Auswirkungen von Ökosystemmanipulationen auf Vorratsänderung und Freisetzung von C- und N- Verbindungen

Abstract

Die organische Bodensubstanz (OM) hat sowohl für die Struktur als auch für die Funktion des terrestrischen Ökosystems entscheidende Bedeutung. Die Menge und Verteilung des OMs im Boden wird von einer Vielzahl von Faktoren gesteuert, wobei die menschlichen Eingriffe eine immer zunehmende Rolle spielen. In dieser Arbeit wurden eine Reihe unterschiedlicher Eingriffe in Ökosysteme und deren Wirkung auf den Umsatz organischer Stoffe untersucht. In der ersten Studie wurden die Folgen des Komposteinsatzes beim Waldumbau analysiert. Die in forstlicher Praxis allgemein vertretene Meinung, dass sich Komposte im Wald negativ auswirken, konnte in dieser Studie nicht bestätigt werden. Es wurden keine erhöhten Schwermetallgehalte weder in den Pflanzen noch im Bodenfestmaterial oder im Sickerwasser festgestellt. Kompostausbringung hat nur wenig zum erhöhten Nitrataustrag mit dem Sickerwasser beigetragen, der grundsätzlich durch die Bodenbearbeitung, bzw. Durchforstung auf den durch die atmosphärische N-Deposition belasteten Standorten ausgelöst wurde. In den Setzlingen dagegen konnten durch den Komposteinsatz verbesserte Nährelementgehalte festgestellt werden. In der zweiten Studie wurde mittels unechten Zeitreihen die Hypothese geprüft, ob im Boden von Neuaufforstungen im mäßig kontinentalen Klima (Ungarn) eine maßgebliche Menge von atmosphärischem Kohlenstoff gebunden wird. Es wurde festgestellt, dass lediglich die Aufforstung von Ackerfläche zur Festlegung von C führt, im Fall einer Weideaufforstung muss sogar vorübergehend mit C-Freisetzung aus dem Boden gerechnet werden. Mit Modellrechungen wurde bewiesen, dass sogar eine massive Aufforstungskampagne nur unrelevant den Kohlestoffhaushalt eines Landes verbessern kann. Im dritten und vierten Artikel wurde die Auswirkung des Mineralbodens auf die Zersetzung des zugeführten OMs bei unterschiedlichen Substratqualitäten untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass größere Kontaktflächen zum Boden zwar zum beschleunigten Start des Abbaus führen, in späteren Phasen wird die Mineral isation jedoch von der größeren Substratdichte begünstigt. Die Auswirkung der Kontaktfläche im Vergleich zur Auswirkung der Substratqualität war jedoch vernachlässigbar. Es wurde gezeigt, dass in der ganz frühen Abbauphase der N- Gehalt bzw. das C:N Verhältnis der Substrate der entscheidende Faktor war, später nahm jedoch die Rolle des Phosphorgehaltes zu. Anders als beim Kohlenstoff konnte nur ein Bruchteil des substratbürtigen Stickstoffs in anorganischer Form nach der Inkubation gefunden werden. Mit Hilfe der Isotopenmarkierung konnte nachgewiesen werden, dass ein Teil des in organischer Form zu findenden Substrat-N dem Abbauvorgang unterliegen musste, und nachher wieder in organische Form überführt wurde. Bei einen der Substrate konnte nachgewiesen werden, dass durch die Substratzugabe die Mineralisationsgeschwindigkeit des originalen bodenbürtigen OM-s beschleunigt wurde. In Artikel 5 wurde die Hypothese geprüft, ob langhaltig andauernde atmosphärische N-Belastung der Wälder zum erhöhten Nitrataustrag mit dem Sickerwasser führt. Die Ergebnisse der Untersuchung in NW-Deutschland bestätigten diese Hypothese, wobei die Korrelation zwischen Nitratausträgen und geschätzten N-Einträgen nur reingfügig ausfielen. Daher sollten andere Faktoren zusätzlich berücksichtigt werden. Der signifikante Einfluss von Bestandesalter und Baumart konnte nachgewiesen werden. Bei älteren Beständen wurden höheren Nitrat-Austräge gefunden als beim Jungbeständen. Eichenbestände waren in der Lage einen höheren Anteil des deponierten Stickstoffs als Bestände mit Nadelbaumarten zwischenspeichern. In den beiden abschließenden Artikeln werden zwei analytische Methoden vorgestellt: Im Sechsten wird eine einfache und schnelle Methode zur Bestimmung des Kalkgehaltes im Boden beschrieben. Im zweiten methodischen Artikel (Artikel sieben), wird gezeigt, dass Nahinfrarotspektorskopie mit guten Ergebnissen zu Bestimmung von gesamt- und austauschbaren Kationgehalten in Waldböden eingesetzt werden kann.