Nährstoffbelastung und Naturschutz Flashcards
(34 cards)
Nährstoffbelastung (Eutrophierung) und Naturschutz
- einige ausgewählte Aspekte
- Nährstoffaufnahme und -nutzung durch die Vegetation
- Nährstoffverfügbarkeit, N bzw. P durch Primärproduktion
- Primärproduktion und Biodiversität
Typische Konzentrationen von einigen ausgewählten Nährelementen in Oberböden und Pflanzen
Pflanzen:
N:P = 16,7 (atomar)
N:P = 7,8 (g:g)
Oberboden: mehr Eisen, manchmal Calcium + Stickstoff
Pflanzen: mehr K, P, S, manchmal N, Ca, Mg
Wovon hängt N- Pflanzenverfügbarkeit ab?
Hängt von der Mineralisierungsrate im Boden ab. Wird durch ein niedriges (enges) C/N-Verhältnis begünstigt.
Durch Mineralisierungsprozesse größtenteils auswaschbar (Nitrat und Ammonium) und direkt Pflanzenverfügbar
Grünland > Wald
Wie hängen N und C im Blatt zusammen?
- hoher N-Bedarf für Phytosyntheseapparat
- C-Assimilation, N-Versorgung und relative Wachstumsrate stehen in der Pflanze im direkten Zusammenhang
- C/N-Verhältnis: begrenzt variabel durch das Verhältnis Kohlenhydrate: Proteine
Was findet bei N-Mangel statt?
- Keine ausreichende Verwertung der Photosyntheseprodukte mehr -> Drosselung
- führt zum C-Überschuss, und C-Mangel zum N-überschuss
- Vegetation welches gut mit Licht versorgt ist tendiert leicht zur N-Limitation des Wachstums
- > Hochmoorpflanzen weisen trozt Nässe oft xeromorphe Merkmale auf wegen Überproduktion von Kohlenhydraten bei N-Mangel
Biomassenproduktion und Vegetationsstruktur: Wie korrelieren Photosynthesekapazität und N sowie SLA?
Sie korrelieren positiv: um so größer die SLA und der N-Gehalt, umso höher die Photosynthesekapazität
R2=0,85
Wie reagieren nährstoffarme Offenlandökosysteme, wie zum Beispiel die Calluna-Heiden auf N-Deposition?
Sie reagieren drastisch wegen enger Beziehung zwischen N- und C-Assimilation. Bsp: Vergrasung
Wirkung der N-Depsition auf Calluna-Heiden in der Lüneburger Heide?
Calluna Vulgaris (Sproß:Wurzel- groß): 80% des Ns wird von Blättern abgefangen (Interzeption)-> geringe N-Aufnahme aus dem Boden wegen schwacher Wurzelentwicklung
Avenella flexuosa (Sproß:Wurzel- kleiner): 50% N erreicht Boden; hohe N-Aufnahme aus dem Boden wegen guter Wurzelentwicklung und N-Ausbeute im Boden -> Vergrasung statt üppige Bodenvegetation
Wirkung einer Nährstoffzufuhr auf die Vegetationsstruktur einer Wiese..
Verlagerung des Biomassenschwerpunktes nach oben (Höhe der Vegetation steigt)
Strukturunterschiede der Nährstoffarme vs. Nährstoffreiche Wiesen?
Nährstoffreich: höhere Vegetation (Kohldistel)
Nährstoffarm: stärkere Verwurzelung (Goldhafer)
Welche Arten sind am meisten gefährdet in Brandenburger basiphilen Trockenrasen? Management?
Arten mit gerigem N-Bedarf und niedriger SLA (hoher Lichtbedarf)
Pflege durch Mahd, besser durch Schafbeweidung unterstützt Arten
Wie beeinflusst die Massentierproduktion atmosphärisches Ammonium?
Es ist eine Quelle des atmosph. Ammoniums:
Die Zentren der Ammonium-Emissionen + Ammonium-Konz. im Regen in NRW sind zugleich die Zentren der Tierproduktion
Ammonium Emissionen pro Milchkuh
36 kg N/a (6mal mehr als ein Kfz NOx-N/a freisezt)
200g Schnitzel -> 3,5 l Gülle
NRW: N-Emission von 15 kg N /ha /a aus Rinderzucht
Wie groß ist die N-Retention im Boden und in der Vegetation?
Bis zu 10 kg N/ha /a eingetragener N werden in Oberboden und Vegetation zurückgehalten
Alles darüber hinaus wird proportional ins Grundwasser ausgetragen
Was bewirken Ammonium-Niederschläge im Boden?
Nitrifikation und Ammonium-Assimilation: produziert H+ Ionen -> Basenverarmung des Oberbodens -> Auswaschung zusammen mit Anionen (z.B. Nitrat)
Wie differenziert Nitrat- und DOC-Auswaschung durch Sickerwasser die Böden?
Kuppe: bodensauer, Kationen-arm und N-arm
Hangfuß: neutral bis schwach alkalisch, Kationen- und N-reich
-> Entzug von Substrat für mikrobielle Aktivität
Kuppen- und Muldendifferenzierung ab Beispiel von Talsandinseln/Flutmulden
Sandkuppe: relative P-Akkumulation wegen oxidativer Verhältnisse und oberflächennahen N-Auswaschung
Flutmulde: relativer P-Export, wegen überwiegend reduktiver Verhältnisse
-> Vegetation ist auch differenziert:
Talsandinseln: nährstoffarme Silikatmagerrasen
Hangabwärts: nährstoffreiche Flutrasen + Röhrdichten
-> Düngung: Vergleichmäßigung der Nährstoffverhältnisse und Artenverarmung
Phosphor im Boden und seine Verfügbarkeit
Auengrünland: 40.4% fast vollständig immobil, kann aber durch Säureausscheidung pflanzenverfügbar gemacht werden
anorg. geb. P (an Ca, Fe, Al): 2,9% leicht mobil, gelöst, sorbiertes Phosphat
P-Versorgung hängt nicht direkt von der Mineralisierungsrate ab
Einflüsse auf die Auswaschbarkeit von P aus dem Oberboden
P in der Bodenlösung:
- sorbiertes P (Sorptionskapazität, pH)
- Bindung als anorganisches Phosphat bzw. Sorption an Metalloxiden (Fällung, Lösung, pH, Redoxpot.)
- organisch gebundener P (pH,Feuchte, Temp., Mineralisierung, Immobilisierung)
- P-Bindung in Mikroben und Pflanzen
-> Im Neutralbereich und bei hohem Redoxpotential und geringer Feuchte ist P-immobilisierung im Boden sehr hoch
Unterschiedliche Mobilität von N und P
Mit zunehmender Bodentiefe und Geländetiefe nimmt der N-Gehalt relativ zum P-Gehalt zu - schnellere Verlagerung des N mit dem Sickerwasser
(Trockenstandorte sind daher eher N-arm)
N:P Verhältnis in Senke höher als auf Kuppe
N-Gehalt des Bodens, speziell das C/N-Verhältnis beeinflusst die Mineralisierungsrate
Die organische Substanz von Böden enthält natürlicherweise nicht genügend N für den Aufbau von Bakterienbiomasse, d.h. der vollständige Abbau der org. Substanz ist stark verzögert oder sogar verhindert.
Mineralische N-Düngung erhöht die Abbaubarkeit der organischen Bodensubstanz, deren Erhaltung jedoch von großer Bedeutung ist.
-> Abbaudauer steigt mit C/N Verhältnis
Was für ökologische Folgen hat N-Aufnahme aus untersch. anorg. Quellen?
Auschl. Nitrat-Ernäherung führt zur Anhebung des pHs
Auschl. Ammonium-Ernäherung zur pH-Senking des Bodens
Nutzung verschiedener N-Quellen: N2
Leguminosen (Knöllchenbakterien), Alnus glutinosa
Nutzung verschiedener N-Quellen: NH4+
vorzugsweise durch Helophyten (geringe Nitrat-reduktaseaktivität)
