P2010-05: Erholung der Böden des Wienerwaldes von den Auswirkungen des Sauren Regens
Projektleiter:
Aus Vergleich von chemischen Bodenparametern im Stammfußbereich und Zwischenflächenbereich von 152 Altbuchenstandorten im Wienerwald (Probennahme 1984/85) schloss Lindebner (1990) auf einen signifikanten Immissionseinfluss: Bodenversauerung, erhöhte Schwefelgehalte, sowie Verlust der basischen Kationen Kalzium und Magnesium.
Zwischenzeitlich wurden die Emissionen von SO2, dem wichtigsten Ausgangsprodukt für die Bildung des Sauren Regens, sehr stark reduziert. Trotzdem ist dieses alte Thema „Acid Rain“ wieder von großer Aktualität, da in Abhängigkeit von festzustellenden Bodenparametern die Freisetzung von historisch deponiertem Schwefel mancherorts höher ist als der Eintrag und gegenwärtig Boden- und Oberflächengewässerversauerung verursacht.
Tatsächlich konnte in einem Vorversuch anhand einer neuerlichen Beprobung von 19 dieser 152 Flächen ein Anstieg des pH-Wertes festgestellt werden, wobei sich jedoch der Stammfußbereich stärker als der Zwischenflächenbereich verändert hat. Veränderungen des Bodenchemismus mit zunehmender Entfernung vom Stammfuß wurden bereits in den 1980ern von Sonderegger (1982) und Kazda (1983) an ausgewählten Buchen im Wienerwald gemessen und sehr gut dokumentiert.
Im Rahmen dieses KIÖS-Projektes werden von drei dieser alten Standorte erneut Bodenproben geworben. Zusätzlich werden Lysimeter zur Sammlung von Bodenwasser in 5 Abständen (jeweils 3 Bodentiefen) hangabwärts vom Stammfuß bis zur Zwischenfläche installiert.
Die Arbeitshypothesen lauten:
a) die Böden haben sich aufgrund der Emissionsreduktion von SO2 seit den 1980ern erholt;
b) der Rückgang der Bodenversauerung ist eine Funktion der historischen Schadstoffbelastung und der Zeit;
c) die netto Schwefel-Bilanz ist entscheidend, um Prognosen über die Erholungsfähigkeit der Böden zu treffen und ist von Schwefelinput und Bodenparametern abhängig.
Um elementweise Input/Output-Bilanzen in gelöster Form für jeweils 5 Bodenprofile im Abstand von 27 cm bis 300 cm unterhalb des Stammfußes aufzustellen, werden umfangreiche begleitende bodenhydrologische Messungen bzw. Modellierungen durchgeführt. Die Originalität dieses Ansatzes besteht darin, dass auf dem gleichen Standort Bodenprofile unterschiedlicher historischer Belastungen (Stammfuß wurde aufgrund der Filterwirkung des Baumes und Eintrag mit dem Stammabfluss wesentlich stärker belastet) in einer sogenannten „falschen Zeitreihe“ (wesentlich mehr Niederschlag in Stammfußnähe entspricht höherem Alter) studiert werden können.
Einerseits sind die erhobenen Daten für sich abgeschlossen (Publikation in Fachzeitschrift), andrerseits liefern diese wichtige Ausgangsdaten für einen geplanten, umfangreicheren FWF-Antrag.
Projektstatus 01/2011
Folgende Arbeiten wurden an den drei Buchenwaldstandorten im Wienerwald (Jubiläumswarte, Exelberg und Windischhütte), von denen bereits Daten aus den 80er Jahren existieren, gemäß Projektantrag durchgeführt:
1) Werbung von Bodenprofilen bis 50 cm Tiefe in 5 Abständen hangabwärts vom Buchenstammfuß bis zur Zwischenfläche (27, 55, 100, 150 und 300 cm) sowie Referenzproben in 50 cm hangaufwärts. An einem der drei Standorte wurde zusätzlich der Oberboden in einem Raster (52 Punkte) um den Stammfuß geworben.
2) Installation von Saugkerzenlysimetern zur Sammlung des Bodenwassers und Waveguides zur Bestimmung der Bodenfeuchte in den selben Abständen hangabwärts unterhalb einer zweiten Buche jedes Standortes in jeweils 3 Tiefenstufen (10. 30 und 50 cm Tiefe).
3) Installation einer Stammabflusssammelanlage an jeweils einer dritten Buche und Aufstellung von Bulksammlern zur Erfassung der Kronentraufe, wieder in den selben Abständen hangabwärts. Zwecks Vergleich mit der Deposition auf offener Fläche wurde jeweils ein Regensammler auf einer benachbarten Freifläche aufgestellt.
4) Die regelmäßige Sammlung des Niederschlages, der Kronentraufe, des Stammabflusses und des Bodenwassers erfolgte ab 1. Mai 2010 in 2-wöchigem Abstand. Gleichzeitig wurde bei jedem Termin die Bodenfeuchte gemessen. Die Bodenproben wurden im Juni 2010 geworben und in den Sommermonaten für die chemische Analyse aufgearbeitet. Während die chemische Analyse der Bodenproben soeben (Jänner 2011) abgeschlossen wurde, sind alle flüssigen Proben noch tiefgekühlt gelagert (es wurde lediglich der pH-Wert der frischen Proben gemessen).
5) Wie projektiert, wurde ein auf dieses Pilotprojekt aufbauender, finanziell umfangreicher Forschungsantrag an den FWF eingereicht.
Projektstatus 02/2012
1) Wie projektiert, wurde ein auf dieses Pilotprojekt aufbauendes, finanziell wesentlich umfangreicheres FWF-Projekt mit dem Titel: „Prognose über die Erholung der Böden vom Sauren Regen in Buchen (Fagus sylvatica) wäldern“ eingereicht Ende Juni 2011 bewilligt (Link funktioniert nur innerhalb des BOKU-Netzwerkes). Die Gutachter meinten, dass „seed money“ sehr effektiv für die Formulierung des FWF-Antrages eingesetzt wurde, welches im Rahmen dieses KIÖS-Projektes verfügbar gemacht wurde.
2) In diesem FWF-Antrag wurde u.a. die Fortführung der Probensammlung (Niederschlag, Kronentraufe, Stammabfluss sowie Bodenwasser in 5 Abständen zu je drei Bodentiefen hangabwärts) auf zwei volle Messjahre an den drei Buchenwaldstandorten im Wienerwald (Jubiläumswarte, Exelberg und Windischhütte) projektiert. D.h, bis zur Entscheidung im Juni 2011 wurden diese flüssigen Proben nicht chemisch analysiert, da bei einer positiven Entscheidung ein aus Kostengründen notwendiges Zusammenmischen der Proben (und damit verbundener Informationsverlust) vermeidbar wäre. Aus diesem Grund wird hiermit um eine kostenneutrale Verlängerung bis Ende 2012 angesucht.
3) Somit erfolgt die regelmäßige Sammlung des Niederschlages, der Kronentraufe, des Stammabflusses und des Bodenwassers seit 1. Mai 2010 in 2-wöchigem Abstand.
4) Rasteruntersuchungen um den Stammfuß mehrere Buchen (lediglich Messung des pH-Wertes) am Standort Jubiläumswarte (siehe Kaliwoda et al., 2011) zeigten, dass die in den 1980er gemessene Bodenversauerung des Oberbodens nun in tiefere Horizonte verlagert wurde. Aus diesem Grund wurden zwei Oberbodennetze um Probennamen tieferer Horizonte für die chemische Bodenanalyse erweitert.
5) Wie im Antrag ausgeführt, wurden alle 152 Buchenwaldstandorte (verstreut über den gesamten Wienerwald), die Dr. Lindebner in den Jahren 1984/85 beprobt hat, nochmals aufgesucht, um die Brauchbarkeit für einen Vergleich zwischen historischen und rezenten Bodendaten festzustellen. Insgesamt sind 97 Standorte für die Untersuchung verwendbar (der Rest wurde gefällt), wobei 19 davon bereits in einer Voruntersuchung beprobt wurden. Die Werbung der Bodenproben der restlichen 78 Standorte wird im Frühjahr 2012 erfolgen.
Die geworbenen Bodenprofile bis 50 cm Tiefe in 5 Abständen hangabwärts vom Buchenstammfuß bis zur Zwischenfläche (27, 55, 100, 150 und 300 cm) sowie Referenzproben in 50 cm hangaufwärts an den drei Versuchsstandorten sind Gegenstand der Diplomarbeit von Alexander Muras. Die Diplomarbeit ist fertig und wird gegenwärtig revidiert, d.h. diese sollte im März 2012 in endgültiger Form vorliegen.
Wie erwähnt wurde die chemische Analyse der flüssigen Proben bis zu der Entscheidung über den eingereichten FWF Antrag verzögert. Dafür können nun zwei volle Messjahre anstatt des im KIÖS-Projekt beantragten halben Messjahres ausgewertet werden. Somit verzögert sich auch die Endauswertung.
Mit Auslaufen dieses Projektes wird das darauf aufbauende FWF-Folgeprojekt in vollem Umfang angelaufen sein.
Publikationen
Kaliwoda, M. et al. (2011) Die Bodenversauerung im Stammabflussberich der Buche. Bakkelaureatsarbeit, BOKU, Institut für Waldökologie, Wien. >> DOWNLOAD
