Zentralstelle der Forstverwaltung - Landesforsten Rheinland-Pfalz
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88 rheinland-pfälzischen Waldökosystemen unter http://www.fawf.wald-rlp.de/index.php?id=3017). eine Reihe von untersuchungen belegt, dass die stickstoffeinträge über die atmogene deposition die austräge mit der holz- und biomassenutzung meist sehr deutlich überschreiten (becker et al. 2000, block et al. 2007, 2008, fichter 1997, Rademacher et al. 1999, 2001, Raspe und Göttlein 2008). langfristig muss daher von einer weiteren zunahme der stickstoffsättigung in den Waldökosystemen ausgegangen werden. stickstoffverbindungen spielen bei fast allen ökosystemaren abläufen eine wichtige Rolle. daher ist der stickstoffstatus der Waldökosysteme für die Mehrzahl der Waldfunktionen von zentraler bedeutung. zur Rolle des stickstoffs in dem Waldökosystem und insbesondere zu den auswirkungen von übermäßigen stickstoffeinträgen gibt es eine fülle von untersuchungen. ein Überblick über den gegenwärtigen Kenntnisstand kann unter anderem den arbeiten von hadwigerfangmeier et al. 1992, Kölling 1991, ortloff und schlaepfer 1996, de Vries et al. 2007 und den themenheften uba 1995, Wsl 1997 und lWf 2002 entnommen werden. zusammengefasst sind die wichtigsten folgen eines überhöhten neintrags in die Waldökosysteme: – bodenversauerung – Verlust an nährstoffen (K, Ca, Mg) und/oder tiefenverlagerung von Kationsäuren (als begleitionen bei no 3 -auswaschung) – nitratbelastung des Grund- und Quellwassers – lachgasemission bei Grund- und stauwasserböden – n-eutrophierung gegebenenfalls verbunden mit einer Verschiebung in der artenzusammensetzung der Waldlebensgemeinschaften und Gefährdung von Rote-liste-arten (stickstoffmangelzeiger, flechten) – nährstoffungleichgewichte – zuwachssteigerung und höhere biomasseproduktion – höhere Produktionsrisiken (erhöhte spross- Wurzel-Relationen verbunden mit erhöhter trockenstressgefährdung und erhöhten sturmwurf- und schneebruchrisiken; herabsetzung der frosthärte; veränderten Wirt- Parasit-beziehungen; bewirtschaftungs- und Verjüngungserschwernisse durch Konkurrenzvegetation). als indikatoren für den stickstoffstatus der Waldökosysteme wurden bei beiden bodenzustandserhebungen die Gehalte und Vorräte an stickstoff in der humusauflage und im Mineralboden, die C/n-Verhältnisse und die nitratgehalte im wässrigen 1:2 extrakt erfasst. bei der bze ii wurden zudem Grunddaten zur schätzung des stickstoffvorrats in der bodenvegetation und in der baumbiomasse erhoben. Weiterhin liegen für alle bze ii-Punkte im Rahmen des MaPesi-Projektes des umweltbundesamtes von Gauger (2010) kalkulierte n-Gesamtdepositionen vor. die Modellierung der trockendeposition erfolgte hierbei mit dem lotos-euRos Modell. die berechneten depositionsflüsse können zum abgleich mit Critical loads verwendet werden. 5.5.1 Stickstoffgehalte und -vorräte in den Waldökosystemen da stickstoff im Wesentlichen an die organische substanz gebunden ist, zeigen die stickstoffgehalte im boden eine deutliche abnahme mit zunehmender bodentiefe. hohe stickstoffgehalte sind vor allem in der humusauflage und in der Mineralbodentiefe 0-5 cm zu finden (abb. 43). für die humusauflage zeigen die befunde der bze ii signifikant niedrigere stickstoffgehalte im Vergleich zur bze i. da diesem befund eine (tendenzielle) zunahme der stickstoffgehalte in der obersten Mineralbodentiefenstufe gegenübersteht, könnten die Veränderungen auch eine folge der Probleme der Reproduzierbarkeit bei der trennung von humusauflage und Mineralboden sein (vgl. Kap. 6.1). die n-Vorräte in humusauflage und Mineralboden wurden bereits in Kapitel 5.4.1 dargestellt und erläutert. zwischen der bze i und der bze ii zeigte sich im Mittel eine Vorratszunahme von etwa 300 kg n/ha, die zwar statistisch nicht signifikant ist, aber in der Größenordnung in etwa mit den bilanzüberschüssen für stickstoff in diesem zeitraum übereinstimmt (block et al. 2007, 2008).
nach Matzner und berg (1997) sowie berg (1998, 2000) kann die Relation des n-Vorrats in der humusauflage zum Vorrat im Mineralboden zur indikation der entwicklung des stickstoffstatus herangezogen werden. hohe stickstoffeinträge können offenbar zu Veränderungen in der streuzersetzung und zur akkumulation von auflagehumus führen (Meiwes et al. 2002). Weder beim auflagehumusvorrat noch beim stickstoffvorrat im auflagehumus ergaben sich zwischen der bze i und der bze ii signifikante Veränderungen (abb. 44 und abb. 45). auch beim anteil des in der humusauflage gespeicherten stickstoffvorrats am Gesamtvorrat im boden ergaben sich keine wesentlichen unterschiede (abb. 46). insofern liefern diese befunde keine hinweise auf Veränderungen in der humusakkumulation durch überhöhte n-einträge. in Rheinland-Pfalz überschreiten die atmogenen stickstoffeinträge zwar verbreitet die Critical loads (vgl. Kap. 5.5.4), liegen aber im nationalen Vergleich eher im unteren oder mittleren bereich (Volz 1994). auch müssen bei allen Kennwerten, die auf einer Abbildung 43 Boxplots der Stickstoffgehalte [g/kg] in Humusauflage und Mineralboden bei BZE I (rot) und BZE II (grün) Abbildung 44 Boxplots des Auflagehumusvorrats [t/kg] bei BZE I (rot) und BZE II (grün) Abbildung 45 Boxplots des Stickstoffvorrats [kg/ha] im Auflagehumus bei BZE I (rot) und BZE II (grün) Abbildung 46 Boxplots des Anteils [%] des Stickstoffvorrats in der Humusauflage am Gesamtvorrat im Wurzelraum bei BZE I (rot) und BZE II (grün) 89
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rheinland-pfälzischen Waldökosystemen unter<br />
http://www.fawf.wald-rlp.de/index.php?id=3017).<br />
eine Reihe von untersuchungen belegt, dass die<br />
stickstoffeinträge über die atmogene deposition<br />
die austräge mit <strong>der</strong> holz- und biomassenutzung<br />
meist sehr deutlich überschreiten (becker et al.<br />
2000, block et al. 2007, 2008, fichter 1997, Rademacher<br />
et al. 1999, 2001, Raspe und Göttlein<br />
2008). langfristig muss daher von einer weiteren<br />
zunahme <strong>der</strong> stickstoffsättigung in den Waldökosystemen<br />
ausgegangen werden.<br />
stickstoffverbindungen spielen bei fast allen<br />
ökosystemaren abläufen eine wichtige Rolle.<br />
daher ist <strong>der</strong> stickstoffstatus <strong>der</strong> Waldökosysteme<br />
für die Mehrzahl <strong>der</strong> Waldfunktionen von<br />
zentraler bedeutung. zur Rolle des stickstoffs in<br />
dem Waldökosystem und insbeson<strong>der</strong>e zu den<br />
auswirkungen von übermäßigen stickstoffeinträgen<br />
gibt es eine fülle von untersuchungen. ein<br />
Überblick über den gegenwärtigen Kenntnisstand<br />
kann unter an<strong>der</strong>em den arbeiten von hadwigerfangmeier<br />
et al. 1992, Kölling 1991, ortloff und<br />
schlaepfer 1996, de Vries et al. 2007 und den<br />
themenheften uba 1995, Wsl 1997 und lWf<br />
2002 entnommen werden. zusammengefasst<br />
sind die wichtigsten folgen eines überhöhten neintrags<br />
in die Waldökosysteme:<br />
– bodenversauerung<br />
– Verlust an nährstoffen (K, Ca, Mg) und/o<strong>der</strong><br />
tiefenverlagerung von Kationsäuren (als begleitionen<br />
bei no 3 -auswaschung)<br />
– nitratbelastung des Grund- und Quellwassers<br />
– lachgasemission bei Grund- und stauwasserböden<br />
– n-eutrophierung gegebenenfalls verbunden<br />
mit einer Verschiebung in <strong>der</strong> artenzusammensetzung<br />
<strong>der</strong> Waldlebensgemeinschaften<br />
und Gefährdung von Rote-liste-arten (stickstoffmangelzeiger,<br />
flechten)<br />
– nährstoffungleichgewichte<br />
– zuwachssteigerung und höhere biomasseproduktion<br />
– höhere Produktionsrisiken (erhöhte spross-<br />
Wurzel-Relationen verbunden mit erhöhter<br />
trockenstressgefährdung und erhöhten<br />
sturmwurf- und schneebruchrisiken; herabsetzung<br />
<strong>der</strong> frosthärte; verän<strong>der</strong>ten Wirt-<br />
Parasit-beziehungen; bewirtschaftungs- und<br />
Verjüngungserschwernisse durch Konkurrenzvegetation).<br />
als indikatoren für den stickstoffstatus <strong>der</strong> Waldökosysteme<br />
wurden bei beiden bodenzustandserhebungen<br />
die Gehalte und Vorräte an stickstoff<br />
in <strong>der</strong> humusauflage und im Mineralboden, die<br />
C/n-Verhältnisse und die nitratgehalte im wässrigen<br />
1:2 extrakt erfasst. bei <strong>der</strong> bze ii wurden<br />
zudem Grunddaten zur schätzung des stickstoffvorrats<br />
in <strong>der</strong> bodenvegetation und in <strong>der</strong> baumbiomasse<br />
erhoben. Weiterhin liegen für alle bze<br />
ii-Punkte im Rahmen des MaPesi-Projektes des<br />
umweltbundesamtes von Gauger (2010) kalkulierte<br />
n-Gesamtdepositionen vor. die Modellierung<br />
<strong>der</strong> trockendeposition erfolgte hierbei mit<br />
dem lotos-euRos Modell. die berechneten depositionsflüsse<br />
können zum abgleich mit Critical<br />
loads verwendet werden.<br />
5.5.1 Stickstoffgehalte und -vorräte in den<br />
Waldökosystemen<br />
da stickstoff im Wesentlichen an die organische<br />
substanz gebunden ist, zeigen die stickstoffgehalte<br />
im boden eine deutliche abnahme mit<br />
zunehmen<strong>der</strong> bodentiefe. hohe stickstoffgehalte<br />
sind vor allem in <strong>der</strong> humusauflage und in <strong>der</strong><br />
Mineralbodentiefe 0-5 cm zu finden (abb. 43).<br />
für die humusauflage zeigen die befunde <strong>der</strong><br />
bze ii signifikant niedrigere stickstoffgehalte<br />
im Vergleich zur bze i. da diesem befund eine<br />
(tendenzielle) zunahme <strong>der</strong> stickstoffgehalte in<br />
<strong>der</strong> obersten Mineralbodentiefenstufe gegenübersteht,<br />
könnten die Verän<strong>der</strong>ungen auch eine<br />
folge <strong>der</strong> Probleme <strong>der</strong> Reproduzierbarkeit bei <strong>der</strong><br />
trennung von humusauflage und Mineralboden<br />
sein (vgl. Kap. 6.1).<br />
die n-Vorräte in humusauflage und Mineralboden<br />
wurden bereits in Kapitel 5.4.1 dargestellt und<br />
erläutert. zwischen <strong>der</strong> bze i und <strong>der</strong> bze ii zeigte<br />
sich im Mittel eine Vorratszunahme von etwa<br />
300 kg n/ha, die zwar statistisch nicht signifikant<br />
ist, aber in <strong>der</strong> Größenordnung in etwa mit den<br />
bilanzüberschüssen für stickstoff in diesem zeitraum<br />
übereinstimmt (block et al. 2007, 2008).