Versauerung

Böden sind Säurepuffer. Das liegt an Puffersubstanzen wie Carbonaten, die den pH-Wert bei sauer wirkenden Einträgen nahezu konstant halten. Warum sind bayerische Böden dann durch Versauerung gefährdet?

Ursachen

In Mitteleuropa erfahren die meisten Böden eine schwache, natürliche Versauerung während der Bodenbildung. Das geschieht durch Kohlendioxid (CO2) im Niederschlag, Ausscheidungen von Wurzeln und Auswaschung von Puffersubstanzen mit dem Sickerwasser.

Industrie, Verkehr, Landwirtschaft und Feuerstätten in Haushalten stoßen sauer wirkende Stickstoff- und Schwefelverbindungen (SO2, NHx, NOx) in die Luft. Bei der Verbrennung schwefelhaltiger Energieträger wie Braunkohle entsteht zum Beispiel Schwefeldioxid (SO2). Auch der Abrieb von Autoreifen kann Schwefelverbindungen enthalten. Stickstoffverbindungen wie Ammoniak (NH3) gelangen vor allem durch intensive Tierhaltung und Ausbringung von Gülle in die Luft.

Dort, wo in Bayern basenarme Ausgangsgesteine wie Glimmerschiefer, Granite und Gneise anstehen, sind die Böden besonders empfindlich gegenüber Versauerung und durch Schadstoffe wie sauer wirkende Stickstoff- und Schwefelverbindungen (SO2, NHx, NOx) gefährdet.

Blaubeeresträucher Unterwuchs aus Heidelbeeren; Foto: C. Bremer

Nadelbäume wie Fichten wachsen relativ schnell und liefern regelmäßiges, gerades Bauholz. Aber: Besonders die Streu von Nadelbäumen bildet saure Auflagehorizonte, die das Bodenleben nur schwer zersetzen kann. Darum verstärken vor allem Monokulturen aus Nadelbäumen die Versauerung.

Folgen

Nährstoffe für Pflanzen binden und Schwermetalle immobil machen - in Böden übernehmen das vor allem Tonminerale. Aber: Versauerung zerstört Tonminerale. Und mit den Tonmineralen gehen auch die Nährstoffe verloren, viele Schwermetalle werden mobil und gehen in die Bodenlösung über. Die toxische Wirkung kann dann zum Beispiel auf Pflanzen, Bodenleben und Grundwasser übergehen.

Fehlen die Nährstoffe, verlieren Pflanzen auf versauerten Böden an Vitalität. Zusätzlich sinkt die Widerstandskraft gegen Trockenstress oder Schädlinge.

In versauerten Böden kann sich die Artenzusammensetzung ändern: Zum Beispiel können Regenwürmer nicht in Böden mit pH-Werten unter 4 überleben. Fehlt das Bodenleben dauerhaft, wird kein Humus mehr in die Böden eingearbeitet oder Krümelgefüge - typisch für humose Oberbodenhorizonte - gehen verloren.

Böden können Regenwasser in den Poren über längere Zeiträume speichern. Ohne die bindenden Tonminerale zerfallen die Aggregate der Gefüge. Darum trocknen versauerte Böden mit zerstörten Tonmineralen leicht aus.

Schemazeichnung: Querschnitt durch einen Boden und eine Grundwasserlinse mit nach unten laufenden Wirkungspfaden bei der Versauerung. Sauer wirkende Einträge wie Ammoniak, Ammonium, Schwefeldioxide und Stickstoffdioxide gelangen als Immissionen in Böden. Dort werden (a) Tonminerale zerstört und Aluminium-Ionen freigesetzt, (b) Schwermetalle wie Cadmium und Blei mobilisiert und (c) Nährstoffe wie Calcium und Kalium ins Grundwasser ausgewaschen. Weitere Ausführungen im vorhergehenden Text. Schema: Wirkungspfade bei der Versauerung von Böden

Schutzmaßnahmen

  • In der Landwirtschaft werden Calciumcarbonate wie Calcit (CaCO3) künstlich auf die Äcker gebracht. Solche Kalkungen gleichen den Verlust von Carbonaten durch Sickerwasser aus und halten den pH-Wert konstant.
  • Auf forstwirtschaftlichen Flächen wird auf Melioration aus ökologischen und ökonomischen Gründen meistens verzichtet. Aber: Ein höherer Anteil an Laubbäumen kann zum Beispiel über die Streu Basen in obere Bodenbereiche nachliefern.

Spessart, Frankenwald und Bayerischer Wald: Gefährdung durch Versauerung

Querschnitt von den drei versauerten Böden Beispiele für versauerte Böden im Spessart, Frankenwald und Bayerischen Wald

Im Spessart, Frankenwald und Bayerischen Wald stehen basenarme Ausgangsgesteine wie Sandstein, Glimmerschiefer, Granite und Gneise an. Dort neigen die Böden zur natürlichen Versauerung und sind besonders durch sauer wirkende Stickstoff- und Schwefelverbindungen (SO2, NHx, NOx) gefährdet.

Außerdem verzeichnen Teile vom Frankenwald und Bayerischen Wald hohe Jahresniederschläge, die die Auswaschung von Puffersubstanzen mit dem Sickerwasser beschleunigen. Einige Orte blicken auf eine intensive, historische Forstwirtschaft für Glashütten, Köhlerei und Waldweide zurück.

Im bayerischen Grenzgebiet zur Tschechischen Republik haben Bodenkundlerinnen und Bodenkundler des LfU die Versauerung der Böden unter Wald und Forst in zwei grenzüberschreitenden EU-Projekten untersucht.