Bodenazidität / Basensättigung

Der Säurezustand der Waldböden ist entscheidend für die Lebensbedingungen der Bodenorganismen, die Verfügbarkeit von Nährstoffen und die Nitrifizierung. Er bestimmt ferner die Gefährdung durch das Auftreten von toxisch wirkenden Aluminium- und Schwermetallkationen in der Bodenlösung.

Der Prozess einer moderaten natürlichen Versauerung der Waldböden wird seit Jahrzehnten durch den Eintrag von Säuren aus der Atmosphäre unnatürlich beschleunigt und übersteigt häufig die Säurebildung aus ökosysteminternen Vorgängen. Gefährdet sind dadurch besonders Nadelwälder mit ganzjähriger Belaubung. Fremdstoffeinträge wurden zu einem primären Belastungsfaktor der Waldböden, die im Waldökosystem als einziges langfristiges Puffermedium den anthropogenen Säureeinträgen und der bodeninternen Säureproduktion entgegen wirken.Es hängt letztlich von den Filter-, Puffer- und Transformatoreigenschaften der unterschiedlichen Standorte ab, ob und wann die im Ökosystem akkumulierten Fremdstoffe zu Störungen ökosystemarer Prozesse auch in benachbarten Systemen (zum Beispiel des Grundwassers) führen.

Der entscheidende Kennwert zur Charakterisierung der Bodenversauerung ist die Basensättigung. Sie umfaßt den Anteil der Neutralkationen Kalzium, Magnesium, Kalium und Natrium (sog. »Mb-Kationen«) an der gesamten effektiven Kationenaustauschkapazität (AKe = KAK). Der Rest sind Kationsäuren (H, Fe, Al, Mn; sog. »Ma-Kationen«).Die Basensättigung in Verbindung mit der Kationenaustauschkapazität ist ein guter Indikator für die Elastizität der Böden gegenüber Säurebelastungen beziehungsweise für die Möglichkeit der Standorte, diese Säurebelastung ohne negative ökologische Konsequenzen abzupuffern. Prinzipiell verringern sich die austauschbaren Kationen mit sinkendem pH-Wert. Besonders im Bereich zwischen pH 4,2 und 5,0 kann es zu beschleunigten Basenverlusten (Basenauslaugung) kommen. Dies ist auf beschleunigte Freisetzung von Aluminium durch Silikatverwitterung zurückzuführen. Dadurch verringert sich wdie Verdrängung und Auswaschung von Alkali- und Erdalkalikationen, so dass in Abhängigkeit vom Tonmineralbestand auch der Übergang in den Aluminiumpufferbereich (pH 3,8 bis 4,2) relativ schnell erfolgt.

Das heißt einerseits, dass im Austauscherpufferbereich bei gleichem pH-Wert sehr unterschiedliche Basensättigungen vorliegen können. Andererseits können Waldböden nach dem Einfluss jahrzehntelanger Säureeinträge nur noch selten dem Austauscherpufferbereich oder mittleren Basensättigungsgraden zugeordnet werden.

Als kritischer Wert hat sich eine Basensättigung von 15% erwiesen, bei dessen Unterschreitung ein signifikanter Anstieg toxischer Al₃₊-Ionen in der Bodenlösung zu erwarten ist. Sinkt die Basensättigung unter diesen Schwellenwert, so führt dies bei den relativ säuretoleranten einheimischen Baumarten wie Buche, Eiche, Tanne, Fichte und Kiefer zu Säurestreß und zu einer Einschränkung der Nährstoffaufnahme.

Die Bäume reagieren mit Wurzelschäden, die durch Kalziummangel induziert werden, und Blattverfärbungen, die durch Magnesium-, Kalium- und Spurennährstoffmangel bedingt sein können.

Die Basensättigung zur differenzierten Beurteilung der Elastizität gegenüber weiteren Säurebelastungen zeigt das Bewertungsschema in der folgenden Tabelle.

Elastizität	Basensättigung *
sehr gering	<5
gering	5-15
mäßig	15-30
mittel	30-50
mäßig hoch	50-70
hoch	70-85
sehr hoch	>85

Anhand der Beispiele zur Basensättigung für die Tiefenstufen 10–30 cm und 30–60 wird deutlich, dass geringe (5–15 %) und sehr geringe (<5%) Basenanteile und damit entsprechend geringe Elastizitäten großflächig im Erzgebirgsbereich von den Hochlagen über die Hügellandstandorte bis in das Tiefland auftreten. Auffällig ist auch, dass hohe Sättigungsgrade bzw. Elastizitäten auch auf den relativ armen Substraten des pleistozänen Flachlandes zu finden sind.

Diese Tatsache erklärt sich einerseits aus den teils geringen Säurebelastungsraten der Tieflandstandorte sowie aus einer häufig sekundären Aufbasung der Standorte durch basische Staubeinträge aus benachbarten Brikettfabriken und Kohlekraftwerken in der Vergangenheit. Andererseits handelt es sich vielfach um die hydromorph geprägten Bodentypen der Gleye und Pseudogleye, also um Grund- und Stauwasserböden.

Es ist davon auszugehen, dass bei Waldböden über Gneis, Phyllit, Schiefer, Granit und Sandstein im Hauptwurzelbereich bis 60 cm Tiefe nur noch eine Basensättigung von etwa 5 bis maximal 15 %vorliegt. Das bedeutet für die sächsischen Waldökosysteme eine großräumige, weitgehend substratunabhängige und tiefgründigen Nivellierung des chemischen Bodenzustandes auf niedrigem Niveau.