Analysis of soil water chemistry and biogeochemistry of a mountain spruce forest in Achenkirch (Tyrol) with a focus on the nitrogen cycle

Es wurden Nährstoffflüsse (Stickstoff, Schwefel, Calcium, Magnesium, Natrium, Chlorid und Kalium) eines alten Fichtenwaldes in den nördlichen Tiroler Kalkalpen quantifiziert. Das Untersuchungsgebiet lag in einem feucht-kühlen Klima (MAT 6,4 C und MAP 1661mm) in dem nur 25-39% des Niederschlages (des Kronendurchlasses) verdunsteten während 61-75% versickerten. Der Oberflächenabfluss war vernachlässigbar. Es wurde vermutet, dass das Untersuchungsgebiet in naher Zukunft Stickstoffstoffgesättigt werden könnte da in den vergangenen Jahren sehr hohe Stickstoffmengen deponiert wurden (bis zu 16,9kgN*ha-1*a-1). Der Boden wurde kleinräumig wechselnd als 120-160cm tiefer Kalkbraunlehm und als 15-30cm tiefe Rendzina klassifiziert. Der Boden war durch einen sehr hohen Grobbodenanteil gekennzeichnet. Das Bodenwassers war in allen Tiefen (5-50cm) leicht basisch und wies aufgrund des sehr reinen dolomitischen Untergrundes hohe Mg2+ und Ca2+ Gehalte auf. Die Stickstoffstoffeinträge (Kronendurchlass) zwischen 2001 und 2008 betrugen rund 8kgN*ha-1*a-1 während der Schwefeleintrag weniger als 3kgS*ha-1*a-1 betrug. Dementsprechend gering fielen die Schwefelausträge (Versickerung) aus (4kgS*ha-1*a-1). Die Auswertung der Bodenwasserchemie und der Sickerwasseranalysen führte zu sich widersprechenden Schlussfolgerungen bezüglich der Stickstoffstoffsättigung des Untersuchungsgebietes: (i) Die Nitratkonzentration im Sickerwasser ging zwischen 2001 und 2008 deutlich von 18 auf rund 1,5 mg/l beziehungsweise von 39 auf 3kgN*ha-1*a-1 zurück. Im allgemeinen waren die Konzentrationen im Winter doppelt so hoch als im Sommer. Seit 2004 fielen diese sprunghaft was anzeigte, dass sich das Untersuchungsgebiet basierend auf der Klassifikation von John Aber von einem „N-saturated system“ weg hin zu einem „System in transition“ entwickelte. (ii) Nitratkonzentrationen und Frachten in 50cm Tiefe waren vergleichsweise gering und verringerten sich nicht zwischen 2001 und 2008. Dementsprechend ist das Untersuchungsgebiet derzeit nicht als Stickstoffgesättigt anzusehen.The biogeochemical nutrient fluxes (nitrogen, sulfur, calcium, magnesium, and potassium) were quantified for a mature Norway spruce forest in the northern Tyrolean Limestone Alps. The investigation area is situated in a humid, cool climate (MAT 6,4 and MAP 1661mm) with only 25-39% of the incoming water (throughfall) leaving the system via evapotranspiration, while discharge (leachate) counts for 61-75%. Surface run-off fluxes are negligible. The site is assumed to be at risk to become N-saturated due to the high amounts N deposition loads in recent years (up to 16,9 kgN*ha-*a-). The soil at the site is mainly classified as 120-160cm deep chromic cambisols and rendzic leptosols with a high content of coarse material. The pH of the soil water is higher than 7 at all depths (5-50cm) and a lot of Mg and Ca are found in the leachate due to the pure dolomitic bedrock. While N inputs via throughfall were about 8 kg N*ha-*a- between 2001 and 2008, sulfur inputs were