Skip to main content
SpringerLink
Log in

Changes in the Role of Nitrogen in Central European Forests

  • Chapter
Forest Decline in the Atlantic and Pacific Region

Abstract

For some decades there has been a widespread increase in the nitrogen supply in Central European forests (Kreutzer 1989a). There are two primary reasons for this:

  1. 1.

    The nitrogen export from forests by harvesting has decreased markedly on many sites since approximately the 1950s, as the intensity of forest utilization has dropped. It has become confined to the removal of trunks, whereas before tops, small wood, branches, brushwood, bark, stumps and litter had for centuries also been removed over vast areas. Especially the recurrent removal of litter and brushwood impoverished the sites of nitrogen (Kreutzer 1972), as the needles/leaves contain a significant portion of nitrogen in the biomass of the trees. This impoverishment reduced the productivity of the sites within few rotations to a minimum, as nitrogen is by nature normally limited. At present, the mean annual nitrogen export by harvesting (stem wood with bark 7 cm over bark), calculated over the whole rotation, amounts to 2–8 kg ha-1 according to tree species and yield class (Kreutzer 1979, 1980), whereas in the last century the harvesting export is estimated at about 10–30 kg ha-1.

  2. 2.

    The nitrogen input into the forests via the atmosphere has increased over the last few decades owing to the increased emission of NOx mainly from vehicles and industrial plants (Ulrich 1989), and of NH3 mainly from agriculture (stock farming, liquid manure application) (Isermann 1990). At present, the mean annual deposition rates vary mostly between 15 and 50 kg nitrogen ha-1 in conifer stands and between 10 and 30 kg in broadleaf stands (Hiiser and Rehfuess 1988; Göttlein and Kreutzer 1991). Estimates for the last century amount mostly to about 5–15 kg ha-1 a-1. The deposition rates represent a significant portion of nitrogen available to the trees in addition to the nitrogen release from the organic litter by microbial decomposition. This release varies between 30 and 100 kg ha-1 a-1, according to the type of forest ecosystem, when a quasi-stationary state of nitrogen cycling is attained.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this chapter

Log in via an institution
eBook
USD 16.99
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Softcover Book
USD 109.99
Price excludes VAT (USA)
  • Compact, lightweight edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Institutional subscriptions

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  • Andersson F, Aronsson A, Popovic B, Tamm CO (1988) Swedish forests in a changing environment, effects on soils, tree nutrition and growth. Symp Forest health and productivity, Stora Skog, Sept 1988. Falun, Sweden, 35 pp

    Google Scholar 

  • Aronsson A (1991) Effects of nitrogen addition on growth, nutrient contents and induced imbalances in a young Norway spruce stand. Poster Presentation, 1st Eur Symp on Terrestrial ecosystems: forests and woodlands. Florence, Italy, 20–24th May 1991, European Community, Brussels

    Google Scholar 

  • Becker M, Bräker O-U, Kenk G, Schneider O, Schweingruber F-H (1990) Kronenzustand und Wachstum von Waldbäumen im Dreiländereck Deutschland-Frankreich-Schweiz in den letzten Jahrzehnten. All Forstzeitschr 11:263–266

    Google Scholar 

  • Bolsinger M, Flückiger W (1989) Ambient air pollution induced changes in amino acid pattern of phloem sap in host plants - relevance to aphid infestation. Environ Pollut 56:209–216

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  • Boxman D, van Dijk H, Houdijk A, Roelofs J (1988) Critical loads for nitrogen. In: Nilsson J, Grennfeldt P (eds) Critical loads for sulphur and nitrogen. Report from a workshop held at Skogkloster, Sweden, March 1988. UN-ECE and the Nordic Council of Ministers, Copenhagen, pp 295–322

    Google Scholar 

  • Burschel P (1989) Waldbau - Forstgenetik - Forstpflanzenzüchtung. Forst Holz 24:665–673

    Google Scholar 

  • Forschungsbeirat Waldschäden/Luftverunreinigungen (ed) (1989) Dritter Bericht. KFZ Karlsruhe GmbH

    Google Scholar 

  • Franz F (1983) Auswirkungen der Walderkrankungen auf Struktur und Wuchsleistung von Fichtenbeständen. Forstwiss Centralbl 102:186–201

    Article  Google Scholar 

  • Franz F (1987) Unpublished excursion guide. Fabrikschleichach/Steigerwald

    Google Scholar 

  • Franz F, Pretzsch H (1988) Zuwachsverhalten und Gesundheitszustand der Waldbestände im Bereich des Braunkohlenkraftwerkes Schwandorf. Forstl Forschungsber München 92, 156 pp

    Google Scholar 

  • Franz F, Preuhsler T, Röhle H (1986) Vitalitätsmerkmale und Zuwachsreaktionen erkrankter Bergwaldbestände im bayerischen Alpenraum. Allg Forstzeitschr 41:962–964

    Google Scholar 

  • Freist M (1988) Das Wuchsverhalten von Rotbuchen bei unterschiedlicher Bestandsbehandlung. Darstellung anhand von langfristigen ertragskundlichen Versuchsflächen im Südharz und Solling. Diplomarbeit, Forstwiss Fak Ludwig-Maximilians-Universität München

    Google Scholar 

  • Gebauer G, Stadler J (1990) Nitrate assimilation and nitrate content in different organs of ash trees (Fraxinus excelsior). In: van Beusichem ML (ed) Plant nutrition-physiology and applications. Kluwer, Dordrecht, pp 101–106

    Google Scholar 

  • Glavac V, Koenies H, Ebben U, Avenhaus V (1991) Jahreszeitliche Veränderung der NOa- Konzentration im Xylemsaft des unteren Stammteils von Buchen (Fagus sylvatica L.). Z. Pflanzenernähr Bodenk 154:121–125

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Göttlein A, Kreutzer K (1991) Der Standort Höglwald im Vergleich zu anderen ökologischen Fallstudien. Forstwiss Forsch 39:22–29

    Google Scholar 

  • Heinsdorf D, Krauß H-H (1991) Massentierhaltung und Waldschäden auf dem Gebiet der ehemaligen DDR. Forst Holz 13:356–361

    Google Scholar 

  • Hofmann D, Heinsdorf D, Krauß H-H (1990) Wirkung atmogener Stickstoffeinträge auf Pro-duktivität und Stabilität von Kiefernforstökosystemen. Beitr Forstwirtsch 24(2): 59–73

    Google Scholar 

  • Hüser R, Rehfuess K-E (1988) Stoffdeposition durch Niederschläge in ost- und sübbayerischen Waldbeständen. Schriftenr Forstwiss Fak Universität München und Bay Forstl Versuchs- und Forschungsanstalt, Heft 86, 153 pp

    Google Scholar 

  • Huettl R (1986) “Neuartige” Waldschäden und Nährelementversorgung von Fichtenbeständen (Picea abies Karst.) in Südwestdeutschland. Freib Bodenkdl Abh, 16, 195 pp

    Google Scholar 

  • Ingestad T (1987) New concepts on soil fertility and plant nutrition as illustrated by research on forest trees and stands. Geoderma 40:237–252

    Article  Google Scholar 

  • Isermann K (1990) Ammoniakemissionen der Landwirtschaft als Bestandteil ihrer Stickstoffbilanz und hinreichende Lösungsansätze zur Minderung. Gemeinsames KTBL/VDI-Symposium: Ammoniak in der Umwelt - Kreisläufe, Wirkungen, Minderung-10.-12.10.90 in Braunschweig. Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.v. Darmstadt. Verein Deutscher Ingenieure (VDI), Düsseldorf, Landwirtschafts-verlag, Münster- Hiltrup

    Google Scholar 

  • Kenk G (1987) Zum Wachstumsverhalten von Fichten im höheren Schwarzwald. Baden-Württemb. Forstverein, Stuttgart, Berichte zur 23. Hauptversammlung, 20.-22.05.87 Schluchsee, pp 66–70

    Google Scholar 

  • Kenk G, Spiecker H (1988) Einige Ergebnisse zum aktuellen und früheren Wachstumsverhalten von Fichten. Berichte Kernforschungsanlage Karlsruhe - PEF 35:371–381

    Google Scholar 

  • Kenk G, Diener G, Spicker H (1990) Zum aktuellen und früheren Wachstumsverhalten von Fichten in den Wuchsgebieten Schwarzwald und Schwäbische Alb. Berichte Kernforschungsanlage Karlsruhe - PEF 61/1:111–120

    Google Scholar 

  • Kenk G, Spiecker H, Diener G (1991) Referenzdaten zum Waldwachstum. Berichte Kernforschungszentrum Karlsruhe-KfK-PEF 82, 59 pp

    Google Scholar 

  • Kennel R, Wehrmann J (1967) Ergebnis eines Düngungsversuches mit extrem hohen Stickstoffgaben in einem Kiefernbestand geringer Bonität. Proc XIV. IUFRO-Kongr, Referate VI. Deutscher Verband Forstlicher Forschungsanstalten, Munich, pp 216–231

    Google Scholar 

  • Kramer H (1986) Relation between crown parameter and volume increment in Norway spruce stands damaged by environmental pollution. Scand J For Res 1:251–263

    Article  Google Scholar 

  • Kramer H (1988) Waldwachstumslehre. Paul Parey, Hamburg

    Google Scholar 

  • Kreutzer K (1972) Über den Einfluß der Streunutzung auf den Stickstoffhaushalt van Kiefernbeständen (Pinus sylvestris L.). Forstwiss Centralbl 91:263–270

    Article  Google Scholar 

  • Kreutzer K (1979) Ökologische Fragen zur Vollbaumernte. Forstwiss Centralbl 98:298–308

    Article  Google Scholar 

  • Kreutzer K (1980) Der Einfluß moderner Holzernteverfahren auf die Ökologie des Waldes. Verh Ges Ökol VIII: 229–233

    Google Scholar 

  • Kreutzer K (1981) Die Stoffbefrachtung des Sickerwassers in Waldbeständen. Mitt Dtsch Bodenkdl Ges 32:272–286

    Google Scholar 

  • Kreutzer K (1983) Denkansätze zur Ursachenklärung des Waldsterbens. Forstwiss Forsch 38:14–23

    Google Scholar 

  • Kreutzer K (1989a) Änderungen im Stickstoffhaushalt der Wälder und die dadurch verursachten Auswirkungen auf die Qualität des Sickerwassers. Mitt DVWK 17:121–132

    Google Scholar 

  • Kreutzer K (1989b) The impact of forest management practices on the soil acidification in established forests. In: Barth H (ed) EC-Symp Cardiff Air Poll Res Rep 13 Euro EUR 11726, Commission of the European Communities, Brussels, pp 75–90

    Google Scholar 

  • Kreutzer K (1991) The effects of management on the degree of nitrogen saturation in forest ecosystems. Proc Eur Worksh on Effects of forest management on the nitrogen cycle with respect to changing environmental conditions, May 9–13, 1990, Munich. Organized by the Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung (GSF) and European Science Foundation. GSF-Ber 43/91, Munich, pp 165–182

    Google Scholar 

  • Kreutzer K, Heil K (1989) Untersuchungen zum Stoffhaushalt in einem Fichtenbestand (Picea abies Karst.) der Hochlagen des Bayerischen Waldes. 1. Statusseminar PBWU Forschungsschwerpunkt “Waldschaden”. GSF-Bericht 6/89:51–60

    Google Scholar 

  • Kreutzer K, Schmidt A (1975) Untersuchungen über den Zusammenhang zwischen der Mineralstoffernährung und der Wuchsleistung der Kiefer (Pinus sylvestris) auf der Grundlage neuer Standortsertragstafeln. Forstwiss Centralbl 95:301–310

    Article  Google Scholar 

  • Laatsch W, Alcubilla M, Wenzel G, von Aufsess H (1968) Beziehungen zwischen dem Standort und der Kernfäule-Disposition der Fichte (Picea abies Karst). Forstwiss Centralbl 87:193–203

    Article  Google Scholar 

  • Lochman V (1981) Changes of the soil ecological conditions, especially of soil chemistry in forests with industrial immissions. (Czech.) Lesnictvi 27:699–714 (in Czechoslovakian)

    CAS  Google Scholar 

  • Makkonen-Spiecker K (1991) Wachsen in Finnland und Schweden die Bäume in den Himmel? Allg Forsstzeitschr 11:585

    Google Scholar 

  • Marschner H (1991) Mechanisms of adaptation of plants to acid soils. Plant Soil 134:1–20

    CAS  Google Scholar 

  • Materna J (1987) Zusammenhang zwischen Schäden an Fichte und Kiefer und Temperaturstürzen in immissionsbelasteten Gebieten. GSF-Bericht 10/87:265–268

    Google Scholar 

  • Nilsson J, Grennfeldt P (eds) (1988) Critical load for sulphur and nitrogen. Worksh Skog Kloster, Sweden. Organized by UN-ECE and the Nordic Council of Ministers, Copenhagen, 418 pp

    Google Scholar 

  • Papen H, Hellmann B, Papke H, Rennenberg H (1991) Emission of N-oxides from acid irrigated and limed soils of a coniferous forest in Bavaria. Proc 10th Int Symp on Environ biogeochem, San Francisco, Aug 1991 (in press)

    Google Scholar 

  • Pretzsch H (1987) Zur Frage des “Normalwachstums” der Kiefer in der Oberpfalz. Forst Holzwirt 42:286–293

    Google Scholar 

  • Pretzsch H (1989) Untersuchungen an kronengeschädigten Kiefern (Pinus sylvestris L.) in Nordostbayern. Teil I, Krankheitsbild und Wuchsverhalten. Forstarchiv 60:62–69

    Google Scholar 

  • Richards LW, Anderson JA, Blumenthal DL, MacDonald JA, Kok GL, Lazrus AL (1983) Hydrogen peroxide and sulphur in Los Angeles cloud water. Atmos Environ 17:911–914

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Röhle H (1985) Ertragskundliche Aspekte der Walderkrankungen. Forstwiss Centralbl 104:225–242

    Article  Google Scholar 

  • Röhle H (1987) Entwicklung von Vitalität, Zuwachs und Biomassestruktur der Fichte in verschiedenen bayerischen Untersuchungsgebieten unter dem Einfluß der neuartigen Walderkrankungen. Forstl Forschungsber München 83, 122 pp

    Google Scholar 

  • Sauter U (1991) Zeitliche Variationen des Ernährungszustands nordbayerischer Kiefernbestände. Forstwiss Centralbl 110:13–33

    Article  Google Scholar 

  • Schmidt A (1969) Der Verlauf des Höhenwachstums von Kiefer auf einigen Standorten der Oberpfalz. Forstwiss Centralbl 88:33–40

    Article  Google Scholar 

  • Schmidt A (1971) Wachstum und Ertrag der Kiefer auf den wirtschaftlich wichtigen Standortseinheiten der Oberpfalz. Forschungsber Forstl Forschungsanst München 1, 187 pp

    Google Scholar 

  • Schöpfer W (1987) Zur Problematik eines großräumigen Zuwachsrückganges in erkrankten Fichten- und Tannenbeständen Südwestdeutschlands. Forst Holz 42:487–493

    Google Scholar 

  • Schulze E-D (1989) Air pollution and forest decline in spruce (Picea abies). Science 244:776–783

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  • Spiecker H (1991) Zusammenhänge zwischen Wald Wachstum und der Variation von Klima und Witterung auf langfristig beobachteten Versuchsflächen in Baden-Württemberg. 7. Statuskolloquium des PEF, March 1991, Karlsruhe. Berichte des Kernforschungszentrum Karlsruhe. KfK- PEF 80, vol 1, pp 377–386

    Google Scholar 

  • Tamm CO (1991) Nitrogen in terrestrial ecosystems. Ecol Stud 81, 116 pp

    Google Scholar 

  • Ulrich B (1989) Effects of acidic precipitation on forest ecosystems in Europe. Advances in Environmental Science 2. Springer, Berlin Heidelberg New York, pp 189–272

    Google Scholar 

  • Ulrich B, Sumner ME (eds) (1991) Soil acidity. Springer, Berlin Heidelberg New York

    Google Scholar 

  • Utschig H (1989) Waldwachstumskundliche Untersuchungen im Zusammenhang mit Waldschäden. Auswertung der Zuwachsanalyseflächen des Lehrstuhles für Waldwachstumskunde für die Fichte (Picea abies [L.] Karst.) in Bayern. Forstl Forschungsber München 97, 185 pp

    Google Scholar 

  • Waldzustandsbericht (1991) Ergebnisse der Waldschadenserhebung. Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten, Bonn

    Google Scholar 

  • Zech W, Popp E (1983) Magnesiummangel, einer der Gründe für das Fichten- und Tannensterben in NO-Bayern. Forstwiss Centralbl 102:50–55

    Article  Google Scholar 

  • Zöttl HW (1985) Waldschäden und Nährelementversorgung. Düsseldorfer Geobot Kolloq 2,3

    Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. University of Munich, Amalienstr. 52, W-8000, München 40, Germany

    K. Kreutzer

Authors
  1. K. Kreutzer
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Editor information

Editors and Affiliations

  1. Center for Agricultural Landscape and Landuse Research, Institute of Forest Ecology, Dr.-Zinn-Weg, O-1300, Eberswalde, Federal Republic of Germany

    Reinhard F. Huettl

  2. Department of Botany, University of Hawaii at Manoa, 3190 Maile way, 96822, HI, Honolulu, USA

    Dieter Mueller-Dombois

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 1993 Springer-Verlag Berlin Heidelberg

About this chapter

Cite this chapter

Kreutzer, K. (1993). Changes in the Role of Nitrogen in Central European Forests. In: Huettl, R.F., Mueller-Dombois, D. (eds) Forest Decline in the Atlantic and Pacific Region. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-76995-5_6

Download citation

  • DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-76995-5_6

  • Publisher Name: Springer, Berlin, Heidelberg

  • Print ISBN: 978-3-642-76997-9

  • Online ISBN: 978-3-642-76995-5

  • eBook Packages: Springer Book Archive

Publish with us

Policies and ethics

Search

Navigation