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Stefan Tretter

LWF

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für Wald und Forstwirtschaft

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Artikel

Autor(en): Roland Baier
Redaktion: LWF, Deutschland
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Düngemaßnahmen in der Schutzwaldsanierung

Der Standort spielt eine wichtige Rolle

Blick auf Berghang mit Schutzwald

In den Bayerischen Kalkalpen zeigen junge Fichten auf flachgründigen Standorten häufig Wuchsstockungen und mangelhafte Ernährung. Die Gründe sind bis heute nicht ausreichend geklärt – das deutlich einseitige Überangebot an Calcium und Magnesium als Ursache hierfür scheint aber wahrscheinlich. Düngeversuche zur Verbesserung der Ernährungssituation erbrachten bisher keine eindeutigen Ergebnisse.

An zwei einzelbaum-gedüngten Hochlagenstandorten (Rottauer Alm, Forstamt Marquartstein und Fischbachkopf, Forstamt Mittenwald) untersuchten wir daher

  • die Biomasseentwicklung und Mykorrhizierung im Hinblick auf den verwendeten Dünger (NPK oder Biosol)
  • die Wurzelentwicklung der Pflanzen
  • Anpassungsmechanismen der Fichte an schwierige Standortsverhältnisse

Beide Sanierungsflächen sind flachgründig, südexponiert und mit 17-jährigen Fichten aus Container-Anzucht bestockt. Sie unterscheiden sich jedoch in den in Tabelle 1 wiedergegebenen Punkten.

Am Einzelbaum wurden Biomassekennwerte, Bodendaten und Ernährungskennwerte erhoben. Auf der Fläche Rottauer Alm bestimmten wir zusätzlich den Mykorrhizabesatz. Um ein möglichst breites Spektrum an Pflanzenzuständen abzudecken, beprobten wir wüchsige und mattwüchsige Bäume. Als Vergleichswert für die Ernährungsbeurteilung wurden Naturverjüngungsfichten herangezogen.

  Rottauer Alm Fischbachkopf
Höhenlage [m ü. NN] 1050 1550
Jahresniederschläge [mm] 1900 2150
Jahresdurchschnittstemperatur [°C] 4,8 2,5
Vegetation mäßig trockener montaner Bergmischwald mäßig frischer hochmontaner Bergmischwald
Nutzungsgeschichte nicht beweidet beweidet
Tab. 1: Kurzcharakteristik der Untersuchungsflächen.

Düngereaktion der Jungfichten

Fünf Vegetationsperioden nach der Düngemaßnahme waren die Nährelementgehalte von Stickstoff und Phosphor in den Nadeln wieder im Mangelbereich. Die gedüngten Nährstoffe Stickstoff, Phosphor und Kalium waren auch im Boden nur noch schwer nachzuweisen. Vermutlich wurden diese bei den hohen Niederschlägen zu einem Großteil aus dem Boden aus- und oberflächlich abgewaschen. Die NPK-Düngung führte zur größten Wachstumssteigerung. Mit 120 g pro Pflanze war dieser Dünger jedoch über das pflanzenverwertbare Maß dosiert. Im Vergleich zu den am besten wachsenden, ungedüngten Bäumen erbrachte die Düngung einen durchschnittlichen Mehrzuwachs der Trieblängen von 3 cm/Jahr.

Biosol zeigte ebenfalls positive Wirkung auf das Wachstum der Trieblängen; in diesem Dünger war aber vermutlich der Phosphoranteil zu niedrig. Die Trieblängensteigerung wirkte insgesamt nur kurz und klang bereits nach vier Jahren wieder ab.

Als besorgniserregend zeigte sich die Wurzelentwicklung der Container-Pflanzen der "ersten Generation". Neben dem bereits vermuteten hohen Deformationsgrad (Abb. 1) war die Verteilung der Horizontalwurzeln am Hang unbefriedigend. Bisherige Untersuchungen aus der Schweiz belegen, dass junge Fichten aus Naturverjüngung im Gebirge den Schwerpunkt ihrer Wurzeln oberhalb des Baumes ausbilden. In unserer Studie war die Verteilung Berg/Tal - Grobwurzeln entweder gleich (Rottauer Alm) oder es waren sogar mehr Wurzeln Richtung Tal (Fischbachkopf) ausgerichtet (Abb. 2). Da sich bereits deformierte Wurzeln kaum erholen, ist vergleichbar einem "Weinglas am Hang" (siehe unten), die spätere Stabilität der Bäume gegen Schneebewegungen beeinträchtigt.

Einschätzung der Haupt- und Seitenwurzeldeformationen
Abb. 1: Ergebnisse der okularen Einschätzung der Haupt- und Seitenwurzeldeformationen der gesamten 54 untersuchten Wurzeln der Flächen Rottauer Alm und Fischbachkopf.

Je größer die Wurzelausdehnung, um so stärker war die Reaktion auf die Düngung. Für die Regeneration des Wurzelsystems nach dem Verpflanzen waren vermutlich mehrere Faktoren wie Containertyp und Pflanzverfahren (teilweise Locheisenpflanzung) bedeutend. Außerdem bildeten sich in den mächtigen Humusauflagen (vor allem im nicht beweideten Bergmischwald) meist neue, sproßbürtige Wurzeln am Stammfuß. Diese verbessern die Nährelementaufnahme, nicht jedoch die Stabilität. Da das Wurzelwachstum stark temperaturabhängig ist, war die Anpassung des Wurzelsystems an eine neue Umwelt auch mit zunehmender Höhenlage (Sanierungsfläche Fischbachkopf) beeinträchtigt.

Mykorrhiza-WWW

Die Mykorrhizabiozönose an den Jungfichten der Fläche Rottauer Alm ist sehr vielfältig. Dies ist auf den noch weitgehend vorhandenen Altbestand zurückzuführen, da die Fichten nach dem Verpflanzen nahtlos in das bestehende Ekto-Mykorrhiza-Netzwerk (dem "WWW" - Wood-wide-web) integriert wurden. Insgesamt hatte die Düngung das Gattungsspektrum der Mykorrhizen verschoben, aber es gingen keine Gattungen verloren. Direkte Aussagen über Folgen für die Baumernährung sind daher bei heutigem Wissensstand noch nicht möglich.

Anpassungsmechanismen der Fichte auf südexponierten Karbonatstandorten

Unsere Untersuchung erlaubt auch Rückschlüsse auf mögliche Anpassungsmechanismen der Fichte an schwierige Standortsverhältnisse. Die Fichte ist unter Gebirgsbedingungen durch langsames Wachstum an ein niedriges Nährstoffpotenzial (in unserem Fall vor allem Stickstoff und Phosphor, verstärkt durch Trockenphasen) angepasst. Damit verfolgt sie klar das Ziel einer Klimaxbaumart: Langsames Wachstum in der Jugend – dafür hohes maximal erreichbares Endalter. Diese Anpassung bestätigten in unserer Studie langsam wachsende Bäume auf ungedüngten Standorten. Diese erreichten durch kleinere Nadeln sowie eine größere Wurzel- und Mykorrhizadichte (damit bessere Ressourcenerschließung) die gleichen Nährelementkonzentrationen wie gedüngte, wüchsige Fichten (Abb. 3).

Quotient aus berg- und talseits verlaufenden Wurzeln
Abb. 2: Quotient aus berg- und talseits verlaufenden Wurzeln der untersuchten Fichten, getrennt nach Flächen.
Feinstwurzeldichte der Probebäume
Abb. 3: Feinstwurzeldichte der Probebäume auf der Rottauer Alm in Abhängigkeit von der Düngemaßnahme.

Die an eher saure Verhältnisse angepasste Fichte zeigte die höchste Feinwurzeldichte in der Humusauflage. Hier kommen auch verstärkt säureliebende Mykorrhizen (z. B. Cenococcum geophilum) vor, welche die Feinwurzeln vor Trockenschäden schützen. Unter den beschriebenen Verhältnissen konzentriert die Fichte, ähnlich Bäumen in tropischen Regenwäldern, ihre Nährelementaufnahme bevorzugt auf die Humusauflage.

Die Naturverjüngung wuchs auf mächtigen Skelett-Humus-Böden ("Tangelrendzinen"), hatte herausragende Ernährungskennwerte und war mit einer hohen Benadelungsdichte in ihrer Gesamterscheinung als sehr vital zu beurteilen. Sie ist besonders gut angepasst und unterscheidet sich dadurch deutlich von den gepflanzten Fichten. Entscheidend scheint hierbei die Faktorenkombination ungestörte Wurzelentwicklung, vitale Mykorrhizierung und organische Auflage zu sein.

Die Fichte kann demnach das Überangebot an Nährstoffen aus der Düngung nicht ausschöpfen. Ihre langfristige Überlebensstrategie ist es, zusätzliche Nährstoffe in das interne Nährelementdepot der Gesamtnadelmasse zu investieren und nicht in übermäßiges Wachstum oder eine Steigerung von Nadelspiegelwerten. Düngemaßnahmen führen daher nur zu einem vorübergehenden Mehrzuwachs. Sie wirken insgesamt aber vitalisierend auf den Baum. Es könnte jedoch sein, dass bei wiederholter Düngung eine Art "Sättigung" der Pflanze erreicht wird, nach der das Trieblängenwachstum nicht mehr in dem bekannten Maß gesteigert werden kann. Andererseits könnte der Baum mit zunehmender Größe auch in zügiges Höhenwachstum übergehen, da er dann genügende Speichergewebe als Zwischendepot zur Verfügung hat und zusätzlich neue Nährstoffressourcen mit dem ausgedehnteren Wurzelsystem erschließen kann. Insgesamt ist es daher schwierig, bei Düngemaßnahmen vom heutigen Zeitpunkt auf die Standzeit von Verbauungen (z. B. 30 Jahre) hochzurechnen und wie z. B. in unserem Fall einen Mehrzuwachs von 90 cm (bei 3 cm Mehrzuwachs / Jahr) zu prognostizieren.

Folgerungen für die Schutzwaldsanierungspraxis

  • Die bisher empfohlene Aufwandsmenge von 100 g NPK/Pflanze ist zu hoch. In Anbetracht der hohen Nährelementgehalte im Dünger dürften je nach Baumgröße 30 - 45 g NPK ausreichen. Anstelle von granuliertem Dünger sind vorzugsweise langsam lösliche Düngetabletten (keine Aufnahme durch Rauhfußhühner und längerer Verbleib im System) auszubringen und dabei verteilt oberhalb des Baumes leicht in die Humusauflage einzuarbeiten. Da der Schwerpunkt der Feinwurzeln in der organischen Auflage liegt, darf der Dünger jedoch auch nicht zu tief eingebracht werden.
  • Da auch vergleichsweise kleine Pflanzen gut auf die Düngung ansprechen, sollten nicht nur die kräftigsten Pflanzen gedüngt werden.
  • Düngung zur Trieblängensteigerung ist mehrmals zu wiederholen (i. d. R. nach fünf Jahren). Durch die Düngung werden die Pflanzen vitalisiert (Steigerung des internen Nährstoffdepots). Ab vier bis fünf sattgrünen Nadeljahrgängen ist eine Fichte aber als ausreichend vital zu beurteilen. Ist Wachstumssteigerung nicht das Ziel, kann in diesem Fall auf Düngung verzichtet werden.
  • Eine wiederholte Düngung von Pflanzen, die nicht auf eine Erstdüngung reagierten, ist nicht sinnvoll. Hier ist vermutlich das Wurzelsystem zu wenig entwickelt und irreversibel geschädigt.

Im Einzelfall ist zu prüfen, ob eine Düngung notwendig ist und langfristig zum Ziel führt. Mögliche Entscheidungsgrundlagen für Düngungsmaßnahmen auf einer Fläche können ein bestimmtes Schutzgut (Objektschutz), zumeist verbunden mit hohen Investitionen (Verbauungen) und/oder hoher Verbissdruck sein. Orientiert am Einzelbaum, sollten Pflanzen von der Düngung ausgeschlossen werden bei Gefahr von Schneeschimmelbefall, Schneegleiten und allgemein geringer Vitalität.

Die Vitalität der zu düngenden Bäume und damit der Erfolg einer Düngemaßnahme scheint um so günstiger, je mehr der ursprüngliche Waldbodencharakter, insbesondere Humusvorrat und Humusform, erhalten sind.

Weinglas am Hang
Weinglas am Hang bedeutet: Ungünstige Wurzelverteilung der Fichte und nur eng umgrenzter runder Wurzelbereich (entspricht gleiche Wurzelverteilung am Hang = Verhältnis 1,0 in Abb. 2). Normal müssten an Jungbäumen mehr Wurzeln hangaufwärts orientiert sein (also eher oval). Diese dienen einerseits als Zugwurzeln gegen mechanische Schäden (Schneegleiten), sind jedoch auch Ernährungsphysiologisch wichtig: Die Wurzeln folgen chemotaktisch dem erhöhten Nährstoffangebot aus dem von oben kommenden Hangzugwasser und verbessern so die Nährstoffversorgung des Baumes.
Runde Wurzelverteilung Ovale Wurzelverteilung
"Runde" Wurzelverteilung am Hang "Fichte gepflanzt". "Ovale" Wurzelverteilung am Hang "Fichte naturverjüngt".

Ausblick

In unserer Studie bestätigte sich die Überlegenheit der Naturverjüngung in Ernährung und Vitalität. Die Gründe hierfür, insbesondere der Einfluss verschiedener Auflagehumusformen und Bodentypen auf Dolomit, sind bis heute zu wenig geklärt. In einem nächsten Schritt wollen wir daher die wichtigsten Einflussfaktoren auf Ernährung und Wachstum der Fichte auf schwierigen Gebirgsstandorten ermitteln.

Literatur

Baier, R (2003): Auswirkungen von Düngemaßnahmen auf Ernährung, Biomasse-Entwicklung und Mykorrhizierung junger, gepflanzter Fichten auf Schutzwaldsanierungsflächen. Abschlußbericht zum Forschungsprojekt ST 121; TU München, Fachgebiet Waldernährung und Wasserhaushalt; unveröffentlicht.