Versauerung

Durch die atmosphärische Deposition von Schwefel- und Stickstoffverbindungen sind erhebliche Säuremengen in die Böden eingetragen worden. Dort, wo die natürlichen Puffersysteme der Böden die eingetragenen Säuren nicht ausreichend neutralisieren können, tritt Bodenversauerung ein. Dies ist in Niedersachsen insbesondere in bewaldeten Regionen auf basenarmen Ausgangsgesteinen der Fall, z.B. in den sandigen Böden des niedersächsischen Tieflands oder in den Mittelgebirgen Harz, Solling und Hils. Die Bodenversauerung ist verbunden mit einem Rückgang des pH-Wertes, der Basensättigung (Anteil der „basisch“ wirkenden an den insgesamt austauschbaren Kationen) und einer erhöhten Aluminium- und Schwermetallmobilisierung sowie Nährstoffauswaschung. Die Böden werden durch Versauerung in ihrer Funktion als Lebensraum für Organismen, in ihrer Filter-, Ausgleichs- und Produktionsfunktion eingeschränkt.

Der gesetzliche Rahmen zur Vermeidung beziehungsweise zur Rückführung von Versauerungsprozessen ergibt sich unter anderem aus dem Bundes-Bodenschutzgesetz (BBodSchG). Regelungen zur Verminderung von Säureeinträgen werden nach dem Critical Loads-Konzept ermittelt und in internationalen Vereinbarungen festgehalten. Informationen über den Versauerungszustand niedersächsischer Waldböden liegen aus den Bodenzustandserhebungen im Walde BZE I (1990-1991) und BZE II (2007-2009) sowie von den forstlich genutzten Boden-Dauerbeobachtungsflächen vor.

Die hohe Säurebelastung in der Vergangenheit hat zu einer tiefgründigen Versauerung der Waldböden in Niedersachsen geführt. Nach den Ergebnissen der BZE II weist die Mehrzahl der Waldstandorte Niedersachsens geringe pH-Werte sowie eine geringe Basensättigung und damit Kennzeichen einer erheblichen Bodenversauerung auf. Auf 65 Prozent der Waldfläche liegt die Basensättigung im Hauptwurzelraum von 10 – 30 cm Tiefe unter 20 Prozent.

Eine Basensättigung von mindestens 20 Prozent ist für ein vitales Wachstum und eine ausreichende Verjüngungsfähigkeit der wichtigsten Baumarten erforderlich. Bei niedrigeren Werten besteht ein hohes Gefährdungspotential für die Mobilisierung von Aluminium und Schwermetallen und das Unterschreiten von kritischen pH-Werten. Schwermetalle und Aluminium wirken auf Baumwurzeln und zahlreiche andere Bodenorganismen toxisch.

Gegenüber der BZE I ergab die BZE II für die oberen Bodenschichten eine Verbesserung des Bodenzustandes in Niedersachsens Wäldern, obwohl weiterhin ein hoher Anteil der Waldböden als kritisch versauert angesehen werden kann. In der Bodenschicht von 0 – 5 cm Tiefe lagen nur noch 25 statt 54 Prozent und in der Bodenschicht 5 – 10 cm nur 51 statt 72 Prozent aller Standorte unter 20 Prozent Basensättigung (Abb. 1). Dies ist auf den positiven Einfluss der seit den 1980er Jahren durchgeführten Waldkalkungen und den Rückgang der luftbürtigen Säurebelastung zurückzuführen. Diese Erholung des Bodenzustandes konzentriert sich allerdings auf den Oberboden. In Bodenschichten ab 10 cm Tiefe ist nur ein geringfügiger Effekt festzustellen.

Wichtige Indikatoren einer Erholung oder einer möglichen weiteren Versauerung sind der pH-Wert und das Verhältnis von Nährstoffkationen (Summe von Kalium, Magnesium und Calcium) zu Aluminium (Bc/Al-Verhältnis) in der Bodenlösung. Die Reduktion der Säureeinträge in den letzten drei Jahrzehnten hat bisher nur teilweise zu einem Anstieg des pH-Wertes in der Bodenlösung geführt. Die Erholung wird unter anderem durch die Freisetzung von zwischengespeicherten Schwefel und durch eine erhöhte Säurebelastung aufgrund ab-nehmender Speicherfähigkeit für Stickstoff und erhöhter Nitratauswaschung verzögert.

Beim Bc/Al-Verhältnis hat sich die relative Anzahl von Messstellen, an denen ein kritisches Verhältnis auftritt, kaum verändert (Abb. 2). Dies bedeutet, dass in vielen Waldböden weiterhin ein großes Risiko von Aluminium-Toxizität sowie von Nährstoffungleichgewichten besteht. Eine deutliche Erholung der Waldböden wird vermutlich mehrere Jahrzehnte in Anspruch nehmen.

Abb 1: Anteile der Flächen mit einer Basensättigung unter 20 % nach Bodentiefe (0-5 cm; 5-10 cm; 10-30 cm) in Profilen der Bodenzustandserhebungen im Wand BZWE I (1900-1991) und BZW II (2007-2009) in Niedersachsen.

Abb. 2: Zeitliche Entwicklung der Klassenhäufigkeiten des Bc/Al-Verhältnisses in der Bodenlösung (Jahresmittelwerte) von Boden-Dauerbeobachtungsflächen in Niedersachsen (unterhalb eines Wertes von 1,0 bei Nadelbäumen bzw. 0,6 bei Laubbäumen wird von Alu­minium-Toxizität bzw. Nährstoffungleichgewichten ausgegangen)