46 WALDBERICHT 2005
2.2 Boden
Rund die Hälfte aller Schweizer Waldböden sind nicht oder nur schwach sauer. Ein Drittel ist stark sauer, und 5 Prozent der Böden sind sogar sehr stark sauer.
Rund ein Drittel der Schweizer Waldböden weist in mindestens einem Bodenhorizont eine Alumini- umkonzentration auf, die das Wurzelwachstum von Pflanzen gefährden kann.
Saure Böden
ImHumus findenPflanzenwich- tigeNährstoffewie zum Beispiel Stickstoff und Phosphor. Weite- re Nährstoffewerden im Boden durchphysikalischeProzesse für diePflanzen verfügbar gehalten:
Waldböden sindgespickt mit ne- gativ geladenen Teilchen (Anio- nen), an die positiv geladene Teilchen (Kationen) andocken können. Diese Andockstellen werden auch «Austauscherplät- ze» genannt und sind im Ideal- fall von Nährstoffkationen wie Kalzium, Magnesium oder Kali- umbelegt.SolcheNährstoffkatio- nen nennt man auch «basische Kationen»oder«Basen».Je mehr Austauscherplätze vonNährstoff- kationenbelegt sind,destobasen- gesättigter und dementsprechend gut mit Nährstoffen versorgt sind dieBöden.In saurenBödenda- gegenbesetzenandereKationen, die für Pflanzen wertlos oder gar schädlich sind, die Austau- scherplätze. Zum Beispiel posi- tiv geladene Wasserstoffteilchen (Protonen), aber auch giftiges Aluminium, das durch sauren Regen oder durch Säuren aus natürlichenProzessenaus zuvor harmlosen Verbindungen gelöst wurde. Aluminiumkationen ver- drängen Nährstoffkationen von ihren Austauscherplätzen, weil sie stärker an die Austauscher- plätze gebundenwerden(grösse- reEintauschkraft).FolgederVer- drängung: DieNährstoffe können sich nicht mehr halten undwer- denausgewaschen.DieBasensät- tigung und damit derNährstoff- gehalt desBodens sinken.
Die Bodenqualität lässt sich also anhand der Basensättigung messen. Diese zu bestimmen ist aber sehraufwändig.Daher neh- men die Forscher der WSL den pH-Wert desBodensalsIndikator für seineQualität,dennpH-Wert undBasensättigung stehen inZu- sammenhang zueinander.Je tie- ferderpH-Wert,desto saurerder Boden und desto tiefer inderRe-
47 2 GESUNDHEIT UND VITALITÄT
gel auch die Basensättigung. An der WSLwurden258Bödenauf ihrenpH-Wert untersucht –eine repräsentative Auswahl nahezu aller Typen von Waldböden,die es in der Schweiz gibt. Die For- scher massen den pH-Wert in verschiedenen Bodentiefen. Da- bei fanden sie heraus, dass die Oberböden in der Regel tiefe- re pH-Werte haben, also saurer sind als die Unterböden. Auch beobachten die Fachleute gros- se regionale Unterschiede. Das
In sauren Böden besetzen Kationen, die für Pflanzen wertlos oder gar schädlich sind, die Austauscherplätze. Zum Beispiel positiv geladene Wasserstoffteilchen (Protonen), aber auch giftiges Aluminium, das durch sauren Regen oder durch Säuren aus natürlichen Prozessen aus zuvor harmlosen Verbindungen gelöst wurde.
2.2.2
pH-Werte des Waldbodens
HäufigkeitsverteilungderpH-Werte inBodenprobenvonOber- undUnterböden. DieOberbödenwei- senmeistens einen tieferenpH-Wert aufals dieUnterböden.
[%]
■Oberböden
■Unterböden 16
12 8 4 0
2,4–2,6 2,6–2,8 2,8–3,0 3,0–3,2 3,2–3,4 3,4-3,6 3,6–3,8 3,8-4,0 4,0–4,2 4,2–4,4 4,4–4,6 4,6–4,8 4,8–5,0 5,0–5,2 5,2–5,4 5,4–5,6 5,6–5,8 5,8–6,0 6,0–6,2 6,2–6,4 6,4–6,6 6,4–6,6 6,6–6,8 6,8–7,0 7,0–7,2 7,2–7,4 7,4–7,6 7,6–7,8 7,8–8,0
Spektrum reicht vonbasengesät- tigten, nährstoffreichen Böden mit einem pH-Wert von 7,5 bis zu sehr sauren Böden mit Wer- ten,die sogar unter3liegen.
2.2.1
Bodenpartikel als Austauscher
Säuren lösenAluminiumverbindungen im Boden auf. DiefreigesetztenAluminium-Kationen(Al3+) verdrängen dieNährstoffkationen(Ca2+, Na+, Mg2+, K+)von denBodenpartikeln. Die ungebundenen Nährstoffkationenwerden ausgewaschen und sind somit fürdieWurzeln nicht mehr verfügbar.
1.Säureeintrag(beispielsweise saurer Regen)löst Aluminiumver- bindungen auf und setzt Al3+frei.
2.Al3+-Kationenverdrängen Nährstoffkationenvom Boden- partikel.
Al3+
Al3+
Mg2+ Mg2+
Mg2+
Mg2+
Ca2+
Ca2+ Ca2+
Ca2+
Ca2+ Ca2+
Ca2+
Ca2+
K+
Na+ Na+ K+
Bodenpartikel als Austauscher
Nährstoffreicher Boden mit
Basensättigungvon 100 % AnNährstoffen leicht verarm- ter Boden mit Basensättigung von ca.55%
3.Nährstoffe werden ausgewaschen.(Weitere Erklärung siehe Lauftext.)
[pH]
Legende:
Al3+ Aluminium-Kation Ca2+ Kalzium-Kation
Na+ Natrium-Kation Mg2+ Magnesium-Kation K+ Kalium-Kation
48 WALDBERICHT 2005 2.2.4
Säureklassierung der Böden
Definition,Häufigkeit undmittlereBasensättigungdereinzelnenKlassen.
Klassierung (n=258)
pH-Wert der Bodenhorizonte mittlere
Basensättigung[%]
Häufigkeit [%]
alkalisch pH-Wert bei allen Bodenhorizonten über 7 100 12 schwach sauer pH-Wert der Bodenhorizonte zwischen 4,6
und 7 99 33
mässig sauer pH-Wert bei weniger als der Hälfte der
Bodenhorizonte unter 4,6 70 18
stark sauer pH-Wert bei mehr als der Hälfte der Boden- horizonte unter 4,6,jedoch weniger als die Hälfte davon unter 3,8
39 32
sehr stark sauer pH-Wert bei mehr als der Hälfte der Boden- horizonte unter 3,8
33 5
Basensättigung
Böden mit pH-Werten über 5,5 sindpraktisch vollständigbasen- gesättigt.Mit sinkendempH-Wert nimmt dieBasensättigungjedoch rasch ab. Etwas weniger als die Hälfteder untersuchtenWaldbö- den sind basischbis schwach sau- er.EinDrittel ist stark sauer, und 5 Prozent der Böden sind sogar sehr stark sauer.Inden stark sau- ren undsehr stark saurenBöden ist die mittlere Basensättigung derFeinerdewenigerals halbso hochwie in schwach sauren oder basischenBöden.Jedochbeträgt sie auch in stark sauren Böden imDurchschnitt immer noch ein Drittel.
Untersuchungen der WSL haben gezeigt, dass saure Bö- den auf kalkhaltigem Gestein deutlichbasenreicher undsomit reicher an Nährstoffen sind als ähnlich saure Böden aufSilikat- Gestein. Dasbeweist,dass nicht der pH-Wert allein über dieBa- sensättigung entscheidet. Der Unterschied der Basensättigung zwischen kalkhaltigen und ande- renBöden kannbis zu 60 Prozent betragen.Das kommt daher,dass der imWasser gelöste Kalk Säu- re neutralisiert und so den Bo- den schützt.
Oberboden 2.2.3
Bodenprofil
Bodenprofil untereinem Föhren-Mischwald im Wallis. Der Oberboden ist humusreich und sehrdunkelgefärbt. Daran schliesst einbrauner Unterboden(Verwitterungshorizont)an mit einer Kalkgrenze in 40 Zentimeter Tiefe. Der Untergrund besteht aus kalkhaltigem Ausgangsgestein.
Unterboden
Ausgangs- gestein
49 2 GESUNDHEIT UND VITALITÄT
Kationentauscher inallenBoden- schichten höherals 0,2,so ist die Basensättigung durchschnittlich höher als 90 Prozent. In Böden mit einemdurchgehend ungüns- tigen Verhältnis zwischen Nähr- stoffkationen und Aluminium dagegen kanndieBasensättigung bisauf rund5Prozent sinken.
Pflanzenwachstum
DasVerhältnis zwischendenNähr- stoffenKalzium,Magnesium und Kalium und demGiftstoffAlumi- nium beeinflusst das Pflanzen- wachstum. Wenn dieses soge- nannte BC/Al-Verhältnis in der Bodenlösung unter den Wert 1 sinkt – es also mehr Alumi- nium als Nährstoffe in der Bo- denlösung hat – können emp- findliche Pflanzen wie zum Beispiel die Rotbuche Schaden nehmen. Da die Zusammenset- zungderBodenlösungbisherje- doch nur für wenige Böden er- mittelt worden ist, konzentriert man sich an der WSL auf das BC/Al-Verhältnis am Kationen- austauscher. Wenn Aluminium- kationen die Nährstoffkationen vondenAustauscherplätzen ver- drängen, wird das Verhältnis zwischen Nährstoffen und Alu- minium ungünstig. Ein BC/Al- Verhältnis von unter 0,2 an den Austauscherplätzen weist dar- auf hin,dass inderBodenlösung eine Aluminiumkonzentration erreicht ist, welche die Wurzeln empfindlicher Pflanzen schädi- gen kann.
Inden meistenderdazu ent- nommenen 258 Bodenproben stellten die WSL-Forscher keine Unterschreitungder BC/Al-Wer- te fest.In83BödenwarderWert indes mindestens in einerderBo- denschichten zu tief,in7Böden davon sogar durchgehendin al- len Schichten. Mit abnehmen- dem BC/Al-Wert nimmt auch die Basensättigung und damit der Nährstoffgehalt des Bodens ab. Ist dasBC/Al-Verhältnis am
WEITERE INFORMATIONEN Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL
8903 Birmensdorf Forschungsbereich Wald Abteilung Bodenökologie 044 / 739 22 65
