Untersuchungen zur Wirkung stickstoffhaltiger Niederschläge auf die Vegetation von Hochmooren

Torfmoose steuern Moorökosysteme durch Versauerung über organische Säuren und Kationenaustausch, was mikrobielle Aktivität hemmt und Torfakkumulation fördert. Dies begünstigt ombrotrophe Hochmoore, deren Nährstoffversorgung ausschließlich durch atmosphärische Deposition erfolgt – sie sind daher empfindlich gegenüber Veränderungen der Luftbelastung. Seit der Industrialisierung haben sich Depositionen drastisch verändert: Schwefelverbindungen verursachten Versauerung, doch in Hochmooren wirken anaerobe Prozesse wie Sulfat- und Nitratreduktion der Säurefracht entgegen. Im oberflächennahen Akrotelm können Säureeinträge jedoch die natürliche Versauerung verstärken, besonders in basenarmen Übergangsmooren.

Hauptwirkung ist jedoch die Zunahme stickstoffhaltiger Depositionen (20–60 kg N/ha), die in Mittel- und Nordeuropa zu einer Stickstoffübersättigung führen. Dies verändert die Artenzusammensetzung: Sphagnum fallax und S. recurvum verdrängen artenreiche Torfmoosgesellschaften, während andere Arten aussterben. Diese Veränderungen sind seit mindestens 300 Jahren nachweisbar und korrelieren mit erhöhten Stickstoff- und Schwermetallgehalten. Die genauen Ursachen sind noch unklar – möglicherweise wirken Stickstoff, Säure oder Schwermetalle zusammen.

Um dies zu klären, wird ein Freiland-Experiment mit künstlicher Beregnung durchgeführt, um die Konkurrenz zwischen S. magellanicum und S. fallax unter verschiedenen Stickstoffgaben zu untersuchen – auch bei niedrigeren als heutigen Depositionsraten. Dieser innovative Ansatz soll Aufschluss über die langfristigen Auswirkungen anthropogener Einträge auf Hochmoore geben.

 

Peat mosses control bog ecosystems through acidification via organic acids and cation exchange, which inhibits microbial activity and promotes peat accumulation. This favors ombrotrophic raised bogs, whose nutrient supply comes exclusively from atmospheric deposition – they are therefore sensitive to changes in air pollution. Depositions have changed dramatically since industrialization: sulfur compounds caused acidification, but in raised bogs, anaerobic processes such as sulfate and nitrate reduction counteract the acid load. In the near-surface acrotel, however, acid inputs can enhance natural acidification, especially in base-poor transition bogs.
The main effect, however, is the increase in nitrogenous deposition (20–60 kg N/ha), which leads to nitrogen supersaturation in Central and Northern Europe. This changes the species composition: Sphagnum fallax and S. recurvum displace species-rich peat moss communities, while other species die out. These changes have been detectable for at least 300 years and correlate with increased nitrogen and heavy metal levels. The exact causes are still unclear – nitrogen, acid, and heavy metals may interact.

To clarify this, an outdoor experiment with artificial irrigation is being conducted to investigate the competition between S. magellanicum and S. fallax under different nitrogen inputs – including at deposition rates lower than those seen today. This innovative approach aims to provide insight into the long-term effects of anthropogenic inputs on raised bogs.

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