Advertisement

Results of Studies on Forest Decline in Northwest Germany

  • E. Matzner
  • B. Ulrich
Part of the NATO ASI Series book series (volume 16)

Abstract

Forest soil acidification in Germany during the past few decades has been reported in numerous papers. H+ budgets reveal that acid deposition represents the major input of strong acidity to forest soils and therefore is the main cause of soil acidification under middle Europe deposition conditions.

Important ecological effects of soil acidification are: nutrient losses; reduced biological activity; release of potential toxins to roots; groundwater acidification; and reduced elasticity with respect to natural acidification pulses.

These effects are demonstrated using data from polluted forests of Northwest Germany. Special emphasis is given to the inter-relationship between acid deposition and natural acidification pulses and to the implication of soil acidification for root growth and forest decline. Experimental results from Al-toxicity studies, root biomass and root dynamics studies, in addition to root regeneration experiments, are presented.

Keywords

Fine Root Forest Ecosystem Soil Solution Acid Deposition Fine Root Biomass 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. Athari S (1983) Zuwachsvergleich von Fichten mit unterschiedlich starken Schadsymptomen. Allg Forstzeitsch 653–655Google Scholar
  2. Bache BW (1982) The implications of rock weathering for acid neutralization. In: Ecological effects of acid precipitation. Swedish National Environment Protection Board, Report snv pm 1636Google Scholar
  3. Bauch J, Schröder W (1982) Zellulärer Nachweis einiger Elemente in Feinwurzeln gesunder und erkrankter Tannen und Fitchen. Forstw Cbl 101: 285–294CrossRefGoogle Scholar
  4. Blaschke H (1981) Veränderungen der Feinwurzelentwicklung in Weisstannenbeständen. Forstw Cbl 100: 190–195CrossRefGoogle Scholar
  5. Butzke H (1981) Versauern unsere Wälder? Erste Ergebnisse der Überprüfung 20 Jahre alter pH-Wert-Messungen in Waldböden Nordrhein-Westfalens. Forst- u. Holzwirt 36: 542–548Google Scholar
  6. Driscoll CT, Likens GE (1982) Hydrogen ion budget of an agrading forested ecosystem. Tellus 34: 283–292CrossRefGoogle Scholar
  7. Evers FH (1983a) Ein Versuch zur Aluminium Toxizität bei Fitche. Forst- u. Holzwirt 12: 305–307Google Scholar
  8. Evers FH (1983b) Orientierende Untersuchungen langfristiger Bodenreaktionsänderungen in südwestdeutschen Düngungs-Versuchsflächen. Forst- u. Holzwirt 38: 317–320Google Scholar
  9. Fiedler JH, Hunger W, Zant R (1963) Untersuchungen über die Bodendurchwurzelung der Fichte. Arch f Forstwesen, 1214–1223Google Scholar
  10. Fölster H (1985) Proton consumption rates in holocene and present-day weathering of Acid Forest Soils. In: Drever JI (ed) The chemistry of Weathering, Reidel, Dordrecht, p 197–209Google Scholar
  11. Gehrmann J (1984) Einfluss von Bodenversauerung und Kalkung auf die Entwicklung von Buchenverjüngungen (Fagus sylvatica L.) im Wald Ber d Forsch zentr Waldokosyst/Waldsterben d, Univ Göttingen, Bd 1: 1–213Google Scholar
  12. Grenzius R (1984) Starke Verauerung der Waldboden Berlins. Forstwiss Cbl 103: 131–139CrossRefGoogle Scholar
  13. Hüttermann A (1982) Immissionsschäden im Bereich der Wurzeln von Waldbaumen. Mitt d Landesanst f Okologie, Sonderheft: Immissionsbelastungen von Waldokosystemen, RecklinghausenGoogle Scholar
  14. Hüttermann A, Ulrich B (1984) Solid phase-solution-root inter-actions in soils subjected to acid deposition. Phil Trans R Soc Lond 305: 353–368CrossRefGoogle Scholar
  15. Hutchinson TC (1983) A historical perspective on the role of aluminum in toxicity of acidic soils and lake waters. In: Int Conf Heavy Metais in the Environment, vol 1, Sept 1983, HeidelbergGoogle Scholar
  16. Johnson NM, Driscoll CT, Eaton JS, Likens GE, McDowell WH (1981) “Acid rain”, dissolved aluminum and chemical weathering at the Hubbard Brook Experimental Forest, New Hampshire. Geochim Acta 45: 1421–1437CrossRefGoogle Scholar
  17. Junga U (1984) Stierlkultur als Modellsystem zur Untersuchung des Mechanismus der Aluminium-Toxizität bei Fichtenkeimlingen (Picea abies Karst.), Ber d Forsschungszentrums Waldökosyst/Waldsterben d Univ Göttingen, Bd 5: 1–175Google Scholar
  18. Keyes MR, Grier CC (1981) Above- and below-ground net production in 40 year old Douglas fir Stands on low and high productivity Sites. Can J For Res 11: 559–605CrossRefGoogle Scholar
  19. Krauss GA, Wobst W (1935) Über die standörtlichen Ursachen waldbaulicher Schwierigkeiten im vogtländischen Schiefergebirge. Thar Forstl Jahrb 86: 169–246Google Scholar
  20. Lichtenthaler HK, Buschmann C (1984) Beziehungen zwischen Photosynthese und Baumsterben. Allgem Forstzeitschr 15: Heft 1, S 12–16Google Scholar
  21. Manion PD (1981) Tree disease concepts. Prentice Hall Inc., Inglewood Cliffs, NJ, p 399Google Scholar
  22. Manion PD (this volume) Decline as a phenomenon in forests: pathological and ecological considerations.Google Scholar
  23. Matzner E (1984a) Annual rates of deposition of polycyclic aromatic hydrocarbons in different forest ecosystems. Water Air Soil Pollut 21: 425–434CrossRefGoogle Scholar
  24. Matzner E (1984b) Deposition und Umsatz chemischer Elemente im Kronenraum von Waideständen. Ber d Forsch zentr Waldökosyst/Waldsterben d Univ Göttingen, Bd 2: 61–87Google Scholar
  25. Matzner E (1984c) Proton turnover in forest ecosystems. In: Agren GI (ed) State and change of forest ecosystems. Swed Univ Agric Sci, Report nr 13: 303–311Google Scholar
  26. Matzner E (1985) Effect of acid preeipitation on soils – The principles demonstrated in two forest ecosystems of North Germany. Symp on Effects of air pollution on forest and water ecosystems, Helsinki, p 47–56Google Scholar
  27. Matzner E, Thoma E (1983) Auswirkungen eines saisonalen Versauerungsschubes im Sommer/Herbst 1982 auf den chemischen Bodenzustand verschiedener Waldökosysteme. Allgem Forstzeitschr, 677–682Google Scholar
  28. Matzner E, Khanna PK, Meiwes KJ, Ulrich B (1983) Effects of fertilization on the fluxes of chemical elements through different forest ecosystems. Plant and Soil 74: 343–358CrossRefGoogle Scholar
  29. Matzner E, Khanna PK, Meiwes KJ, Cassens-Sasse E, Bredemeier M, Ulrich B (1984) Ergebnisse der Flüssemessungen in Waldökosystemen. Ber d Forschungszentrum Waldökosysteme/Waldstreben d Univ Göttingen, Bd 2: 29–49Google Scholar
  30. Mayer R (1981) Natürliche und anthropogene Komponenten des Schwermetallhaushalts von Waldökosystemen. Gött Bodenkdl Ber, Bd 70: 1–292Google Scholar
  31. Mazzarino MJ, Heinrichs H, Fölster H (1983) Holocene versus accelerated actual proton consumption in German forest soils. In Ulrich B, Pankrath J (eds) Effects of accumulation of air pollutants in forest ecosystems. Reidel, Dordrecht, NetherlandsGoogle Scholar
  32. Meyer FH (1961) Gefügewandel der Mykorrhiza deutscher Waldbäume als Folge von Abwandlungen des Bodenmilieus. Forschungsergeb z Förderung d forst Erzeugung III, Hiltrup b München, p 24–62Google Scholar
  33. Meyer FH (1984) Mykologische Beobachtungen zum Baumsterben. AFZ, 212–228Google Scholar
  34. Mohr H (1983) Zur Faktorenanalyse des “Baumsterbens” - Bemerkungen eines Pflanzenphysiologen. Allg Forst u. Jagdztg 154: 105–110Google Scholar
  35. Murach D (1984) Die Reaktion von Fichtenfeinwurzeln auf zunehmende Bodenversauerung. Gött Bodenkdl Ber 72: 1–127Google Scholar
  36. Prenzel J (1983) A mechanism for storage and retrieval of acid soils. In: Ulrich B, Pankrath J (eds) Effects of accumulation of air pollutants in forest ecosystems. Reidel, Dordrecht, 157–170CrossRefGoogle Scholar
  37. Prinz B, Krause GHM, Stratmann H (1982) Waldschäden in der Bundesrepublik Deutschland. LIS-Berichte 28, Landesanstalt für Immissionschutz, EssenGoogle Scholar
  38. Rehfuess KE (1981) Über die Wirkungen der sauren Niederschläge in Waldökosystemen. Forstw Cb1 100: 363–381CrossRefGoogle Scholar
  39. Rost-Siebert K (1983) Aluminium-Toxizität und -Toleranz an Keimpflanzen von Fitche (Picea abies Karst.) und Buche (Fagus silvatica L.). Allgem Forstzeitschr, 686–689Google Scholar
  40. Schröter H (1983) Krankheitsentwicklung von Tannen und Fichten auf Beobachtungsflächen der FVA in Baden-Württemberg. AFZ 26/27: 648–649Google Scholar
  41. Schütt P (1977) Das Tannensterben. Der Stand unseres Wissens über eine aktuelle und gefährliche Komplex-Krankheit der Weisstanne (Abies alba Mill.). Forstwiss Cbl 96: 177–186CrossRefGoogle Scholar
  42. Schütt P, Blaschke H, Hoque E, Koch W, Lang KJ, Schuck HJ (1983) Erste Ergebnisse einer botanischen Inventur des “Fichtensterbens”. Forstwiss Cb1 102: 158–166CrossRefGoogle Scholar
  43. Schulte-Bisping H, Murach D (1984) Inventur der Biomasse und ausgewählter chemischer Elemente in zwei unterschiedlich stark versauerten Fichtenbeständen im Hils. Ber d Forschungszentrum Waldökosyst/Waldsterben d Univ Göttingen, Bd 2: 207–266Google Scholar
  44. Ulrich B (1983) Soil acidity and its relations to acid deposition. In: Ulrich B, Pankrath J (eds) Effects of accumulation of air pollutants in forest ecosystems. Reidel, Dordrecht, p 33–45CrossRefGoogle Scholar
  45. Ulrich B, Matzner E (1983) Abiotische Folgewirkungen der weiträumigen Ausbreitung von Luftverunreiningungen. Forschungsbericht 104 026 15, UBA, BerlinGoogle Scholar
  46. Ulrich B, Mayer R, Khanna PK (1979) Die Deposition von Luftverunreinigungen und ihre Auswirkungen in Waldökosystem im Solling. Schriften d Forst Fak d Univ Göttingen, Bd 58, Sauerländer-Verlag, Frankfurt/a.MainGoogle Scholar
  47. Ulrich B, Mayer R, Khanna PK (1980) Chemical changes due to acid precipitation in a loess derived soil in central Europe. Soil Sci 130: 193–199CrossRefGoogle Scholar
  48. Ulrich B, Meiwes KJ, König N, Khanna PK (1984a) Untersuchungsverfahren und Kriterien zur Bewertung der Versauerung und ihrer Folgen in Waldböden. Forst u Holzwirt 39: 278–286Google Scholar
  49. Ulrich B, Murach D, Pirouzpanah D (1984b) Beziehungen zwischen Bodenversauerung und Wurzelentwicklung von Fichten mit unterschiedlich starken Schadsymptomen, Forstarchiv 55: 127–134Google Scholar
  50. Wentzel KF (1983) Waldbauliche Erfahrungen zur Erkennung der Immissionswirkungsmechanismen. Allg Forst -u J Ztg 154: 181–185Google Scholar
  51. van Breemen N, Mulder J, Driscoll CT (1983) Acidification and alkalinization of soils. Plant and Soil 75: 283–308CrossRefGoogle Scholar
  52. von Zezschwitz E (1982) Akute Bodenversauerung in den Kammlagen des Rothaargebirges. Der Forst- und Holzwirt 37: 275–276Google Scholar
  53. Zöttl HW (1983) Zur Frage der toxischen Wirkung von Aluminium auf Pflanzen. AFZ, 206–208Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1987

Authors and Affiliations

  • E. Matzner
    • 2
  • B. Ulrich
    • 1
  1. 1.Institute of Soil Science and Forest NutritionUniversity of GöttingenGermany
  2. 2.Research Center Forest Ecosystems/Forest DeclineUniversity of GöttingenGermany

Personalised recommendations