Forstliche Bundesversuchsanstalt - Index Waldwachstum und Betriebswirtschaft

Langfristige Untersuchungen belegen die Aussagekraft von Nadelanalysen

M. Neumann
Markus.Neumann@fbva.bmlf.gv.at


Über 25 Jahre beobachtete die FBVA im Raum von Arnoldstein das Wachstum von Aufforstungen unter Immissionseinfluß. Umfassend sind die Ergebnisse dieses Projektes in einem FBVA-Bericht (Nr. 101 "Waldwachstumskundlicher Rauchhärtetest "Arnoldstein" - Auswertung einer 25jährigen Fallstudie) dargestellt.

Das Gebiet war 1972 ausgewählt worden, weil die starke Luftbelastung durch das Hüttenwerk in Gailitz/Arnoldstein zu gravierenden Waldschäden und Mitte der 60er Jahre örtlich zum Absterben der Bestände geführt hatte. Eine Aufforstung mit üblichem Pflanzenmaterial erschien nicht möglich.

Auf drei Versuchsflächen, in Abständen von 1 bis 2 km vom Werk, wurden Nachkommen resistenter Fichten aus Immissonsgebieten und andere Baumarten gesetzt und deren Wachstum sowie Zustand regelmäßig erhoben. Nachfolgend sollen einige Ergebnisse der begleitenden immissionskundlichen Untersuchung dargestellt werden.

Emissionen deutlich verringert

Die Blei- und Zinkhütte in Arnoldstein emittierte zu Beginn der 70er Jahre mehr als 8000 Tonnen Schwefeldioxid pro Jahr, gehörte damals also zu den größeren Emittenten Österreichs. Durch die Einstellung der fluoremittierenden Düngerproduktion 1981 und den Einbau einer Entschwefelungsanlage 1987 wurden die Emissionen im Laufe der 80er Jahre deutlich gesenkt, so daß 1992 lediglich noch 563 t Schwefeldioxid emittiert wurden. Über die seither nur mehr geringen Emissionen liegen zur Zeit keine Zahlen vor. Während der Laufzeit des Projektes verbesserte sich also die Situation ganz entscheidend (Abb

Immissionssituation verbessert

1973 und 1974 wurde im Raum von Arnoldstein auch die Schwefeldioxidkonzentration in der Luft erhoben; seit 1986 wird vom Amt der Kärntner Landesregierung an zwei Stationen die Luftqualität gemessen. Eine Meßstation liegt östlich des Werkes im Ortsgebiet von Arnoldstein; die Station Hohenthurn liegt etwa 2 km westlich des Werkes, etwas weiter entfernt als die Versuchsfläche 3 der FBVA, aber exponierter als diese. Zwischen den beiden Stationen ergaben sich keine wesentlichen Unterschiede in bezug auf die Immissionseinwirkung; in Abbildung 1 sind die Jahresmittelwerte der Station Hohenthurn dargestellt. Anfangs wurden Tagesmittelwerte der Schwefeldioxidkonzentration bis zu 0,9 mg/m3 gemessen, bei Monatsmittelwerte zwischen 0,1 und 0,3 mg/m3. Die in der 2. Verordnung gegen forstschädliche Luftverunreinigungen festgelegten Grenzwerte für Tagesmittel von 0,05 mg/m3 im Sommer bzw. 0,1 mg/m3 im Winter wurden um ein Vielfaches überschritten. 1986 und 1987 reduzierte sich die Luftbelastung, so daß die höchste Belastung auch im Winter beim Monatsmittel nur mehr bis zu 0,17 mg/m3 betrug und Tagesmittelwerte über 0,3 mg/m3, nur mehr selten auftraten.

Entscheidend verbesserte sich die Situation durch die Entschwefelungsanlage ab 1987: Die Monatsmittel liegen seither zwischen 0,01 im Sommer und 0,03 im Winter, nur vereinzelt wurden auch Werte von 0,05 mg/m3 erreicht. Die forstlichen Grenzwerte werden allerdings auch in den letzten Jahren vor allem während des Winters noch an mehreren Tagen überschritten.

Nadelanalysen seit 1986

Seit 1986 werden auf den Versuchsflächen Nadelproben gewonnen. An jeweils drei markierten Fichten wurde im 1. und 2. Nadeljahrgang der Gehalt an Schwefel und Hauptnährstoffen, einige Jahre hindurch auch von Fluor, Blei und Cadmium, bestimmt. Im Laufe der bisher beobachteten 11 Jahre nahmen die Schwefelgehalte stark ab, am deutlichsten auf der dem Werk nächstgelegenen Versuchsfläche 1 (Abb. 2). Während 1986 die Mittelwerte zwischen 0,29 auf Fläche 3 und 0,61 % auf Fläche 1 lagen, erreichten diese in den letzten Jahren auf den Flächen 2 und 3 gerade den gesetzlichen Grenzwert von 0,11 %. Das beweist einerseits eindeutig die Immissionsbeeinflussung, andererseits zeigt die Abnahme der Schwefelgehalte, wie sensibel und unmittelbar der Schwefelgehalt in den Nadeln auf Veränderungen der Immissionsituation reagiert.

Lokaler Zusammenhang Nadel - Luft
Die enge Beziehung (hohe Korrelationskoeffizienten in Tabelle 1) zwischen den Nadelanalyseergebnissen für die drei Versuchsflächen der FBVA ist nicht überraschend, das Ausmaß der Abhängigkeit der Nadelgehalte von der jährlichen Gesamtemission und den Jahresmittelwerten der Luftbelastung jedoch sehr wohl. Keinen signifikanten Einfluß auf die Nadelgehalte zeigen hingegen die Jahressummen des Niederschlages in Arnoldstein.

Abbildung 1 zeigt, daß sich dieser Zusammenhang nur für das beeinflußte Gebiet ergibt. Der Verlauf der mittleren Nadelgehalte für ganz Kärnten seit 1983, wie er sich gemäß der Bionindikatoruntersuchung (BIN-Grundnetz) darstellt, wird durch die Emissionsreduktion im Raum Arnoldstein nicht beeinflußt.

Tabelle 1: Korrelationskoeffizienten

  % S Fl.1 % S Fl.2 % S Fl.3 Emiss. Immiss. Niederschlag
% S Fl.1 - 0,960 0,974 0,964 0,941 -0,072
% S Fl.2 0,960 - 0,965 0,865 0,930 0,009
% S Fl.3 0,974 0,965 - 0,903 0,914 -0,071
Emission 0,964 0,865 0,903 - 0,963 0,323
Immission 0,941 0,930 0,914 0,963 - 0,197
Niederschlag -0,072 0,009 -0,071 0,323 0,197 -

Hohe Aussagekraft der Nadelgehalte

Durch die Nadelanalyse konnte die Abnahme der Schwefelbelastung im Laufe der Jahre im Untersuchungsgebiet eindeutig dokumentiert werden. Über die räumliche Verteilung der Luftbelastung kann man nur Vermutungen anstellen. Die zwei Meßstationen des Amtes der Kärntner Landesregierung geben diesbezüglich keine Hinweise. Die Ergebnisse der Nadelanalyse zeigen eine von Fläche 1 zu 3 deutlich abnehmende Immissionsbelastung. Die Nadelanalyse bewies den engen Zusammenhang zwischen Nadelgehalten und Luftbelastung und bestätigte dadurch die Nadelgehalte als zuverlässigen Parameter der Immissionssituation und ausgezeichneten Bioindikator. Weil die Nadelanalyse relativ kostengünstig ist, eignet sie sich für ein flächendeckendes Schwefelmonitoring.

Die österreichweit festgestellten Emissionsminderungen bei Schwefel spiegeln sich im Rahmen der österreichischen Bioindikatoruntersuchung insoweit wider, als in den "klassischen" Immissionsgebieten - zu denen auch der Raum von Arnoldstein zählte - entsprechende Abnahmen in den Nadelgehalten eintraten. Generalisierende Vergleiche auf Landes- oder Bundesebene ergeben aber keine so klaren Aussagen, da bei einer großräumigen Betrachtung andere Einflußfaktoren wie unterschiedliche Witterung und Bodenverhältnisse, aber auch Ferntransporte stärker störend ins Gewicht fallen. So hohe Korrelationen zwischen Nadelgehalten und Luftbelastung wie in Arnoldstein sind wohl nur bei sehr großen Veränderungen und weit über dem natürlichen Bereich liegendenden Gehalten zu erwarten.

Frage der Grenzwerte

Obwohl auf der vom Werk entferntesten Versuchsfläche 3 die Nadelgehalte in 9 von 11 Jahren über dem gesetzlichen Grenzwert von 0,11 % Schwefel lagen, war die Entwicklung der Aufforstung davon nicht beeinflußt. Im Alter von nunmehr 30 Jahren wird eine Oberhöhe von fast 18 m erreicht, der laufende jährliche Zuwachs betrug in den letzten 10 Jahren zwischen 20 und 30 Vfm. Trotz Grenzwertüberschreitung wurde auf dieser Fläche keine Zuwachsbeeinträchtigung festgestellt. Die mittlere Fläche war zu Versuchsbeginn durch stärkere Beeinflussungen beeinträchtigt, was sich in höheren Ausfällen und in reduziertem Wachstum auswirkte. Derzeit erreicht der laufende Zuwachs jedoch auch hier normale Werte. Nur auf der dem Werk nächstgelegenen Fläche waren eindeutig erhöhte Ausfallsraten und stark reduziertes Wachstum festzustellen, auch derzeit sind noch Beeinträchtigungen vorhanden.

Die Grenzwerte für forstschädliche Luftverunreinigungen wurden so festgelegt, daß es auch unter ungünstigen Standortsbedingungen zu keinen Wuchsbeeinträchtigungen kommen sollte. Die Versuchsergebnisse der FBVA in Arnoldstein bestätigten, daß bei Einhaltung der gesetzlichen Grenzwerte - sowohl in der Luft als auch in den Nadeln - immissionsbedingte Wachstumsbeeinträchtigungen auszuschließen sind.


FieSy, 10/12/97 top Forstliche Bundesversuchsanstalt - IndexForschungPublikationen