Original scientific paper
Untersuchungen über die Mineralstickstoff-Anreicherung an Standorten der nitrophilen Pflanzengesellschaften in Süddeutschland
Ljerka Marković-Gospodarić
; Hrvatska
Abstract
Im Rahmen dieser Untersuchungen wurde die Mineralstickstoff-Anreicherung an Standorten zweier nitrophilen Pflanzengesellschaften in der Umgebung von Stuttgart-Hohenheim untersucht.
Ziel der vorliegenden Untersuchungen ist es zu zeigen, ob die grösseren Unterschiede in dem Mineralstickstoffangebot an Standorten verschiedener nitrophiler Pflanzengesellschaften bestehen, oder nicht. Gleichzeitig wurde der Jahresgang der Mineralstickstoff-Anreicherung untersucht.
Die Untersuchungen wurden von Oktober 1965 bis August 1966 im Botanischen Institut der Landwirtschaftlichen Hochschule in Stuttgart- Hohenheim auf Anregung von Herrn Professor Dr. Heinrich Walter durchgeführt, und durch ein zehnmonatliches Stipendium der Alexander von Humboldt-Stiftung ermöglicht.
Dem Herrn Professor Dr. Heinrich Walter danke ich vielmals für den gewährten Arbeitsplatz, für die Anregung zu dieser Arbeit und für viele nützliche Ratschläge während der Arbeit. Grossen Dank schulde ich auch Herrn Dr. Michael Runge für die Einführung in die Arbeitsmethodik und für die kollegiale Hilfe während der Untersuchungen.
Die Mineralstickstoff-Anreicherung wurde von 8. III bis 12. VII 1966 an Standorten zweier nitrophiler Pflanzengesellschaften gemessen. Es handelt sich um die Assoziationen Alliario-Chaerophylletum temuli und Chaerophylletum bulbosi.
Der Bestand der ersten Assoziation bef indet sich in einer menschlich stark beeinflussten Parkanlage im südlichen Teil des Botanischen Gartens in Hohenheim. Hier wurden während einiger Jahre die Komposthaufen (Zweigreste und Laubstreu) gelagert. Der Standort ist massig feucht und schattig. Die Assoziation ist als Urtica dioica-Facies entwickelt, die Urtica-Individuen werden etwa 2 m hoch. Die floristische Zusammensetzung dieser Assoziation ist im krotischen Text erwähnt. Der oberste Horizont des Bodens stellt eine 12 cm dicke Schicht von lockerem, schwarz-braunem, amorphem Humus dar, der mit Zweig- und Ast-Resten vermischt
Die andere untersuchte Pflanzengesellschaft, das Chaerophylletum bulbosi, befindet sich auf einem weniger vom Menschen beeinflussten Standort im Körschtal (südlich von Hohenheim). Es handelt sich um einem Waldsaum (Fraxinus excelsior-Wald), ganz in der Uferzone des Körsch-Baches. Dieser Standort ist schattiger als bei der ersten Assoziation, und besitzt einen braunen Wald-Boden. Der Körsch-Bach ist stark mit Abwässern verunreinigt, die möglicherweise bei Hochwasser zur Eutrophierung des Standorts beitragen. Die floristische Zusammensetzung dieser Assoziation ist in dem kroatischen Text erwähnt. Dominierende Arten des Bestandes sind Urtica dioica und Chaerophyllum bulbosum, deren Höhe 1 —1,5 m erreicht. Der oberste Bodenhorizont ist dunkel- -(grau-) brauner krümmeliger lockerer Lehm, stark durchwurzelt und mit unregelmässiger Grenze in die nächste Schicht übergehend. In einer Tiefe von 12 bis 25 cm folgt mittel-(grau-)brauner, bröckeliger, dichterer Lehm, durchwurzelt und auch mit unregelmässiger unterer Grenze. Unter 25 cm folgt dunkel-ockerbrauner, dichter, durchwurzelter Lehm.
Die Mineralstickstoff-Anreicherung wurde an den erwähnten Standorten im Zeitraum von 8. III bis 12. VII 1966 in zweiwöchigen Abständen gemessen. Die Bodenproben wurden in mehreren Einstichen aus den untersuchten Bodenhorizonten ausgegraben, jeweils gut gemischt, von den lebenden Wurzeln befreit und in kleine Polyäthylen-Beutel gefüllt, die anschliessend zugeknotet wurden. Danach wurden sie in den entsprechenden Bodenhorizonten eingegraben und dort 6 Wochen lang gelagert. Nach dieser »Standorts-Bebrütung« wurden die akkumulierten Mineralstickstoffmengen als NOä-N und NH4-N ermittelt. Nitrat wurde nach der 2,4-Xylenol-Methode bestimmt, Ammoniak nach Conway.
Von beiden Standorten wurde die Mineralstickstoff-Anreicherung in drei Bodentiefen untersucht (1:0 — 6 cm, 2:12 — 18 cm, bzw. 13 — 19 cm, 3:25 — 30 cm).
Die Untersuchungen zeigen folgende Ergebnisse:
1. Die Gesamt-Nmill-Anreicherung (Nmin = Mineralsticksstoff) unter den Standortsverhältnissen zeigt auf Standorten verschiedener nitrophiler Pflanzengesellschaften eine unterschiedliche Intensität (Abb. 1). Die Intensität der Anreicherung hängt von der Zusammensetzung des Bodens, seiner Feuchtigkeit, Temperatur und Azidität ab, auf den ruderalen Standorten damit auch von den anthropogenen Einflüssen.
2. Die Abbildung 1 zeigt einen Teil des Jahresganges der Gesamt- -Nmin-Anreicherung auf den Standorten des Alliario-Chaerophylletum temuli (A) und des Chaerophylletum bulbosi (B). Man sieht, dass die Nmin-Anreicherung nach dem Winter in den wärmeren Frühjahrs-Monaten ansteigt und zu den warmen aber trockenen Sommermonaten hin wieder absinkt. Das Maximum der Nmin-Anreicherung zeigen beide untersuchten Standorte im Mai.
Die Nmin-Anreicherungskurve verläuft bei der ersten untersuchten Pflanzengesellschaft (Abb. 1 :A) steiler als bei der zweiten. Es ist möglich, dass das mit den stärkeren jahreszeitlichen Änderungen von Wassergehalt und Temperatur des Bodens in Zusammenhang steht, was wiederum durch die offenere Lage des Alliario-Chaerophylletum temuli bedingt ist. Der Standort des Chaerophylletum bulbosi ist schattiger, die Wassergehalts- und Temperatur-Schwankungen im Boden sind hier viel schwächer, und der Jahresgang der Nmin-Anreicherung ist auch entsprechend einförmiger (Abb. 1:B).
3. In der vertikalen Abstufung der Gesamt-Nmin-Anreicherung zwischen beiden untersuchten Standorten zeigen sich ebenfalls Unterschiede.
In den obersten Bodenschichten ist die Nmin-Anreicherung am stärksten. Das ist beim Alliario-Chaerophylletum temuli (Abb. 1:A) ganz deutlich, aber bei dem Chaerophylletum bulbosi etwas weniger deutlich (Abb. 1:B). Nämlich, bei dem Chaerophylletum bulbosi-Standort zeigt die Nmin-Anreicherung in der Boden tiefe von 12 bis 18 cm einige Zeit höhere Werte, als in der obersten Schicht. Aber wenn man alle Gesamt-Nmin-Anreicherungswerte in den einzelnen Bodenschichten summiert, dann ist die Nmin-Anreicherung auch im Chaerophylletum bulbosi in der obersten Bodenschicht am stärksten.
Mit der zunehmenden Tiefe sinkt die Nmin-Anreicherung ab. Dabei sind die Unterschiede in der Höhe der Nmin-Anreicherung zwischen den verschiedenen Bodentiefen bei der ersten untersuchten Pflanzengesellschaft (Abb. 1:A) viel grösser, als bei der zweiten (Abb. 1:B). Das könnte im Zusammenhang mit den grösseren Unterschieden in der Zusammensetzung einzelner Bodenschichten des Alliario-Chaerophylletum temuli stehen.
4. Wenn wir die Nmill-Anreicherung auf ihre zwei Komponenten (N03-N- und NH4-N-Anreicherung) aufteilen, dann sehen wir, dass an den untersuchten Standorten der nitrophilen Pflanzengesellschaften vorwiegend N03-Stickstoff akkumuliert wird (Abb. 2). Bei den beiden untersuchten Pflanzengesellschaften folgen die Kurven der N03-N-Anreicherung (Abb. 2) den Kurven der Gesamt-Nmin-Anreicherung (Abb. 1).
Im Gegensatz dazu ist die NH4-N-Anreicherung an den untersuchten Standorten ziemlich gering (Abb. 3). Mit der zunehmenden Tiefe nimmt sie auf beiden untersuchten Standorten stärker oder schwächer ab. In den tieferen Bodenschichten ist sie in den kühleren und feuchteren Frühjahrs-Monaten am stärksten, später nimmt sie ab. Der Jahresgang der NH4-N-Anreicherung unterscheidet sich daher stark vom Jahresgang der N03-N-Anreicherung. Die jahreszeitlichen Unterschiede sind beim Alliario-Chaerophylletum temuli (Abb. 3:A) wieder viel grösser, als beim Chaerophylletum bulbosi (Abb. 3:B), was von den Unterschieden in den Standortsverhältnissen abhängt.
5. Wenn man den Mittelwert der Gesamt-Nmin-Anreicherung (bzw. NO3-N- oder NH4-N-Anreicherung) in einer Woche mit der Zahl der Wochen, in denen die Messungen gemacht wurden, multipliziert, so bekommt man die Nmill-Bilanz (bzw. N03-N- oder NH4-N-Bilanz) für den entsprechenden Zeitabschnitt, in unserem Fall also für die Zeit vom 8. III bis zum 12. VII 1966.
Die Abbildung 4 zeigt die vertikale Abstufung dieser Gesamt-N-min- -Bilanz, sowie die Verhältnisse zwischen den N03-N- und NH4-N-Bilan- zen. Mit der zunehmenden Tiefe nimmt die Gesamt-Nmin-Bilanz auf den beiden untersuchten Standorten ab, beim Alliario-Chaerophylletum temuli etwas steiler, als beim Chaerophylletum bulbosi. Das steht in Zusammenhang mit den Unterschieden in der Zusammensetzung des Bodens. Beim Alliario-Chaerophylletum temuli ist die Gesamt-Nmin-Bilanz in jeder untersuchten Bodenschicht fast doppelt so gross, wie beim Chaerophylletum bulbosi (Abb. 4).
Die NO3-N-Bilanz macht auf den untersuchten Standorten den Hauptteil der Gesamt-Nmin-Bilanz aus. Mit zunehmender Bodentiefe nimmt sie ab (Abb. 4). In jeder untersuchten Bodenschicht ist sie beim Alliario- Chaerophylletum temuli doppelt so gross, wie beim Chaerophylletum bulbosi.
Die NH4-N-Bilanz nimmt mit zunehmender Bodentiefe zu, ganz beträchtlich bei dem Alliario-Chaerophylletum temuli, viel geringer beim Chaerophylletum bulbosi. Dieser Unterschied steht möglicherweise mit der Bodenazidität im Zusammenhang. Die pH-Werte bei der ersten Pflanzengesellschaft liegen im sauren Bereich und nehmen mit zunehmender Tiefe weiter ab (Abb. 7 :a), bei der zweiten liegen sie in der Nähe des Neutralpunktes und nehmen mit der Tiefe zu (Abb. 7:b). Je niedriger der pH-Wert ist, um so mehr vergrössert sich der NH4-N-Anteil des Gesamt-Nmin. Beim Alliario-Chaerophylletum temuli vergrössert sich dieser Anteil von 2,7% in der obersten Bodenschicht auf 30% in der Bodentiefe vom 25 bis 30 cm, d. h. 10 mal mehr (Abb. 4:a). Bei dem Chaerophylletum bulbosi steigen die pH-Werte mit zunehmender Tiefe und der NH4-N-Anteil steigt langsamer, von 7,3% in der obersten Bodenschicht auf 22,8% in der Tiefe von 25 bis 30 cm, d. h. nur 3 mal (Abb. 4:b).
6. Die Gesamt-Nmin-Bilanz, in Prozenten des Gesamt-Stickstoffs des Bodens berechnet (die Mengen des Gesamt-Stickstoffs im Boden der untersuchten Standorte sind auf der Abbildung 5:a, b dargestellt!), zeigt, dass dieser Prozent in der obersten Bodenschicht beider untersuchten Standorte am grössten ist (Abb. 5:a', b'). Man sieht auch, dass der prozentuale Anteil bei dem Alliario-Chaerophylletum temuli viel grösser ist, als beim Chaerophylletum bulbosi.
7. Auf der Abbildung 6 ist der Wassergehalt des Bodens an den untersuchten Standorten dargestellt. Der Vergleich der Kurven aus den Abbildungen 6 und 1 zeigt, dass in der Zeit der optimalen Bodenfeuchtigkeit auch die Nmin-Anreicherung sehr intensiv ist. Je extremer die Feuchtigkeitswerte des Bodens sind (Minimum oder Maximum), desto schwächer ist die Intensität der Nmin-Anreicherung.
8. Nach den Ergebnissen dieser Untersuchungen ist die Mineralstickstoff-Versorgung des Alliario-Chaerophylletum temuli wesentlich höher als die des Chaerophylletum bulbosi. Ob sich dieses durch Vergleich von nur 2 Standorten gewonnene Ergebnis verallgemeinern lässt, müssen weitere Untersuchungen zeigen.
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Hrčak ID:
154790
URI
Publication date:
31.12.1968.
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