Wasser- und Bioelementhaushalt

Der Wasser- und Bioelementhaushalt eines Waldökosystems lässt sich insbesondere über eine Bilanzierung des Eintrags und des Austrags an Wasser und aller wesentlichen Bioelemente charakterisieren. Diese Bilanzen geben Einblick in den aktuellen Versauerungs- und Stickstoffstatus der Ökosysteme, mögliche aktuelle Stressbelastungen sowie Hinweise auf zukünftige Risiken z.B. durch eine abnehmende Nährstoffverfügbarkeit.

Bei dieser Bilanzierung wird als Eintrag die über Modellannahmen aus den Depositionsmessungen hergeleitete Gesamtdeposition, als Austrag der über ein Wasserhaushaltsmodell und Sickerwasseranalysen hergeleitete Stofffluss mit dem Bodenwasser unterhalb des Wurzelraumes betrachtet. Die Wasserhaushaltsmodellierung erfolgt hierbei mit prozessorientierten Modellen auf der Grundlage der Richards-Gleichung (Simula 18, Coup-Model).
Diese sehr aufwendigen Kalkulationen werden an 5 Dauerbeobachtungsflächen durchgeführt (101 Idar-Oberstein, 106 Adenau, 212 Neuhäusel, 303 Johanniskreuz und 405 Merzalben). Die Befunde der genannten Standorte sind über die Karte auf der Ebene „Forschung an Dauerbeobachtungsflächen“ zugänglich.

Nach den Befunden einer 5-jährigen Periode (1996 bis 2000) wurden in den beiden Fichtenbeständen etwa ein Drittel des Freilandniederschlags im Kronenraum festgehalten und sind von dort wieder verdunstet (Interzeption); 36 bzw. 41 % des Freilandniederschlages wurden mit dem Sickerwasser Richtung Grund- bzw. Quellwasser aus dem Ökosystem ausgetragen. In den beiden Laubholzbeständen wurden durchschnittlich 20 % interzipiert und 53 bzw. 57 % mit dem Sickerwasser ausgetragen. Im Kiefernbestand mit Buchenunterstand wurden etwa ein Drittel des Freilandniederschlags im Kronenraum festgehalten und 57 % Richtung Grundwasser ausgetragen.
An allen Standorten ist im Durchschnitt der 5-jährigen Periode der Sulfatschwefelaustrag (SO4-S) mit dem Sickerwasser unter dem Wurzelraum höher als der Eintrag in den Waldboden. Im Boden wird demnach Schwefel freigesetzt. Aluminium wird nur in sehr geringem Umfang in den Waldboden eingetragen, aber z. T. in beträchtlichem Umfang aus dem Boden mit dem Sickerwasser ausgewaschen. Offensichtlich werden aktuell in den Böden in beträchtlichem Umfang Aluminiumsulfate aufgelöst, die zu Zeiten noch höherer Schwefeldeposition aufgespeichert wurden. Die Böden bauen also gegenwärtig allmählich ihre Altlasten ab.
An drei der fünf Standorte wird ein Teil des eingetragenen Stickstoffs (Nges) wieder mit dem Sickerwasser ausgewaschen. Diese Auswaschung treibt die Bodenversauerung voran und belastet das Grund- und Quellwasser mit Nitrat.

An allen Standorten wird das wichtige Nährelement Magnesium (Mg) in größerem Ausmaß aus dem Boden ausgewaschen, als über die Deposition eingetragen. Dies lässt langfristig eine Abnahme des Magnesiumsvorrats im Boden erwarten. Beim Calcium (Ca) und beim Kalium (K) übersteigt nur am Standort Neuhäusel der Austrag den Eintrag. Die Säurepufferung erfolgt an diesem Bimsstandort nicht über die Freisetzung von Aluminiumkationen, sondern über die Basekationen Mg++, Ca++ und K+. Dies belastet zwar nicht das Grundwasser, ist aber mit einem Vorratsabbau dieser wichtigen Nährstoffe und einem Verlust an Säureneutralisationskapazität verbunden. Die Befunde für die einzelnen Untersuchungsstandorte sind über die Karte auf der Ebene „Forschung an Dauerbeobachtungsflächen“ zugänglich.

Kontakt

Dr. Martin Greve, martin.greve(at)wald-rlp.de,Telefon: +49-6131-884-268-128