Autor:innen:
Prof. Dr. Jan Siemens | Institut für Bodenkunde und Bodenerhaltung, Justus-Liebig-Universität Giessen | Germany
Anna Missong | Forschungszentrum Juelich/IBG-3
Jasmin Fetzer | Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL
Liming Wang | Forschungszentrum Juelich/IBG-3
Pauline Winkler | Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften – Bodenkunde und Bodenschutz, Martin Luther-Universität Halle
Klaus Kaiser | Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften – Bodenkunde und Bodenschutz, Martin Luther-Universität Halle
Frank Hagedorn | Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL
Roland Bol | Forschungszentrum Juelich/IBG-3, School of of Natural Sciences, Bangor University, United Kingdom
Erwin Klumpp | Forschungszentrum Juelich/IBG-3
Kolloide und natürliche Nanopartikel wurden als wichtige Vektoren der Auswaschung von Phosphor (P) vor allem aus landwirtschaftlich genutzten Böden identifiziert. Laborexperimente deuten auf eine wichtige Rolle dieser Partikel für die P-Verlagerung auch in Waldböden hin. Feldstudien zur Auswaschung von kolloidal gebunden P (Pcoll) aus Waldböden sind jedoch rar. Wir postulierten, dass i) ein Großteil der P-Auswaschung aus Waldoberböden in kolloidaler Form erfolgt, ii) Starkregen nach einer Trockenperiode die kolloidgebundene Auswaschung von P verstärkt, und iii) an Kolloide und Nanopartikel gebundener P einen Teil der operationell definierten Fraktion des „gelösten organisch gebunden P“ („Dissolved Organic Phosphorus“, DOP < 450 nm) ausmacht. Diese Hypothesen prüften wir in einem Beregnungsversuch, in dem mittels frei drainender Lysimeter Sickerwasser aus der organischen Auflage und den A-Horizonten eines sandigen, P-armen (Luess) und eines lehmigen, P-reichen Buchenwaldstandorts (Bad Brückenau) des DFG Schwerpunktprogramms SPP1685 Ecosystem Nutrition. Wir bestimmten in den Sickerwasserproben Pcoll Konzentrationen von bis zu 79 µg P l-1, wobei der Großteil der Konzentrationen kleiner als 20 µg P l-1 war. Die Pcoll Konzentrationen verringerten sich nicht mit zunehmender Bodentiefe. Entsprechend unserer Hypothese wurden die höchsten Pcoll Konzentrationen bei der Beregnung nach einer Trockenperiode im Juli erfasst, wobei die Konzentrationserhöhung vor allem auf Partikel der Größenfraktion 25-250 nm zurückzuführen war, die reich an organischer Substanz und Al-(hydr)oxiden ist. Tatsächlich bestand eine signifikante Beziehung zwischen der Pcoll Konzentration und der DOP-Konzentration der Sickerwasserproben (Bad Brückenau: Pcoll = 0,17*DOP, R2 = 0,59; Luess: Pcoll = 0,27*DOP, R2 = 0,32). Trotz der Mobilisierung von Pcoll nach der Trockenperiode im Sommer betrug der Pcoll-Anteil an der Gesamtphosphorkonzentration unabhängig vom Beprobungszeitpunkt im Mittel etwa 10% 14% (Mittelwert Standardabweichung; Median: 5%). Die längerfristige P-Auswaschung aus den Waldoberböden erfolgt durch den geringen Pcoll-Anteil an Gesamt-P vor allem in der Form von Ortho-P, trotz der Mobilisierung von Pcoll durch Starkregen nach Trockenperioden. Die Beziehung zwischen Pcoll- und DOP-Konzentrationen weist drauf hin, dass ein Teil des operationell definierten DOP im Sickerwasser in kolloidaler und nanopartikulärer Form vorliegt.