Streuzersetzung und Nährstofffreisetzung in Mischwäldern

Als man im 19. Jahrhundert begann, Fichte (Picea abies) außerhalb ihres natürlichen Verbrei-tungsgebietes in typischen Mischwaldgebieten aufzuforsten, wurden die unterschiedlichen Effek-te von Buche (Fagus sylvatica) und Fichte auf den Waldboden diskutiert. Aufgrund der heute vielfach praktizierten naturnahen Forstwirtschaft denkt man vermehrt über eine Rückführung in gemischte Fichten/Buchenbestände nach, obwohl auch die Buche nicht immer die natürliche Baumart darstellt. Die versauernde Wirkung der Fichte ist zwar erwiesen, nicht jedoch deren ne-gative Auswirkung auf das Baumwachstum. Aus diesem Grund soll die Annahme, dass Fich-ten/Buchenwälder eine bessere Alternative zu reinen Fichtenwäldern auf ehemaligen Laub-baumstandorten darstellen, kritisch überprüft werden, insbesondere da bodenchemische Prozesse in Mischbeständen aufgrund von Studien in reinen Buchen- oder Fichtenbeständen nicht vorher-gesagt werden können. Die Arbeitshypothesen lauten: i) die Streuzersetzung und Nährstofffreisetzung von Buchen- und Fichtenstreu ist abhängig von der Qualität der Streu und dem Standort, ii) die Netto-Mineralisationsraten von Kalzium, und Stickstoff (N) im Oberboden unterscheiden sich zwi-schen den Baumarten und iii) die Nährstoffspeicherung bzw. - freisetzung des Waldbestandes ist folglich abhängig von der Baumartenmischung, wobei nicht lineare Zusammenhänge zwischen dem Mischbestand und den betreffenden Reinbeständen prognostiziert werden. Das angestrebte Ziel ist es, (i) die Zersetzung von gemischter Fichten/Buchen-Streu anhand der Abbauraten in den Reinbeständen abzuschätzen, (ii) den Einfluss der Baumartenmischung auf ausgewählte N-Kreislaufparameter zu verstehen, und letztendlich die Frage zu beantworten, (iii) in welchem Ausmaß die Nährstoffspeicherung bzw. - freisetzung mittels waldbaulicher Maßnah-men (z.B., unterschiedliche Beimischung von Buche) zu beeinflussen ist. Diese Themen haben unmittelbare praktische Relevanz, beispielsweise, auf die Produktivität von Mischbeständen und deren Auswirkungen auf die Grundwasserqualität (z.B.: Nitrat).

Als man im 19. Jahrhundert begann, Fichte (Picea abies) außerhalb ihres natürlichen Verbreitungsgebietes in typischen Mischwaldgebieten aufzuforsten, wurden die unterschiedlichen Effekte von Buche (Fagus sylvatica) und Fichte auf den Waldboden diskutiert. Aufgrund der heute vielfach praktizierten naturnahen Forstwirtschaft denkt man vermehrt über eine Rückführung in gemischte Fichten/Buchenbestände nach. Die versauernde Wirkung der Fichte ist zwar erwiesen, nicht jedoch deren negative Auswirkung auf das Baumwachstum. Aus diesem Grund wurde die Auswirkung einer Beimischung von Buche zu sekundären reinen Fichtenbeständen (drei benachbarte Fichte-, gemischte Fichte/Buchen- und Buchen Bestände auf drei nährstoffreichen und drei nährstoffarmen Standorten; insgesamt 18 Bestände) auf den Stoffkreislauf, insbesondere auf Zersetzung, Mineralisation und Nährstofffreisetzung / -retention, untersucht. Die Zersetzungsraten stiegen vom Fichten- über den Misch- zum Buchenbestand an. Die Auswirkung der Streumischung war gering jedoch signifikant. Obwohl, erstaunlicher Weise, Buchenblätter langsamer zersetzt wurden als Fichtennadeln, beschleunigte die Mischung von Blättern und Nadeln die Zersetzung der Fichtennadeln. Umgekehrt hemmte die Nadelbeimischung den Abbau der Buchenblätter. Schlussfolgerung ist, dass hohe Streuauflagen unter Fichtenwälder nicht durch die Zersetzungsresistenz der einzelnen Nadeln verursacht werden, sondern durch die allgemein ungünstigen Umweltbedingungen für den mikrobiellen Abbau unter Fichtenbeständen. Unsere Ergebnisse zeigten, dass die Beimischung von Buche in Fichtenbeständen die Waldernährung der Fichte in Abhängigkeit von Standortsfaktoren verbessern kann. Bei generell geringen atmosphärischen Depositionsraten gab es kaum Zusammenhänge zwischen Nährstoffeintrag und -austrag. Vielmehr wurden Elementausträge von internen Stickstoff- (Mineralisation, Nitrifikation) und Schwefelquellen (netto Mineralisation organischer S Verbindungen, Desorption von historisch deponiertem S) bestimmt. Sickerwasserverluste von Nitrat und Sulfat unter den Fichten/Buchenmischbeständen waren höher als unter den entsprechenden Reinbeständen. Grund dafür war die ungünstige Kombination von hohen, fichtenbestandähnlichen Bodenwasserkonzentrationen gepaart mit hohen, buchenbestandähnlichen Bodenwasserflüssen. Die Daten zeigten, dass die Stoffauswaschung durch das Bodenprofil keineswegs einem simplen "Durchspülen" gleicht, sondern durch komplexe Reaktionen innerhalb des Systems Pflanze-Boden kontrolliert wird. Es wurde die Bodenrespiration gemessen, welche die größte terrestrische Quelle von CO 2 in die Atmosphäre darstellt. Unsere Ergebnisse zeigten, dass die Bodenrespiration durch die Baumartenmischung beeinflusst wird, und dass die Streuzersetzung zwischen 11 und 32% dazu beiträgt. Allerdings wurde die Kohlenstoffsequestrierung primär durch C-Einträge (Blatt- und Wurzelstreu) in den Boden und nicht durch C-Verluste über Zersetzung bzw. Mineralisierung bestimmt.