien finden sich als Zwischenglieder. Diese sind von ausserordentlicher wechselnder Gründigkeit und Fruchtbarkeit. Die Böden als Träger des Pflanzenkleides gehören zur Braunerdeserie, die je nach Untergrund lehmig, tonig, sandig oder kiesig ausgebildet ist. Nur bei sehr kalkreichen Mergeln sind Rendzinen entstanden. Im allgemeinen treffen wir eher tiefgründige Böden mit lebhafter Tätigkeit der Bodenfauna und -flora, mit gutem Abbau der Streudecke und mit daraus resultierender krümeliger Struktur. Auf älteren oder trockeneren Böden mit Auswaschung hat sich saurer Rohhumus gebildet, insbesondere dann, wenn schon lange Rottannen oder Föhren die Bestockung bildeten oder Kahlschläge durchgeführt wurden.




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