Core Parameter Water Level

„Peatlands form over long periods of excess water.“ (J. Zeitz 2014)

„Peatlands have to be wet!!“
(H. Joosten, Interview)


As the above quotes from literature and media suggest, when talking about peatlands, the discussion centers first and foremost around water. The most significant abiotic trait of intact peatland ecosystems is a water level near the peat surface (Koska 2001). When changes occur, no other factor has such an immediate effect on flora and fauna, substance flows and turnover as well as on the regional and global climate (Succow & Joosten 2001). This is why the water level is of major importance to all ecosystem services of peatlands and is considered as a core parameter which influences most others. In order to differentiate between water levels and water regimes, the water height model has proven to be a reliable methodology to express the annual median water levels and their deviation range.

Annual Median Water Levels and Water Height

Annual Median Water Level

Water Height

Water Height verbally

Koska (2001)

Joosten et al. (2013)

 

Petersen (1952)

20–0 cm above surface

approx. 10 cm below surface to 10 cm above surface

5+

wet

0–20 cm below surface

5–20 cm below surface

4+

semi-wet /very moist

20–45 cm below surface

15–45 cm below surface

3+

moist

45–80 cm below surface

35–85 cm below surface

2+

moderately moist

> 80 cm below surface

> 80 cm below surface

2-

moderately dry

The landscape compartments of soil and vegetation in peatlands display typical reactions to drainage and rewetting, or their interactions.


Bild Reaktion Boden Vegetation


Relationships between soils and vegetation in peatlands at changing water levels as a basis for comprehensive site assessment.


Determining the Water Height

The indicator function of vegetation has proven useful in the evaluation of soil and hydrological conditions (Petersen 1952, Ellenberg 1992, Koska 2001). On the other hand, soil properties are very useful indicators characterizing the long-term median water level (Zeitz & Velty 2002, Zeitz 2014). As a result, soil and vegetation indicators were combined as indicators. The interpretation of soil and vegetation produced reliable details for Berlin's peatlands regarding their long-term median water levels (see assessment systems). Thus the risk of misinterpreting the stages of vegetation succession or the signs of soil degradation going back to times of former land use could be reduced to a mininum.


1. Determining the Water Height from Soil Parameters

The assignment of water heights to soil characteristics is done on the basis of soil classification, as processes of so-called ‚secondary soil formation‘ are prevalent in drained soils. In these processes, significant structural changes (for example, shrinkage or earthification etc.) take place additionally to measurable changes in physicochemical properties (Zeitz & Velty 2002, Heller & Zeitz 2012). The lower limit of permamently drained and therewith diagnostically perfectly identifiable soil horizons (Hm, Hv, Ha, Ht after the German soil classification) serves as a boundary between water heights such as of 4+ to 3+ (boundary at 20 cm) or 3+ to 2+ (boundary at 45 cm).

Drained Soil Horizons using the German Soil Classification System (Ad-hoc-AG Boden 2005).
Horizont nach KA5 Bodenwasserverhältnisse Beschreibung nach TGL und Steckbriefe Moorsubstrate
Hv Vererdungshorizont entwässert dunkelbraun-braunschwarz, gekrümelt, auch trocken kaum pulvrig-staubig, nass schmierig, Ähnlichkeit zu Gartenerde
Hm Vermulmungshorizont schwarz, locker gelagertes, feines, körniges Gefüge, trocken schwer mit Wasser benetzbar, trocken körnig und pulvrig staubig, nass körnig-schmierig
Ha Torfhorizont mit Absonderungsgefüge dunkelbraun – schwarz, Torfart und Zersetzungsgrad meist noch ansprechbar, durch Schrumpfung und Quellung aggregierte grobe Torfpolyeder
Ht Torfschrumpfungshorizont Torfart und Zersetzungsgrad meist noch ansprechbar, homogene, meist strukturlose, kompakte Masse mit Schrumpfungsrissen, ohne horizontale Bruchlinien zum unveränderten Torfuntergrund
Hw

zeitweilig (grund-)wassergefüllter Torfhorizont

im Schwankungsbereich des Grundwassers; auch als Torfbildungshorizont ausgeprägt pedogen noch nicht veränderter Torf, Pflanzenreste und Zersetzungsgrad ansprechbar
Hr

ständig (grund-)wassererfüllter Torfhorizont

dauerhaft wassergesättigt pedogen nicht veränderter Torf, Pflanzenreste und Zersetzungsgrad sehr gut ansprechbar

As processes of secondary soil formation are irreversible, their function as indicators remains intact even when water levels are rising. Therefore, it is important for the soil survey to label them as „relict“ horizons (prefixed with „r“, e.g. „rHv“ after the German soil classification), when these are re-wetted or (as is supposed) within groundwater oscillation. In such cases, the lower limits of the horizons indicate the existence of past periods of drainage. Through application of the water height indicators for vegetation, the relict characteristics can be identified more accurately.


Peat Formation at Water Height 5+ 5+

The differentiation of water heights 5+ and 4+ is carried out using such characteristics of peat formation which can only safely be assumed with median water levels that are close to the surface (5+). As the German Soil Mapping Guide (KA5) does not describe any „peat forming horizons“, characteristics for soil formation were defined on the basis of theoretical and field data and were added in the survey protocoll under „Notes“ as „Hb“. Among the preconditions for peat formation are, on the one hand side, biotope types that are dominated by peat forming plants (Tahavanainen & Haapalehto 2014). The soil survey supports the assumption of soil formation through roots and rhizomes, when a rhizome or root felt from peat forming plants of at least 5 cm thickness is recognizable. The co-occurence of living, dead and peat forming plants or parts of them in the topmost horizon makes an accurate diagnosis more difficult, so that the additional category of „initial peat growth“ (Abbr. „Hb init.“) was added (root felt < 5 cm thickness). Where there is peat moss (sphagnum), a weak form of decomposition in the topmost horizon is a distinct indicator for peat formation, as here, instead of the convergence of roots or rhizomes from vascular plants, overgrowth of older peat horizons is the dominant mechanism for peat growth. Surface-near water levels during the soil survey in summer or autumn support the assumption that peat formation takes place. Peat formation is frequently accompanied by the formation of organic-rich gyttja caused by rising water levels. The existence of gyttja is positive in this case, as it is part of the natural regeneration process. In the soil survey this was classified, for example, as mixed horizon („Fw-Hw“) or additional gyttja.


2. Determining the Water Height from Vegetation Parameters

For the determination of the water heights from vegetation parameters, the Biotope Types List of Berlin (wetlands only) is applied, in which individual biotope types or biotope type groups were assigned to water heights. In a majority of cases it was possible to translate the wetland biotopes of Berlin to types of vegetation for which water heights were given in Succow & Joosten (2001). As many biotope types, however, represent a number of vegetation types or plant communities with more than one typical water height, broader fitted water height groups (5+/4+; 4+/3+; 3+/2+) were assigned to them. Some biotope types were not assigned to water heights at all. This happened where more than two water heights would have applied (e.g. 05141 Tall-herb fen communities on moist to wet sites).

We're sorry that this table's contents are not available in English.

Biotope Types List for Berlin's Peatlands with Water Heights and Trophy (Excerpt).

Berliner Biotoptypen, Stand: 2005

Code

Biotoptypen

Wasserstufe

Trophiestufe

04311

Bunter Torfmoosrasen, Sauer-Armmoor (oligotroph-saures Moor)

5+, 4+

ol/me

04326

gehölzarmes Degenerationsstadium der Sauer-Zwischenmoore (mesotroph-saures Moor)

5+, 4+

me

04327

gehölzarmes Degenerationsstadium der Sauer-Zwischenmoore (mesotroph-saures Moor), Kesselmoor

5+, 4+

me

04328

Abtorfungsbereich mit Regeneration, Sauer-Zwischenmoor (mesotroph-saures Moor),

x

me

04329

sonstige Sauer-Zwischenmoore (mesotroph-saures Moor)

5+, 4+

me

04330

Kalk-Zwischenmoor (mesotroph-kalkreiches Moor)

5+, 4+

me

04331

Braunmoos-Kalkbinsen-Ried, Kalk-Zwischenmoor (mesotroph-kalkreiches Moor)

5+, 4+

me

04332

nährstoffreiche (eutrophe bis polytrophe) Moore und Sümpfe

5+, 4+

eu/po

04333

Röhrichte nährstoffreicher (eutropher bis polytropher) Moore und Sümpfe

5+, 4+

eu/po

04334

Seggenried mit überwiegend bultigen Großseggen nährstoffreicher (eutropher bis polytropher) Moore und Sümpfe

/td>

5+, 4+

eu/po

04335

Seggenried mit überwieg. rasig bewachsenen Großseggen nährstoffreicher (eutropher bis polytropher) Moore u. Sümpfe

5+, 4+

eu/po

04336

Kleinseggenried nährstoffreicher Moore und Sümpfe

5+, 4+

eu

04337

Gehölze nährstoffreicher (eutropher bis polytropher) Moore und Sümpfe (Gehölzdeckung 30-50%)

x

eu/po

04338

Gehölze nährstoffreicher (eutropher bis polytropher) Moore und Sümpfe (Gehölzdeckung > 50%)

x

eu/po

04339

Erlen-Moorgehölz nährstoffreicher (eutropher bis polytropher) Moore und Sümpfe

x

eu/po

04340

Erlen-Moorgehölz nährstoffreicher (eutropher bis polytropher) Moore und Sümpfe (Gehölzdeckung 10-30%)

5+, 4+

eu/po

04341

Erlen-Moorgehölz nährstoffreicher (eutropher bis polytropher) Moore und Sümpfe (Gehölzdeckung 30-50%)

5+, 4+

eu/po

04342

Erlen-Moorgehölz nährstoffreicher (eutropher bis polytropher) Moore und Sümpfe (Gehölzdeckung > 50%)

x

eu/po

04343

Weidengebüsche nährstoffreicher (eutropher bis polytropher) Moore und Sümpfe

5+, 4+

eu/po

04344

Weidengebüsche nährstoffreicher (eutropher bis polytropher) Moore und Sümpfe (Gehölzdeckung 30-50%)

5+, 4+

eu/po

04345

Weidengebüsche nährstoffreicher (eutropher bis polytropher) Moore und Sümpfe (Gehölzdeckung > 50%)

5+, 4+

eu/po

04346

Faulbaumgebüsche nährstoffreicher (eutropher bis polytropher) Moore und Sümpfe (Gehölzdeckung > 50%)

< 4+

eu/po

04347

sonstige Gebüsche nährstoffreicher (eutropher bis polytropher) Moore und Sümpfe

5+, 4+

eu/po

04348

sonstige Gebüsche nährstoffreicher (eutropher bis polytropher) Moore und Sümpfe (Gehölzdeckung > 50%)

5+, 4+

eu/po

04349

sonstige nährstoffreiche (eutrophe bis polytrophe) Moore und Sümpfe

5+, 4+

eu/po

04350

Feuchtwiesen und Feuchtweiden

4+, 3+

x

05101

Großseggenwiesen (Streuwiesen)

4+, 3+

eu

05102

Feuchtwiesen nährstoffarmer bis mäßig nährstoffreicher Standorte (Pfeifengraswiesen)

4+, 3+

me

05103

Feuchtwiesen nährstoffreicher Standorte

4+, 3+

eu

05105

Feuchtweiden

< 4+

x

05131

Grünlandbrachen feuchter Standorte

< 4+

x

05141

Hochstaudenfluren feuchter bis nasser Standorte

x

x

051412

flächige Hochstaudenfluren auf Grünlandbrachen feuchter Standorte

< 4+

x

051413

Brennesselfluren feuchter Standorte bis nasser Standorte

< 4+

eu/po

0514131

Brennesselfluren feuchter Standorte bis nasser Standorte, Gehölzbedeckung < 10%

< 4+

eu/po

0514132

Brennesselfluren feuchter Standorte bis nasser Standorte, Gehölzbedeckung 10-30%

< 4+

eu/po

051414

Neophytenfluren feuchter bis nasser Standorte

< 4+

eu/po

051419

sonstige Staudenfluren feuchter bis nasser Standorte

4+, 3+

x

07101

Gebüsche nasser Standorte

5+, 4+

x

08100

Moor-, Bruch- und Sumpfwälder

4+, 3+,2+

x

08101

Kiefern-Moorwälder

4+, 3+

ol/me

081011

Pfeifengras-Kiefern-Moorwald

4+, 3+

ol/me

08102

Birken-Moorwälder

4+, 3+,2+

ol/me

081022

Torfmoos-Moorbirkenwald

4+, 3+

me

081024

Pfeifengras-Moorbirkenwald

4+, 3+

ol/me

08103

Erlen-Bruchwälder, Erlenwälder

< 4+

eu

081032

Wasserfeder-Schwarzerlenwald

5+, 4+

eu

081034

Großseggen-Schwarzerlenwald

5+, 4+

eu

081036

Rasenschmielen-Schwarzerlenwald

3+

eu

081037

Moorbirken-Schwarzerlenwälder

5+, 4+

me

0810371

Torfmoos-Moorbirken-Schwarzerlenwald

5+, 4+

me

0810372

Pfeifengras-Moorbirken-Schwarzerlenwald

3+

me

081038

Brennessel-Schwarzerlenwald

< 4+

eu

08110

Erlen-Eschen-Wälder

< 4+

eu

08113

Traubenkirschen-Eschenwald

< 4+

eu

08283

Vorwälder feuchter Standorte

< 4+

x

 

 

x = keine Zuordnung möglich


The combined water heights from soil and vegetation parameters were determined using the table below. First, the water heights from soil parameters was determined and subsequently adjusted or confirmed using the water height groups of the biotope types (column, right). If, for example, there is a biotope with the water heights 5+ and 4+, the lower limits of drained horizons can be assumed to be relict horizons, as the vegetation in this case reliably indicates re-rising water level.

We're sorry that this table's contents are not available in English.

Determination of the Water Height from Soil and Vegetation Parameters:

Bodeneigenschaften

Vegetationsmerkmale

Literatur: Tgl 24 300/04 (1985); Blankenburg et al. (2001); Dierßen & Dierßen (2001); Zeitz & Stegmann (2001); Zeitz & Velty (2002); AG Boden (2005); Zeitz (2014)

Literatur: Ellenberg et al. (1992); Ellenberg (1996); Dierßen & Dierßen (2001); Succow & Joosten (2001); Koska (2001); Bay LfU (2003)

Horizontfolgen der Berliner Moorböden, Horizontkennzeichung nach AG Boden (2005)*

Erläuterung

Ableitung der Wasserstufe

Berliner Biotoptypen der Feuchtgebiete, Gruppierung nach möglichen Wasserstufen (Beispiele)

Ableitung der Wasserstufe

Zeiger-funktion sicher

Zeigerfunktion unsicher, da u. U. Merkmale reliktisch

Zeigerfunktion sicher

Korrektur der Wasserstufe

Hw/Hr

Hw/rHv/Hw/Hr

Hw-Fw/rHv/Hw/Hr

 

Hw-Horizont hier

Torfbildungshorizont

 

 

5+

-

04322 Torfmoos-Seggen-Wollgrasried, Sauer- Zwischenmoor

04324 Birken-Moorgehölz der Sauer-Zwischenmoore (Gehölzbedeckung 10-30%)

04500 Röhrichte nährstoffreicher Moore u. Sümpfe

04420 Kalk-Zwischenmoor

081032 Wasserfeder-Schwarzerlenwald

0810371 Torfmoos-Moorbirken-Schwarzerlenwald

5+/4+

nein, bleibt 5+

Hw/Hr

rHv-Hw/Hr

Hv/Hw/Hr

rHv/(rHa)/Hw/Hr

Hw-Horizont hier Wechselwasserhorizont;

Torferhaltung oder leichte Torfzehrung,

Hv (Ha)-Horizont ≤ 20 cm

4+

-

5+/4+

nein, bleibt 4+

4+

-

051052 Feuchtweiden

0510222 Feuchtwiesen kalkarmer bis saurer Standorte

051012 Großseggenwiesen (Streuwiesen)

051052 Feuchtweiden

05131122 Grünlandbrache feuchter Standorte, von Schilf dominiert

4+/3+

nein, bleibt 4+

Hv/Hw/Hr

Hv/Ht/Hw/Hr

Hv/Ha/Hw/Hr

starke Torfzehrung

Degradierungshorizonte

(Hv, Ha, Ht) zusammen

20 bis 45 cm mächtig

-

3+

 

04322 Torfmoos-Seggen-Wollgrasried, Sauer- Zwischenmoor

04324 Birken-Moorgehölz der Sauer-Zwischenmoore (Gehölzbedeckung 10-30%)

04500 Röhrichte nährstoffreicher Moore u. Sümpfe

04420 Kalk-Zwischenmoor

081032 Wasserfeder-Schwarzerlenwald

0810371 Torfmoos-Moorbirken-Schwarzerlenwald

5+/4+

ja, wird 5+/4+

Hv/Ha/Ht/Hw/Hr Hv/Ha/Go/Gr     Hv/Go/Gr

sehr starke Torfzehrung

Degradierungshorizonte (Hv, Ha, Ht) 45 bis 80 cm mächtig

-

2+

ja, wird 5+/4+

Hv/Hw/Hr

Hv/Ht/Hw/Hr

Hv/Ha/Hw/Hr

starke Torfzehrung

Degradierungshorizonte

(Hv, Ha, Ht) zusammen

20 bis 45 cm mächtig

-

3+

 

051052 Feuchtweiden

0510222 Feuchtwiesen kalkarmer bis saurer Standorte

051012 Großseggenwiesen (Streuwiesen)

051052 Feuchtweiden

05131122 Grünlandbrache feuchter Standorte, von Schilf dominiert

4+/3+

 

nein, bleibt 3+

0810372 Pfeifengras-Moorbirken-Schwarzerlenwald

08110 Erlen-Eschen-Wälder

08283 Vorwälder feuchte Standorte

08101 Pfeifengras-Kiefern-Moorwald

081036 Rasenschmielen-Schwarzerlenwald

3+/2+

nein, bleibt 3+

Hv/Ha/Ht/Hw/Hr Hv/Ha/Go/Gr     Hv/Go/Gr

starke Torfzehrung

Degradierungshorizonte

(Hv, Ha, Ht) zusammen

45 bis 80 cm mächtig

-

2+

051052 Feuchtweiden

0510222 Feuchtwiesen kalkarmer bis saurer Standorte

051012 Großseggenwiesen (Streuwiesen)

051052 Feuchtweiden

05131122 Grünlandbrache feuchter Standorte, von Schilf dominiert

4+/3+

 

ja, wird 3+

0810372 Pfeifengras-Moorbirken-Schwarzerlenwald

08110 Erlen-Eschen-Wälder

08283 Vorwälder feuchte Standorte

08101 Pfeifengras-Kiefern-Moorwald

081036 Rasenschmielen-Schwarzerlenwald

3+/2+

nein, bleibt 2+

Bodeneigenschaften

Vegetationsmerkmale

Literatur: Tgl 24 300/04 (1985); Blankenburg et al. (2001); Dierßen & Dierßen (2001); Zeitz & Stegmann (2001); Zeitz & Velty (2002); AG Boden (2005); Zeitz (2014)

Literatur: Ellenberg et al. (1992); Ellenberg (1996); Dierßen & Dierßen (2001); Succow & Joosten (2001); Koska (2001); Bay LfU (2003)

Horizontfolgen der Berliner Moorböden, Horizontkennzeichung nach AG Boden (2005)*

Erläuterung

Ableitung der Wasserstufe

Berliner Biotoptypen der Feuchtgebiete, Gruppierung nach möglichen Wasserstufen (Beispiele)

Ableitung der Wasserstufe

Zeiger-funktion sicher

Zeigerfunktion unsicher, da u. U. Merkmale reliktisch

Zeigerfunktion sicher

Korrektur der Wasserstufe

Hw/Hr

Hw/rHv/Hw/Hr

Hw-Fw/rHv/Hw/Hr

 

Hw-Horizont hier

Torfbildungshorizont

 

 

5+

-

04322 Torfmoos-Seggen-Wollgrasried, Sauer- Zwischenmoor

04324 Birken-Moorgehölz der Sauer-Zwischenmoore (Gehölzbedeckung 10-30%)

04500 Röhrichte nährstoffreicher Moore u. Sümpfe

04420 Kalk-Zwischenmoor

081032 Wasserfeder-Schwarzerlenwald

0810371 Torfmoos-Moorbirken-Schwarzerlenwald

5+/4+

nein, bleibt 5+

Hw/Hr

rHv-Hw/Hr

Hv/Hw/Hr

rHv/(rHa)/Hw/Hr

Hw-Horizont hier Wechselwasserhorizont;

Torferhaltung oder leichte Torfzehrung,

Hv (Ha)-Horizont ≤ 20 cm

4+

-

5+/4+

nein, bleibt 4+

4+

-

051052 Feuchtweiden

0510222 Feuchtwiesen kalkarmer bis saurer Standorte

051012 Großseggenwiesen (Streuwiesen)

051052 Feuchtweiden

05131122 Grünlandbrache feuchter Standorte, von Schilf dominiert

4+/3+

nein, bleibt 4+

Hv/Hw/Hr

Hv/Ht/Hw/Hr

Hv/Ha/Hw/Hr

starke Torfzehrung

Degradierungshorizonte

(Hv, Ha, Ht) zusammen

20 bis 45 cm mächtig

-

3+

 

04322 Torfmoos-Seggen-Wollgrasried, Sauer- Zwischenmoor

04324 Birken-Moorgehölz der Sauer-Zwischenmoore (Gehölzbedeckung 10-30%)

04500 Röhrichte nährstoffreicher Moore u. Sümpfe

04420 Kalk-Zwischenmoor

081032 Wasserfeder-Schwarzerlenwald

0810371 Torfmoos-Moorbirken-Schwarzerlenwald

5+/4+

ja, wird 5+/4+

Hv/Ha/Ht/Hw/Hr Hv/Ha/Go/Gr     Hv/Go/Gr

sehr starke Torfzehrung

Degradierungshorizonte (Hv, Ha, Ht) 45 bis 80 cm mächtig

-

2+

ja, wird 5+/4+

Hv/Hw/Hr

Hv/Ht/Hw/Hr

Hv/Ha/Hw/Hr

starke Torfzehrung

Degradierungshorizonte

(Hv, Ha, Ht) zusammen

20 bis 45 cm mächtig

-

3+

 

051052 Feuchtweiden

0510222 Feuchtwiesen kalkarmer bis saurer Standorte

051012 Großseggenwiesen (Streuwiesen)

051052 Feuchtweiden

05131122 Grünlandbrache feuchter Standorte, von Schilf dominiert

4+/3+

 

nein, bleibt 3+

0810372 Pfeifengras-Moorbirken-Schwarzerlenwald

08110 Erlen-Eschen-Wälder

08283 Vorwälder feuchte Standorte

08101 Pfeifengras-Kiefern-Moorwald

081036 Rasenschmielen-Schwarzerlenwald

3+/2+

nein, bleibt 3+

Hv/Ha/Ht/Hw/Hr Hv/Ha/Go/Gr     Hv/Go/Gr

starke Torfzehrung

Degradierungshorizonte

(Hv, Ha, Ht) zusammen

45 bis 80 cm mächtig

-

2+

051052 Feuchtweiden

0510222 Feuchtwiesen kalkarmer bis saurer Standorte

051012 Großseggenwiesen (Streuwiesen)

051052 Feuchtweiden

05131122 Grünlandbrache feuchter Standorte, von Schilf dominiert

4+/3+

 

ja, wird 3+

0810372 Pfeifengras-Moorbirken-Schwarzerlenwald

08110 Erlen-Eschen-Wälder

08283 Vorwälder feuchte Standorte

08101 Pfeifengras-Kiefern-Moorwald

081036 Rasenschmielen-Schwarzerlenwald

3+/2+

nein, bleibt 2+


* Hauptsymbole: H=Torfhorizont; F=Horizont am Gewässergrund; G=Mineralbodenhorizont mit Grundwassereinfluss; vorangestellte Symbole: r= reliktisch; nachgestellte Symbole: v=vererdet, a= Absonderungsgefüge, t= geschrumpft, w= zeitweilig mit Grundwasser erfüllt, r= reduziert (grundwasserbeherrscht), o=oxidiert


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