Limitierende Faktoren für Ernährung und Wachstum der Fichte in den Kalkalpen

Kenntnisstand und Fragestellung

Als Lehrbuch-Beispiel für die Begrenzung des Baumwachstums durch Nährstofflimitierung wurde die Abhängigkeit der Höhenbonität der Fichte vom Ca-Gehalt des Bodens in LYR et al. (1992) dargestellt. Abweichend von den im Tiefland vorherrschenden Verhältnissen sind die aus der Verwitterung von Kalken und Dolomiten hervorgegangenen, relativ jungen Böden der Kalkalpen fast immer gut mit diesen Basen versorgt. Der guten Verfügbarkeit von Ca und Mg steht aber eine knappe Versorgung mit Stickstoff (N), Kalium (K) und insbesondere Phosphor (P) gegenüber (GULDER & KÖLBEL 1993, KÖLLING 2010), die Vitalität und Wachstum der Fichte begrenzen können (FLÜCKIGER & BRAUN 1995, EWALD 2000, 2003). Von MELLERT & EWALD (2011) wurde mit Hilfe indirekter Indikatoren (ELLENBERG et al. 1991, KRdL 2008) die Trophie von Waldtypen der bayerischenAlpen (REGER & EWALD 2011) bestimmt (MELLERT & EWALD 2011). Eine Schätzung der Wuchspotentiale der wurde von KLEMMT & EWALD (2011) vorgenommen, die die Bedeutung der Waldtypen für das Wachstum bestätigte. Über das ursächliche Zusammenwirken von limitierenden Faktoren im bayerischen Alpenraum liegen bis heute aber nur wenige Grundlagen vor (z.B. EWALD 2000}. Insbesondere sind folgende Fragen offen, die durch den einzigartigen Datensatz von Intensivplots untersucht werden können:

1. Welche(r) Nährstoff(e) limitieren in den bayerischenAlpen das Wuchspotential der Fichte?
2. Wie stark reagiert die Fichte auf eine Limitierung durch entsprechende Nährstoffe?
3. Inwieweit ist eine Abschätzung der Produktivität von Waldstandort mit einfach zu erhebenden Parametern, wie der Bodenvegetation oder einfachen bodenkundliehen Kenngrößen möglich?

Datengrundlagen

Im Projekt WINALP sammelten MELLERT & EWALD (2011) die Daten aus fünf Inventurprogrammen und Fallstudien (KÖLLING 2010b, BMELF 2004, EWALD 2005, SCHUBERT 2002, BaySTELF 1993) zur Absicherung der Einstufung von Waldtypen hinsichtlich ihrer Nährstoffversorgung. Es wurden Daten zu ca. 70 Intensivplots gesammelt, konnten jedoch in WINALP nicht mehr abschließend ausgewertet werden. Für die Bonitierung der Bestände wurde ein einfaches Verfahren entwickelt, welches sich in ersten Überprüfungen als tauglich erwies aber noch eingehender validiert werden sollte. Der erste Schritt ist daher die Vervollständigung und Prüfung des Datensatzes.

Annahmen und analytischer Ansatz

Das Wachstum der Fichte wird von den Wachstumsfaktoren licht-, Wärme-, Wasser- und Nährstoffangebot bestimmt. Nach dem Liebig'schen Gesetz wird das Wachstum von dem Faktor begrenzt, der sich im Minimum befindet. Diese ökologischen Gesetzmäßigkeiten werden durch ein statistisches Regressionsmodell dargestellt, bei dem sich die absolute Höhenbonität der Fichte als Funktion der Wachstumsfaktoren (bzw. stellvertretend hierfür: Boden-, Klima- und Ernährungsparameter) ergibt: Höhenbonität =/(Wärme, Wasser, Nährstoffe). Die Beachtung des Faktors Licht als Wachstumsfaktor entfällt im Regressionsmodell durch die Verwendung der absoluten (Ober-)Höhenbonität als abhängige Variable, da die Höhenentwicklung herrschender Bäume die direkteste Abhängigkeit von abiotischen Umweltfaktoren zeigt. Die für das Baumwachstum entscheidenden Faktoren Wärme, Wasser und Nährstoffe sind am natürlichen Standort nur indirekt und näherungsweise quantifizierbar. Als Proxies für die physikalisch-chemischen Bedingungen dienen dabei Bodenprofile und Klimamodelle, für die spezifische Wirkung auf Pflanzen Vegetationsaufnahmen und Blatt-/Nadelanalysen. Im Projekt werden alle Proxies einzeln und kombiniert im Hinblick auf die Erklärung des Wachstums getestet, woraus spezifische Schlüsse auf das Wirkungsgefüge abgeleitet werden können. Die Wärme ist gerade im Alpenraum eine wichtige, nicht zu vernachlässigende Kovariable. Bei allgemein hohen Niederschlägen ist Wassermangel durch flachgründige Böden bedingt, weswegen nutzbare Wasserkapazität und Feuchtezahl der Vegetation weitere wichtige Kovariablen darstellen. Bei den Nährstoffen ist im Kalkalpin keine Limitierung durch Mg oder Ca {hohe Basensättigung, hohe Reaktionszahlen, hohe Nadelspiegelwerte) zu erwarten. Unter den Hauptnährelementen spielt Stickstoff eine, angesichts hoher Einträge ev. rückläufige Hauptrolle als limitierender Faktor. P und K sind in jungen, wenig verwitterten Böden bei hohem pH schlecht verfügqar und könnten N als bedeutendsten limitierenden Faktor ablösen. So werden verbreitet für Magerrasen typische Nährstoffzahlen und geringe Nadelspiegel von N, P und K beobachtet. Im vorliegenden, ausreichend großen und vollständigen Datensatz kann die Bedeutung der drei Elemente im Hinblick auf wachstumsrelevante Schwellenwerte erstmals analytisch getrennt werden. Schließlich kann geklärt werden, welche Proxies für eine rasche, kostengünstige und zuverlässige Beurteilung von nährstoffbedingten Grenzen am besten geeignet sind.

Projektleitung

Prof. Dr. Jörg Ewald (Koordination)
T +49 8161 71-5909
joerg.ewald [at]hswt.de Mail

Projektdauer

01.03.2012 - 30.06.2012

Projektförderung