Bodenversauerung

Die Bodenversauerung ist an sich ein natürlicher Prozess. Die Stickstoffverbindungen aus Landwirtschaft, Verkehr und Industrie beschleunigen sie jedoch erheblich. Das aus der Landwirtschaft stammende, an sich chemisch neutrale Ammonium wird im Boden von Bakterien unter Freisetzung von Säure zu Nitrat umgewandelt (Nitrifikation). Überschüssiger Stickstoff wird als Nitrat ausgewaschen. Dieses ist negativ geladen und muss aus Gründen der Elektroneutralität bei der Auswaschung ein positiv geladenes Ion mitnehmen. In weniger stark versauerten Böden sind dies die sogenannten basischen Kationen Kalzium, Kalium, Magnesium und Natrium, in stark versauerten Böden Aluminium, Mangan und Protonen. Damit verarmen die Böden an Kalzium, Kalium und Magnesium. Der Anteil der basischen Kationen an der Gesamtheit der positiv geladenen Teilchen im Boden wird als Basensättigung bezeichnet. Eine Basensättigung unterhalb von 40% gilt als tief, unterhalb von 15% als kritisch und unterhalb von 5% als sehr kritisch. Für eine nachhaltige Bewirtschaftung und Stabilität des Waldes wird für Laubarten eine Basensättigung von mehr als 50% und für Nadelwald von mehr als 40% als ausreichend angesehen.
8% unserer Walddauerbeobachtungsflächen haben einen Boden mit kritischer Basensättigung, in weiteren 26% ist die Basensättigung tief. Bei einer tiefen Basensättigung wurde in den Waldflächen ein erhöhtes Windwurfrisiko beobachtet (siehe Rubrik Witterungsextreme). Ebenfalls wurde eine geringere Durchwurzelungstiefe und eine geringe Anzahl Nadeljahrgänge bei Fichten auf Böden mit einer Basensättigung von weniger als 20% festgestellt.

   Links: Sammeln von Bodenwasser für die chemische Analyse.
   Rechts: Walddauerbeobachtungsflächen mit Bodenwassersammlern, gruppiert nach Basensättigung des
   Oberbodens (Mittelwert 0-40cm).

Die Entwicklung der Bodenversauerung verfolgen wir mit Bodenwassersammlern (Sauglysimetern). Das Verhältnis zwischen den basischen Kationen Kalzium, Magnesium und Kalium einerseits zu Aluminium andererseits (BC/Al-Verhältnis) ist ein wichtiger Indikator für die Versauerung, da mit zunehmender Bodenversauerung die Verfügbarkeit von für Pflanzen giftigen Aluminiumionen (Al) in der Bodenlösung zunimmt. Die UNECE hat für das BC/Al-Verhältnis einen Grenzwert von 1 festgelegt, der nicht unterschritten werden darf. Allerdings entspricht dies einer bereits sehr tiefen Basensättigung. Dass der Eintrag von neutralem Ammoniumnitrat zur Bodenversauerung bzw. zu einem abnehmenden BC/Al-Verhältnis führt, zeigen Messungen im Stickstoffdüngeversuch auf dem Zugerberg: das BC/Al-Verhältnis nimmt umso schneller ab, je höher der Stickstoffeintrag ist.

   Links: Der Zusammenhang zwischen BC/Al-Verhältnis und Basensättigung.
   Rechts: Im Stickstoffexperiment auf dem Zugerberg nimmt das BC/Al-Verhältnis umso rascher ab, je mehr Stickstoff
   appliziert wurde. Die atmosphärische Deposition an diesem Standort beträgt 20kg Stickstoff pro Hektar und Jahr.