Direkt zum Inhalt | Direkt zur Navigation

Eingang zum Volltext

Lizenz

Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-29686
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/2968/


Höcke, Carl Erhard

Langfristige Veränderungen der Bodenvegetation und von Bodeneigenschaften durch Walddüngungen im Nordschwarzwald und auf der Baar

Long-term effects of forest fertilisations on vegetation and soil properties in the Northern Black Forest and the Baar, Germany

Dokument1.pdf (5.820 KB) (md5sum: 1e8daf7eba3e92beddb0f59e3cbaf182)

Kurzfassung in Deutsch

Das Ziel dieser Untersuchung ist die Erfassung langfristiger Veränderungen der Waldbodenvegetation, der bodenchemischen Verhältnisse im Oberboden und der organischen Auflagen durch Walddüngungen im Zusammenspiel mit Licht.
Dazu wurden fünf Bestandesdüngungen, die zwischen 1957 und 1966 als Versuchs- oder Praxisdüngungen auf basenarmen Standorten im Oberen und Mittleren Buntsandstein des Nordschwarzwalds und im Baarschwarzwald angelegt wurden, jeweils mit ungedüngten und bezüglich Waldbeständen und Standorten ähnlichen Flächen verglichen. Gedüngt wurden zwischen 2,5 t/ha und 6 t/ha kohlensaurer Kalk mit Phosphatzusatz, in einigen Fällen zusätzlich Stickstoff- oder Kaliumdünger. Die Waldbestände bestehen aus Althölzern von Tanne, Fichte und Kiefer.
Mit insgesamt 335 zufällig auf den Flächen verteilten Vegetationsaufnahmen wurden die Deckungen der Arten der Moos- und Krautschicht sowie der Baumschicht erfasst. Für jede Vegetationsaufnahme wurden Humusform und die Mächtigkeit der Auflagen ermittelt. Im mineralischen Oberboden (0-5 cm) wurden die pH-Werte (H2O und 0,01 mol CaCl2) gemessen und C- und N-Gehalte bestimmt. Im Druckaufschlussverfahren (5 ml HNO3 konz., 15 ml HCl konz.) wurden Gehalte von P und weiterer Elemente wie der Kationen Ca, Mg und K bestimmt (ICP). Licht als Anteil der Freilandstrahlung (PACL) wurde für jede Vegetationsaufnahme durch Fisheye-Bilder geschätzt.
Im Oberboden wurde auf gedüngten Flächen im Vergleich zu den Nullflächen eine Erhöhung aller bodenchemischen Werte durch Mittelwertsvergleiche festgestellt. Besonders deutlich ist die Erhöhung von Ca und P, die pH-Werte sind geringfügig erhöht. Das C/N-Verhältnis ist bei nur geringen Unterschieden auf gedüngten Flächen verengt, deutlich wird die Verengung des C/P-Verhältnisses durch P-Düngung.
Die organischen Auflagen sind auf gedüngten Flächen deutlich geringer, die Anteile ungünstiger Humusformen nehmen zugunsten höherer Anteile von vor allem F-Mull und Mullartigem Moder ab. Auf gedüngten Flächen wechseln sich kleinräumig nährstoffärmere mit nährstoffreicheren Bereichen ab, ungedüngte Flächen sind einheitlicher. Dies wird auch durch die gute Charakterisierbarkeit der Humusformen vor allem durch pH-Werte und die P- und Ca-Gehalte und C/P-Verhältnisse des Oberbodens deutlich. Dabei sind die ungünstigen Humusformen Rohhumusartiger Moder, Rohhumus und F-Rohumus untereinander kaum zu unterscheiden. Weiterhin lässt sich die Mächtigkeit der organischen Auflagen durch lineare Korrelations- und eine multiple lineare Regression mit bodenchemischen Veränderungen des Oberbodens, vor allem mit einer Erhöhung der pH-Werte, N-, P- und Ca-Gehalte und engeren C/N-Verhältnissen beschreiben. Baumartenzusammensetzung und Licht zeigen hier keinen Einfluss.
Diese Bodenverhältnisse spiegeln sich in der Artenzusammensetzung der Moos- und Krautschicht wieder. Mit einer Redundanzanalyse lassen sich die auf Düngeflächen häufiger oder seltener werdenden Arten entlang einer als Nährstoffgradient interpretierbaren Achse beschreiben. Dieser Gradient wird vor allem durch P-, N- und Ca-Gehalte und etwas weniger deutlich durch steigende pH-Werte des Oberbodens charakterisiert.
Ungedüngte Flächen sind weitgehend durch ein homogenes von Vaccinium myrtillus dominiertes Vegetationsmuster geprägt, das auf gedüngten Flächen häufiger durch ein Mosaik anspruchsvollerer Kraut- und Farnarten unterbrochen ist. Auf gedüngten Flächen kommen zum Artinventar ungedüngter Flächen weitere Arten der Moos- und Krautschicht hinzu. Gedüngte Flächen sind artenreicher. Dies lässt sich für Krautarten regressionsanalytisch gleichermaßen auf höhere Nährstoffe und Licht zurückführen.
Je nach Fläche geht die meist dominierende Heidelbeere in der Deckung auf gedüngten Flächen zurück. Arten, deren Stetigkeit durch Düngung signifikant zunimmt, sind vor allem Athyrium filix-femina, Dryopteris dilatata, Oxalis acetosella, die Moose Eurhynchium striatum und Thuidium tamariscinum und auf einigen Flächen auch Festuca altissima und Rubus fruticosus agg..
Signifikante Abnahme der Stetigkeit auf gedüngten Flächen verzeichnen vor allem Calluna vulgaris und Vaccinium vitis-idaea und als Säurezeiger oder Starksäurezeiger eingestufte Moose.
Dies deckt sich mit den Beobachtungen ähnlicher Untersuchungen. Vielerorts ist heute eine Veränderung der Bodenvegetation vor allem bodensaurer Wälder zu beobachten. Dies wird auf einen Ursachenkomplex aus N-Immissionen, Erholung der Standorte von starkem Nährstoffentzug durch historische Nutzungen sowie Kompensationskalkungen zurückgeführt.
Düngungen, oder wie durch weitere Untersuchungen belegt auch Kompensationskalkungen, führen besonders auf natürlich basenarmen Standorten zur Beeinträchtigung von standortstypischen Magerkeits- und Säurezeigern. Anspruchsvolle, jedoch häufige und auch standortsuntypische Arten, darunter Nitrophyten, kommen hinzu. Kalkungen sind daher besonders auf bodensauren Standorten unter Naturschutzaspekten kritisch zu sehen.


Kurzfassung in Englisch

The aim of this study was to investigate long-term changes to the forest ground vegetation, the chemical properties of the mineral topsoil, and the organic soil layers as a result of forest fertilisation in connection with light.
To this end, the impact of five stand fertilisations carried out between 1957 and 1966 for both research and for practical purposes with differing amounts of lime, mostly with additional phosphate, and in a few cases with nitrogen, were studied. The investigated stands were dominated by Abies alba, Picea abies and Pinus sylvestris.
The coverages of the herb and moss layers were recorded on 335 randomly selected 40 m2 relevés. The characteristic humus form and the depth of the organic layer were determined for each vegetation relevé. The pH values in the topsoil were measured in H2O and 0.01 mol CaCl2 , and the C and N contents determined. The total P content and that of other elements such as the cations Ca, Mg and K were analysed in HCl-HNO3 digests with ICP. Furthermore, for each relevé the light during the vegetation period was estimated as percent above canopy light (PACL) using fisheye photography.
An increase of all soil chemical values, with the exception of carbon, was registered in the mineral topsoil on fertilised sites in comparison with the unfertilised sites. The increase in Ca and P values was particularly striking. The pH values showed a slight increase due to fertilisation. The C/N ratio narrowed with only small evident differences on fertilised areas. The narrowing of the C/P ratio as a result of P fertilisation is marked.
The organic layers were significantly shallower on the fertilised areas, and the proportions of unfavourable humus types decreased in favour of mull humus types. A fine scale alternation of nutrient rich and nutrient poor microsites was observed on the fertilised soils. The unfertilised areas were more homogenous. This also became evident on the basis of the ready characterisation of the humus types, especially with respect to the pH values, the P and Ca contents, and the C/P ratios of the topsoil. Conversely, it was almost impossible to distinguish the unfavourable humus types from one another. It was also possible to describe the depth of the organic layers using linear correlation and multiple linear regression analyses with soil chemical changes in the topsoil, particularly with a rise of the pH values, N, P and Ca contents and C/N ratios. The tree species composition and the light had hardly any impact in this respect.
The nutrient properties of the topsoil mirrored the species compositions of the moss and herb layers. The either positive or negative reaction of species to fertilisation could be described in a RDA along an axis that could be interpreted as a nutrient gradient. This gradient was primarily characterised by P, N and Ca, and to a slightly lesser extent by rising pH values of the topsoil.
The vegetation of the fertilised areas differed from that of the unfertilised areas. Whereas the unfertilised areas were characterised by a rather homogenous vegetation pattern dominated by Vaccinium myrtillus, on fertilised areas this was frequently interrupted by a mosaic of more nutrient demanding herb and fern species. As a consequence, the fertilised areas were richer in terms of the number of herb species.
Through multiple linear regressions it could be demonstrated that the species richness of the herb layer was due equally to higher nutrient levels and more light, thus permitting the drawing of conclusions in relation to the intensity of fertilisation. Furthermore, the largely dominant blueberry decreased in its coverage on most fertilised sites. Species which rose significantly in frequency due to fertilisation were Athyrium filix-femina, Dryoteris dilatata, Oxalis acetosella, Eurhynchium striatum and Thuidum tamariscinum; on some areas also Festuca altissima and Rubus fructicos agg.. The frequency of Calluna vulgaris, Vaccinium vitis-idaea and mosses known as indicators of acid site conditions decreased. The average number of species in the moss layer of each relevé did not change as a result of fertilisation.
These findings match those of similar studies. Furthermore, a change in the ground vegetation is evident in many places at the moment, especially in forests on acid soils. In other studies this is traced back to a complex of causes comprising N immissions, the recovery of habitats from heavy nutrient withdrawal following historical land use, but also compensation liming.
The conclusions concern especially the long-term consequences of the practice of large-scale liming of forests in order to ameliorate soil acidity caused by immissions. Fertilisation, and as proved by other studies, compensation liming, lead to a decline of the species characteristic of nutrient poor and acid sites. Nutrient demanding and expansive, but site untypical species and nitrophytes are promoted.
This should be regarded in forest practice.


SWD-Schlagwörter: Forstwirtschaft , Düngung , Kalkdüngung , Ökologie , Vegetation , Moose , Gefäßpflanzen , Artenreichtum , Boden , Humus , Multivariate Analyse
Freie Schlagwörter (deutsch): Vegetationsökologie , langfristiger Einfluss
Freie Schlagwörter (englisch): Forest management , fertilisation , liming , vegetation , soil properties , multivariate analysis
NASA Thesaurus forests , forest management , geobotany , biological diversity , soil science
Institut: Waldbau-Institut
Fakultät: Fakultät für Forst- und Umweltwissenschaften
DDC-Sachgruppe: Land- und Forstwirtschaft, Veterinärmedizin
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Reif, Albert (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 27.06.2006
Erstellungsjahr: 2006
Publikationsdatum: 24.04.2007
Indexliste