Bodenlösung

Niederschlagswasser versickert im Boden und führt zur Bildung von Grundwasser, wobei die Eigenschaften des Bodens und des anstehenden Gesteins wesentliche Auswirkungen auf die Qualität des Wassers haben. Sickerwasser spielt daher eine wesentliche Rolle für die Verlagerung von Stoffen im Boden und deren Austrag aus dem Ökosystem Wald. Die Untersuchung des Sickerwassers bzw. der Bodenlösung ist somit ein wichtiger Beitrag zum Verständnis der Stoffflüsse in Wäldern. Stoffeinträge ins Grundwasser sind aus forstwirtschaftlicher wie naturschutzfachlicher Sicht sowie im Hinblick auf die Trinkwassergewinnung von hoher Bedeutung. Auf den Level-II-Flächen werden die Konzentrationen verschiedener Substanzen zumindest monatlich gemessen. Abbildungen 1 und 2 zeigen am Beispiel von Nitratstickstoff (N-NO₃) die hohe Variabilität der Konzentrationen sowohl im Jahresgang als auch im Verlauf langjähriger Zeitreihen.

Abb. 1: Jahresgang der Nitratstickstoffkonzentrationen im Sickerwasser auf einer Fläche in Hessen (2011, links) und Baden-Württemberg (2013, rechts)

Abb. 2: Zeitreihe der mittleren jährlichen Nitratstickstoffkonzentrationen auf einer Fläche in Rheinland-Pfalz (links) und Baden-Württemberg (rechts)

Abb. 3: Kumulierte Häufigkeitsverteilung der mittleren Nitratstickstoff- konzentration in den Jahren 2004-2014 für 28 Flächen

Abbildung 3 zeigt die mittlere Nitratstickstoffkonzentration im Sickerwasser in den Jahren 2004-14 für eine Auswahl von Flächen mit Messungen in 60 bzw. 80 cm Tiefe. Dabei wurden nur die 28 Flächen berücksichtigt, für die Daten aus mindestens fünf Jahren vorhanden waren. Auf mehr als der Hälfte der Flächen wurden geringe Konzentrationen unter 1 mg NO₃-N/l nachgewiesen. Nur zwei Flächen haben im langjährigen Mittel höhere Konzentrationen als 5 mg NO₃-N/l, liegen jedoch noch unterhalb des Grenzwertes für Nitrat im Trinkwasser von 11,3 mg NO₃-N/l laut Trinkwasserverordnung. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass trotz geringer Konzentrationen im Jahresmittel zeitlich begrenzte Spitzen mit erhöhter Nitratstickstoffkonzentration aufgetreten sein können.

Abb. 4: Messflächen mit Bodenlösungsdaten

Diese Spitzen können verschiedene Ursachen haben wie z.B. eine Änderung der mikrobiellen Aktivität im Boden aufgrund von Witterungseinflüssen oder Störungen der Vegetation (Holzernte, Windwurf), Variationen in der Stickstoffdeposition oder ein hohes Aufkommen von Schadinsekten im Bestand. Die Verlagerung von Nitrat aus den oberen Bodenschichten in die Tiefe hängt wesentlich vom Bodentyp und von der Aufnahme durch die Vegetation ab. Für die Darstellungen wurde zunächst die Nitratstickstoffkonzentration jeder Messperiode (meist monatlich) als Mittel über ggf. vorhandene Parallelmessungen bestimmt. Auf dieser Basis wurden dann die mittleren Jahreskonzentrationen berechnet. Abbildung 4 zeigt alle Level-II-Flächen, für die Daten zur Bodenlösung vorliegen.

Weiterführende Literatur:

Keller, L., Wendland, F. Berechnung der potenziellen Nitratkonzentrationen im Sickerwasser auf Kreisebene für die Bundesrepublik Deutschland - Teilleistung im Rahmen des BMBF Forschungs- und Entwicklungsvorhabens "Wasserflüsse in Deutschland" - (FKZ 033L056). Forschungszentrum Jülich 2013
Gundersen et al. Leaching of nitrate from temperate forests - effects of air pollution and forest management. Environmental Reviews 2006; 14:1-57
Pitman et al. The effects of phytophagous insects on water and soil nutrient concentrations and fluxes through forest stands of the Level II monitoring network in the UK. Science of The Total Environment 2010; 409:169-181.
Teller et al. Responses of Forest Ecosystems to Environmental Changes. Springer 1992.

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