Zusammenfassung Heft 11

Freiburg im Breisgau 1983

ISSN 0344-2691

An der Bärhalde, einem NO-Hang im östlichen Feldbergmassiv (Südschwarzwald) wurden Verteilung und Vorräte von 18 Bioelementen in fünf Fichten-Ökosystemen (Baumbestände und Bodenvegetation) sowie in einem Weidfeld ermittelt.
Die untersuchten Standorte liegen bei Neuglashütten (Gemeinde Feldberg) in 1160 - 1260 m üb. NN. Das Klima ist atlantisch getönt, perhumid (1800-2000 mm Jahresniederschlag) und kühl (im Jahresmittel 5 ° O. Als aktuelle Vegetation überwiegen Fichtenforste.
Ausgangsmaterial der Bodenbildung sind der basenarme Bärhaldegranit und seine Schuttdecken. Am Kamm und am Oberhang dominieren Braunerden und Podsole, tiefer am Hang liegen Stagnogleye und Ockererden; die untersuchten Bestände stocken auf diesen vier Bodentypen. Alle Böden haben stark saure Reaktion und geringe Basensättigung, die physiologische Gründigkeit ist bei Podsol und Stagnogley gering, bei Braunerde und Ockererde mittel.
Die fünf Fichtenbestände umfassen mit Bestandesaltern von 15, 2 5, 50, 75 und 130 Jahren nahezu die gesamte Umtriebszeit in dieser Höhenlage. Die durchschnittliche Zuwachsleistung ist mit Werten zwischen 6, 6 und 8, 3 VfmD m.R. /ha u. Jahr niedrig, die Bestockungsdichte hoch.
Die Aufteilung der Probebäume ergab folgende Kompartimente:
-    Nadeln des 1. Jahrganges,
-    Nadeln des 2. Jahrganges und aller älteren Jahrgänge,
-    Zweige (kleiner 1 cm Durchmesser) analog den Nadeln,
-    Äste.
Dabei wurde für diese Kompartimente jeweils in Licht- und Schattenkrone differenziert. Trockenäste und, falls vorhanden, Zapfen wurden zusätzlich erfaßt. Der Schaft wurde in fünf gleichlange Sektionen, jede Sektion in Rinde, Splint und Kern, soweit vorhanden, unterteilt.
Jedes dieser insgesamt 26 Kompartimente der Baumvegetation und die Pflanzen der Bodenvegetation wurden auf die Gehalte von N, P, K, Ca, Mg, In, Cu, Zn, Fe, Al, Na, Pb, Cd, Co, Cr, Ni, V und Be analysiert, ebenso die Trockenmassen pro Hektar berechnet.
Die Nährstoffversorgung der Fichtenbestände mit N, K und Ca ist gut, mit P sehr gut, mit Mg kritisch. Bei den Spurenelementen deuten die Nadelanalysen bei Zn und Cu auf eine Versorgungslage nahe dem Mangelbereich hin.
AI ist in hohen Gehalten in den Fichtennadeln zu finden, standörtlich differenziert in Abhängigkeit vom austauschbaren Bodenvorrat an Al. Die Schwermetalle lassen entsprechend der auch im Schwarzwald feststellbaren Fernimmission und ihrer jeweiligen Verfügbarkeit in den Böden verschiedene Verteilungsmuster in den Ökosystemen erkennen. So sind insbesondere die Gehalte von Zweigen und Ästen der Fichten bei Pb, V, Cr, Ni, Cu und Fe von atmogenem Eintrag und direkter Sorption an der oberflächenreichen Rinde geprägt; die älteren Bestände in exponierter Lage weisen die höchsten Gehalte auf. Bei Zn ist die immissionsbedingte Akkumulation in der Schaftrinde alter Fichten am höchsten. Die Verteilung von Pb in den Ökosystemen ist in allen Kompartimenten weitgehend vom atmogenen Eintrag und Ablagerung auf den Pflanzenoberflächen abhängig; Alter der Baumorgane, Beschaffenheit der Oberfläche, Struktur sowie Lage und Exposition des Bestandes sind dabei ausschlaggebend. Cd wird demgegenüber auch über die Wurzeln aufgenommen, es ist in den feucht-sauren Standorten vergleichsweise mobil. Höchste Gehalte finden sich im Bestand auf Stagnogley. Mn, ebenfalls sehr mobil in den feucht-sauren Standorten, reichert sich vor allem in den älteren Assimilationsorganen von Bäumen und Bodenvegetation an; außerordentlich hohe Gehalte erreichen die Nadeln der Bestände auf Ockererde und Stagnogley. Von den Pflanzenarten der Bodenvegetation ist Vaccinium myrtillus - als acidophile Art - besonders Mn-reich.
In geringsten Gehalten aller untersuchten Elemente findet sich Be in den pflanzlichen Komponenten des Ökosystems; die Einbeziehung in den Biokreislauf ist sehr gering.
Für alle Elemente mit Ausnahme von Pb ist eine Aufnahme durch die Pflanzen aus dem Boden zu vermuten, in unterschiedlicher Abhängigkeit vom pH-Wert, den Feuchtigkeitsverhältnissen, Durchwurzelungstiefen, von der Bindung an bestimmte Bodenfraktionen, seltener direkt vom Bodenvorrat.
Bis auf Be sind die durchschnittlichen Gehalte der Pflanzen der Bodenvegetation höher als jene der Fichtennadeln. Besonders angereichert sind dabei Pb, Cd, Cr und V, aber auch Cu und Fe. Am besten mit Nährelementen versorgt sind Oxalis acetosella, die untersuchten Farnarten und Luzula silvatica. Nicht-Nährelemente, insbesondere Schwermetalle, sind stark in den Moosen sowie in der Vegetation des Weidfeldes akkumuliert.
Kalkulationen der Elemententzüge in Abhängigkeit von verschiedenen forstlichen Nutzungsformen der Fichtenbestände ergeben deutliche Mehrentzüge aller Elemente bei Vollbaumnutzung bzw. teilweiser Vollbaumnutzung gegenüber der Stammholz- oder Derbholznutzung. Die Mehrexporte erreichen bei N und P das 10-bis 20-fache, bei den Schwermetallen in den meisten Fällen nur das 2- bis 4-fache.
Ein Vergleich der Elementvorräte in oberirdischer Phytomasse und Boden zeigt, daß bei allen Elementen der Boden die weitaus größten Anteile der im Ökosystem vorhandenen Elementmengen speichert. Die Anteile der oberirdischen Vegetation reichen im Durchschnitt der 3 untersuchten Standorte mit älteren Fichten von knapp 10 % (bei N) bis weit unter 0, 5 % (bei K, Na, AI, Fe sowie Be, Co und V). Aufgrund der positiven Input-Output-Bilanz bei Pb und Cd sowie infolge des laufenden Biomasse-Zuwachses werden die Vorräte dieser Schwermetalle in der Vegetation relativ zum Gesamtökosystemvorrat zunehmen, sofern man eine Biomasse-Nutzung außer Acht läßt.
Trotz relativ geringer Immissionsraten ist der Elementhaushalt der untersuchten Fichtenökosysteme bei einigen Schwermetallen (deutlich bei Pb, Cd, V, in geringerem Umfang bei Zn, Cu und Fe) von atmogenem Eintrag geprägt. Da die Versorgung der untersuchten Fichtenbestände mit Zn oder Cu nahe dem Mangelbereich liegt, ist eine schwache immissionsbedingte Erhöhung des Eintrags solcher Schwermetalle positiv zu werten.