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Stoffaustrag und Waldernährung

Der Stoffhaushalt der Wälder hängt immer von den Standortsbedingungen (Boden und Klima) ab. Durch Wald(über-)nutzung und den Eintrag von Schadstoffen aus der Atmosphäre (z.B. Saurer Regen, Eutrophierung) wurde und wird der Stoffhaushalt der Wälder menschlich überprägt.

Neben der Reduktion der Schadstoffe, einer angepassten Intensität der Nutzung und einem naturnahen Waldaufbau kann bei schweren Störungen des Stoffhaushalts über eine Nährstoffzufuhr durch Düngung oder die Waldkalkung nachgedacht werden, um die Ernährung der Waldbäume mit allen wichtigen Nährstoffen zu gewährleisten. Umweltveränderungen und ihre Auswirkungen auf den Stoffaustrag und die Waldernährung werden an den Waldklimastationen untersucht, Effekte von Düngungemaßnahmen auf Düngeversuchsflächen.

Schwerpunktthemen

Stoffdeposition

Die Luft nimmt Stoffe natürlichen oder anthropogenen Ursprungs auf, transportiert sie, wandelt sie zum Teil um und lagert sie wieder ab. Wald hat aufgrund der rauen und großen Oberfläche der Bäume eine starke Filterwirkung, die dazu führt, dass die Stoffdeposition im Wald wesentlich höher ist als auf anderen Flächen.
Mit der Waldsterbensdiskussion der 80er Jahre wurde deutlich, dass einige Stoffe, vor allem Schwefel und Stickstoff, zu Schäden in weit vom Ursprungsort entfernten Ökosystemen führen können. Die Schädigung reicht von indirekten Störungen in Form von Bodenversauerung, Toxizität, Nährstoffungleichgewichten, Nährstoffüberschuss oder Nährstoffmangel bis zu direkten Auswirkungen an Blättern oder Nadeln.

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Für den Wald kann das bedeuten, dass sich die Stabilität und Zusammensetzung des Ökosystems ändert, sich die Anfälligkeit gegenüber weiteren Schädigungen erhöht oder dass bestimmt Leistungen des Waldes, z.B. sauberes Trinkwasser zu liefern, beeinträchtigt werden.

Das Messnetz der Bayerischen Waldklimastationen erlaubt eine Beobachtung der Höhe und der Veränderung der Stoffeinträge in den Wald. Durch den Vergleich der Werte im Wald mit denen einer nahe gelegenen Freifläche, kann die Filterung durch die Baumkronen abgeschätzt werden.

Stoffhaushaltsmodelle

Um die Auswirkung der erhöhten Stoffeinträge auf den Nährstoffhaushalt zu beschreiben, können Modelle angewendet werden, in denen Zufuhr, Verluste und Speicherung für einzelne Stoffe dargestellt werden.
So können für die Stoffdeposition ökologisch unbedenkliche Belastungsschwellen („Critical Loads“) modelliert werden, deren Überschreitung zu langfristigen, nachteiligen Veränderung der Waldökosysteme führen können. Gebräuchlich sind Critical Loads für versauernde Stoffe (Sulfat, Nitrat und Ammonium) oder für eutrophierenden Stickstoff.

Bodenlösung, Stickstoffsättigung

An den Bayerischen Waldklimastationen (Link: zur Seite „Umweltmonitoring an den Waldklimastationen wird in regelmäßigen Abständen die Stoffkonzentrationen in der Bodenlösung in verschiedenen Bodentiefen gemessen.
Damit kann der zeitliche und räumliche Verlauf der Stoffkonzentrationen (Milligramm pro Liter) im Boden beschrieben werden. Mit den Sickerwassermengen aus den Bodenfeuchtemessungen bzw. der Wasserhaushaltsmodellierung können dann auch die Stoffflüsse (Kilogramm je Hektar) berechnet werden.

Von besonderem Interesse sind die Stickstoffausträge: Wenn die atmosphärischen Einträge von Nitrat und Ammonium dauerhaft zu hoch sind, kann es dazu kommen, dass der eigentlich wertvolle Nährstoff nicht mehr genutzt und gespeichert werden kann und stattdessen mit dem Sickerwasser ausgewaschen wird. Dieser als Stickstoffsättigung bezeichnete Prozess bedeutet Nährstoffverluste und Nährstoffungleichgewichte für den Wald und kann zu einer Belastung des Grund- und Trinkwassers führen.

Düngung und Kalkung

Bei der Walddüngung und -kalkung drängen sich Vergleiche mit der Humanmedizin geradezu auf. Diese Stoffzugaben werden als Heilmittel für kranke Böden und Wälder verstanden.
Tatsächlich wirken sie als starke Medikamente auf den Stoffhaushalt der Wälder ein, es werden ökosystemfremde Stoffe zugeführt, es werden deutliche Reaktionen in den behandelten Wäldern beabsichtigt und auch erzielt.

Hochwirksame Heilmittel haben jedoch in vielen Fällen Risiken und Nebenwirkungen, die Kosten sind dem erwarteten Nutzen gegenüber zu stellen. Daher ist in jedem Fall die Indikation einer Düngung oder Kalkung als Ökosystemheilmittel der kritische Punkt. Unter welchen Umständen soll dieses Mittel verschrieben werden und wann lieber nicht?

Die Bodenschutzkalkung verfolgt im Wesentlichen drei Ziele:
1. Neutralisation von Säuren
2. Regeneration der Bodenaustauscher
3. Zufuhr von Nährstoffen.

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Die Zufuhr von Nährstoffen ist eine unmittelbar einleuchtende, sinnvolle Indikation für die Kalkung. Wenn, wie in einigen Gebirgen Süddeutschlands, eindeutig akuter Magnesiummangel diagnostiziert wird, so ist eine wesentliche Maßnahme zur raschen Therapie dieser Ernährungsstörung die Zugabe von Magnesium als Dünger oder in Form von dolomitischem Kalk. In Bayern ist eine Waldkalkung hauptsächlich dann indiziert, wenn sichtbare oder latente Nährstoffmängel diagnostiziert werden oder auf lange Sicht zu befürchten sind.

Kalkung muss immer vor dem Hintergrund des gesamten Stoffhaushalts der Wälder gesehen werden. Durch die Baumartenwahl und das Mischungsprinzip wird erreicht, dass der Boden in seiner ganzen Tiefe von den Baumwurzeln verschiedener Arten ausgeschöpft wird. Dann ist es wichtig, dass die von den Bäumen aus dem Unterboden aufgenommenen Stoffe auch über den Streufall und die Ernterückstände dem Oberboden zugeführt werden. Hier gewinnt das alte Prinzip der Humuspflege (KARL GAYER 1898) erneut an Bedeutung.

Waldbäume sind befähigt, über die Jahrhunderte hin mit ihren Abfallprodukten den eigenen Standort nachhaltig zu verbessern. Dieses Vermögen sollte durch übermäßige Ernten nicht unnötig beeinträchtigt werden. Vielmehr kommt es darauf an, die Humusdecke unserer Wälder als Nährstoff- und Wasserspeicher zu erhalten und zu pflegen. Nur in den Fällen, in denen durch menschlichen Einfluss der Stoffhaushalt der Wälder so stark gestört ist, dass Mängel auftreten, ist die Kalkung als unterstützendes Mittel des Stoffhaushaltsmanagements indiziert. Ziel der naturnahen Forstwirtschaft ist dessen ungeachtet die weitgehende Selbstregulation der Systeme auch und gerade in den Fragen des Stoffhaushalts.

Düngeversuche

Auswirkungen von unterschiedlichen Düngemitteln auf Waldernährung, Bestandesentwicklung und Boden werden an langfristig angelegten Düngeversuchen untersucht.
Im Zentrum des Interesses der überwiegend in den 60er und 70er Jahren angelegten Düngeversuchen steht die Untersuchung des Zusammenhangs von Art, Menge und Turnus ausgebrachter Dünger mit Ernährung, Wachstum und Stoffflüssen. Die Flächen werden von ertragskundlicher Seite vom Lehrstuhl für Waldwachstumskunde der Technischen Universität München betreut.

Die LWF untersucht den Ernährungszustand der Bäume sowie Auswirkungen auf Boden und Sickerwasser. Gemeinsam werden 16 Versuchsflächen in Bayern betreut. Die LWF unterhält weitere sechs Versuchsflächen zum Teil jüngeren Datums. Der Düngeversuch 2036 untersucht beispielsweise wie der Ernährungszustand und die Vitalität eines Eichenbestandes auf tiefgründig versauerten Böden verbessert werden kann.

Übersicht der Publikationen zu Düngeversuchen des Lehrstuhls Bodenkunde der LMU und der LWF pdf 92 KB

Projekt D 25/32
Unsere Düngungsversuche

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