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Artikel

Autor(en): Erik Obersteiner (Umweltbundesamt), Stefan Smidt (BFW)
Redaktion: BFW, Österreich
Kommentare: Artikel hat 0 Kommentare
Bewertung: Zu Favoriten Druckansicht 56.056.056.056.056.0 (88)

Was bedeuten Critical Loads-Überschreitungen für Wälder?

Brennessel (Foto: Michael Gasperl - GNU-Freelizenz)
Die Zusammensetzung der Waldbodenvegetation wird durch erhöhte Stickstoffeinträge verändert (Biodiversität). Stickstoffliebende Pflanzen werden dominieren

Im Zusammenhang mit der Gefährdung von Ökosystemen durch Luftschadstoffe fällt immer wieder der Begriff "Critical Loads". Es handelt sich dabei um Grenzwerte bzw. kritische Belastungsgrenzen, bei deren Überschreitungen negative Veränderungen an verschiedenen Ökosystemen (Wälder, Heiden, Hochmoore) auftreten können. Überschreitungen von Critical Loads müssen aber bei Wäldern noch keine akuten Schäden auslösen. Was bedeutet es tatsächlich, dass auf 97 % der österreichischen Waldfläche bestimmte Critical Loads überschritten werden?

Definition

Critical Loads (CL) sind kritische Belastungsgrenzen für Schadstoffeinträge (zum Beispiel Säureäquivalente, eutrophierender Stickstoff, Schwermetalle) aus der Atmosphäre, bei deren Überschreitung nach derzeitigem Kenntnisstand langfristige negative Effekte an verschiedenen Ökosystemgruppen auftreten können. Eine Überschreitung der CL (exceedance) soll daher möglichst vermieden werden, um einen dauerhaften Schutz der Ökosysteme zu gewährleisten.

CL sind abhängig von Bewirtschaftung, Bodeneigenschaften (beispielsweise vom Nitrifikationsvermögen) und klimatischen Einflüssen (z.B. Niederschlag, Temperatur).
Critical Loads werden entweder unter Zuhilfenahme eine Massenbilanzansatzes (erlaubter Input = Summe aller langfristig akzeptablen Outputs aus dem System) errechnet oder mit Hilfe empirischer Daten geschätzt. Neue Ansätze, die Veränderung von Ökosystemen (Biodiversität) durch eutrophierende Stickstoffeinträge zu modellieren, sind im Entstehen.

Versauerung

Critical Loads für Versauerung werden in Österreich kaum überschritten, stellen also kein flächiges Problem dar. Probleme z.B. durch lokale Emittenten, durch unsach-gemäße Waldbewirtschaftung oder durch saures Ausgangsgestein können aber auftreten.

Eutrophierung

Critical Loads für eutrophierende Stickstoffeinträge werden bei Berechnung mittels Massenbilanzansatz auf 97 % der österreichischen Waldfläche überschritten (Umweltbundesamt 2005). Der mittlere Critical Load liegt bei etwa 10 kg N ha-1 a-1, die mittlere Überschreitung bei etwa 4,5 kg N ha-1 a-1. Vor allem Veränderungen der Bodenvegetation und von Moosen und Flechten (Biodiversität) sind zu befürchten (Umweltbundesamt 2007).

Generell können erhöhte Stickstoffeinträge zu folgenden Problemen im Wald führen:

  1. In Abhängigkeit von Bodentyp und geologischem Untergrund kann es in Waldböden durch N-Einträge sowie die dadurch verstärkte N-Mineralisierung und Nitrifikation zu Versauerungen kommen, die v.a. bei ungünstiger Ausgangslage (saure Bodentypen, geringe Basennachlieferung aus dem Gestein) zu einer verstärkten Freisetzung toxischer Aluminiumionen sowie zu einer Verarmung an den Nährelementen Kalzium, Magnesium und Kalium (basische Kationen) führt.
  2. Zusammen mit der stärkeren Verfügbarkeit des Nährelements Stickstoff - bisher vielfach ein das Wachstum begrenzender Faktor - kann es zu Nährstoffungleichgewichten kommen.
  3. Dieses Nährstoffungleichgewicht durch Stickstoff-Überangebot kann zu erhöhter Anfälligkeit gegenüber Schadorganismen und zu einer Verminderung der Baumstabilität durch ein ungünstigeres Wurzel/Spross-Verhältnis führen.
  4. Weiters wird ein ungünstiger Einfluss hoher Stickstoffkonzentrationen im Boden auf  die Trocken- und Frostresistenz von Bäumen sowie auf die in Symbiose mit den Waldbäumen lebenden Mykorrhizapilze angenommen.
  5. Durch die Störung dieser Symbiose können aber Nährstoff- und Wasseraufnahme sowie Krankheitsresistenz vermindert werden.
  6. Die Zusammensetzung der Waldbodenvegetation wird durch erhöhte Stickstoffeinträge verändert (Biodiversität). Stickstoffliebende Pflanzen und auch Säurezeiger verdrängen zunehmend weniger konkurrenzkräftige Pflanzenarten bzw. Pflanzenarten, die das verbesserte Angebot schlechter nutzen können.
  7. Ähnliches gilt für die Verschiebung der Dominanzverhältnisse von Epiphyten-Gruppen wie Flechten und Moosen.
  8. Auch die Wald(boden)fauna und deren Fraßverhalten können durch erhöhte Stickstoffeinträge verändert werden.
  9. Da die Stickstoffeinträge unter Umständen nicht mehr durch die Vegetation aufgenommen oder im Boden gespeichert werden können, kann es in verstärktem Maße zu Nitrataustrag in das Oberflächen- und/oder Grundwasser kommen.
Empirische Critical Loads für eutrophierende Stickstoffeinträge in Waldökosysteme (Achermann 2003); ## verlässlich, # einigermaßen verlässlich, (#) Expertenschätzung
Ökosystem-Typ kg N je
ha und Jahr
Zuverlässigkeit Anzeichen für Überschreitung
Bodenvorgänge
     
Nadel- und Laubwald
10-15 # erhöhte N-Mineralisierung, Nitrifikation
Nadelwald
10-15
##
erhöhte Nitratauswaschung
Laubwald
10-15
(#)
erhöhte Nitratauswaschung
Bäume
     
Laub- und Nadelholz
15-20
#
veränderte Hauptnährelementquotienten, abnehmende Konzentrationen von P, K, Mg sowie höhere N-Konzentrationen im Blattgewebe, 
Wälder gemäßigter Zonen
15-20
(#)
erhöhte Empflindlichkeit gegenüber Pathogenen und Krankheiten
Mycorrhiza      
boreale Wälder und Wälder gemäßigter Zonen
10-20
(#)
geringere Fruchtkörper-Produktion, veränderte Artenzusammensetzung am Boden
Bodenvegetation
     
boreale Wälder und Wälder gemäßigter Zonen 10-15
#
veränderte Artenzusammensetzung, mehr nitrophile Arten, erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Parasiten
Flechten und Algen
     
boreale Wälder und Wälder gemäßigter Zonen
10-15
(#)
mehr Algen, weniger Flechten
Gesamt
     
Wälder gemäßigter Zonen 10-20
#
Veränderungen bei Bodenprozessen, Bodenvegetazion, Mykorrhiza und erhöhte Risken von Nährstoffungleichgewichten und von Empfindlichkeit gegenüber Parasiten,
boreale Wälder 10-20
#
Veränderungen bei Bodenprozessen, Bodenvegetazion, Mykorrhiza und erhöhte Risken von Nährstoffungleichgewichten und von Empfindlichkeit gegenüber Parasiten, mehr Algen

Literatur

Achermann B., Bobbink R., Hrsg. (2003): Empirical Critical Loads for Nitrogen: Expert workshop, Berne, 11-13 November 2002. Environmental Documentation 164, Swiss Agency for the Environment, Forests and Landscape

EKL (2005): Stickstoffhaltige Luftschadstoffe in der Schweiz. Status-Bericht der Eidg. Kommission für Lufthygiene (EKL), Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL, Ed.), Schriftenreihe Umwelt Nr. 384, Bern. 168 S.

Umweltbundesamt (2005): Obersteiner, E. und Offenthaler, I.: Critical Loads für Schwefel- und Stickstoffeinträge in Ökosysteme – Datenabfrage 2004. Projektbericht, im Auftrag des BMLFUW, Umweltbundesamt Wien.

Umweltbundesamt (2007): Effects of Nitrogen and Sulfur Deposition on Forests and Forest Biodiversity. Austrian Integrated Monitoring Zöbelboden, Report REP-0077, Umweltbundesamt, Wien

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