Biomonitoring in Waldökosystemen
Forschungsbericht 19
B. Dittrich, U. Hermsdorf 1990
140 Seiten, 89 Abbildungen
Inhaltsverzeichnis
Brigitte Dittrich Biomonitoring zur Bewertung von Immissionswirkungen auf den Bergwald im Nationalpark Berchtesgaden 5
Ursula Hermsdorf Untersuchungen zu Eintrag und Verbleib von Blei und Cadmium im
Waldökosysdtem des Nationalparks Berchtesgaden 73
1 Einleitung
2 Wirkungen von Immissionen auf Pflanzen Literaturübersicht
2.1 Methoden der Bioindikation
2.2 Immissionstypen
2.3 Aufnahme gasförmiger Schadstoffe
2.4 Wirkungen gasförmiger Immissionskomponenten
3 Untersuchungsgebiet
4 Material und Methoden
4.1 Pflanzenmaterial und Boden
4.1.1 Bioindikatoren für aktives Monitoring und deren Bewertung
4.1.1.1 Hypogymnia physodes
4.1.1.2 Nicotiana tabacum Bel W 3
4.1.1.3 Lolium multiflorum
4.1.1.4 Picea abies - Klonfichten
4.1.2 Bioindikatoren für passives Monitoring und deren Bewertung
4.1.2.1 Picea abies
4.1.2.2 Larix decidua, Acer pseudoplatanus
4.2 Niederschlagsuntersuchungen
4.3 Analysemethoden
4.4 Statistische Auswertung der Untersuchungsergebnisse
5 Ergebnisse
5.1 Wirkungserhebungen an Hypogymnia physodes
5.2 Ozonwirkungen an Nicotiana tabacum Bel W 3
5.3 Prüfung auf SO -Belastung des Nationalparks Berchtesgaden mittels Lolium
multiflorum
5.4 Schwefelanalysen an Picea abies - Klonfichten
5.5 Wirkungserhebungen an Standortfichten - Picea abies
5.5.1 Nadellänge
5.5.2 Frischgewicht/Trockengewicht
5.5.3 Nährelementuntersuchungen
5.5.3.1 Schwefel
5.5.3.2 Stickstoff
5.5.3.3 Calcium
5.5.3.4 Magnesium
5.5.3.5 Kalium
5.5.3.6 Mangan
5.5.3.7 Nährelementrelationen
5.5.4 Leaching Experiment
5.5.5 Oberflächenstruktur
5.5.6 Biochemische Untersuchungen
5.5.6.1 Pigmentgehalt
5.5.6.2 Phenolgehalt
5.5.6.3 Prolingehalt
5.5.6.4 Katalaseaktivität
5.5.6.5 Malondialdehydgehalt
5.5.7 Zusammenstellung der Ergebnisse
5.6 Wirkungserhebungen an Larix decidua
5.7 Wirkungserhebungen an Acer pseudoplatanus
5.8 Niederschlagsanalytische Untersuchungen
6 Diskussion
6.1 Bioindikatoren für gasförmige Immissionskomponenten
6.2 Vergleichend physiologische Untersuchungen an Nadeln von Picea abies zum
Nachweis von Schadstoffwirkungen
6.3 Pflanzliche Reaktionen in Abhängigkeit der Seehöhe
6.4 Fazit der Untersuchungen
7 Zusammenfassung
8 Literaturverzeichnis
Anhang
Biomonitoring in Waldökosystemen
Brigitte Dittrich und Ursula Hermsdorf
Zusammenfassung
1. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass durch weiträumige Verbreitung von Luftverunreinigung Schwermetalle in erheblichem Umfang selbst industrieferne Waldökosysteme erreichen und im Nationalpark Berchtesgaden vor allem im Kompartiment Boden akkumuliert werden.
2. Die erhöhten Schwermetalleinträge werden auf die hohen Niederschlagsraten im Untersuchungsgebiet offensichtlich.
3. Geringe Bleigehalte im Humussickerwasser deuten darauf hin, dass die Fixierungskapazität für dieses Schwermetall noch nicht erschöpft ist; bei Cadmium ist eine Verlagerung in tiefere Bodenschichten offensichtlich.
4. Niedrige Bleigehalte der beim aktiven und passiven Monitoring eingesetzten Indikatorpflanzen weisen einerseits auf geringe Ad- und Absorption der Blätter für Pb-Verbindung und andererseits auf nur geringe Pb-Aufnahme über die Pflanzenwurzel und Translokation innerhalb der Pflanze hin. Demgegenüber wird Cadmium in stärkerem Maß in den Wurzeln akkumuliert und in die oberirdischen Pflanzenteile transportiert.
5. Das unterschiedliche Verhalten der beiden untersuchten Schwermetalle konnte durch Modelluntersuchungen bestätigt werden: Selbst hohe Pb-Kontaminationsgrade im Boden sind mit nur geringen Bleikonzentration in den Blättern, aber größeren Pb-Mengen in den wurzeln verbunden. Die Cadmiumaufnahme und -mobilität in den Pflanzen erscheint kaum gehindert.
6. Die geringe Bleiaufnahme dürfte - neben art spezifisch intensiver Diskriminierung durch die Wurzel - auf eine effektive Festlegung, vor allem durch die organische Substanz im Bodenzurückgeführt werden. Die vergleichsweise höhere Cd-Aufnahme wird mit höheren Cd-Gehalten in der Bodenlösung sowie austauschbaren Bindungsformen in Verbindung gebracht.
7. Bei einer zusätzlichen Applikation löslicher Schwermetallverbindungen auf humose Oberböden werden beide Metalle bevorzugt am organische Bodenkomponenten gebunden.
8. Mehrer Vertreter der Fauna konnten als cd-akkumulierend eingestuft werden; hinsichtlich Blei treten erhöhte Werte innerhalb der untersuchten Tiergruppen kaum in Erscheinung.
9. Für Cadmium zeichnet sich - deutlicher als für Blei - der Trend einer Anreicherung mit zunehmender Trophieebene ab.
10. Eine zunehmende Expositionszeit gegenüber Luftschadstoffen hat eine Erhöhung der Bleigehalte in der oberirdischen Phytomasse zur Folge.
11. Analysen von Herbarmoosen weisen darauf hin, dass die Schwermetalleinträge im Nationalpark in den sechziger Jahren dieses Jahrhunderts höher gewesen sein dürften als derzeit.
12. Insgesamt erscheint die Schwermetallbelastung im Nationalpark Berchtesgaden durch das Element Cadmium bedenklicher als durch Blei.