Einfluß von saurer Beregnung und Kalkung auf austauschbare und gelöste Ionen im Boden

Zusammenfassung

Es werden die bisherigen Auswirkungen des Beregnungs- und Kalkungsexperiments Höglwald auf die austauschbaren und gelösten Ionen im Boden beschrieben. In zwei Versuchsjahren wurden im Fichten-Altbestand mit schwefelsaurem Wasser insgesamt 6,7 kmol/ha Protonen am Waldboden verregnet.

Wegen der starken Abpufferung der Säure im Auflagehumus ist bisland keine anhaltende Verschiebung der natürlichen pH-Werte im Boden und in der Gleichgewichtsbodenlösung (GBL) zu erkennen. Als einziges Kation nahm Mangan in der GBL deutlich zu. Bei den Anionen zeigt das mit der Säure zugführte Sulfat eine verzögerte Tiefenverlagerung. Die Nitratkonzentrationen gingen deutlich zurück.

Eineinhalb Jahre nach der Kalkung mit Calcium-Magnesium-Karbonat ist im gesamten Auflagehumus die Sättigung der austauschbaren Basen sowie die Konzentration von Calcium und Magnesium in der GBL stark angestiegen. In der Verlagerungsdynamik dominiert das Magnesium, das bereits deutliche Konzentrationszunahmen im obersten Mineralboden aufweist. In der Kombination Säure + Kalk sind diese Prozesse erheblich verstärkt.

Die Nitratkonzentrationen erreichen im Sommer auf den gekalkten Parzellen Minimalwerte, steigen jedoch im Spätherst stark an. Dies wird mit einem vorübergehend hohen bakteriellen Stickstoffbedarf erklärt.

Während die Stoffumsätze bis in 2 m Tiefe unter dem Einfluß niedriger pH-Werte stehen (3,8 bis 5,0), dominieren im tieferen Teil der 15 m mächtigen Grundluftzone die Kalklösungsprozesse mit pH-Werten über 7,0.

Das aus dem Fichtenökosystem ins Grundwasser abgegebene Nitrat ist mit ca. 30 mg/l so hoch, daß eine gesteigerte Stickstoffmineralisierung grundwasserhygienische Probleme hervorrufen kann.

Summary

First effects of the acid irrigation and liming experiment Höglwald on exchangeable and soluble ions are described. Within two years of experimental treatment, altogether 6.7 kmol/ha protons were applied to the soil of the old spruce stand.

Untill now, the strong buffering in the humus layer has prevented a permanent change of the natural pH of soil and soil solution. Concerning the cations, only manganese reacted on acid input with increasing concentrations in the equilibrium soil solution. The acid-supplied sulfate showed a time-lag during its vertical transfer through the humus layer. Concentrations of nitrate decreased.

Eighteen months after liming with calcium-magnesium-carbonate, base saturation as well as concentrations of calcium and magnesium in the soil solution increased very strong within the humus layer. Magnesium, already increasing in the upper mineral soil, is being displaced more quickly and at higher amounts than calcium. These processes are intensified by combining liming and acid irrigation.

The concentrations of nitrate show a minimum level during the summer period but increase heavily in late autumn. Probably, this development is caused by a temporary high bacterial demand of nitrogen.

While the soil-chemical processes down to a depth of 2 m take place at a pH-level of 3.8 to 5.0, the lower part of the aeration zone is influenced by calcareous tertiary layers, causing a pH of 7.0 to 8.0 in leakage and groundwater. Concentrations of nitrate in groundwater of the spruce ecosystem amount to 30 mg/l. Increasing mineralisation of nitrogen, caused by further interventions, may affect the quality of potential drinking water resources.