Dr. habil. Horst Schulz –
Publikationen und Biomonitoring Verfahren

 

- Bioindikation und Monitoring von atmosphärischen Stoffeinträgen und deren Auswirkungen in Kiefernforsten - Bioindication and monitoring of atmospheric depositions and their effects in Scots pine forests -

 

 

Von Natur aus kommt die Waldkiefer nur auf den nährstoffärmeren Böden vor. Unter solchen Standortbedingungen zeigen die Kiefern normale Wachstumsverläufe, d.h. es gibt keine signifikanten Abweichungen zum Normalmodell der Ertragstafel.

Unter dem Einfluss von atmosphärischen Stoffeinträgen kann das Normalwachstum von Kiefernbeständen aber deutlich gestört sein. Die Ursache dafür sind insbesondere atmosphärische Immissionen und Einträge (Depositionen) von Schad- und Nährstoffen, die über den Luft- und/oder Bodenpfad in die Assimilationsorgane gelangen und neben oxidativen Stress zu Ungleichgewichten zwischen Nährelementen der Nadeln führen. Als Auswirkungen zeigen sich Verfärbungen und morphologische Veränderungen an den Nadeln sowie ein abnormales Wachstumsverhalten. Die Bäume sind dann in ihrer Vitalität sichtlich geschwächt.

Vitalitätsgeschwächte Waldkiefern sind durch den Befall von Schadorganismen (Insekten, Pilze) besonders gefährdet und können in Dürreperioden durch zusätzliche Wasserarmut binnen kürzester Zeit absterben. Durch Analyse von Nadelinhaltsstoffen (Biomarkern) in halbjährigen Nadeln lassen sich Vitalitätsveränderungen frühzeitiger nachweisen und auch objektiver bewerten als mit der visuellen Kronenansprache. Gleichzeitig können mit der chemischen Analyse von Kiefernborken atmosphärische Stoffeinträge erfasst sowie Emessionsquellen identifiziert werden wodurch die Aufklärung der Ursachen von Vitalitätsveränderungen bei Kiefern in Bezug auf ihre Wachstumsverläufe möglich ist.

 

I. Ausgewählte Publikationen zur Bioindikation atmosphärischer Stoffeinträge in Kiefernforsten mit Baumborken

  • Huhn, G., Schulz, H., Stärk, H.-J., Tölle, R., Schüürmann, G. (1995): Evaluation of regional heavy metal deposition by multivariate analysis of element contents in pine tree barks. Water, Air, and Soil Pollution. 84: 367-383.
  • Schulz, H., Huhn, G., Schüürmann, G., Niehus, B., and G. Liebergeld (1997): Determination of throughfall rates on the basis of pine tree barks: Results of a field study. J. Air & Waste Manage. Assoc. 47, 510-516.
  • Schulz, H., Popp, P., Huhn, G., Stärk, H-J., Schüürmann, G. (1999): Biomonitoring of airborne inorganic and organic pollutants by means of pine tree barks. I. Temporal and spatial variations. The Science of the Total Environment. 232: 49-58.
  • Schulz, H., Schulz, U., Huhn, G., Schüürmann, G. (2000): Biomonitoring of airborne inorganic and organic pollutants by means of pine tree barks. II. Deposition types and impact levels. J. Applied Botany. 74: 248-253.
  • Narewski, U., Werner, G., Schulz, H., Vogt, C. (2000): Application of Laser Ablation Inductively Coupled Mass Spectrometry (LA-ICP-MS) for the Determination of Major, Minor, and Trace Elements on the Surface of Bark Samples. Fresenius J. Anal. Chem. 366: 167-170.
  • Schulz, H., Gehre, M., Hofmann, D., Jung, K. (2001): Nitrogen isotope ratios in pine bark as an indicator of N emissions from anthropogenic sources. Environmental Monitoring & Assessment. 69: 283-297.
  • Schulz, H., Gehre, M., Russow, R. (2017): Natürliche Isotopenverhältnisse des Stickstoffs zur Bioindikation in Kiefern-Wald-Ökosystemen. Hercynia. 50: 99-114.

II. Ausgewählte Publikationen zur Bioindikation von Auswirkungen atmosphärischer Stoffeinträge in der Baum- und Krautschicht sowie Humusauflage von Kiefernforsten

  • Huhn, G., Schulz, H. (1996): Contents of Free Amino Acids of Scots Pine Needles from Field Sites with Different Levels of Nitrogen Deposition. New Phytologist. 134: 95-101.
  • Härtling, S., Schulz, H. (1998): Biochemical parameters as biomarkers for the early recognition of environmental pollution in Scots pine trees. I. Phenolic compounds. Z. Naturforsch. 53c: 331-340.
  • Lüdecker, W., Dahn, H. G., Günther, K.P., Schulz, H. (1999): Laser-induced fluorescence - A method to detect the vitality of Scots pines. Remote Sens. Environ. 68: 225-236.
  • Schulz, H., Härtling, S. (2001): Biochemical Parameters as Biomarkers for Early Recognition of Environmental Pollution on Scots Pine Trees. II. The Antioxidative Metabolites Ascorbic Acid, Glutathione, α-Tocopherol and the Enzymes Superoxide Dismutase and Glutathione Reductase. Z. Naturforschung. 56c: 767-780.
  • Schulz, H., Härtling, S. (2003): Vitality analysis of Scots pines on basis of a multivariate approach. Forest Ecology and Management.186: 73-84.
  • Schulz, H., Neue, H. U. (2004): Isotope studies to the sorption behaviours of atmospheric sulfate in humus layers of Scots pine ecosystems. Isotopes in Environmental and Health Studies.4: 39-47.
  • Schulz, H, Giesemann, A., Gehre, M. (2004): Influence of Reduced S Inputs on the Sulfate Pool in the Humus Layer and Sulfate Uptake in Pinus sylvestris L. as indicated by Natural Isotope Variations of Sulfur and Oxygen. Journal of Applied Botany. 78: 18-24.
  • Schulz, H., Schäfer, T., Storbeck, V., Härtling, S., Rudloff, R., Köck, M., Buscot, F. (2012): Effect of raw humus under two adult Scots pine stands on ectomycorrhization, nutritional status, nitrogen uptake, phosphorus uptake and growth of Pinus sylvestris seedlings. Tree Physiology 32, 36-48.
  • Schulz, H., Beck, W., Lausch, A. (2019): Atmospheric depositions affect the growth patterns of Scots pines (Pinus sylvestris L.) - a long-term cause-effect monitoring study using biomarkers. Environmental Monitoring Assessment. 191: 159.
  • Schulz, H. (2020): Charakterisierung der Stickstoff-Toleranz an ausgewählten Pflanzen der Krautschicht in Kiefernforsten mit Hilfe von Biomarkern. Hercynia. 53/2: 323-335.

III. Vollständige Publikationsliste

IV. Monitoring Verfahren (Poster), Links auf die Poster:

V. Rasterbasierte Konturkarten von umweltbelasteten Kiefernforsten in der Dübener Heide:

VI. Zeitliche Veränderungen von Bioindikationsparametern in ausgewählten Untersuchungsgebieten