Langfristige Stoffeinträge mit Folgen

Als das intensive forstliche Umweltmonitoring in Bayern Anfang der 1990er Jahre aufgebaut wurde, standen die Warnsignale für den Wald auf Rot: In vielen Wäldern wurden starke Nadel- und Blattverfärbungen sichtbar, Baumkronen verlichteten, viele Tannen gingen ab und in “rauchgasbelasteten” Gebieten starben flächig Waldbestände ab. Für dieses viel diskutierte Waldsterben wurde die Luftverschmutzung bzw. der "Saure Regen" verantwortlich gemacht. Heute – 35 Jahre nach Messbeginn an den Waldklimastationen – wird die Luftverschmutzung kaum noch als Waldgefahr wahrgenommen. Klimawandel und Schädlingsereignisse treten aktuell in den Vordergrund. Umso wichtiger ist es, unsichtbare Einträge in den Wald weiterhin zu messen. Denn die Folgen der damals zu hohen Schwefeleinträge sind noch lange im Ökosystem zu spüren, auch nachdem die Luftverschmutzung abgenommen hat. Und Schwefel ist lange nicht der einzige Stoff, der in die Wälder eingetragen wird – auch die zu hohen Stickstoffeinträge sind ein Problem.

Schwefel ist jedoch nicht pauschal schlecht für den Wald. Ganz im Gegenteil: Als Baustein von Aminosäuren und Enzymen ist Schwefel zusammen mit anderen Elementen Hauptbestandteil von Pflanzengeweben. Pflanzen können ihn – vor allem bei hohen Konzentrationen – aus der Luft aufnehmen, in erster Linie beziehen sie diesen Nährstoff aber aus dem Boden. Und auch das haben wir an unseren Waldklimastationen im Blick: In jeweils vier verschiedenen Tiefen wird das Bodenwasser beprobt. Dazu verwenden wir sogenannte Saugkerzen – das sind unterschiedlich lange Röhren, die an einem Ende einen durchlässigen Keramikkopf haben. Das andere Ende ist über einen Schlauch mit einer Glasflasche verbunden, an der ein Unterdruck angelegt wird, sodass Wasser aus dem Boden gesaugt wird (Abbildung 3). Um einen Querschnitt über die Fläche zu bekommen, gibt es von jeder Tiefenstufe vier Wiederholungen, in der Summe sind also 16 Saugkerzen je WKS vergraben. Einmal alle vier Wochen werden so Wasserproben gewonnen und in denselben Verfahren wie auch die Depositionsproben im LWF-Labor auf Inhaltsstoffe analysiert.

Betrachten wir die Ergebnisse dieser Analysen am Beispiel unserer Klimastation in Flossenbürg, die in den 1980er Jahren hohen Schwefeleinträgen ausgesetzt war: In der Grafik (Abbildung 4) sind die Schwefelfrachten mit dem Bestandesniederschlag (grün) und in der tiefsten beprobten Bodenschicht (braun) dargestellt. Die Schwefelmengen in der Tiefe 120 cm nehmen wir näherungsweise als Austrag aus dem Wald an, da unterhalb dieser Tiefe in Flossenbürg kaum mehr Fichtenwurzeln gefunden wurden. Seit Beginn der Messungen im Jahr 1996 sehen wir analog zum Rückgang der eingetragenen Schwefelmengen in den Waldbestand auch einen Rückgang des Austrags. Dabei unterscheidet sich zum einen das Niveau der beiden Größen, zum anderen auch der Grad der Reduktion.

Antworten auf diese Frage kann ein weiterer Programmteil des forstlichen Umweltmonitorings liefern: Die Waldernährung. Jedes Jahr werden an den WKS von ausgewählten Bäumen Blatt- und Nadelproben entnommen und deren Nährelementgehalte im Labor gemessen. Dadurch können Aussagen über den Belastungs- und Ernährungszustand der Bäume auf dem jeweiligen Standort getroffen werden.

In Abbildung 6 sind die Schwefelgehalte des ersten Nadeljahrgangs von Fichten an der WKS Flossenbürg dargestellt. Die Trendlinie zeigt für die ersten knapp 20 Jahre eine deutliche Abnahme der S-Konzentration von ca. 1,2 auf 0,9 mg/g, die den Rückgang der Schwefeldeposition widerspiegelt. Wahrscheinlich waren die S-Nadelspiegelwerte der Fichten vor 1994 sogar noch deutlich höher, da ab 1990 die Schwefelemissionen in Deutschland bereits zurückgingen. Im Rahmen der Ernährungserhebung bei der Waldbodeninventur in Bayern 1987 wurden beispielsweise bis zu 2 mg/g Schwefel in Fichtennadeln gemessen. Seit 2011 schwanken die Werte in Flossenbürg zwischen 0,8 und 1 mg/g. Je nach Witterungsverlauf, Nährstoffverfügbarkeit und den internen Verteilungsprozessen in der Pflanze unterliegt der Nährstoffhaushalt der Waldbäume stärkeren jährlichen Schwankungen.

Dass in Bayern annähernd die Hälfte der Wasserschutzgebiete im Wald liegt, hängt auch mit der geringen Nitratbelastung unter bewaldeten Flächen zusammen. Das liegt vor allem an den im Vergleich geringeren Stickstoffeinträgen, da im Wald keine Düngung stattfindet. Und auch der Waldboden trägt seinen Teil bei: Stickstoffverbindungen werden sowohl an Bodenpartikel gebunden als auch von den Baumwurzeln aufgenommen. Dadurch gelangt wenig Nitrat ins Sicker- und Grundwasser. Erst bei groß­flächigeren Schadereignissen kann es – zeitlich begrenzt – zu höheren Austrägen kommen. Aber wer in seinem eigenen Wald mit Schadflächen zu kämpfen hat, der weiß nur zu gut, dass Brombeere, Himbeere, Springkraut und andere Begleitvegetation auf vielen dieser Standorte nicht lang auf sich warten lassen. Diese Begleitvegetation nimmt das Nitrat begierig auf, und reduziert schon nach wenigen Monaten höhere Nitratausträge.