Zusammenfassung Band 25

Geißen, V., Schöning, A. & Brümmer, G. W. (1999): Entwicklung eines Sanierungskonzeptes für stark versauerte Waldböden - dargestellt am Beispiel des Kottenforstes bei Bonn.

Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluß unterschiedlicher Dolomitgaben, teilweise kombiniert mit einer P,K-Düngung, in Laub- und Nadelwaldbeständen auf die Gehalte an mobilen Nähr- und Schadelementen im Boden sowie auf die Bodenmikroflora und -fauna (Lumbriciden und Collembolen) und ihre Aktivität zu untersuchen. Außerdem wurde die Möglichkeit der künstlichen Wiederansiedlung von endogäischen und anözischen Lumbriciden in artenarmen Waldböden überprüft. Die Untersuchungen wurden in den Jahren 1993-1997 im Kottenforst bei Bonn auf Pseudogleyen aus Löß durchgeführt. Die Behandlungsmaßnahmen wurden im Laub- und Nadelwald auf je sechs Versuchsparzellen in den Jahren 1988 sowie 1994 und z.T. 1995 durchgeführt. Folgende Varianten wurden angelegt: 0 (Kontrolle), 3 t/ha Dolomit, 3+3 t/ha, 3+6 t/ha + P,K, 3+6+6 t/ha + P,K. Im Herbst 1994 wurden aus einer benachbarten Waldwiese Bodenmonolithe mit endogäischen und anözischen Lumbriciden in die Versuchsparzellen implantiert. Die Kalkungsmaßnahmen erhöhten die pH(CaCl2)-Werte und die Gehalte an mobilem Ca und Mg in der organischen Auflage sowie in den obersten 10 cm des Mineralbodens und reduzierten die Gehalte an mobilen und potentiell toxischen Schwermetallen und Al. Die Veränderungen im Laubwald waren aufgrund der geringmächtigeren Auflage deutlicher als im Nadelwald und hatten eine größere Tiefenwirkung. Die deutlichsten Veränderungen traten sowohl im Laub- als auch im Nadelwald jeweils in der Variante mit der höchsten Dolomitgabe (3+6+6 t/ha + P,K) auf. Die Mikroorganismen reagierten mit einem kurzfristigen deutlichen Anstieg der mikrobiellen Biomasse, der in den Auflagehorizonten am stärksten ausgeprägt war. Eine Differenzierung des Anstiegs nach der Menge des ausgebrachten Dolomits war nicht möglich. In beiden Waldbeständen gelang die Wiederansiedlung endogäischer Lumbriciden, anözische Formen konnten nicht wiederangesiedelt werden. Die Kalkungsmaßnahmen bewirkten insbesondere im Laubwald einen deutlichen Anstieg der Lumbricidenpopulationen von 1993 bis 1997. Dies war im Laubwald auf eine starke Vermehrung der endogäischen Arten zurückzuführen. Die Wirkung der Kalkgaben erwies sich als stark abhängig vom bodenchemischen Zustand zu Versuchsbeginn. Deutlich positive Beziehungen bestanden zwischen den Gehalten an mobilen Nährstoffelementen und der Biomasse der Lumbriciden sowie der Mikroflora, negative zu den Gehalten an mobilen Schwermetallen und Aluminium. Im Laubwald wies die unbehandelte Kontrollparzelle in allen Jahren signifikant höhere Individuenzahlen der Collembolen, aber deutlich geringere Diversitäten auf als die gekalkten Flächen. In den Nadelwaldparzellen wurden diese Unterschiede nicht festgestellt. In beiden Waldbeständen wurden für ausgewählte Collembolenarten spezielle Ansprüche an den bodenchemischen Zustand ermittelt. Die Streuabbauraten als Maß für die biologische Aktivität waren in den Nadelwaldparzellen höher als in den Laubwaldparzellen, was auf das engere C/N-Verhältnis der Nadelstreu zurückzuführen war. Der Einfluß der Bodenfauna auf den Streuabbau erwies sich als gering; hauptsächlich waren Mikroorganismen am Streuabbau beteiligt. Im Nadelwald bewirkte die erhöhte Dolomitgabe von 3+6 bzw. 3+6+6 t/ha Dolomit in Kombination mit der P,K-Gabe eine signifikant höhere Streuabbaurate, während im Laubwald die moderate Gabe von 3+3 t/ha Dolomit zu einer Steigerung der Dekompositionsrate führte. Durch die Behandlungsmaßnahmen entwickelte sich aus einer artenarmen Mikroflora-Mesofauna-Gesellschaft eine artenreichere Makrofauna-Mesofauna-Gesellschaft. Dieses Phänomen war im Laubwald stärker ausgeprägt als im Nadelwald. Eine Differenzierung der Wirkung nach der unterschiedlichen Höhe der Dolomitgabe ist pauschal nicht möglich. Die Dosierung der Kalkgabe sowie auch eine Düngung mit P,K und eventuell anderen Nährstoffen (z.B. Mo) sollte individuell auf den jeweiligen Standort angepaßt und von dessen bodenchemischem Zustand abhängig gemacht werden. 

Summary Band 25

Geißen, V., Schöning, A. & Brümmer, G. W. (1999): A redevelopment concept for strongly acidic forest soils - an example for the Kottenforst near Bonn.

We investigated the influence of liming and P,K fertilization on soil chemical parameters, microflora and soil fauna as well as on leaf litter decomposition rates in deciduous and spruce forest soils. Furthermore, we tried to establish artificially endogeic and anecic species of lumbricides in the forest soils.

The study was carried out from 1993 to 1997 on stagnic alisols on loess in the Kottenforst near Bonn. We conducted a field experiment with six plots each in an oak-beech and a spruce forest. In 1988, 1994 and 1995 we added different amounts of dolomite, partly combined with P,K fertilization (0 (control), 3t/ha Dolomit, 3+3 t/ha, 3+6 t/ha + P,K, 3+6+6 t/ha + P,K). In autumn 1994, we tried to colonise endogeic and anecic species of lumbricides in the plots.

Liming led to decreasing contents of mobile heavy metals and mobile aluminium as well as increasing pH values and higher contents of Ca and Mg in the organic layers and the Ah horizon. These changes were more obvious in the deciduous forest than in the spruce forest. The highest application of dolomite (3+6+6 t/ha + P,K) produced the most distinct changes.

The biomass of microflora and earthworms increased after the treatment, taking a similar development. The content of mobile nutrients showed positive correlations with the biomass of both microflora and earthworms in the plots treated, whereas mobile heavy metals and aluminium showed negative relationships. The goodness of fit between soil chemical parameters and the biomass of microflora and earthworms was dependent on the initial supply with nutrients and potentially harmful substances.

Only endogeic but no anecic species of lumbricides could be established in the limed plots. Endogeic species caused an increasing earthworm population after the treatment, especially in the deciduous forest soils.

In the deciduous forest, the abundances of collembola were significantly higher in the control plot than in the plots treated whereas the diversity was significantly lower. In the spruce forest, this phenomenon was not found. In both forest types, the reactions of some collembolan species to changing soil chemical parameters were described.

Litter decomposition rates were higher in the spruce than in the decidous forest due to a closer C/N ratio of the spruce needles. In our investigation, the impact of the macro- and mesofauna on the process of decomposition in forests soils was small, compared to the influence of the microorganisms. In the decidous forest, the decomposition rates were at a maximum in the plot treated with 3+3 t/ha dolomite. In the spruce forest, the plots treated with 3+6 t and 3+6+6 t dolomite per ha had the highest decomposition rates.

Liming and fertilization led to an increased supply of mobile nutrients and a decrease of mobile aluminium and heavy metals as well as a balanced ratio between macro- and micronutrients. Consequently, the initially found mesofauna-microflora communities changed into macrofauna-mesofauna communities with an increased biological activity. This phenomenon was especially found in the deciduous forest.

The amount of lime and fertilizer needed to improve forest soils cannot be generalized. It should be calculated in relation to the individual location and its chemical status.