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Zu viel des Guten: Nährstoffkreisläufe

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Stickstoff und Phosphor sind lebenswichtige Nährstoffe und unerlässlich für die Nahrungsmittelproduktion. Doch erhöhte Nährstoffeinträge durch den Menschen verändern das Gleichgewicht zwischen den Nährstoffen und belasten die Ökosysteme. Wir erforschen Nährstoffkreisläufe in verschiedenen natürlichen Lebensräumen, um diese Auswirkungen zu verstehen.

 

Eines der weltweit gravierendsten Umweltprobleme sind die Einträge von Nährstoffen wie Stickstoff und Phosphor in die Umwelt. Um landwirtschaftlichen Dünger zu erzeugen, gewinnt der Mensch pro Jahr rund 120 Millionen Tonnen (mio. t) Stickstoff aus der Atmosphäre und 20 mio. t Phosphor aus fossilen Quellen – ein Vielfaches der natürlicherweise im Nährstoffkreislauf vorhandenen Mengen.

Stickstoff verteilt sich via Atmosphäre und Niederschläge über den ganzen Globus und düngt so auch Ökosysteme fernab von Industrie und Landwirtschaft. Phosphor hingegen wird mit dem Wasser in Bäche, Seen und Meere verfrachtet. Wegen Überdüngung müssen nicht nur Schweizer Seen wie der Greifen- und Hallwilersee bis heute künstlich belüftet werden, sondern ganze Meere wie die Baltische See sind zeit- und stellenweise regelrecht erstickt.

 

Artenvielfalt bricht zusammen

Auch zu Lande haben Nährstoffeinträge Folgen: Auf Wiesen bricht die Artenvielfalt zusammen, im Wald gerät das Nährstoffgleichgewicht aus der Balance. Besonders nährstoffarme Lebensräume für seltene Tier- und Pflanzenarten wie Moore und Trockenwiesen gehen durch die unfreiwillige Düngung verloren.
An der WSL untersuchen wir in verschiedenen Projekten, wie sich verändernde Nährstoffeinträge auf die Funktion oder Produktivität von terrestrischen Ökosystemen auswirken. Wie wird die Pflanzenvielfalt und damit die Stabilität der Ökosysteme beeinflusst? Welche Konsequenzen hat dies für die nachhaltige Bewirtschaftung von Wiesen und Wäldern?

 
 
 
 
 

Nutrient Network

Die globalen Auswirkungen von Düngemitteln auf Weiden

Das internationale Forschungsprojekt «Nutrient Network (NutNet)» untersucht an über hundert Standorten auf sechs Kontinenten, wie Düngung und pflanzenfressende Tiere naturnahe Weide-Ökosysteme beeinflussen. Die WSL-Gruppe «Tier-Pflanzen-Interaktionen» betreut eine der Forschungsflächen in der Val Müstair. Jede Forschungsgruppe führt an ihrem Standort die genau gleichen standardisierten Experimente durch und folgt beim Erheben der Daten dem gleichen Protokoll. Die Daten sind somit vergleichbar und die gewonnenen Erkenntnisse gelten weltweit.

Sie zeigen, dass die Vielfalt an Pflanzenarten in Weide-Ökosystemen durch Düngung sehr schnell verloren geht. Die Vielfalt bricht umso schneller zusammen je mehr verschiedene Nährstoffe (zum Beispiel Stickstoff, Phosphor, Kalium) kombiniert verwendet werden. Verschwinden die pflanzenfressenden Tiere, wird der Aussterbeprozess nochmals beschleunigt. Sinkende Artenvielfalt macht die Ökosysteme instabil, das heisst, sie können nicht mehr gut auf Umweltveränderungen reagieren.

WSL-Projekte: Nutrient Network

Weiterführende Links: Nutrient Network (internationale Forschungskooperation)

Ansprechpersonen: Anita Risch

 

 

Nährstoffkreisläufe in Wäldern

Das WSL-Programm Langfristige Waldökosystemforschung LWF erfasst seit 1994 die Stoffflüsse im Nährstoffkreislauf von ausgewählten Waldstandorten in der Schweiz (Link zu Versuchsanlagen - LWF). In diesem Forschungsprogramm untersuchen wir die Nährstoffeinträge, die über die Atmosphäre ins Ökosystem Wald gelangen, und ihre Auswirkungen auf Blätter und Nadeln, die Bodenvegetation, die Bodenlösung, auf das Baumwachstum und den Waldzustand. Wir untersuchen ausserdem die Effekte von anderen Umwelteinflüssen, zum Beispiel der Temperatur, und der Vegetation auf die Nährstoffkreisläufe innerhalb des Ökosystems.

WSL-Projekte: 

Ansprechpersonen: Peter Waldner

 

 

Nährstoffeinträge in Moore und Trockenwiesen

Im von BAFU und WSL gemeinsam lancierten Projekt «Wirkungskontrolle Biotopschutz Schweiz (WBS)» werden Veränderungen in den Biotopen von nationaler Bedeutung (Hoch- und Flachmoore, Trockenwiesen und –weiden, Auen, Amphibienlaichgebiete) untersucht. Nährstoffeinträge aus der Luft oder aus dem angrenzenden Kulturland spielen dabei eine wichtige Rolle, insbesondere in den nährstoffarmen Mooren und Trockenwiesen und –weiden. Dort können Nährstoffeinträge zu markanten und, aus Sicht des Biotopschutzes, unerwünschten Veränderungen führen. Dabei verdrängen konkurrenzstarke Pflanzenarten die meist langsamer wachsenden und oft kleineren, an nährstoffarme Verhältnisse angepassten typischen Moor- und Trockenwiesenarten.
Nährstoffeinträge bzw. Nährstoffanreicherungen werden bei der WBS nicht direkt gemessen, sondern via mittlerer Zeigerwerte in einigen tausend Vegetationsaufnahmen erfasst. Erste Resultate aus den Mooren zeigen, dass die bereits in den 2000er Jahren festgestellte Nährstoffanreicherung bislang nicht gestoppt werden konnte.

WSL-Projekte: Wirkungskontrolle Biotopschutz Schweiz

Literatur

  • Bergamini A, Ginzler C, Schmidt BR, Küchler M, Holderegger R 2016. Die Wirkungskontrolle Biotopschutz Schweiz (WBS) in der Routinephase. NL Inside 2/2016: 21-24.
  • Klaus G. (Red.) 2007. Zustand und Entwicklung der Moore in der Schweiz. BAFU, Bern.
  • Küchler M., Küchler H., Bergamini A., Bedolla A., Ecker E., Feldmeyer-Christe E., Graf U., Holderegger R. (im Druck). Moore der Schweiz: Zustand, Entwicklung, Regeneration. Bristol-Schriftenreihe, Haupt.

 

Ansprechpersonen: Ariel Bergamini

 

 

Nährstoffe in Wassereinzugsgebieten

Seit fast fünfzig Jahren untersuchen wir im Alptal (Kanton Schwyz), wie sich die Wasserqualität - und insbesondere die Nährstoff-Konzentration - von Niederschlag und Abfluss in kleinen, bewaldeten Einzugsgebieten saisonal und langfristig verändert. Dabei haben wir über die vielen Jahre nur unbedeutende Trends in der chemischen Zusammensetzung des Abflusses festgestellt. Seit 2003 sind diese Messungen Teil der Nationalen Daueruntersuchung der Fliessgewässer (NADUF), welche zusammen mit dem BAFU und der EAWAG durchgeführt wird.

 

 

Projekte:

Ansprechpersonen: Manfred Stähli

 

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