41 Waldökologie, Landschaftsforschung und Naturschutz 8 (2009) AFSV Veränderung bodenphysikalischer Eigenschaften von Humusaufagen Veränderung bodenphysikalischer Eigenschaften von Humusaufagen auf ehemals fugaschebeeinfussten Waldstandorten der Oberlausitz Modifcations of soil physical properties of forest foor horizons at previously fy ash affected forest sites in the region Upper Lusatia Peter Hartmann, Heiner Fleige, Rainer Horn Abstract This study describes the infuence of predominantly histori- cal atmospheric depositions of lignite fy ashes upon physi- cal properties of forest soils and especially of forest foor horizons. We compared 6 soil profles with and without fy ash enrichment in the region Upper Lusatia, Eastern Ger- many. Fly ash enriched sites have a 1.0 to 1.5 dm thick and densely rooted top horizon consisting of a mixture of humus and fy ash. Uncontaminated forest foor horizons are less thick (<0,6 dm) and less rooted. Fly ash enriched forest foor horizons show higher air capacities, saturated conductivi- ties and particle densities, whereas plant available water is reduced emission source close. Deposition rates were esti- mated at 150 to 280 t/ha, whereby at sites located close to the emission source the highest values were calculated. The vertical root development of the trees is constrained at loca- tions characterized by temporary water logging and shallow soils with surface-near bedrock. Hence, properties of forest foor horizons and the mineral top soil condition plant available water in the effective root zone. Fly ash enriched forest foor horizons amount to 20 to 42% of plant available water in the effective root zone, whereas uncontaminated forest foor horizons only amount to 8 to 16%. Keywords: forest soil, lignite fy ash, soil physical proper- ties, Upper Lusatia Zusammenfassung In dieser Studie wird der Einfuss überwiegend historischer atmosphärischer Flugaschedepositionen auf physikalische Eigenschaften von Waldböden und insbesondere deren Humusaufagen untersucht. Es werden sechs Leitprofle der Region Oberlausitz mit und ohne Flugascheanreicherungen vorgestellt. Die fugascheangereicherten Standorte sind ge- prägt durch 1,0 bis 1,5 dm mächtige Durchmischungshori - zonte (Humusaufage mit Flugasche), die extrem stark durch- wurzelt sind. Die reinen Humusaufagen sind geringmächti - ger (< 0,6 dm) und auch weniger stark durchwurzelt. Im Vergleich mit reinen Humusaufagen zeigen die fugaschean- gereicherten zum Teil signifkant höhere Luftkapazitäten, gesättigte Wasserleitfähigkeiten und Festsubstanzdichten, wohingegen emittentennah die nutzbaren Feldkapazitäten geringer sind. Für die fugascheangereicherten Standorte wurden mineralische Flugascheanreicherungen von 150 bis 280 t/ha berechnet, wobei emittentennähere Standorte hö- here Werte aufweisen. Zeitweise Vernässung und anstehen- des Ausgangsgestein schränken die Durchwurzelbarkeit stark ein. Die nutzbare Feldkapazität des effektiven Wurzel - raums nFKWe ist daher deutlich von den Eigenschaften der Aufagen und des Oberbodens geprägt. Die fugascheange- reicherten Humusaufagen stellen 20 bis 42% der nFKWe, die reinen Humusaufagen nur 8 bis 16%. Stichwörter: Flugasche, bodenphysikalische Eigenschaften, Waldboden, Oberlausitz 1. Einleitung Der Abbau und die Verbrennung von Braunkohle ist ein tra- ditioneller Sektor der Energiegewinnung in der Region Ober- lausitz entlang der deutsch-polnischen Grenze. Insbeson- dere die Kraftwerke Hirschfelde (D) und Turów (PL) emittier- ten großen Mengen an Flugaschen, Braunkohlestäuben, SO 2 , NO X und CO 2 , bis verstärkte Emissionskontrollen und die Schließung des Kraftwerkes Hirschfelde zu einer deutli - chen Reduzierung der Emissionen führte. Flugaschen in der Region Oberlausitz setzen sich vornehmlich aus silikatischen Gläsern (44%), Al 2 O 3 (40%), Fe 2 O 3 (8%) und weiteren Oxi - den sowie Braunkohle und Schwermetallen zusammen (dungEr et al. (1972); KlOsE et al. (2003)). Aufgrund dieser Zusammensetzung beeinfussen atmosphärische Flug- aschen bodenchemische Parameter wie den pH-Wert, die Basensättigung, Anteil und Zusammensetzung der organi- schen Substanz und die Kationenaustauschkapazität (nEu- mEisTEr et al. 1991; rumPEl et al. 1998; WEisdOrfEr 1999; sCHAAf et al. 2001; KOCH et al. 2002; ziKEli et al. 2002; KlOsE & mAKEsCHin 2004; friTz & mAKEsCHin 2007). Bezüglich bo- denphysikalischer Eigenschaften zeichnen sich Flugaschen durch einen hohen Sortierungsgrad mit vorherrschenden Feinsand- bis Schlufffraktionen, durch hohe Porositäten und hohe Wasserleitfähigkeiten aus (blumE & sCHlEuss 1997; KlOsE et al. 2003; KAsTlEr 2005). Unter anderem wird zum Teil schwermetallbelastete Flugasche aus der Kohleverbren- nung als landwirtschaftliche Meliorationszugabe verwendet, Waldökologie, Landschaftsforschung und Naturschutz Heft 8 Seite 41– 52 5 Fig., 4 Tab. Tharandt, August 2009