Forstwissenschaftliches Centralblatt

, Volume 108, Issue 1, pp 233–243 | Cite as

Nadelinhaltstoffe und Ablagerungen auf Nadeloberflächen von Fichten (Picea abies Karst.)

  • A. Wytténbach
  • L. Tobler
  • S. Bajo
Article

Zusammenfassung

Es wird das experimentelle vorgehen zur Befreiung von Nadeln von epikutikulärem Wachs und von anhaftendem Aerosol beschrieben. Das Verfahren arbeitet mit Tetrahydrofuran/Toluol und liefert einerseits sauber gewaschene Nadeln und andererseits das abgelöste Material. In beiden Probenmaterialien werden anschließend durch instrumentelle Neutronenaktivierungsanalyse 20 Makro- und Mikroelemente quantitativ bestimmt.

Als Untersuchungsmaterial dienten 1jährige Nadeln der Fichte (P. abies) von 30 Standorten aus der Gegend von Winterthur (Schweiz). Das abgelöste Material entspricht in seiner Zusammensetzung weitgehend dem lokalen Boden. Die von der Oberfläche von 1 g Nadeln abgelösten Aerosolmengen sind am Waldrand wegen des Randeffektes 2,6mal größer als im Waldesinnern. Die an den Nadeln eines Fichtenwaldes angelagerte Menge von Bodenaerosol wird auf etwa 10 kg/ha geschätzt.

Der Vergleich zwischen inhärentem Nadelgehalt und abgelöstem Material erlaubt eine quantitative Aussage darüber, wieweit ungewaschene Nadeln zur messung der Inhaltsstoffe verwendet werden können. Es ergibt sich, daß zwar einige Elemente, worunter die meisten Nährelemente, an ungewaschenen Nadeln mit kleinem Fehler bestimmt werden können, daß jedoch eine ganze Reihe von Elementen nur an in geeigneter Weise gewaschenen Nadeln zuverlässig gemessen werden können. Für Fe und Al werden die Resultate eingehender dargestellt. Für Fe ergibt sich eine Normalverteilung mit einem Mittelwert von 26 μg/g, beim Al eine logarithmisch-normale Verteilung mit einem Mittelwert von 16 μg/g. Die Al-Gehalte zeigen eine hochsignifikante negative Korrelation mit dem pH des Standortbodens, wogegen die Fe-Gehalte keine Abhängigkeit zeigen.

Contents of needles and deposits on needle surfaces of norway spruce (picea abies karst.)

Summary

The procedure which is used to free needles from epicuticular wax and adhering aerosol is described. The needles are washed with tetrahydrofuran and toluene. Both the clean needles and the material removed were analysed for 20 macro- and microelements, using instrumental neutron activation analysis.

One-year-old needles of Norway spruce (P. abies) from 30 sites in the vicinity of Winterthur (Switzerland) have been investigated. The material removed from the surface of the needles has a composition similar to that of the local soil. The quantity of aerosols removed from 1 g of needles is 2.6 times greater at the edge of the forest than in the interior. The amount of soil aerosols retained on the needles of a spruce forest is estimated to be approximately 10 kg/ha.

The comparison of inherent needle concentration and amount of the removed material gives a quantitative indication as to what extent unwashed needles can be used to measure the true needle concentration. It follows that some elements, among them most plant nutrient elements, can be determined with unwashed needles; however, analysis of washed needles is mandatory for reliable determination of many other elements. As an example, results for Fe and Al are given in more detail. Fe is normally distributed (mean 26 μg/g), whereas Al has a lognormal distribution (mean 16μg/g). The Al-concentrations at the different sites show a highly significant negative correlation with the pH of the soil. There is no significant correlation for Fe.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

Literatur

  1. Alenaes, I.;Skaerby, L., 1988: Throughfall of plant nutrients in relation to crown thinning in a Swedish coniferous forest. Water, Air, Soil Poll.38, 223–237.Google Scholar
  2. Anonymus, 1986. Forschungsbeirat Waldschäden/Luftverunreinigungen, 2. Bericht, p. 99, KfK Karlsruhe.Google Scholar
  3. Bajo, S.;Brütsch, R.;Furrer, V., 1985: Metalle im System Pflanzen/Boden/Aerosol, Teil I. Interner Bericht TM-44-85-21, PSI, Villigen.Google Scholar
  4. Bosch, C.;Pfannkuch, E.;Baum, U.;Rehfuess, K. E., 1983: Über die Erkrankung der Fichte (Picea abies Karst.) in den Hochlagen des Bayerischen Waldes. Forstw. Cbl.102, 167–181.CrossRefGoogle Scholar
  5. Ferraz, J. B., 1985: Standortsbedingungen, Bioelementversorgung und Wuchsleistung von Fichtenbeständen (Picea abies Karst.) des Südschwarzwaldes. Freiburger Bodenkundl. Abh. 14.Google Scholar
  6. Foy, C. D., 1984: Physiological effects of hydrogen, aluminium, and manganese toxicities in acid soil. In: Soil Acidity and Liming, Ed. Adams, F. Agronomy12, 57–97. Am. Soc. Agron. Madison, Wis.Google Scholar
  7. Guenthardt, M. S.;Wanner, H., 1982: Die menge des cuticulären Wachses auf Nadeln vonPinus cembra L. undPicea abies (L.) Karsten in Abhängigkeit von Nadelalter und Standort. Flora172, 125–137.CrossRefGoogle Scholar
  8. Guethardt-Goerg, M. S.;Keller, T., 1987: Some effects of long-term ozone fumigation on Norway spruce, II. Epicuticular wax and stomata. Trees1, 145–150.Google Scholar
  9. Hasselrot, B.;Grennfelt, P., 1987: Deposition of air pollutants in a wind-exposed forest edge. Water, Air, Soil Poll.34, 135–143.CrossRefGoogle Scholar
  10. Keller, Th., 1971: Die Bedeutung des Waldes für den Umweltschutz. Schweiz. Zeit. Forstwesen122, 600–613.Google Scholar
  11. Keller, Th., 1979: The possibilities of using plants to alleviate the effects of the motor vehicle and of detecting latent injury. In: The impact of road traffic on plants, Supplementary Report 513, Department of the Environment, Crowthorne, England, 109–111.Google Scholar
  12. Keller, Th.;Bajo, S.;Wyttenbach, A., 1986: Gehalt an einigen Elementen in den Ablagerungen auf Fichtennadeln als Nachweis der Luftverschmutzung. Allg. Forst- u. Jagdz.157, 69–77.Google Scholar
  13. Knabe, W., 1984: Merkblatt zur Entnahme von Blatt- und Nadelproben für chemische Analysen. AFZ39, 847–848.Google Scholar
  14. Krivan, V.;Schaldach, G., 1986: Untersuchungen zur Probenahme und- vorbehandlung vom Baumnadeln zur Elementaranalyse. Fres. Z. Anal. Chem.234, 158–167.CrossRefGoogle Scholar
  15. Landolt, W.;Guecheva, M.;Bucher, J. B., 1988: The spatial distribution of different elements in and on the foliage of Norway spruce growing in Switzerland. Environ. Poll.56, 155–167.CrossRefGoogle Scholar
  16. Larcher, W., 1980: Physiological plant ecology, Springer.CrossRefGoogle Scholar
  17. Leonardi, S.;Flückiger, W., 1986: Zur Auswaschung von Nährstoffen aus der Baumkrone. AFZ33, 825–828.Google Scholar
  18. Mayer, R.; Ulrich, B., 1982: Calculation of deposition rates from the flux balance and ecological effects of atmospheric deposition upon forest ecosystems. In: Deposition of atmospheric pollutants, Reidel Publishing Company, 195–200.CrossRefGoogle Scholar
  19. Parekh, P. P.;Husain, L., 1988: Selective leaching of atmospheric aerosols. Atmos. Environ.22, 707–713.CrossRefGoogle Scholar
  20. Pfirrmann, T. M.; Albrecht, U.; Kloos, M.; Riebeling, R., 1988: Effects of chloroform washing on the elemental contents of needles of selected Norway spruce. IUFRO-Konferenz P 2.05, Interlaken 2.–7. Okt. 1988.Google Scholar
  21. Rost-Siebert, K., 1983: Aluminium-Toxizität und- Toleranz an Keimpflanzen von Fichte und Buche. Allgem. Forstz.38, 638–689.Google Scholar
  22. Runge, M., 1973: Der biologische Energieumsatz in Landökosystemen unter Einfluß des Menschen. In: H. Ellenberg (Hrsg.): “Ökosystemforschung”, Springer.CrossRefGoogle Scholar
  23. Ryan, P. J.;Gessel, S. P.;Zasoski, R. J., 1986: Acid tolerance of Pacific Northwest conifers in solution culture. Plant and Soil96, 239–257.CrossRefGoogle Scholar
  24. Schreiber, H.;Rentschler, I., 1987: Der Einfluß der Oberflächenstruktur von Blättern und Nadeln von Waldbäumen. KfK-PEF12, 499–510, Karlsruhe.Google Scholar
  25. Simmleit, N.;Rump, H. H.;Schulten, Hr., 1986: Nicht abwaschbare Aerosolteilchen auf den Oberflächen von Koniferennadeln. Staub46, 256–258.Google Scholar
  26. Tobler, L.;Bajo, S.;Wyttenbach, A., 1988: Deposition of Cs from Chernobyl fallout on Norway spruce and forest soil and its incorporation into spruce twigs. J. Environ. Radioactivity6, 225–245.CrossRefGoogle Scholar
  27. Turner, D. P.; Tingey, D. T.; Hogsett, W. E., 1988: Acid fog effects on conifer seedlings. IUFRO-Konferenz P 2.05, Interlaken 2.–7. Okt. 1988.Google Scholar
  28. Waldman, J. M.;Hoffmann, M. R., 1988: Nutrient leaching from pine needles impacted by acidic cloudwater. Water, Air, Soil Poll.37, 193–201.CrossRefGoogle Scholar
  29. Wiman, B.;Agren, G., 1985: Aerosol depletion and deposition in forests—a model analysis. Atmos. Envir.19, 335–347.CrossRefGoogle Scholar
  30. Wyttenbach, A.;Bajo, S.;Tobler, L.;Keller, Th., 1985: Major and trace element concentrations in needles of Picea abies. Plant and Soil85, 313–325.CrossRefGoogle Scholar
  31. Wyttenbach, A.;Bajo, S.;Tobler, L., 1987a: Aerosols deposited on spruce needles. J. Radioanal. Nucl. Chem.114, 137–145.CrossRefGoogle Scholar
  32. Wyttenbach, A.;Tobler, L.;Bajo, S., 1987b: Deposition of aerosol on spruce needles and its chemical composition. J. Aerosol. Sci.18, 609–612.CrossRefGoogle Scholar
  33. Wyttenbach, A.;Tobler, L., 1988: The seasonal variation of 20 elements in 1st and 2nd year needles of Norway spruce. Trees2, 52–64.CrossRefGoogle Scholar
  34. Wyttenbach, A.;Tobler, L.;Bajo, S., 1988: Na, Cl and Br in needles of Norway spruce (P. abies) and in the aerosol adhering to the needles. J. Toxicol. Environm. Chem.19, 25–33.CrossRefGoogle Scholar
  35. Wyttenbach, A.; Bajo, S.; Tobler, L., 1989: Major and trace elements in spruce needles by NAA. Eingereicht.Google Scholar
  36. Zech, W., 1970: Besonderheiten im Ernährungszustand chlorotischer Fichten auf kalkreichen Böden. Forstw. Cbl.89, 1–9.CrossRefGoogle Scholar
  37. Zech, W.;Suttner, Th.;Popp, E., 1985: Elemental analysis and physiological responses for forest trees in SO2-polluted areas of NE-Bavaria. Water, Air, Soil, Poll.25, 175–183.CrossRefGoogle Scholar
  38. Zöttl, H. W.;Hüttl, R. F., 1986: Nutrient supply and forest decline in Southwest-Germany. Water, Air, Soil Poll.31, 449–462.CrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Verlag Parey 1989

Authors and Affiliations

  • A. Wytténbach
    • 1
  • L. Tobler
    • 1
  • S. Bajo
    • 1
  1. 1.Paul Scherrer InstitutVilligenSchweiz

Personalised recommendations