Kurzfassung

Waldböden stellen eine bedeutende Kohlenstoffsenke, aber auch eine mögliche CO2-Quelle dar. Etwa 60 % der gesamten Kohlenstoffvorräte der Wälder in den gemäßigten Breiten sind im Boden festgelegt. Allerdings wird davon ausgegangen, dass infolge der Klimaveränderung mit zunehmender Häufigkeit große Waldbestände auf der Nordhemisphäre absterben. Dadurch würden sich auch das Mikroklima, die Bestandeszusammensetzung und die Bodenvegetation der betroffenen Flächen verändern. Dies könnte sich...Waldböden stellen eine bedeutende Kohlenstoffsenke, aber auch eine mögliche CO2-Quelle dar. Etwa 60 % der gesamten Kohlenstoffvorräte der Wälder in den gemäßigten Breiten sind im Boden festgelegt. Allerdings wird davon ausgegangen, dass infolge der Klimaveränderung mit zunehmender Häufigkeit große Waldbestände auf der Nordhemisphäre absterben. Dadurch würden sich auch das Mikroklima, die Bestandeszusammensetzung und die Bodenvegetation der betroffenen Flächen verändern. Dies könnte sich sowohl auf die Kohlenstoffvorräte als auch auf die chemische Zusammensetzung der organischen Substanz im Boden auswirken und ist somit auch vor dem Hintergrund des Kyoto-Protokolls von Bedeutung. Eines der Hauptziele dieser Arbeit war es die chemische Zusammensetzung des mineralgebundenen (stabilen) und des nicht mineralgebundenen (instabilen) organischen Kohlenstoffs verschiedener saurer Waldböden zu bestimmen. Außerdem wurde die räumliche Variabilität der Kohlenstoffvorräte in den Böden verschiedener bewaldeter Landschaftseinheiten analysiert sowie deren Abhängigkeit von unterschiedlichen Standortsfaktoren untersucht. Schließlich sollten Langzeiteffekte des Zusammenbruchs von Waldbeständen auf die Kohlenstoffvorräte im Boden, deren räumliche Verteilung sowie deren chemische Zusammensetzung erfasst werden. Die Studie wurde in einem unbewirtschafteten Hochlagenfichtenwald im Nationalpark Bayerischer Wald durchgeführt. Das Absterben großflächiger Waldbestände in dieser Region durch Borkenkäferbefall diente dabei als Fallstudie.

Die Menge und chemische Zusammensetzung der organischen Substanz in Ober- und Unterböden und in verschiedenen Korngrößenfraktionen wurde mittels Radiokohlenstoffdatierung, Gesamtkohlenstoff- und Stickstoff-Bestimmung und 13C-CPMAS-NMR-Spektroskopie analysiert. Der Anteil an Ligninabbauprodukten, der Abbauzustand des Lignins sowie der Anteil an mikrobiellen und pflanzlichen Neutralzuckern wurde gaschromatographisch erfaßt. Die Abhängigkeit dieser Parameter vom Tongehalt, dem Gehalt an schlecht bzw. gut kristallinen Eisen- und Aluminiumoxiden/hydroxiden und der spezifischen Oberfläche der Tonfraktion wurde bestimmt. Die räumliche Variabilität des organischen Kohlenstoffs im Boden wurde mit Hilfe von multivariater Geostatistik untersucht. Die Abhängigkeit der Kohlenstoffverteilung von der Topographie, bodenspezifischen Parametern, und dem aufstockenden Waldbestand wurde bestimmt. Um die Langzeiteffekte von Bestandeszerstörungen auf die Kohlenstoffvorräte zu untersuchen, wurden drei Flächen unter intaktem Fichtenbestand mit drei nahe gelegenen Flächen verglichen, deren Fichtenbestand vor 25 Jahren abgestorben war. Diese Flächen wurden nicht wiederaufgeforstet und die abgestorbenen Baumstämme verblieben auf den Flächen.

Aus den Untersuchungsergebnissen konnten folgende Schlussfolgerungen gezogen werden: In sauren Unterböden werden bestimmte Kohlenstoffverbindungen (mikrobielle Zucker) durch mineralorganische Verbindungen mit Eisen- und Aluminiummineralen präferentiell stabilisiert. Der so festgelegte Kohlenstoff kann in Böden mit hohen Gehalten an schlecht kristallinen Eisen- und Aluminiumoxiden/hydroxiden über Tausende von Jahren besonders stabil sein.
Die räumliche Verteilung des organischen Kohlenstoffs im Oberboden ist auf Bestandesebene vor allem von der Topographie abhängig. Die räumliche Variabilität der Kohlenstoffvorräte steigt mit zunehmendem Steingehalt und mit zunehmender Heterogenität des Mikroreliefs an. Einzelne Bäume sind dagegen für die Kohlenstoffverteilung nicht von Bedeutung. Allerdings können liegende Stämme die räumliche Verteilung des Kohlenstoffs im Oberboden, vor allem auf geneigten Flächen, innerhalb weniger Jahrzehnte erheblich verändern und vor Kohlenstoffverlusten durch Erosion schützen.
Die Kohlenstoffvorräte humoser Oberböden reagieren sehr empfindlich auf Bestandeszerstörungen; insbesondere leicht abbaubare Neutralzucker und Lignin nehmen signifikant ab. Diese Veränderungen sind unabhängig vom Bodentyp. Daher kann davon ausgegangen werden, dass die erwarteten Klimaveränderungen und die damit verbundene Zerstörung großer Waldökosysteme bedeutende Auswirkungen auf die Produktivität der Forste, ihre Nährstoffversorgung, den Wasserhaushalt und den Kohlenstoffumsatz haben wird. Davon sind insbesondere gering entwickelte, flachgründige Böden betroffen, weil der größte Teil ihrer organischen Kohlenstoffvorräte in der sensitiv reagierenden Auflage gespeichert ist und weil sie nur ein geringes Potential besitzen Kohlenstoff durch organo-mineralische Assoziationen gegen mikrobiellen Abbau zu stabilisieren.

Mit diesen Ergebnissen gibt die Arbeit Aufschluss über die chemische Zusammensetzung der Kohlenstoffvorräte die gegen mikrobiellen Abbau stabilisiert sind und hilft so dabei Kohlenstoffstabilisierungsprozesse in sauren Waldböden besser zu verstehen. Außerdem leistet die Arbeit einen Beitrag zum besseren Verständnis der Kohlenstofffreisetzung aus gestörten Waldökosystemen. » weiterlesen» einklappen