Skip to main content
Log in

A new fertilization strategy in declining forests

  • Invited Paper
  • Published:
Water, Air, and Soil Pollution Aims and scope Submit manuscript

Abstract

In central Europe and to some degree in North America, the so called “new type” forest damages occur over large areas. Various studies indicate the declines are more or less frequently associated with nutritional disturbances that have developed within rather short time periods. The most common disorder is a Mg deficiency that produces specific discoloration symptoms such as tip-yellowing in Norway spruce. But also K deficiencies and other disturbances exist in coniferous as well as in deciduous forests. Good correlations between the site specific substrate chemistry and the actual nutritional status of the trees and stands were found. To explain the sudden and widespread development of the forest declines adverse anthropogenic influences such as increased N and H+ deposition, land use and forestry mismanagement as well as natural stresses are discussed. The hypothesized causal mechanisms are multiple, but include generally soil degradation processes associated with losses of alkaline nutrient ions from the rooted solum. Recent and previous fertilization (and liming) experiments have shown that a fast and sustained revitalization and restabilization of declining forest ecosystems marked by nutrient deficiencies can be achieved. This was demonstrated by chemical and histological foliar analyses and the visible improvement of the trees. Soil analyses also revealed a positive change of the chemical soil status when site and stand specific fertilizer applications were utilized in the appropriate amounts. However, under certain site and stand conditions risks and limitations exist that have to be evaluated when fertilization practices are discussed. To overcome or minimize these influences the treatments must be adapted to the site, and stand specific fertilization needs as indicated by soil and foliar analysis, humus form, hydrologic parameter and atmospheric deposition rates.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Similar content being viewed by others

References

  • Aldinger, E. and Kremer, W.L.: 1985,Forstw. Cbl. 104, 360.

    Google Scholar 

  • Bauch, J., Stienen, H., Ulrich, B. and Matzner, E.: 1985,Allg. Forstz. 40, 1148.

    Google Scholar 

  • Baule, H.: 1984,Allg. Forstz. 39, 775.

    Google Scholar 

  • Bergkvist, B.: 1987,Water, Air, and Soil Pollut. 33, 131.

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Bernier, B., Pare, D. and Brazeau, M.: 1988,Water, Air, and Soil Pollut. 48, 239.

    Google Scholar 

  • Bilger, W.: 1968,Mitt. Ver. Forstl. Standortskunde und Forstpflanzenzuechtg. 18, 71.

    Google Scholar 

  • Blaschke, H.: 1986,Forstw. Cbl. 105, 324.

    Google Scholar 

  • Bonneau, M.: 1988, Moyens préventifs et curatifs de lutte contre la pollution dans les ecosystèmes terrestres, en particulier les forêts, in Mathy, P. (ed) Air pollution and ecosystems, 425–437.

  • Bonneau, M. and Landmann, G.: 1988,La Recherche 19, 1543.

    CAS  Google Scholar 

  • Bosch, C., Pfannkuch, E., Baum, K. and Rehfuess, K.E.: 1983,Forstw. Cbl. 102, 167.

    Google Scholar 

  • Bosch, C., Pfannkuch, E., Rehfuess, K.E., Runkel, K.H., Schrammel, P. and Senser, M.: 1986,Forstw. Cbl. 105, 218.

    Google Scholar 

  • Bosch, C. and Rehfuess, K.E.: 1986, Die Erkrankung der Fichte in den Hochlagen des Bayerischen Waldes — ein diagnostischer Duengungsversuch. IMA-QuerschnittsSeminar, “Restabilisierungsmaßnahmen — Düngung,” Karlsruhe, W. Germany, April 15–16, 1986. Proceedings, 15–20.

  • Bosch, C. and Rehfuess, K.E.: 1988,Forstw. Cbl. 107, 123.

    Google Scholar 

  • Daessler, H.G. and Ranft, H.: 1986,Allg. Forstz. 41, 340.

    Google Scholar 

  • Evers, F.H.: 1984,Allg. Forstz. 39, 767.

    Google Scholar 

  • Evers, F.H.: 1989, Duengung im Wald — Moeglichkeiten und Grenzen. PEF-Status-Kolloquium, Karlsruhe, W. Germany, March 7–9. 1989. (Proceedings in press).

  • Evers, F.H., Hildebrand, E.E., Kenk, G. and Kremer, W.L.: 1986,Mittl. Ver. Forstl. Standortskde und Forstpflanzenzchtg 32, 72.

    Google Scholar 

  • Evers, F.H. and Krebs, A.: 1989, Bericht ueber das BMFT-gefoerderte Forschungsprojekt Freudenstadt, (in preparation).

  • Evers, F.H. and Schoepfer, W.: 1988, Ergebnisse der Belastungsinventur Baden-Wuerttemberg 1983 — Darstellung der Ernaehrungs- und Belastungsverhaeltnisse bei Fichte und Tanne. Forstl. Vers.- u. Forschungsanst. Bad.Wuertt.44.

  • Falken-Grerup, U., Linnemark, N. and Tyler, G.: 1987,Chemosphere 16, 2239.

    Google Scholar 

  • Feger, K.-H. and Zeitvogel, W.: 1987,Mitt. Dtsch. Bodenkundl. Ges. 55, 301.

    Google Scholar 

  • Ferraz, J.: 1985, Standortsbedingungen, Nährelementversorgung und Wuchsleistung von Fichtenbestaenden (Picea abies Karst.) des Suedschwarzwaldes. Freiburger Bodenkundl. Abh.14, 224.

    Google Scholar 

  • Fiedler, H.J., Leube, F. and Nebe, W.: 1988,Forst u. Holz 43, 398.

    Google Scholar 

  • Fink, S.: 1986, Anatomische und histochemische Untersuchungen zur Klaerung der Beteiligung biotischer Schadensverursacher am Waldsterben. PEF-Status-kolloqium, Karlsruhe, W. Germany, March 4–7, 1986. Proceedings, 55–64.

  • Flueckiger, W., Braun, S. and Leonardi, S.: 1988, Air pollution, nutrient imbalances and changed resistance to parasites and frost. International sympoium “Acidic deposition and forest decline,” Rochester, New York, U.S.A., October 20–21, 1988.

  • Foerst, K., Sauter, U. and Neuerburg, W.: 1987, Bericht zur Ernaehrungssituation der Waelder in Bayern und ueber die Anlage von Waldduengungsversuchen. Forstl. Forschungsber. Muenchen79, 90.

    Google Scholar 

  • Funke, W. and Jans, W.: 1986, Der Einfluß von Kalk-, Mineralduengergaben und kuenstlicher Beregnung auf die Bodenfauna in Fichtenforsten. IMA-Querschnitt-Seminar “Restabilisierungsmaßnahmen — Duengung,” Karlsruhe, W. Germany, April 15–16, 1986. Proceedings 50–56.

  • Funke, W.et al.: 1986, Bodentiere als sensitive Indikatoren in Waldoekosystemen. Ber. Kernforschungszentr. Karlsruhe, KfK-PEF4, 337–346.

    Google Scholar 

  • Gruenhage, L. and Jaeger, H.-J.: 1984, Retrospektive Analyse der Naehrstoff-und Schwermetallgehalte von Fichten im Rhein-Main-Gebiet. Ber. XIII. Internat. Arbeitstagg. forstl. Rauchschadenssachverstaendiger, August 27 — September 1 in Most. Forschungsanst. f. Forst- u. Jagdwesen, Jiloviste-Strnady, CSSR, 86–89.

  • Hauhs, M.: 1985, Wasser- und Stoffhaushalt im Einzugsgebiet der Langen Bramke (Harz). Ber. d. Forschungszentr. Waldoekosysteme/Waldsterben d. Univ. Goettingen17, 206.

    Google Scholar 

  • Heinsdorf, D.: 1988,Soz. Forstw. 38, 333.

    Google Scholar 

  • Hildebrand, E.E.: 1988, Ionenbilanzen von organischen Auflagen und Mineral-bodenhorizonten nach Forstduengungen. PEF-Statuskolloqium, March 8–10, 1988. Proceedings, 39–48.

  • Hildebrand, E.E.: 1989, Die oekochemischen Wirkungen von Forstduengungen, dargestellt durch den Loesungstransport im fließenden Makroporenwasser. (In press: Oesterr. Forstz.).

  • Horn, R., Zech, W., Hantschel, R., Kaupenjohann, M. and Schneider, B.U.: 1987,Allg. Forstz. 42, 300.

    Google Scholar 

  • Hüttl, R.F.: 1986, “Neuartige” Waldschaeden und Naehrelementversorgung von Fichtenbestaenden (Picea abies Karst.) in Suedwestdeutschland. Freiburger Bodenkundl. Abh.16, 195 pp.

  • Hüttl, R.F.: 1989, Die Naehrelementversorgung geschaedigter Waelder in Europa und Nordamerika, (in preparation: Freiburger Bodenkundl. Abh.)

  • Hüttl, R.F. and Fink, S.: 1988,Forstw. Cbl. 107, 173.

    Google Scholar 

  • Isermann, K.: 1987,Allg. Forstz. 42, 997.

    Google Scholar 

  • Kandler, O., Miller, W. and Ostner, R.: 1987,Allg. Forstz. 42, 715.

    Google Scholar 

  • Kaupenjohann, M.: 1989, Chemischer Bodenzustand und Naehrelementversorgung immissionsbelasteter Fichtenbestaende in NO-Bayern. Bayreuther Bodenkundl. Ber.11, 202.

    Google Scholar 

  • Kaupenjohann, M. and Zech, W.: 1987, Waldduengung und neuartige Waldschaeden, Ergebnisse aus Duengungsund Kalkungsversuchen, in: Glatzel, G. (ed) Moeglichkeiten und Grenzen der Sanierung immissionsngeschaedigter Waldoekosystemme, 82–98.

  • Kazda, M. and Weilgony, R.: 1988,Plant and Soil 110, 91.

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Kenk, G. and Fischer, H.: 1988,Environm. Poll. 54, 199.

    CAS  Google Scholar 

  • Kenk, G., Unfried, P., Evers, F.H. and Hildebrand, E.E.: 1984,Forstw. Cbl. 103, 307.

    Google Scholar 

  • Kottke, I. and Oberwinkler, F.: 1988, Vergleichende Untersuchungen der Feinstwurzelsysteme und der Anatomie von Mykorrhizen nach Trocksenstreß und Duengemaßnahmen. Ber. Kernforschungszentr. Karlsruhe, Kfk-PEF39, 19.

    Google Scholar 

  • Kreutzer, K.: 1984,Allg. Forstz. 39, 771.

    Google Scholar 

  • Kreutzer, K.: 1989, Auswirkungen von mehrjaehrigen sauren Beregnungen und einer kompensativen Kalkung auf Boden und Bestockung eines Fichten-Altbestandes (Hoeglwaldprojekt). International Forest Decline Congress, Friedrichshafen, W. Germany, October 3–6, 1989. (Proceedings in press).

  • Kreutzer, K. and Zelles, L.: 1986,Forstw. Cbl. 105, 314.

    Google Scholar 

  • Landmann, G., Bonneau, M. and Adrian, M.: 1987,Rev. Forest. Franc. 39, 5.

    Google Scholar 

  • Lange, O.L., Weikert, R.M., Wedler, M., Gebler, J. and Heber, U.: 1989,Allg. Forstz. 44, 55.

    Google Scholar 

  • Lamersdorf, N.: 1985,Allg. Forstz. 43, 1155.

    Google Scholar 

  • Liu, J.: 1988, Ernaehrungskundliche Auswertungen von diagnostischen Duengungsversuchen in Fichtenbestaenden (Picea abies Karst.) Suedwestdeutschlands. Freiburger Bodenkundl. Abh.21, 193.

    Google Scholar 

  • Materna, J.: 1984, Die Beschaedigung des Waldes durch Immissionen und die Gegenmaßnahmen in der CSSR. Ber. XIII. Internat. Arbeitstagg. forstl. Rauchschaden-Sachverstaendiger, August 27 — September 1, 1984 in Most. Forschungsanst. f. Forst u. Jagdwesen, Jiloviste-Strnady, CSSR, 25–33.

  • Materna, J., 1989: Site amelioration for the reforestation of degraded land. IUFRO Symposium “Management of Nutrition in Forests under Stress,” Freiburg, W. Germany, September 18–21, 1989. This volume.

  • Mueller, C. and Oberwinkler, F.: 1988, Der Einfluß von Duengung im Wald auf die Fruktifikation von Mykorrhizapilzen. PEF-Statuskolloquium, Karlsruhe, W. Germany, March 8–10, 1988.

  • Murach, D. and Schuenemann, E.: 1985,Allg. Forstz. 41, 1151.

    Google Scholar 

  • Nebe, W., Fiedler, H.J., Ilgen, G. and Hofmann, W.: 1987,Flora 179, 453.

    CAS  Google Scholar 

  • Nowak, C.A., Shepard, U.P., Downard, R.W., White, E., Raynal, W.J. and Mitchell, N.J.: 1988,Water, Air, and Soil Pollut. 48, 209.

    Google Scholar 

  • Praag, H.J.v. and Weissen, F.: 1986,Tree Physiol. 1, 169.

    Google Scholar 

  • Reemtsma, J.B.: 1986,Allg. Forst- u. Jagdz. 157, 196.

    Google Scholar 

  • Reemtsma, J.B.: 1988, Ernaehrungsverhaeltnisse der Fichte im niedersaechsischen Kuestenraum. Tagung der Sektion Waldernaehrung im DVFF, Wingst, W. Germany, September 27–28, 1988.

  • Ritter, T., Weber, G., Kottke, I. and Oberwinkler, F.: 1989,Biologie in unserer Zeit 19, 9.

    Article  Google Scholar 

  • Roberts, T.M., Skeffington, R.A. and Blank, L.W.: 1989,Forestry 62, 179.

    Google Scholar 

  • Rothe, G.M., Weil, H., Geider, M., Pfennig, B., Wilhelmi, V. and Maurer, W.D.: 1987,Eur. J. For. Path. 18, 98.

    Google Scholar 

  • Saurer, H., Behr, H.J., Baehr, H.-P and Grossmann, H.: 1989, Der Einfluß von Bewirtschaftungsmaßnahmen und anstehendem Gestein auf Waldschaeden im Bereich des Schluchsees. PEF-Statuskolloqium, Karlsruhe, W. Germany, March 7–9, 1989. (Proceedings in press).

  • Sauter, U. and Foerst, K.: 1987,Forst- und Holzw. 42, 27.

    Google Scholar 

  • Schenck, G.O.: 1988,Akad. d. Wissenschaften, Vortraege N 360, 25.

    CAS  Google Scholar 

  • Schornig, O.: 1988, Reaktionsmuster der Bodenvegetation auf Duengungsflaechen im Nordschwarzwald. Ber. Kernforschungszentr. Karlsruhe, KfK-PEF35, 75.

    Google Scholar 

  • Stefan, K. and Kilian, W.: 1984, Duengung und Bodenmelioration. Ber. XIII. Internat. Arbeitstagg. forstl. Rauchschadenssachverstaendiger, August 27 – September 1, 1984 in Most. Forschungsanst. f. Forst- und Jagdwesen, Jiloviste-Strnady, CSSR, 86–89.

  • Stock, R.: 1988,Forst- und Holz 43, 283.

    Google Scholar 

  • Tomlinson, G.H.: 1989, The forests, their decline, and the predisposing causes. (In press: CRC-Press, Inc., Boca Raton, Florida, U.S.A.).

    Google Scholar 

  • Trillmich, H.D. and Uebel, E.: 1983,Beitr. f. d. Forstwirtsch. 17, 123.

    Google Scholar 

  • Uebel, E., Chrzon, S., Haberer, G. and Wietschel, C.: 1988, Richtig duengen — mehr ernten,12, 9.

    Google Scholar 

  • Ulrich, B.: 1981,Forstarch. 52, 199.

    Google Scholar 

  • Ulrich, B.: 1986,Forstw. Cbl. 105, 421.

    Google Scholar 

  • Ulrich, B. and Matzner, E.: 1983, Abiotische Folgewirkungen der weitraeumigen Ausbreitung von Luftverunreinigungen. Umweltforschungsplan des BMI, Luftreinhaltung. Research report 104 02 615, 221 pp.

  • van den Burg, J.: 1988,Forst und Holz, in press.

  • von Bredow, B., Wuggert, A., Eckhoff, A., Hollstein, B., Neumann, M., Schindel, R., Weber, A., Zech, S. and Glavac, V.: 1986,Allg. Forstz. 41, 551.

    Google Scholar 

  • von Zezschwitz, E.: 1985, Immissionsbedingte Aenderungen analytischer Kennwerte nordwestdeutscher Mittelgebirgsboeden. Geolog. Jahrbuch Reihe F,20, 41.

    Google Scholar 

  • Wagner, A.: 1986, Waldbaurichtlinien fuer den Staatswald des Saarlandes, 1. Teil: Standortoekologische Grundlagen. Saarland, Minister f. Wirtschaft — Abt. Forsten, 1–115.

  • Weissen, F., Praag, H.J.v., Marechal, P., Delecour, F. and Farcy, Ch.: 1988,Bull. Soc. Roy. Forest. Belgique 2, 57.

    Google Scholar 

  • Wenzel, B. and Ulrich, B.: 1988,Forst. u. Holz 43, 12.

    Google Scholar 

  • Wilhelmi, V.: 1989,Allg. Forstz. 44, 124.

    Google Scholar 

  • Zech, W.: 1983,Allg. Forstz. 38, 237.

    Google Scholar 

  • Zech, W. and Popp, E.: 1983, Forstw. Cbl.,102, 50.

    Google Scholar 

  • Zöttl, H.W.: 1960,Forstw. Cbl. 79, 221.

    Google Scholar 

  • Zöttl, H.W.: 1964,Mitt. Staatsforstverw. Bayerns 34, 333.

    Google Scholar 

  • Zöttl, H.W.: 1987,Forstw. Cbl. 106, 105.

    Google Scholar 

  • Zöttl, H.W. and Hüttl, R.F.: 1986,Water, Air, and Soil Pollut. 31, 449.

    Google Scholar 

  • Zöttl, H.W., Hüttl, R.F., Fink, S., Tomlinson, G.H. and Wisniewski, J.:1988, Water, Air, and Soil Pollut. 48, 87.

    Google Scholar 

  • Zöttl, H.W. and Mies, E.: 1983,Allg. Forst- und Jagdz. 154, 110.

    Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Evers, F.H., Hüttl, R.F. A new fertilization strategy in declining forests. Water Air Soil Pollut 54, 495–508 (1990). https://doi.org/10.1007/BF02385150

Download citation

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF02385150

Keywords

Navigation