Field Experiments & Instrumentation / Workshops                    --- Making Things Happen ---     


Maun (Botswana)


Standort

Okavango Delta

Botswana, Mopane Wald

Latitude -19.92
Longitude 23.56

Botswana, Überflutungsgebiet

Latitude -19,61
Longitude 23,27

Botswana, Grasslandschaft

Latitude -19,66
Longitude 23,35

Botswana, Sumpf

Latitude -19,01
Longitude 22,40

Überblick

  • 1999-2003
  • Zusammenarbeit mit dem Okavango Research Center (Universität Botswana)
  • Mopanewald fester Turm
  • Messkampagnen
  • Eddy Covarianz (CO2, Wasser)
  • Solarstation
  • Gaswechselmessungen
  • Kronendach und Bestandsmessungen
  • Vegetationsaufnahmen
  • Bodenprobenahmen

Projekt

CARBOAFRICA

Beschreibung & Geschichte

Fester Turm - Mopane Wald

Der Forschungsstandort befand sich im nördlichen Botswana, ca. 20 km östlich der Stadt Maun.
Colophospermum mopane ist die typische Waldart des südlichen Afrika, sie wächst auf mittelschweren Böden mit einem jährlichen Niederschlag von 300–800 mm (Timberlake, 1995). Der durchschnittliche Niederschlag in Maun beträgt 460 mm, davon fallen typischerweise mindestens 80% in den vier Monaten von November bis Februar. Doch die Verteilung ist höchst unregelmäßig, mitunter ereignen sich verstreute, kleine Niederschläge bis Mai oder auch bis Anfang September, während selbst während der Regenzeit manchmal wochenlange Trockenzeiten beobachtet werden (Veenendaal et al., 2004).

Die Böden sind ausgehärtete Sande mit einer maximalen Wasserspeicherfähigkeit unter 20% in den oberen 50 cm. In 2–6 m Tiefe befinded sich eine Kalkstein-Schicht.

Im Gebiet um Maun bildet Mopane nahezu eine Monokultur von 8 m hohen Bäumen mit einem Leaf Area Index von rund 1.2 im Februar und März. Ein paar Acacia erioloba gibt es. Mopane ist eine Trockenlaubspezies mit einem sehr unregelmäßigen Laubfallmuster (Veenendaal et al., 2004).

Kampagnen – Überflutungsgebiet, Grasslandschaft, Sumpf

Es wurden drei hinsichtlich ihrer Hydrologie unterschiedliche Forschungsstandorte im Okawangodelta ausgewählt. Der Okavango fließt vom Hochland Angolas nach Botswana, wo er sich aufspreizt und ein komplexes dynamisches Mosaik bildet von saisonalen und ganzjährigen Sümpfen, Überflutungsflächen, regenabhängigen Grünflächen und Savannen. Die krautige Vegetation wird dominiert von C4 Grasen und Seggen, aber auch einige C3 Spezies, besonders in den feuchteren Gebieten sind vertreten (Ellery et al., 1992). Einer der Forschungsstandorte wurde in einem der mehrjährigen Sümpfe in der Nähe des Jao Hauptfluss-Kanals gewählt. In diesem Gebiet hat sich Torf angereichert, was auf dauerhaft Überschwemmung schließen ließ.

Der zweite Forschungsstandort repräsentierte eine typische saisonal überflutete Fläche, mit Seggen , wie Schoenoplectus coryombosus und Cyperus articulatus. Der Ton, der hier den vorherrschenden Bodentyp repräsentierte, verfärbte sich durch bei Feuchtigkeit schwärzlich. Panicum repens dominierte etwas die höher gelegenen Gebiete mit weniger saisonaler Überflutung und I. cylindrica wurde auf den oberen trockeneren Gebieten der Überflutungsfläche gefunden (Mantlana et al., 2008). Panicum repens und I. cylindrica wurden auf Flächen mit sandig-tonigem Charakter gefunden.

Das dritte Gebiet, das untersucht wurde war ein regenabhängiges Grünland, welches schon seit ein paar Jahren, vielleicht Jahrzehnten, nicht mehr überflutet war. Hier bestand der obere 30  cm Boden hauptsächlich aus Sand. Die Vegetation war dominiert von ein- und mehrjährigen Gräsern (Mantlana et al., 2008).

Auf der saisonal überfluteten Fläche wurden an einem Turm Eddy Covarianz Flüsse, sowie halbstündlich Niederschlag, Lufttemperatur und Wasserdampfsättigungsdruck in 3 m Höhe gemessen.

Im Sumpf und im semiariden regenabhängigen Grasland wurden ähnliche Daten mit ähnlichem Equipment, mit einem Mobilen Turm in 7 m and 3 m Höhe erhoben.

Variablen & Instrumente

Flüsse

  • Eddy Covarianz - CO2, Wasserdampf, Momentum, Wärme (Gill R3, LI6262)

Meteorologie

  • Windgeschwindigkeit- Schalenanemometer, Thies
  • Luftdruck - Barometer RPT 410, Druck Inc.
  • Luftdruck - Druckgeber PTB101B, Vaisala
  • Lufttemperatur und Luftfeuchte - Temperatur-Feuchte-Sensor HMP45D, Mela
  • Lufttemperatur - Thermometer, Friedrichs
  • Niederschlag - beheizter Kippschaufel-Niederschlagsmesser Model 52202, Young
  • Nettostrahlung - Pyrradiometer LXG055, Dr Lange
  • Albedo - Pyranometer CM14, Kipp & Zonen
  • Photosynthetisch aktive Strahlung - PAR Sensor LI-190SA, LiCor

Bodenverhältnisse

  • Bodentemperatur local – Temperatur-Messfühler HMP45A, Vaisala
  • Bodenfeuchte lokal - Bodenfeuchte Sensor HH2 + Theta- Sonde ML-2x, Delta-T
  • Bodenfeuchte an 12 Positionen - Theta-Bodenfeuchte-Sonde ML-2x, Delta-T
  • Bodenwärmestrom an 5 Orten - Bodenwärmestromplatten HP3/CN3, Rimco

Datenerfassung

  • Meteorologische Daten - Datenlogger CR23X, Campbell Scientific
  • Flux data - notebook

Stromversorgung

  • Solarstation
  • Akkus

Publikationen

Arneth, A., Veenendaal, E. M., Best, C., Timmermans, W., Kolle, O., Montagnani, L., Shibistova, O. (2006). Water use strategies and ecosystem-atmosphere exchange of CO2 in two highly seasonal environments. Biogeosciences, 3(4), 421-437.

Mantlana, K. B., Arneth, A., Veenendaal, E. M., Wohland, P., Wolski, P., Kolle, O., Wagner, M., Lloyd, J.(2007). "Inter-site and species specific differences in photosynthetic properties of C-4 plants growing in an African savanna/wetland mosaic." South African Journal of Botany 73(2): 330-330.

Mantlana, K. B., Arneth, A., Veenendaal, E. M., Wohland, P., Wolski, P., Kolle, O., Wagner, M., Lloyd, J.(2007). "Seasonal and inter-annual Soil CO2 efflux in savanna/wetland mosaic in the Okavango Delta, Botswana." South African Journal of Botany 73(2): 300-300.

Mantlana, K. B., Arneth, A., Veenendaal, E. M., Wohland, P., Wolski, P., Kolle, O., Lloyd, J. (2008). Seasonal and inter-annual photosynthetic response of representative C4 species to soil water content and leaf nitrogen concentration across a tropical seasonal floodplain. Journal of Tropical Ecology, 24(Part 2), 201-213. doi:10.1017/S0266467408004859.

Mantlana, K. B., Arneth, A., Veenendaal, E. M., Wohland, P., Wolski, P., Kolle, O., Wagner, M., Lloyd, J. (2008). Photosynthetic properties of C4 plants growing in an African savanna/wetland mosaic. Journal of Experimental Botany, 59(14), 3941-3952. doi:10.1093/jxb/ern237.

Veenendaal, E. M., Kolle, O., Lloyd, J. (2004). Seasonal variation in energy fluxes and carbon dioxide exchange for a broad-leaved semi-arid savanna (Mopane woodland) in Southern Africa. Global Change Biology, 10(3), 318-328.

Bird, M. I., Moyo, C., Veenendaal, E. M., Lloyd, J., Frost, P. (1999). Stability of elemental carbon in a savanna soil. Global Biogeochemical Cycles, 13(4), 923-932. doi:10.1029/1999GB900067