Ab wann das Baumwachstum erstickt

Pflanzen brauchen Stickstoff. Doch durch die Landwirtschaft gelangt viel zu viel von diesem Dünger in die Wälder. Ab einer bestimmten Menge wachsen Bäume durch Stickstoff nicht mehr, sondern kränkeln. Diesen Kipp-Punkt haben Forscher:innen nun erstmals bestimmt.


Baumkronen, von unten gesehen
Der Stickstoff aus der Luft ist der wichtigste Umweltfaktor für das Baumwachstum. (Foto: Theodore Kelley/​Pixabay)

Stickstoff ist unentbehrlich für das Wachstum von Pflanzen. Doch durch das Düngen in der Landwirtschaft wird weitaus mehr Stickstoff ausgebracht, als Pflanzen aufnehmen können. Zudem setzt auch der Verkehr Stickstoff in erheblichen Mengen frei.

Der überschüssige Stickstoff landet im Wasser oder in der Luft – und damit auch in den Forsten und Wäldern.

"Bei den luftbürtigen Stickstoffverbindungen handelt es sich auch um gewöhnliche Nährstoffe, die das Wachstum der Bäume und der Bodenpflanzen beschleunigen", sagt Karsten Mohr von der Landwirtschaftskammer Niedersachsen. Der Eintrag von Stickstoff führt also zunächst zu mehr Holzwachstum.

Allerdings kann der Dünge-Effekt ins Negative kippen und dann das gesamte Ökosystem Wald schwächen.

Der übermäßige Stickstoffeintrag über Jahrzehnte gilt als Ursache, warum viele Wälder in schlechtem Zustand sind. Kommen dann noch trockene Jahre wie in der jüngsten Vergangenheit hinzu, ist das zusätzlicher Stress. Dann drohen Bäume abzusterben.

An der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) untersuchen Forscher:innen das Wachstum von Bäumen und welchen Einfluss Stickstoff darauf hat.

Dazu wurden über 15 Jahre an rund 100.000 Nadel- und Laubbäumen in 23 europäischen Ländern Daten erhoben und ausgewertet – vor allem Art, Höhe und Durchmesser des Baumstammes sowie verschiedene Klima- und Umweltfaktoren wie der Schadstoffeintrag aus der Luft oder die Bodenqualität.

Wie viel ein Baum an Umfang und Höhe zunimmt, wird maßgeblich durch die Anzahl der Bäume – und damit den Konkurrenzdruck – sowie das Alter des Waldes bestimmt. Zudem konnten die Forscher:innen belegen, dass der über die Luft in den Boden eingetragene Stickstoff der wichtigste Umweltfaktor für das Baumwachstum ist.

Andere Umweltfaktoren wie zum Beispiel Lufttemperatur, Niederschlag oder Ozon hatten einen geringeren Einfluss.

"Erstmals ein konkreter Grenzwert"

Die Forscher:innen ermittelten, ab welchen Mengen der Stickstoff nicht mehr wachstumsfördernd für Bäume wirkt. "Über die Höhe dieses Grenzwertes diskutieren Forschende seit Jahrzehnten", sagt Sophia Etzold von der WSL.

"Im Rahmen der europaweiten Zusammenarbeit ist es uns erstmals gelungen, einen konkreten Grenzwert für das Baumwachstum auf einer derart großräumigen Skala in natürlich gewachsenen und bewirtschafteten Wäldern zu bestimmen." Dieser Wert liegt im Durchschnitt bei 25 bis 35 Kilogramm Stickstoffeintrag pro Hektar und Jahr.

So wirkt zu viel Stickstoff auf Bäume

  • geringeres Wurzelwachstum, vor allem weniger Feinwurzeln – dadurch lichtere Baumkronen und höhere Anfälligkeit gegen Windwurf und Trockenheit
  • übermäßiges Wachstum in die Länge sowie weiche, schwammige Triebe, Zellen und Gewebe, dadurch stärkere Anfälligkeit gegenüber Frost und Hitze

Gerät aus Luftverunreinigungen aber mehr Stickstoff in den Wald, dann wachsen die Bäume weniger.

Forscher:innen sprechen dabei von einem Kipp-Punkt, weil beim Überschreiten jener Menge das Wachstum in weniger Holzzuwachs übergeht. Vor allem bei Buchen ist dieser Effekt ausgeprägt.

Sobald den Bäumen mehr Stickstoff zur Verfügung steht, müssen nämlich andere essenzielle Nährstoffe wie Kalium oder Magnesium und auch Wasser in größeren Mengen aufgenommen werden. Diese Stoffe stehen aber – anders als der Stickstoff – nicht in zusätzlichen Mengen zur Verfügung und fehlen somit für weiteres Wachstum.

"Wald vor Stickstoff schützen heißt Emissionen senken"

Dieser Kipp-Punkt kann in Deutschland leicht überschritten werden, weil die landwirtschaftlichen Stickstoffüberschüsse – Zufuhr durch Düngung abzüglich der Abfuhr durch Ernte – weiterhin deutlich zu hoch sind.

Laut Umweltbundesamt lag der Stickstoffüberschuss 2017 bei 93 Kilogramm je Hektar. Das ist ein Mittelwert, wobei sich je nach Region und Landwirtschaftsbetrieb starke Unterschiede ergeben.

Politik erreicht Stickstoff-Ziel nicht

2002 hatte sich die Bundesregierung in ihrer Nachhaltigkeitsstrategie vorgenommen, den Stickstoffüberschuss bis 2010 auf 80 Kilogramm Stickstoff je Hektar zu begrenzen. In der Neufassung der Strategie vor vier Jahren wurde ein neues Ziel von 70 Kilogramm je Hektar für 2030 gesetzt.

 

Der Kieler Agrarforscher Friedhelm Taube fordert vom Bund eine "Roadmap nachhaltige Stoffströme 2030" mit verbindlichen Zwischenzielen, die eine Verringerung der Überschüsse um 30 Prozent bis 2030 garantieren.

"Mit der Analyse von Betriebsdaten können wir zeigen, dass es eben nicht 'die Landwirtschaft' gibt, sondern dass etwa 30 bis 50 Prozent der Betriebe schon heute so gut geführt sind, dass sie das Ziel eines geringeren Stickstoffüberschusses erfüllen", sagt der Agrarwissenschaftler Friedhelm Taube von der Universität Kiel.

Aber die anderen Betriebe würden die Ziele eben nicht erfüllen und mannigfaltige Probleme verursachen. Der überschüssige Stickstoff gelangt dann vor allem über Ammoniak-Emissionen aus Gülle, Gärresten und Mineraldüngern in die Luft und wird mit dem Wind verbreitet.

"Wälder wirken dabei als Barrieren, die die Stickstoffverbindungen regelrecht auskämmen, sodass insbesondere an Waldrändern häufig Stickstoffeinträge von bis zu 100 Kilogramm Stickstoff je Hektar gemessen werden", sagt Taube gegenüber Klimareporter°.

Das liegt weit über dem ermittelten Kipp-Punkt. "Wälder lassen sich nicht direkt vor Stickstoffeinträgen schützen, außer die Emissionen werden gesenkt", betont der niedersächsische Landwirtschaftsexperte Karsten Mohr.

Die Folgen überhöhter Einträge wie Bodenversauerung und Baumkrankheiten können zwar durch regelmäßige Kalkungen gelindert werden. "Auch die verstärkte Pflanzung von Laubbäumen, die vor allem im Winter weniger Schadstoffe aus der Luft auskämmen als Nadelbäume, kann vorteilhaft sein", ergänzt Mohr.

Einig sind sich jedoch die Forscher:innen, dass der Stickstoffeintrag massiv sinken muss.

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