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Nachhaltige waldbauliche Maßnahmen zur Verbesserung der Bodenqualität

  • Guido Von Kautz
  • Werner Topp
Article

Zusammenfassung

Durch waldbauliche Maßnahmen, die vor etwa 80 Jahren im Sauener Forst (Brandenburg) erfolgten, wurden Kiefernwälder auf Sanderflächen in Kiefern-Buchen-Wälder (Zweistufenwald) und Kiefernwälder auf Grundmoränen in Kiefern-Eichen-Buchen-Wälder (Dreistufenwald) umgewandelt.

Im naturnahen, laubbaumdominierten Dreistufenwald waren Streuzersetzung und C-Mineralisation im Vergleich zum Kiefernwald signifikant erhöht (p≤0,01), das C/N-Verhältnis (O1- und Ah-Horizont) im Jahresgang fast immer signifikant erniedrigt (p≤0,001). Steigerungen im Gehalt an pflanzenverfügbaren Nährstoffen (K+, Mg++, Ca++, P2O5) waren besonders deutlich, der Gehalt an Al3+-Ionen lag bei durchschnittlich 1/3 der Vergleichswerte (p≤0,001). Der Dreistufenwald enthielt eine höhere Biomasse an Bodenmikroorganismen. Die Zunahme der mikrobiellen Biomasse war nach Plattierungsversuchen auf eine erhöhte Pilzbesiedlung zurückzuführen. Bodenatmung (µg CO2-C/g*h), spezifische Bodenatmung (µg CO2-C/mg Cmic*h) und C-Mineralisation (µg CO2-C/mg Corg*d) waren während der gesamten Vegetationsperiode signifikant erhöht (p≤0,01). Darüber hinaus war die Besiedlungsdichte der Bodenfauna im Vergleich zum nadelbaumdominierten Wirtschaftswald angestiegen. Dies galt sowohl für die Makrofauna (Lumbricidae) als auch für die Mesofauna (Enchytraeidae, Collembola, Oribatei). Bei den Regenwürmern waren die Artenzahl und die Biomasse für alle Lebensformtypen (Oberflächenbewohner, Mineralbodenbewohner, Tiefengräber) erhöht.

Im Zweistufenwald waren Verbesserungen der Bodenqualität nicht nachweisbar. Die Streuzersetzung war im Vergleich zu der nadelbaumdominierten Fläche vermindert (p≤0,001), der Al3+-Gehalt sogar zumeist erhöht (p≤0,001). Mikrobielle Biomasse und Atmung waren im Zweistufenwald nur geringfügig erhöht, die C-Mineralisation häufig herabgesetzt (p≤0,05), ein Biomasseanstieg der Bodenfauna meistens nicht nachweisbar (p>0,05).

Veränderungen im Streuabbau konnten bei varianzanalytischer Betrachtung (ANOVA) wesentlich durch das Bodensubstrat und die Interaktion von Boden × Bestockung erklärt werden. Boden und Bestockung hatten gleichermaßen auf alle erfaßten Kenngrößen der Mikroorganismen sowie für die Biomasse von Collembola und Oribatei einen signifikanten Einfluß (p≤0,001). Veränderungen in der Besiedlungsdichte der Enchytraeidae wurden nur durch den Boden und die Interaktion Boden × Bestockung, Veränderungen bei der Besiedlung mit Regenwürmern ausschließlich durch den Boden erklärt (p≤0,001). Kovarianzanalysen ließen die große Bedeutung der Bodenfauna an der Erhöhung der mikrobiellen Atmung, der spezifischen Bodenatmung und der C-Mineralisation erkennen.

Bodenfauna und Bodenmikroorganismen beeinflußten das C/N-Verhältnis, die Gehalte an pflanzenverfügbaren Nährstoffen (K+, Mg++, Ca++, P2O5) und den Gehalt an Al3+-Ionen. Bemerkenswert ist der deutliche Zusammenhang zwischen der hohen biotischen Aktivität, einem Anstieg der pH-Werte und einer Verringerung im Gehalt an Al3+-Ionen in dem naturnahen, laubbaumdominierten Dreistufenwald.

Sustainable forest management for improving soil quality

Summary

In some Pleistocene soils, forestry practices on sustainability were started 80 years ago. On outwash plains the pine forests were changed into pine-beech forests ("Zweistufenwald"). On moraines, pine-oak-beech forests ("Dreistufenwald") were created.

Litter decomposition and carbon mineralization were significantly higher in the more natural, mainly deciduous "Dreistufenwald" than in the pine forest (p≤0.01), while C/N ratio was lower (p≤0.001). Nutrient availability (K+, Mg++, Ca++, P2O5) increased, whereas the concentration of Al3+ ions was reduced to about one-third of that of the pine forest (p≤0.001). Higher values of microbial biomass were obtained from the soil of the "Dreistufenwald". The increase in microbial biomass was mainly due to higher fungal colonization. Soil respiration (µg CO2-C/g*h), specific microbial respiration (µg CO2-C/mg Cmic*h) and carbon mineralization (µg CO2-C/mg Corg*d) were significantly higher in the mixed forest during the entire investigation (p≤0.01). Furthermore, the abundance of the soil fauna increased in comparison to the coniferous forest. This observation was made concerning the macroinvertebrates (Lumbricidae) as well as the mesofauna (Enchytraeidae, Collembola, Oribatei). With respect to earthworms, the number of species and the biomass was higher for all ecotypes.

In the "Zweistufenwald" on outwash plains no improved soil characteristics could be detected. Litter decomposition was even lower than in the coniferous sites (p≤0.001) and the concentration of Al3+ was higher (p≤0.001). In the pine-beech forest, microbial biomass and soil respiration were only slightly higher. The biomass of the soil fauna did not differ significantly (p>0.05) in most cases.

Changes in decomposition rates were mainly due to the soil type and to interactions between soil and stocking (ANOVA). Both, soil and stocking influenced the microbial characteristics of the soils and the biomass of Collembola and Oribatei (p≤0.001). Differences in the abundance of Enchytraeidae depended on the soil and the interaction of soil and stocking, while the abundance of earthworms could be explained solely by the soil (p≤0.001). Analysis of covariance uncovered the significance of the soil fauna for the increase in soil respiration, specific microbial respiration and carbon mineralization.

Moreover, soil fauna and soil microbes biased the C/N ratio, nutrient availability (K+, Mg++, Ca++, P2O5) and the concentration of Al3+ ions. A remarkable correlation occured between high biotic activity, increase in pH-values and decrease in concentrations of Al3+ ions in the more natural, mainly deciduous forest.

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Copyright information

© Blackwell Wissenschafts-Verlag 1998

Authors and Affiliations

  • Guido Von Kautz
    • 1
  • Werner Topp
    • 1
  1. 1.Physiologische ÖkologieZoologisches Institut der Universität KölnKöln

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