Nutrition and Early Growth of Pinus sylvestris L. on Extensively Meliorated Sandy Mine Spoil Soils

Zusammenfassung:

Abgeleitet von den Meliorationsmaßnahmen zur forstlichen Rekultivierung von kohlehaltigen stark sauren Kippsubstraten werden heute auch auf kohlearmen kulturfreundlicheren Kipprohböden intensive Bodenverbesserungsmaßnahmen vorgenommen, um eine Kippenerstaufforstung erfolgreich durchführen zu können. Die vorliegende Studie macht jedoch deutlich, dass intensive Meliorationsmaßnahmen auf diesen Substraten nicht immer zwingend notwendig sind. Auch ohne eine Aufkalkung, Tiefenlockerung und Mineraldüngung ist eine erfolgreiche Kippenerstaufforstung mit der gemeinen Kiefer (Pinus sylvestris L.) grundsätzlich möglich. Die Studie hat gezeigt, dass der Erfolg der Aufforstung weniger von der Bodenmelioration, sondern vielmehr von den zur Zeit der Pflanzung herrschenden Witterungsverhältnissen und insbesondere von der Bodenfeuchte in den Monaten nach der Pflanzung abhängt. Ist der Boden wie im Jahr 1996 oberflächennah ausgetrocknet, betragen die Ausfallraten auf der Kontrolle 40%, bei reiner Gesteinsmehlapplikation (W) 37% und steigen bei Applikation mit angereichertem Gesteinsmehl (RF) bis auf 78% an, und machen eine Nachpflanzung erforderlich. Bei ausreichend hohen Bodenwassergehalten im wurzelnahen Mineralboden (1997 und 1998) liegt die Ausfallrate auf der Kontrolle bei lediglich 11%. Wurde der Kipprohboden hingegen melioriert, steigt die Ausfallrate unter den genannten Witterungsbedingungen bis auf 63% an. Eine Düngung zum Zeitpunkt der Bestandesbegründung ist nicht grundsätzlich notwendig. Trotz der Nährstoffarmut der sandigen Kipprohböden reichen die bodenbürtigen Nährstoffvorräte aus, um die Nährstoffversorgung des Kiefernbestandes in den ersten Jahren nach der Pflanzung sicherzustellen. Sechs Jahre nach der Applikation zeigt sich die Düngewirkung des reinen Gesteinsmehls anhand eines signifikant größeren Höhenwachstums im Vergleich zur Kontrolle und zu den Beständen auf RFII und RFIII. Sowohl eine Applikation mit reinem als auch mit angereichertem Gesteinsmehl führt zu einer verbesserten N-, P-, K- und Mg-Ernährung der Bestände im Vergleich zur Kontrolle. Nach drei Jahren liegen die N- und K-Gehalte in den Nadeln über denen bei einer herkömmlichen Mineraldüngung. Damit stellen langsamlösliche silikatische Gesteinmehle, vor allem vor dem Hintergrund einer nachhaltigen Nährstoffversorgung der Bestände, eine Alternative zur herkömmlichen Mineraldüngung bei der Bodenmelioration kohlearmer sandiger Kipprohböden dar.

Summary:

Based on common reclamation practice for lignite-rich and strongly acidic mine spoil soils today lignite-poor sandy mine spoils, which are more favorable for plant growth, are also reclaimed using the same intensive soil improvement measures to establish forest stands. The present study shows that intensive amelioration measures, e.g. loosening of the spoil, liming of the substratum and application of mineral fertilizers, are not a prerequisite for successful development of pine stands (Pinus sylvestris L.) on these substrata. The success of afforestation on these substrata depends more on the weather conditions after planting than on the soil conditions. In 1996 high temperatures and a long drought period after planting led to high mortality rates among the pine seedlings. Without any fertilization (K) and amelioration with silicate rock powder (W) the mortality rate amounted to 40% and 37%, respectively. Thus, amelioration with N-enriched silicate rock powder (RF) increased the mortality rate to 78% and re-planting was necessary. However, if planting takes place with sufficiently high soil water contents in the rooting zone (1997 and 1998) the mortality rate decreased to 11% on the control (K). Under these climatic conditions soil amelioration (W, RF) led to a mortality rate of up to 63%. Fertilization is not necessary at afforestation. Despite the nutrient poverty of the sandy substratum, nutrient storage in these raw soils is high enough to cover the nutrient demand of the pine seedlings during the first years after planting. Six years after application of silicate rock powder the effect of fertilization is seen in a larger growth as compared to the untreated control and to fertilization with N-enriched silicate rock powder (RFII and RFIII). Both, fertilization with silicate rock powder and N-enriched silicate rock powder led to improved N-, P-, K- and Mg-nutrition status of the pine needles compared to the untreated control. Three years after fertilization, N-, and K-concentrations in pine needles are higher compared to NPK-mineral fertilization. With regard to sustainability and from the ecological point of view silicate rock powder can be recommended as an alternative to the traditional reclamation practice of using mineral fertilizers.