Häcksler

Abb. 1 - Im Sommer gefällte Buchen werden zum Trocknen liegengelassen und mitsamt dem Laub zu Hackschnitzeln verarbeitet. So gehen dem Wald viele Nährstoffe verloren.

Vergilbter Fichtenzweig

Abb. 3 - Vergilbter Fichtenzweig aus der Leventina / TI mit Kaliummangel (Kalium 1,6 mg g-1 TS , bei einem Normbereich von > 3,5 mg g-1 TS).

Verfärbtes Buchenblatt

Abb. 4 - Dieses Buchenblatt vom Standort Novaggio / TI zeigt Verfärbungen infolge Mangels an Magnesium und Kalzium: Magnesium-Konzentration 0,43 mg g-1 TS (Normalbereich > 1 mg g-1), Kalzium-Konzentration 1,9 mg g-1 TS (Normalbereich > 4 mg g-1).

Nährstoffe bei der Holzernte im Wald lassen – oder recyclieren!

Die Versorgung der Waldbäume mit Nährstoffen, insbesondere Phosphor, Magnesium und Kalium, ist schlechter geworden. Vollbaum-Erntemethoden würden den Nährstoffentzug weiter erhöhen. Im Sinne einer nachhaltigen Waldwirtschaft sollte deshalb nur das Derbholz genutzt werden. Eine Alternative ist das Recycling der entzogenen Nährstoffe durch Ascherückführung.

Die Diskussion um die Erhaltung der Boden­fruchtbarkeit im Schweizer Wald hat ins­besondere im Zusammenhang mit der Vollbaumernte wieder an Bedeutung gewonnen. Wie die 25-jährige Untersuchungsreihe in heute 133 Waldbeobach-
tungsflächen des Instituts für Angewandte Pflanzenbiologie (IAP) aufzeigt, verarmen die Waldbäume zunehmend an Phosphor, Magnesium (Abb. 2) und teil­weise auch an Kalium (Abb. 3). 1984 waren 12% der Buchen- und 11% der Fichtenflächen mit Phosphor unterver­sorgt. 2007 waren es 71% respektive 67%. Eine Magnesium-Unterversorgung wurde 1984 in 10% der Buchenflächen beobachtet, 2007 in 50% (Abb. 4). Die Abnahme der Phosphorkonzentration beträgt bei den Buchen 28% und bei den Fichten 22%, der Konzentration von Magnesium und Kalium bei den Buchen jeweils um 29%.

Es lassen sich bereits deutliche Zusammenhänge zwischen Phosphorver­sorgung und Stammzuwachs erkennen. Je geringer der Phosphorstatus im Laub und in den Nadeln, umso geringer ist der Zuwachs (Abb. 5). Experimente legen nahe, dass die Stickstoffdeposition bei diesen Nährstoffveränderungen ursäch­lich beteiligt ist.

Im gleichen Zeitraum wurde eine Zu­nahme der Bodenversauerung beobach­tet. Diese Versauerung verläuft wesent­lich schneller als mit natürlichen Prozessen erklärt werden kann. Stickstoffverbin­dungen sind ein wesentlicher Bestandteil der versauernden Einträge aus der Luft. Die versauernde Wirkung von Stickstoff konnte auch im Experiment gezeigt wer­den. In kalkfreien Bodenschichten der Waldbeobachtungsflächen (in 56 von insgesamt 94 Flächen) hat die Basensättigung, also die Belegung der Ionen­austauscher des Bodens mit Kalzium, Kalium, Magnesium und Natrium, allein zwischen 1996 und 2005 signifikant um 5,3% abgenommen. Bedenkt man, wie langsam Bodenprozesse ablaufen, ist dieses Ergebnis innerhalb von nur neun Jahren bemerkenswert.

Eine Basensättigung von ≤15% gilt als kritisch. Dieser Wert wird in 13% der IAP-Beobachtungsflächen unterschritten. Für eine nachhaltige Bewirtschaftung empfehlen Puhe J. und Ulrich B. (2001) die in Tabelle 1 aufgeführten Mindestwerte der Basensättigung für die verschiedenen Baumarten. Bei Werten von ≤40% wurde in den IAP-Beobachtungsflächen bereits eine erhöhte Windwurfgefährdung fest­gestellt. Solche Basensättigungswerte werden in 45% der Beobachtungsflächen erreicht oder unterschritten.

Tabelle 1 - Für eine nachhaltige Bewirtschaftung erforderliche Basensättigung für verschiedene Baumarten.
BaumartErforderliche Basensättigung
Feldahorn, Bergulme, Esche, Winterlinde 90%
Spitzahorn, Kirsche 70%
Bergahorn, Hagebuche 60%
Buche, Eiche 50%
Tanne, Fichte, Föhre, Douglasie, Lärche 30%

Äste und Laub sind nährstoffreich

Die bisher übliche Ernte der Biomasse als Stammholz hat nur geringfügige Konsequenzen auf den Nährstoffentzug, da das Stammholz im Vergleich zu den übrigen Baumkompartimenten verhält­nismässig nährstoffarm ist (Abb. 6). Wer­den dagegen Äste oder gar Laub aus dem Wald entnommen, resultiert eine Verviel­fachung des Nährstoffentzuges, da diese Kompartimente zwar nur einen kleinen Anteil an der Biomasse haben, aber sehr viel nährstoffreicher sind (Abb. 7).

Damit hat die Bereitstellung von Hack­schnitzeln für Feuerungsanlagen, bei der ein Grossteil d er Krone, zum Teil auch mit dem Laub (Abb. 1), geschreddert wird, weitreichende Konsequenzen für die Bodenfruchtbarkeit und für die Nähr­stoffversorgung. Auf den wenigsten Standorten ist eine solche Bewirtschaf­tung nachhaltig. Auf basenarmen Böden wird die Bodenversauerung beschleunigt (Abb. 8), aber auch auf Kalkstandorten kann der vermehrte Entzug von Phosphor und Kalium zu Nährstoffmangel führen.

Nährstoffrecycling

Wald und Holz

Der vermehrte Nährstoffentzug kann mit der Rückführung der Asche aus naturbelassenem Holz kompensiert werden. Die Asche enthält alle dem Wald entnom­menen Makronährstoffe ausser Stickstoff (Tab. 2). Ein Entzug von Stickstoff er­scheint sogar als Vorteil, da die erhöhten Stickstoffeinträge für den Wald ein Prob­lem darstellen. Durch den hohen Gehalt an basischen Kationen wirkt die Asche ausserdem der Bodenversauerung entgegen.

Tabelle 2 - Gehalt an Nährelementen in der Asche
NährelementGehalt in %
Kalzium 15–46
Magnesium 1–2
Kalium
3–4
Phosphor
1–2
pH-Wert 10–13


Die Stoffverordnung behandelt die Asche bis jetzt als Fremdstoff mit stren­gen Grenzwerten für die Schwermetall­konzentration. Die beobachteten Kon­zentrationen mögen auf den ersten Blick tatsächlich hoch erscheinen (Tab. 3). Allerdings muss berücksichtigt werden, dass diese Schwermetalle aus dem Wald stammen. Zudem verflüchtigt sich bei der Verbrennung ein Teil der Schwermetalle und wird in der Zyklon- und Filterasche ausgeschieden. Das bei der Verbrennung gebildete toxische ChromVI wird beim Kontakt mit der organischen Bodensubs­tanz rasch wieder zu ChromIII reduziert und ist somit nicht problematisch, wenn nicht eine direkte Auswaschung ins Grundwasser zu befürchten ist.

Tabelle 3 - Schwermetallgehalte in Holzasche. Rostasche ist die im Verbrennungsteil der Feuerungsanlage anfallende Asche, Zyklon- und Filterasche sind Rückstände der Rauchgasreinigung.
SchwermetallRostasche [mg/kg]
Zyklonasche [mg/kg]Filterasche [mg/kg]
Zn
353.8 1580
4505
Cd
3
24.6
34.7
Cr
61.54
71.75 113.3
Cu 162.39
173.15
277.04
Ni
46.17
38.92
54.38
Pb
32.96
286.3
294.84


Bei Versuchen mit Ausbringung von Asche im Wald sind die Erfahrungen mehrheitlich positiv. Neben einer Wachs­tumszunahme verbesserte sich die Ver­sorgung mit Nährstoffen, insbesondere mit Phosphor und Kalium. Generell wur­den eine Zunahme der Basensättigung im Waldboden und eine Abnahme der Bodenacidität beobachtet.

Die Wirkung einer verbesserten Ver­sorgung mit Kalium und Phosphor kann jahrzehntelang anhalten, während die befürchtete Erhöhung der Nitrataus­waschung nur bei sehr hohen Applikationsmengen (18 t/ha) beobachtet wurde. Die empfohlenen Ausbringungs­mengen bewegen sich um 2 bis 3 t/ha, und zwar in Form von Granulat, das Slow-Release-Eigenschaften aufweist.

Kurz gesagt...

In den letzten zweieinhalb Dekaden ist die Versorgung unserer Waldbäume mit Nährstoffen, insbesondere Phosphor, Magnesium und Kalium, deutlich zurückgegangen. Aber auch die Basensättigung hat in kalkfreien Standorten deutlich abgenommen. Die Nutzung von Ästen oder gar ganzen Baumkronen mit Blättern/Nadeln bedeutet eine massive Erhöhung des Nährstoffentzugs, die an den wenigsten Standorten durch Nachlieferung aus dem Boden (Verwitterung) oder durch atmosphärischen Eintrag kompensiert werden kann. Für eine nachhaltige Waldnutzung muss die Nährstoffentnahme auf das Derbholz beschränkt werden oder ein Recycling der entzogenen Nährstoffe durch Ascherückführung in Betracht gezogen werden. Dazu müssen aber zunächst gesetzliche Hindernisse überwunden werden.


Kontakt

  • Sabine Braun
    Institut für angewandte Pflanzenbiologie
    Sandgrubenstrasse 25/27
    CH-4124 Schönenbuch BL
    Tel. +41 (0)61 481 32 24
    E-Mail: sabine.braun @ iap.ch
    www.iap.ch

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