Analyse und Modellierung langfristiger Auswirkungen einer hochdosierten Kalkungsmaßnahme auf den Stoffaustrag im Einzugsgebiet der Steilen Bramke (Oberharz)

Das mit Fichten bewaldete Einzugsgebiet der Steilen Bramke (Oberharz) wurde 1989 mit einer hochdosierten Dolomitzufuhr von 16 t/ha gekalkt. Mit der vorliegenden Arbeit sollten die Auswirkungen auf den Stoffaustrag neun Jahre nach der Dolomitausbringung untersucht werden. Hierzu wurden eine Humuskartierung durchgeführt und Proben der Humusauflage, des Mineralbodens, des Sickerwassers, des Bachwassers und der Fichtennadeln chemisch analysiert. Die Kartierung des Auflagehumus führte zu dem Ergebnis, das die Kalkung weder eine Verbesserung der Humusform, noch einen Abbau der Humusmasse durch verstärkte Mineralisation bewirkte. Bei der chemischen Analyse des Auflagehumus ergab sich nach der Kalkung eine Zunahme der effektiven Austauschkapazität insgesamt, aber besonders nahmen die Ca- und Mg-Konzentrationen und –Vorräte zu. Die Basensättigung lag bei über 90% und der pH-Wert stieg von 2,7 auf 3,9. Das austauschbare Al spielte nach wie vor der Kalkung eine untergeordnete Rolle und ließ keine Al-Toxizitätsgefahr befürchten. Im Mineralboden zeigten sich allenfalls in den oberen 5 bis 10 cm deutliche Wirkungen der Kalkung. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei der Berechnung der ausgebrachten Dolomitmenge, welche einen Anstieg des pH-Wertes auf 5 und der Basensättigung auf 20% in 40 cm Bodentiefe bewirken sollte, der Auflagehumus völlig unberücksichtigt blieb. So wurde nur in 0-5 cm Tiefe eine Basensättigung von 20% erreicht, unterhalb von 10 cm hingegen keine 7%. Auch der pH-Wert stieg nur geringfügig an, was eine Änderung der Puffersysteme nicht zuließ. Der Al-Anteil an der Austauschkapazität blieb auch nach der Kalkung konstant bei über 80%. Im Sickerwasser waren nach der Kalkung signifikante Zunahmen der Ca- und Mg-Konzentration, der ANC und des pH-Wertes, sowie Abnahmen der Al-Konzentration bis in 40 cm Tiefe festzustellen, eine eindeutig auf die Kalkung zurückzuführende NO3-Zunahme erfolgte nicht. Durch einen Anstieg des Ca/Al- und Mg/Al-Verhältnisses konnte eine z.T. vor der Kalkung im Oberboden aufgetretene Al-Toxizitätsgefahr für Pflanzen verringert werden. In den Nadeln der Fichten zeigte sich auch 9 Jahre nach der Kalkung eine signifikante Zunahme der Ca-, Mg- und P-Versorgung, die von N und S stieg zumindest vorübergehend. Leicht verringerte K-Gehalte ließen sich auf den K/Ca-Aufnahmeantagonismus zurückführen. Bezüglich Mn, Al und Fe waren keine Kalkungswirkungen zu erkennen. Die Bachwasseranalyse ergab für keinen der untersuchten Stoffe und zu keinem Zeitpunkt eindeutig durch die Kalkungsmaßnahme hervorgerufene Änderungen. Um Aussagen über die Wirkungsdauer einer hochdosierten Kalkungsmaßnahme treffen zu können, wurde das auf der Berechnung von chemischen Gleichgewichten beruhende Modell BEM angewandt. Eine Kalibrierung des Modells sowohl für die Ausgangsbedingungen im Untersuchungsgebiet vor der Kalkung, als auch für die Dolomitzufuhr selbst konnte erfolgreich durchgeführt werden und ermöglichte die Simulation für einen Zeitraum von 200 Jahren nach der Kalkung. Aus dieser Simulation resultierte ein Wirkungszeitraum der Kalkung von 110 Jahren im Auflagehumus und sogar 160 Jahren in 10-50 cm Bodentiefe. Im Vergleich mit den Meßwerten der ersten 9 Jahre nach der Kalkung zeigten sich sehr gute Übereinstimmungen, was auch in Bezug auf die stark abnehmende Wirkungsintensität unterhalb des Auflagehumus gilt. Aus den einzelnen Meßergebnissen für die Steile Bramke läßt sich das Fazit ziehen, daß 9 Jahre nach der Kalkung weitgehend positive Wirkungen eintraten, diese aufgrund einer zu gering bemessenen Dolomitzufuhrmenge allerdings auf die Humusauflage und den Oberboden beschränkt blieben. Die für hochdosierte Kalkungsmaßnahmen oft genannten Gefahren erhöhter NO3- und Al-Austräge konnten auch 9 Jahr nach der Kalkung nicht beobachtet werden.