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Dr. Henning Andreae

Kompetenzzentrum Wald und Forstwirtschaft

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Artikel

Autor(en): Frank Jacob und Henning Andreae
Redaktion: SBS, Deutschland
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Der Ernährungszustand von Waldbäumen als Werkzeug der Kalkungsqualifizierung in Sachsen

Schema Probekreis Bodenzustandserhebung
Abb.1: Darstellung eines Probekreises (Radius: 30m) um das BZE-Profil (braun) mit Angabe der vier Baumkollektive für die WZE (grün) und der Erntebäume (orange).
 
Zapfenpflücker bei der Probenahme an Lärche
Abb.2: Durch die Zapfenpflücker des Staatsbetriebes Sachsenforst wurden im Sommer 2012 Zweigproben aus dem Wipfel von 150 Bäumen gewonnen. Hier wird eine Lärche bestiegen. Im Herbst kamen noch mal 390 Nadelbäume hinzu.
 
Diagramm Calzium
Abb.3: Die beprobten Fichten zeigen mit zunehmender Kalkungsintensität eine verbesserte Calciumversorgung. Vor allem bei älteren Nadeln luxuriert die Versorgung.
 
Bewertung Nadelspeigelwerte Calzium
Abb.4: Die Nadelspiegelwerte werden entsprechend der Häufigkeit ihres Auftretens in der Natur in Bereiche gegliedert. Dem unteren, mittleren und oberen Normalbereich. Der Mangelbereich und der Überschussbereich. Hier ist der Bewertungsrahmen nach Göttlein et al. (2012) für Calcium dargestellt.
 
Zweig zur Beprobung
Abb.5: Die Nadelproben werden entsprechend der Nadeljahrgänge getrennt ausgewertet.
 
Diagramm Magnesium
Abb.6: Beim Magnesium zeigen sich nur in den jüngsten Nadeln höhere Gehalte, wenn gekalkt wurde. Die Kalkungsintensität hat jedoch keinen nennenswerten Einfluss.
 
Bewertung Nadelspiegelwerte Magesium
Abb.7: Referenzwerte für Magnesium, dem zentralen Baustein des Chlorophylls.
 
Vorbereitung zur Bestimmung der Nadelspiegelwerte
Abb.8: Kiefern werden zur chemischen Analyse aufbereitet.

Regelmäßiger „Check up“ der Waldbäume

Während die Waldzustandserhebung (WZE) flächendeckend in jedem Jahr gewissermaßen den Puls der Waldbäume fühlt, wird im forstlichen Umweltmonitoring  seit 1995 alle 2 Jahre ein „Check Up mit großem Blutbild“ zur Gesundheitsbeurteilung der Bäume durchgeführt.

Auf 8 intensiven Dauerbeobachtungsflächen („DBF“; EU Level II) werden an jeweils 9 Bäumen einer Baumart Blatt- und Nadelproben aus der besonnten Oberkrone gewonnen. Als Reihenuntersuchung können die entsprechenden Untersuchungen auf den Punkten der Bodenzustandserhebung (BZE) - welche weitgehend mit denen der WZE identisch sind - angesehen werden. Aufgrund des Aufwands erfolgen sie in größeren zeitlichen Abständen, aber dafür an einer großen Zahl von „Patienten“.

Am jeweiligen Aufnahmepunkt werden dabei mindestens drei Bäume je Hauptbaumart beprobt, die führend am Kronendach beteiligt sind. Entsprechend der Abbildung 1 wird natürlich darauf geachtet, den Bäumen der WZE keine künstlichen Blatt- bzw. Nadelverluste zuzufügen.

Nadelspiegelwerte - Blutbild des Baumes

Die Bewertung des Ernährungszustandes von Bäumen anhand von Nadel- bzw. Blattspiegelwerten ist eine seit Jahrzehnten gängige und auch diagnostisch notwendige Praxis in Forstwirtschaft und Forstwissenschaft. Der Ernährungszustand stellt eine integrierende Zielgröße bei der Beurteilung von Standortsbedingungen und Umwelteinflüssen (z.B. Bodenversauerung, Schwefel- und Stickstoffbelastung, Klimawandel) sowie von Bodenschutzmaßnahmen wie der Bodenschutzkalkung dar.

Dabei werden die Gehalte einzelner Nähr- und Schadstoffe bzw. deren Verhältnis zueinander benutzt. Ziel der Kalkung ist zum Beispiel die ausreichende Versorgung der Bäume mit Magnesium sicherzustellen. Besonders in jungen, effizienten Blättern wird es als entscheidender Baustein für die Umwandlung von Licht in chemische Energie (Fotosynthese) benötigt.

Kalium sorgt andererseits für die Regulation der Blattatmung an den Spaltöffnungen der Blätter. Mangelt es an Kalium, können diese nicht geschlossen werden und die Pflanzen vertrocknen. Dieser Effekt kann auch, als negative Begleiterscheinung von Kalkungsmaßnahmen, durch eine erhöhte Calciumzufuhr ausgelöst werden (Calcium-Kalium-Antagonismus).

Die Wahl geeigneter Probanten

Im Jahr 2006 wurde die bundesweite Bodenzustandserhebung zum zweiten Mal auf sächsischen Waldflächen durchgeführt. Der Vergleich mit der Erstaufnahme aus dem Jahr 1992 erfolgt mit bundesweit einheitlichem Versuchsdesign und ist darüber hinaus auch in das europäische Waldmonitoring (EU-Projekt BioSoil im Level I-Netz) eingebettet.

Dabei steht nicht allein die Charakterisierung des chemischen Bodenzustandes (z.B. pH-Wert, Kohlenstoffvorrat, Basensättigung) im Focus. Erst die Verknüpfung mit den Daten zu Bestockung und Vegetation ermöglicht die integrative Beurteilung des Waldzustandes. Ein wichtiger Pfeiler ist dabei auch die Erfassung des Ernährungszustandes der aufstockenden Waldbäume.

Entsprechend dem „Leitfaden für forstliche Bodenschutzkalkung“ (Leube, 2002) wurden zwischen 2003 und 2012 in den immissionsbelasteten Waldgebieten Sachsen auf einer Kulisse von etwa 120.000 ha magnesiumreicher Kalk ausgebracht. Die Bodenzustandserhebung ermöglicht es nunmehr, die Effekte der Kalkung, insbesondere hinsichtlich des Ernährungszustandes zu beurteilen.

Aus der Karte der 77 BZE-Punkte ist ersichtlich, dass nur etwa die Hälfte der Punkte innerhalb der sogenannten Kalkungskulisse liegt. Da auch der geologische Untergrund und damit natürliche Nährstoffausstattung vergleichbar sein muss, stehen am Ende nur 29 Fichtenbestände zur Verfügung.

Dabei handelt es sich um Bestände im Erzgebirge auf Grundgesteinsböden aus der Gruppe der Magmatite und Metamorphite (Granite, Gneise, Phyllite etc.). Auf insgesamt 19 dieser Bestände wurde bis zum Jahr 2006 mindestens 1 Mal aber maximal 3 Mal Kalk ausgebracht. Die mittleren Dosierungen lagen bei 3,5 t/ha. Datenquelle hierfür ist die seit Beginn der Kalkung vor etwa 25 Jahren bis 2012 flächendeckend vorliegende digitale Kalkungsvollzugskarte.

Kalkungserfolge nur bedingt erkennbar

Sächsiche Wälder stocken überwiegend auf nährstoffarmen, pufferschwachen Böden. Jahrhunderte lange ungeregelte Waldnutzung, die nachfolgende Nadelholz-Reinbestandswirtschaft und langjährige schwefelbetonte Immissionsbelastungen führten vielerorts zu einer tiefreichenden Versauerung.

Ziel der Kalkungsmaßnahmen war eine Verbesserung der Basensättigung im Oberboden. Diese sollte die vielfältigen negativen Effekte der anhaltenen Überforderung der Pufferkapazität abmildern. Bezüglich der harmonischen Ernährung der Bäume stehen dabei vor allem Magnesium und Calcium im Vordergrund.

Da die Elementgehalte allein wenig Aussagekraft haben, wird ein Bewertungsrahmen (Referenz) herangezogen, der Aussagen über den allgemeinen Zustand der beprobten Fichtenbestände ermöglicht. Verwendet werden die in den Abbildungen 4 und 7 dargestellten Ernährungsstufen nach Göttlein et al. (2011). Hierzu wurden europaweit ernährungskundliche Daten mit wachstumskundlichen Erhebungen verknüpft.

Der Vergleich zwischen ungekalkten und gekalkten Fichtenstandorten zeigt im Mittel bei den jüngsten („NJ-0“) und letztjährigen Nadeljahrgängen („NJ-1“) eine deutlich höhere Magnesiumversorgung von 300-400 mg Magnesium pro kg. Im Vergleich dazu erfolgt bei den älteren, 2jährigen Nadeljahrgängen („NJ-2“) durch ein- oder mehrmalige Kalkungen keine Verbesserungen der Mg-Versorgung.

Demnach sind in Sachsen die Fichten auf gekalkten und ungekalkten Punkten normal mit Magnesium und Calcium versorgt (mittlerer und oberer Normalbereich). Die Calciumversorgung der 1- und 2-jährigen Fichtennadeln auf gekalkten BZE-Punkten, unabhängig der Kalkmenge, befindet sich im Überschussbereich (vgl. Abb. 3 und 4). Hinsichtlich der Mg-Versorgung trifft dies nur auf den aktuellen Nadeljahrgang zu.

Künftig soll höhere Punktdichte Ergebnisse absichern

Aufgrund der geringen Punktdichte der bundesweiten BZE im 8x8 km Raster wurde mit gleicher Methodik die Erhebung im Jahr 2012 auf das 4x4 km verdichtet. Damit erhöht sich die Anzahl der gekalkten und ungekalkten Flächen innerhalb der Kalkungskulisse von 43 (8x8km) auf 120 (4x4km) BZE - Punkte. Basis für eine statistisch gesicherte und qualifizierte Aussage zum Erfolg von Bodenschutzkalkungen.

Derzeit stehen hierfür 390 Pflanzenproben zur Analyse der Kohlenstoff-, Stickstoff-, Magnesium-, Calcium- und Schwefelgehalte der Blätter und Nadeln an. Hinzu kommen 850 Boden- und Humusproben die im hauseigenen Labor und dem Labor der LWF analysiert werden.

Durch den Vergleich von Bodenparametern wie Basensättigung oder pH-Wert mit den Ernährungsdaten der Baumarten auf gekalkten aber auch auf ungekalkten Punkten wird angestrebt, qualifizierte Aussagen über den Ausgestaltung der Bodenschutzkalkung ab dem Jahr 2014 treffen zu können.

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