BayFORKLIM

BAYERISCHER KLIMAFORSCHUNGSVERBUND

W4 (zweite Phase) Bioelementehaushalt und Arteninventar

Arbeitsfeld:

Es stellt sich die Frage nach dem Verbleib des nach Bodenerwärmung zusätzlich in den Bioelementkreislauf des Ökosystems eingespeisten Stickstoffs: wird er als Nitrat mit dem Bodensickerwasser oder als Stickoxid, N2 oder Ammoniak gasförmig ausgetragen oder verbleibt er im System, indem er von Mikroorganismen und Pflanzen aufgrund verstärkten Wachstums aufgenommen wird' In einem deskriptiven Ansatz wurden hierzu ungestörte repräsentative Waldökosysteme im Wettersteingebirge an ihrer oberen Verbreitungsgrenze untersucht, da von ihnen eine besonders sensible Reaktion auf Temperaturunterschiede im Verlauf mehrerer Jahre erwartet wird. In einer Toposequenz folgen einem buchen- bzw. fichtenreichen hochmontanem Bergmischwald in 1320 bzw. 1340 m üNN ein tiefsubalpiner Fichtenwald in 1620 m sowie hochsubalpin ein Mischökosystem aus Fichtentrupps und subalpinen Rasen. Vergleichbar dem experimentellen Ansatz im Flysch wurde im Sommer in 2-, im Winter in 4-wöchigem Abstand Freiland-, Bestandesniederschläge und Sickerwässer quantitativ und in ihrer chemischen Zusammensetzung beprobt. Weiterhin werden Streumenge und -qualität, die Schmelzwasserrate im Winter, die Bodenwasserspannung, die Boden- und Lufttemperatur sowie die Luftfeuchte erfaßt. An ausgewählten Terminen werden auch Schneeprofile untersucht. Die überprüften Vegetationseinheiten stocken auf Braunerde-Terrae fuscae mit Mull-Humusform bzw. hochsubalpin auf einer Tangelrendzina. Ziel ist die erstmalige Erfassung ganzjähriger Nährstoffbilanzen dieser Ökosysteme focussiert auf die Frage, ob diese Systeme schon N-gesättigt sind. Daraus kann abgeleitet werden, ob bei Erwärmung mit einer zusätzlichen Gefährdung des Grundwassers durch Nitrat gerechnet werden muß. Schließlich soll die interannuelle Variation der N-Bilanzen geprüft werden. Die N-Einträge mit dem Freiland- und Bestandesniederschlag liegen in der gleichen Größenordnung zwischen 79 und 127 mmol N m-2 a-1 und deuten auf eine Nährstoffaufnahme in der Krone hin. Dagegen belegen die Bestandesniederschläge der Flyschflächen am Alpenrand, die durch eine insgesamt höhere N-Fracht geprägt sind, eine N-Anreicherung im Verlauf der Kronenpassage. Das hochsubalpine Wald-Rasen-Ökosystem zeichnet sich wie bei den Bestandesniederschlagsmengen auch durch erhöhte Bestandes-N-Einträge von 325 mmol N m-2 a-1 aus. Auffallend sind die N-Ein-trags-spitzen im Frühjahr in allen 3 untersuchten Meereshöhen, die vermutlich auf die Düngung des Grünlandes in den Tieflagen sowie auf die während der Schneeschmelze kurzfristig freigesetzten N-Depositionen zurückzuführen sind. Eine Bilanzierung der N-Ein- und Austräge ergibt für die untersuchten hochmontanen und tiefsubalpinen Waldökosysteme in den Kalkalpen eine jährliche Netto-N-Speicherung zwischen 40 und 78 mmol m-2. Hochsubalpin liegt sie mit 213 mmol m-2 sogar noch deutlich darüber. Die Systeme dürften daher nicht N-gesättigt sein. Ein durch Klimaerwärmung verursachtes N-Mehrange-bot wird daher vermutlich nicht vollständig als Nitrat in das Grundwasser ausgetragen. Vor allem die z. Zt. noch unbewaldeten Flächen oberhalb der heutigen Waldgrenze werden dann eine besonders große N-Senke sein.

Forschungsbedarf:
bereits abgeschlossen