1 Subtropisch / Tropische Trockengebiete / ZB III © H. Kehl.

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Subtropisch / Tropische Trockengebiete / ZB III

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Tropische / Subtropische Trockengebiete (ZB III)

SW-Afrika

Nord-AfrikaAsienKalifornien

TexasMexiko

Zentral-Australiens

KüstePeru,Bolivien,Chile

Ost-Brasilien,Argentinien

kalteMeeresströmung

Grenze zwischen tropischen und subtropischen Trockengebieten

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Winter = Nov. bis Febr. - der nördlichen Breiten (niedrigster Sonnenstand)Sommer in südlichen Breiten

Wendekreis des Steinbocks

Zyklone greifenweit nach Süden aus

Wendekreis des Krebses

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Winter = Juni bis Sept. - der südlichen Breiten (niedrigster Sonnenstand)Sommer in nördlichen Breiten

Wendekreis des Steinbocks

Wendekreis des Krebses

Die monsunalenNiederschlägegreifen weitnach Nordenaus

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Übergangsräume zu den Winterfeuchten Subtropen:Gras- und Strauchsteppen

Nordhemisphäre

Südhemisphäre

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Übergangsräume zu den Sommerfeuchten Tropen:Dornsavannen - Dornsteppen

(die wichtigsten Vorkommen)

Nord undMittelamerika:Chihuahua (Mexiko)Sonora (USA)

Südamerika:Caatinga (Brasilien)Gran Chaco, Monte (Arentinien)

Südafrika:Kalahari (Botswana)SW-Madagaskar

Australien:Zentrum - jedochkaum echte Wüsten!

Nord- undWestafrika:Sahel (tw Halbwüste)Eritrea-SomaliaTanaland-Massaisteppe

Asien:Tharr (Pakistan)Rajastan (Indien)

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Halbwüsten und Wüsten:

(die wichtigsten Vorkommen)

Nord undMittelamerika:KEINE echten Wüsten!

Australien:sehr kleineTeilgebiete im Zentrum

Nord-Afrika:Sahara

Asien:Arabische HalbinselTeilgebiete von Iranund Tharr (Pakistan)

Südamerika:Atacama

Süd-Afrika:Namib

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Grenzen und Unterteilungen in Abhängigkeit vom Niederschlag:

aus Schultz 2000, verändert

Polwärts: 300 mm

200 mm

125 mm

100 mm

250 mm

Äquator-wärts:

500 mm

Winterfeuchte Steppen - Hartlaub - Strauchformationen(winterfeuchte Subtropen)

Halbwüste - Winterfeuchte Steppen

Wüste - Halbwüste

Wüste - Halbwüste

Halbwüste - Dornsavanne

Dornsavanne - Trockensavanne(Sommerfeuchte Tropen)


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Einige Fakten

Vegetationsperiode:

0-4(5)

alle tmon50C

Monate a mit

tmon100C tmon180C

12 (9-) 5-12

Jahresniederschläge (in mm)

polwärts: <300äquatorwärts: <500

Die sommerliche bzw. winterliche Trockenzeit verkürzt die Vegetationsperiode auf 0-4 (5) Sommer- bzw. Wintermonate oder schränkt das Pflanzenwachstum zumindest deutlich ein. Die Lufttemperaturen liegen während der winterlichen Vegetationsperiode (Subtropen !!) selten unter dem Optimum für Lebensprozesse.

Monatsmittel von <18°C finden sich in einigen subtropischen Trockenräumen unddort insbesondere an Küsten mit kalten Meeresströmungen.

aus Schultz 2000


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Niederschlagsverteilung Ägypten (in mm/y):

aus Bornkamm & Kehl 1990

100

502010

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M i t t e l m e e r

Alexandria

Kairo

Assuan-Staudamm


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aus Bornkamm & Kehl 1990

ca. 130km

Änderung der Zusammensetzungder Florenelemente an der Vegetation

saharo-arabisch (Sa)

irano-turanisch (it)

mediterran (m)

sudanisch (Su)


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aus Walter & Breckle 1983

Übergang von der diffusen zur kontrahierten Vegetation - Dynamik der Dichte der Vegetation(subtropisch humid nach subtropisch arid

A) Die Vegetationsdichte ist abhängig von der Niederschlagshöhe.

Für einen Vergleich müssen der Boden, die Temperatur und der Vegetationstyp gleich bleiben!

B) Die Pflanzenmasse (damit die transpirierende Oberfl.) nimmt proportional mit den Niederschlägen ab.

C) Z.B. werden große Grasarten der humiden Gebiete von kleineren xeromorpheren Arten abgelöst, die eine kürzere Entwicklungszeitbenötigen.

D) Pro Einheit transpirierender Fläche steht - in etwa - in humiden und ariden Gebieten etwa die gleiche Wassermenge zur Verfügung.Dies gilt nicht für Sukkulenten.

E) Mit zunehmender Aridität nimmt die oberirdische Pflanzenmasseab und die unterirdische (das Wurzelsystem) zu.


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Übergang von der diffusen zur kontrahierten Vegetation - Dynamik der Dichte der Vegetation(subtropisch humid nach subtropisch arid)

B) Bei Niederschl. < 100mm ist dasBodenwasser ungleich verteilt. Ursache: lückige Pflanzendecke,Oberflächenabfluss durch Verkrustungoder Schaumbodenbildung (vesicularStrata). Sammlung des Wassers in Rinnenoder Senken (Depressionen).

A) Solange das Wasser im Bodeneinigermaßen gleich verteilt ist, ist die Vegetationsdecke noch geschlossen (Niederschlag > 100mm).Phanerophyten nur noch an Flussläufen (oder Wadis) oder Scarpments (vgl. 1 und 2 - diffuser Typ).

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2in Senken größere Dichte!

C) Nur noch Senken und Ablussrinnentragen Vegetation (kontrahierter Typ).Durch die Akkumulation in den Senkenkommt es oft zur Bildung eines tief reichenden Wasservorrats. Das Tiefen-wachstum der Wurzeln kann hier extreme Werte erreichen.

am Rand flache, weit ausgreifende Wurzeln

in der Mitte tief reichende Wurzeln


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aus Schultz 2000

Vegetationsmerkmale subtropisch / tropischer Trockengebiete (zum Vergleich Sommerfeuchte Tropen)

MERKMALE WÜSTE HALBWÜSTE DORNSAVANNE ECHTE SAVANNE

Deckungsgrad der Vegetation in %

meist <10 10-50 > 50, aber lückig 100

Verteilung der Kraut-schicht:

kontrahiert diffus geschlossen

Anteil der Chamaephytenan der Krautschicht in %

meist weit >50 gegen Null

Therophyten artenreich artenarm

Phanerophyten linienhaft (Trockental, Gebirgsfuß) clusterhaft bis weitständig

Wuchshöheder Krautschicht:

< 50cm < 80cm 80-200cm

Phytomasse derGräser (proGrundfläche):

extrem niedrig sehr niedrig max. 2-5 t ha-1 meist > 5 t ha-1


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aus Schultz 2000

Vegetationsmerkmale subtropisch / tropischer Trockengebiete (zum Vergleich Sommerfeuchte Tropen)

Einige Arten der Halb- bis Vollwüste:

Pituranthos tortuosus (Umbelli. - Halbwüste - Wüste - nicht Extremwüste)Zilla spinosa (Cruci. - Wüste - Extremwüste)Fagonia indica (Zygoph. - Wüste - Extremwüste)

Zygophyllum album (Zygoph. - Extremwüste)Anabasis articulata (Chenop. - Wüste - Extremwüste)Hamada elegans (Chenop. - Wüste - Extremwüste)Cornulaca monocantha (Chenop.- Wüste – Extremwüste)Traganum nudatum (Chenop. - Wüste - Extremwüste)Salsola tetrandra (Chenop. - Halbwüste - Wüste)

Tamarix spec. (Wüste – Extremwüste (vgl. Hummocks bzw. Hillocks)

Phoenix dactylifera (Dattelpalme)Phragmitis australis (Schilf)Sporobolus spicatus


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Einige Bemerkungen zu den Böden und zur Bodenbildung in Wüsten:

1. Generell sind zur Bodenbildung Wasser und Temperaturunterschiede sowie Pflanzen mit ihrer Produktion organischer Stoffe notwendig.

2. In der Wüste stehen jedoch nur wenig Wasser und selten Pflanzen zur Verfügung. Dagegen sind die Temperaturunterschiede sehr hoch.

3. Deshalb hier vorwiegend sogenannte Rohböden (Lithosole), deren Eigenschaften von dem jeweiligen Ausgangsgestein bestimmt werden.

4. Die Geländemorphologie wird weitgehend von dem geologischen Aufbau und den damit unterschiedlichen Verwitterungsvorgängen bestimmt (Plateaus, Canyons, vertikal aufragende Einzelberge).

5. Nach Art der Ablagerung der Verwitterungsprodukte werden unterschieden:

a) Steinwüste oder Hammada b) Kieswüste oder Serir c) Sandwüste oder Erg d) Tonwüste mit Tonpfannen (Dayas) c) Salzwüste mit Salzpfannen oder Sebkhas (Schotts) d) Erosionstäler oder Wadis (Queds)


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aus Alaily 1990

Land Suitability for irrigated agriculture (Egypt - Gilf Kebir Region / Rain 1-2mm/y)

Dunes: not relevant

Hamadas: not relevant

Kieswüste (Serir / Reg): suitable

Steinige Plateaus: not suitable

Potential Suitability


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Landnutzung nur bei ausreichenden Wasserangebot:

Bewässerungslandwirtschaft (größtes Problem ist die Versalzung wg. hoher Verdunstung):

Halbwüste bis Wüste- Water Harvesting (Bildung von Wasserkörper, Anlage von Zisternen) - Beregnungsanlagen offen (großer Verdunstungsverlust, Versalzung)- Tröpfchenbewässerung (geringer Wasserverbrauch, Gefahr Versalzung) - Verwendung von fossilem Grundwasser oder Niederschlagswasser

Oasenbewirtshaftung:- Flussoasen z.B. Nil- Oasen sind grundwasserabhängig

- in der Regel artesisches Wasser- Bewässerungskulturen müssen stets entwässert werden- Wasser sammelt sich im tiefsten teil der Oase, wo Salzpfannen entstehen.


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Ecosystem Analysis and Integrated Ground Water ManagementEcosystem Analysis and Integrated Ground Water Management

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Internationale Weiterbildung und Entwicklung GmbH

21Runoff agriculture (involves rain water harvesting, since thousands of years)

Only a selection:Only a selection:

source: www - WDDA / Israel

Traditional Irrigation and Water Harvesting in Semi-Arid AreasTraditional Irrigation and Water Harvesting in Semi-Arid Areas

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22Only a selection:Only a selection:

source (mod.): www - Wag. Univ. Env. Sci.

Runoff water harvestingduring the rainy seasonto bypass the dry season.The deeper the soil the better it is suited as croppingarea.

runoff collection

infiltration

Traditional Irrigation and Water Harvesting in Arid AreasTraditional Irrigation and Water Harvesting in Arid Areas

Runoff Collection (e.g. also good to built up artificial ground water bodies, S-Medit. area).

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23aCanal irrigation with Archimedes‘ Screw (e.g. Iraq, Egypt, since thousands of years)


Traditional Irrigation and Water Harvesting in Semi-Arid AreasTraditional Irrigation and Water Harvesting in Semi-Arid Areas

(287- 212 BD)

It was first used to pump water out of ships and was later used in irrigation.

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24Traditional Irrigation and Water Harvesting in Arid AreasTraditional Irrigation and Water Harvesting in Arid Areas

„ZAY“ pitting holes (since thousands of years)


source: FAOcopied witout permision!

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25Porous clay jars (Near East, North Africa, India, etc. since thousands of years)


Traditional Irrigation and Water Harvesting in Arid AreasTraditional Irrigation and Water Harvesting in Arid Areas

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31Only a selection:Only a selection: Sprinkler irrigation (e.g.

portable, solid, travelling sprinklers, center pivot systems - high pressure / low pressure, etc. utilizing clean (!) ground or surface water).

Center Pivot SystemCenter Pivot System

Technical very ambitious!Water Use Efficiency (WUE)of high pressure systemsabout 65 to 75%, dependingon air humidity and wind.

ModernModern Irrigation Methods in Semi-Arid and Arid Zones Irrigation Methods in Semi-Arid and Arid Zones

ET=Evapotranspiration

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33Localized Irrigation (e.g. drip resp. trickle, subsurface drip, bubblers, micro-sprinklers etc.).

fig

.so

urc

e: F

AO

Modern Irrigation Methods in Semi-Arid and Semi-Arid ZonesModern Irrigation Methods in Semi-Arid and Semi-Arid Zones

A) Surface Drip IrrigationA) Surface Drip Irrigation

Water Use Efficiency (WUE) is about 97%

e.g. four emitteror dripper for trees


e.g. one emitterfor outdoorvegetable

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34Only a selection:Only a selection: Localized Irrigation (e.g.

drip resp. trickle, subsurface drip, bubblers, micro-sprinklers etc.).

B)B)


Modern Irrigation Methods in Semi-Arid and Arid ZonesModern Irrigation Methods in Semi-Arid and Arid Zones

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35Only a selection:Only a selection: Localized Irrigation (e.g.

drip resp. trickle, subsurface drip, bubblers, micro-sprinklers etc.).

C)C)


Modern Irrigation Methods in Semi-Arid and Arid ZonesModern Irrigation Methods in Semi-Arid and Arid Zones

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Soil Water Availability for Plants - some Basics:Soil Water Availability for Plants - some Basics:

Plant available water

coarse texture

fine texture (e.g. loam)

fixed waternot available

lost waterrunoffpercolation

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36Effects of Traditional & Modern Irrigation Methods:Effects of Traditional & Modern Irrigation Methods:

Soils developed under arid and semi-arid conditions can be changed irreversible by irrigation, solely the soil structure is more fragile than anywhere.


Soil structure and soil texture also have an impact on and thus on water management efficiency: water losses from evaporation or runoff are either reduced or increased when soil structure is modified.

The problem of Salinization occurs with nearly any type of irrigation in arid zones. Especially with sprinkler irrigation and loamy soils.

Generally, on a long-term basis, large-scale sprinkler irrigation is a delicate tool that can endanger the farming system's sustainability (long-term profitability) instead of increasing it:

Potentially, it can shrink the biodiversity, cause irreversible soil property changes, can dry out underground and surface water resources, and last but not least, it can be too expensive for forthcoming generations.

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WATERTHE KEY

RESOURCE


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46Re-Adaptation to Re-Adaptation to the Environmentthe Environment

Envi

ronm

enta

l

Serv

ices

Goods and

Services

Impacts

Impa

cts

Labor and

Institutions

NaturalResourcesEnviron-

ment

LandClimate

HydrologyEcosystems

Biota

AgricultureHouseholds

IndustryTransportServices

Society

Population, Lifestyle, Culture, Governance, Policies

The TripartiteThe TripartiteInter-RelationshipInter-Relationship

adapted from Gallopin & Raskin 2002

IMPACTS & SERVICESIMPACTS & SERVICES

Economy

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