Die Rolle des Bodenskeletts bei der nachhaltigen Sicherung von Speicher- und Regelfunktionen der Waldböden im Südschwarzwald : Dissertation, Universität Freiburg, Fakultät für Forst- und Umweltwissenschaften
Zur Quantifizierung skelettbürtiger Nährelementpotenziale im Südschwarzwald wurde in Laborversuchen gereinigtes Bodenskelett von 61 Standorten eines regionalen (8x8 km, 31 Probeentnahmen) und eines lokalen Rasters (200x100 m, 30 Probeentnahmen) auf kurz- bis mittelfristige Ionenspeicher- und Ionenmobilisierungspotenziale mittels einer neu entwickelten Methode zur Bestimmung der Wasserdampfadsorption in einem definierten Spannungsbereich sowie die Korngrößenverteilung des Bodenskeletts untersucht. In einem offenen Perkolationssystem wurden unter kontrollierten Wasserspannungen die austauschbaren Kationen extrahiert. Die relative Größe der zum Austausch befähigten Oberflächen wurde durch Wasserdampfadsorption des Skeletts bei pF 4,6 ermittelt. Als Referenz dazu dienten die bei 105° C getrockneten Proben. Durch ein laseroptisches Messgerät wurde die Korngrößenverteilung der Skelettpartikel aller Standorte vermessen. Zusätzlich dazu wurde die Farbe, der Gehalt an dunklen Mineralen, der okular bestimmbare Grad der Verwitterung, das Vorkommen von Feinwurzeln und Rhizomorphen aller Skelettproben sowie der Mineralbestand 11 ausgesuchter Skelettproben röntgendiffraktometrisch untersucht.
Die Ergebnisse der Modellversuche zeigen, dass die ökochemische Bedeutung des Bodenskeletts zur Nährstoffversorgung, insbesondere bei basenarmen, skelettreichen Standorten nicht zu vernachlässigen ist. Eine Quantifizierung des Nährelementpotenzials ergab, dass im Südschwarzwald der skelettbürtige Ca2+-Anteil am Gesamtvorrat (Summe aus Feinboden und Skelett) im Mittel ca. 40%, der Mg2+-Anteil ca. 30% und der K+-Anteil ca. 15% beträgt. Das an vielen Standorten des Südschwarzwaldes beobachtete Plausibilitätsdefizit zwischen guten Wuchsleistungen der stockenden Bestände bei gleichzeitig alarmierendem Niveau der Nährstoffversorgung des Feinbodens kann (unter der begründeten Annahme, dass dieses Nährstoffreservoir pflanzenverfügbar ist) mit der Speicherfunktion der Bodensteine für austauschbar gebundene Nährelemente erklärt werden. Um eine Interpolation der Austauschereigenschaften des Bodenskeletts auch auf nicht beprobte Areale zu übertragen, wurden aus dem zur Verfügung stehenden Datenmaterial über multiple Regressionsmodelle belastbare, kausalanalytisch fundierte, stochastische Pedo-Transferfunktion für die effektive Kationenaustauschkapazität sowie für die Summe austauschbar gebundener Mb-Kationen und Ca2+-Ionen des Skeletts abgeleitet. Dazu erfolgte eine statistische und sachlogische Überprüfung der Beziehungen zwischen dem Nährelementpotenzial der Skelettfraktion und allen anderen Skelett- bzw. Standortsmerkmalen. Die meisten Parameter, wie z.B. die Art des Ausgangsgesteins, die Mineralzusammensetzung, die Korngrößenverteilung,okular bestimmbare Gesteinseigenschaften wie der Verwitterungsgrad oder die Farbe, die Jahresmitteltemperatur, die Hangneigung oder die Bestockung eines Standorts erwiesen sich als wenig geeignet zur Prognose des Ernährungspotenzials des Grobbodens. Die Wasserdampfadsorption der Skelettkörner,die Beziehung zwischen feinboden- und skelettbürtigen basischen Kationen und der jährliche standörtliche Niederschlag stellten sich demgegenüber als geeignete Prädiktoren zur Berechnung der Kationenaustauschkapazität des Bodenskeletts heraus. Die dabei erzielte Güte der Anpassung zur Prognose der skelettbürtigen KAKeff betrug 83%, für die Prognose der Summe effektiv austauschbarer Mb-Kationen des Bodenskeletts 52% und für die Prognose der skelettbürtig effektiv austauschbar gebundene Ca2+-Gehalte 36%.
Die entwickelten Pedo-Transferfunktionen stellen ein erstes, praxistaugliches Werkzeug dar, um skelettbürtige Nährelementpotenziale bisher nicht beprobter Standorte im Südschwarzwald vorherzusagen. Damit besteht die Möglichkeit, Austauschereigenschaften des Grobbodens in praxisorientierte Konzepte zur Bewertung des Nährstoffhaushalts in Böden einfließen zu lassen.
