Stickstoffvorräte im Boden
Waldböden machen etwa ein Drittel der Fläche Deutschlands aus. Als Wasser- und Nährstoffspeicher haben sie maßgebenden Einfluss auf die Vegetation des Waldes und sind ein wichtiger Bestandteil des Stoffkreislaufs. Beispielsweise dienen sie im globalen CO2-Haushalt als Kohlenstoffspeicher und beeinflussen sowohl als Filter, aber auch durch die Abgabe von z.B. Nitrat in das Grundwasser, die Qualität des Trinkwassers. Im Hinblick auf aktuelle Umweltproblematiken wie Versauerung, Eutrophierung und Klimawandel ist die Untersuchung der Waldböden daher unerlässlich.
Während die Bodenzustandserhebung eine flächenrepräsentative Übersicht zum Zustand der Waldböden in Deutschland liefert, stellt die Bodenuntersuchung auf den Level-II-Flächen in Kombination mit Daten aus anderen Erhebungsbereichen eine wichtige Komponente dar, um Ursache-Wirkungsbeziehungen aufzudecken. Am Beispiel von Stickstoff werden im Folgenden einige bodenbezogenen Aspekte des Intensivmonitorings übersichtsmäßig dargestellt: (1) Die räumliche Verteilung der Stickstoffvorräte auf den Dauerbeobachtungsflächen in Deutschland, (2) die Verteilung der Stickstoffvorräte im Tiefenprofil und (3) die Variabilität der Stickstoffvorräte innerhalb einer Fläche.
Räumliche Verteilung der Stickstoffvorräte auf den Level-II-Flächen in Deutschland
Abbildung 1 zeigt den Stickstoffvorrat in der organischen Auflage und dem Mineralboden bis in 60 cm Tiefe auf den Level-II-Flächen in Deutschland. Dabei wurden nur Flächen berücksichtigt, für die Daten ab dem Jahr 2007 vorliegen (35 Standorte). Der Vorrat liegt zwischen 1,4 und 14 t/ha mit einem Median von etwa 5,6 t/ha. Die zweite Bodenzustandserhebung (BZE-II) hat im Vergleich dazu auf 1551 Flächen in ganz Deutschland Vorräte von 0,9 bis maximal 42 t/ha bestimmt, wobei auf 90% der Flächen weniger als 11 t/ha vorlagen. Der Median des Stickstoffvorrats in der BZE-II lag bei 6,3 t/ha.
Verteilung der Stickstoffvorräte im Tiefenprofil
Abbildung 2 zeigt die Verteilung der Vorräte im Tiefenprofil für die entsprechenden 35 Flächen. Die organische Auflage ist durch eine geringe Masse bei gleichzeitig hohen Stickstoffkonzentrationen gekennzeichnet und hält einen mittleren Stickstoffvorrat von 0,8 t/ha. Der überwiegende Teil des Stickstoffs befindet sich im oberen Mineralboden (0-30 cm), mit einem mittleren Anteil pro Fläche von ca. 60% (3,4 t/ha). Dieser Wert entspricht in etwa den Ergebnissen der zweiten Bodenzustandserhebung, bei der 64% des Stickstoffvorrats in 0 - 30 cm Tiefe vorlagen. Im Gegensatz dazu weist der Mineralboden in 30-60 cm Tiefe deutlich geringere Stickstoffkonzentrationen auf. Der Stickstoffvorrat in dieser Schicht liegt im Mittel bei 1,4 t/ha.
Variabilität der Stickstoffvorräte innerhalb der Flächen
Auch innerhalb der Level-II-Flächen sind die Bodenbedingungen nicht homogen. Die räumliche Variabilität betrifft dabei zum einen die physikalischen Bodenparameter, die die Berechnung des Vorrats an Feinerde bestimmen (Dichte der Feinerde, Skelettanteil). Zum anderen variieren auch die Stickstoffkonzentrationen und die Masse der organischen Auflage auf der Fläche. Um dennoch eine repräsentative Untersuchung der Elementvorräte zu ermöglichen, sehen die Methodenvorgaben des Intensivmonitorings die Entnahme von 24 verteilten Einzelproben vor. Abbildungen 3 und 4 verdeutlichen die räumliche Variabilität beispielhaft für den Standort Augustendorf, einem Kiefernbestand im nordwestlichen Niedersachsen, anhand einer Bodenbeprobung aus dem Jahr 2003. Dabei sind sowohl die Stickstoffkonzentrationen und die Bodenmasse als auch die sich daraus ergebenden Gesamtstickstoffvorräte dargestellt. Die jeweils sechs Angaben (I - VI) stellen die Bodenverhältnisse auf verschiedenen Teilen der Messfläche dar und sind ihrerseits das Mittel von jeweils vier räumlich beieinanderliegenden Beprobungen. Als Bodenschichten werden unterschieden (von oben nach unten): Zunächst die Lagen der organischen Auflage (O) bestehend aus (1) OL: Streuschicht („Litter“), (2) OF: Teilweise zersetztes organisches Material („Fermented“), (3) OH: Zersetztes organisches Material (Humus). Es folgen die Schichten des Mineralbodens in den angegebenen Tiefe.
Der Stickstoffvorrat auf der Fläche liegt zwischen hochgerechnet 4,6 t/ha (Teilprobe III) und 6,9 t/ha (Teilprobe I), mit einem Variationskoeffizient von 15% (Verhältnis zwischen Standardabweichung und Mittelwert). Die Spannweite der Stickstoffvorräte in Augustendorf (2,3 t/ha) liegt damit knapp unterhalb der Standardabweichung der Stickstoffvorräte auf den 35 Level-II-Flächen insgesamt (2,6 t/ha).
