BZE - Bodenzustandserhebung im Wald

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Zusammenfassung wichtiger Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Zustand und Entwicklung der Waldböden im Mittelpunkt des Monitorings Die Waldböden in Baden-Württemberg sind das Ergebnis einer hochvariablen Geologie gepaart mit starken topographischen Unterschieden unter dem Einfluss eines primär ozeanischen, lokal auch kontinental geprägten Klimas. Überlagert wird die natürliche Bodenentwicklung von Versauerungsprozessen, die vor allem durch den Eintrag atmosphärischer Säuren (saurer Regen) verstärkt wurden und aktuell durch hohe Stickstoffeinträge voranschreiten. Dem entgegen wirkt die Kalkung als gezieltes Instrument, um die Folgen einer übermäßigen Versauerung zu reduzieren und Bodenfunktionen zu regenerieren. Mit Hilfe der BZE gelang es, den aktuellen Zustand sowie die Bodenentwicklung, insbesondere im Rahmen der Nährstoffversorgung und der Versauerungstendenzen, zu erfassen. Ebenso wurde mit der detaillierten Erfassung bodenphysikalischer Parameter die Grundlage für eine Wasser- und Lufthaushaltsbewertung geschaffen, die insbesondere im Rahmen des stattfindenden Klimawandels unentbehrlich ist.

Versauerung schreitet im Unterboden voran – Regeneration durch Kalkung

Die Versauerung ist in vielen Waldböden Baden-Württembergs weit vorangeschritten (Abbil-dung 2 pH-Werte). Bei einer landesweiten Betrachtung lässt sich im Mittel jedoch in allen Bodentiefen ein signifikanter positiver Trend hin zu höheren pH-Werten (in Wasser) erkennen. Dieser Trend fällt deutlich höher auf gekalkten Standorten (0.28 pH-Einheiten in 10 Jahren im mineralischen Oberboden) als auf ungekalkten Standorten (0.06 pH-Einheiten in 10 Jahren) aus. Regional sind deutliche Unterschiede zu erkennen. Ebenso erholen sich auf gekalkten Standorten die Basensättigungen bis in eine Tiefe von 60cm, wohingegen vorallem ungekalkte, lehmige Standorte ein signifikantes Fortschreiten der Versauerung im Unterboden aufweisen.

pHH2O–Werte im Tiefenverlauf (Klassifizierung = pH-Pufferbereiche nach AK-STANDORTSKARTIERUNG (2003) und die räumliche Verteilung in Baden-Württemberg in den Tiefen 5 10 cm und 60-90 cm.

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Bestandesernährung

Durch die räumliche Koppelung der Routinesysteme Bodenzustandserhebung (BZE) und der landesweiten Ernährungsinventur (IWE) wird eine wirksame Überwachung der Waldernährung und der frühzeitigen Erkennung eines Korrekturbedarfs bewirtschaftungs- und umweltbedingter Engpässe ermöglicht. Bei den Hauptbaumarten Fichte, Tanne und Buche ergeben sich teils unterschiedliche Trends. Dabei lassen sich positive Einflüsse der Waldbodenkalkung erkennen. Fichten weisen eine Stabilisierung der Ernährungssituation auf, wohingegen bei Buchen die Versorgung mit Nährelementen in kritische Bereiche driftet.

Magnesiumgehalte in den ein- und fünf-jährigen Fichtennadeln differenziert nach Wuchsregionen. Der Farbhintergrund signalisiert die Versorgungsbereiche (Rot: Man-gel, orange: gering, gelb: normal, hellblau: gut und blau: sehr gut versorgt). Die ange-gebenen Vertrauensbereiche reichen vom 10 %- bis zum 90 %-Perzentil.

Phosphor- und Magnesiumgehalte in den Buchenblättern. Der Farbhintergrund signali-siert die Versorgungsbereiche (Rot: Mangel, orange: gering, gelb: normal, hellblau: gut und blau: sehr gut versorgt). Die angegebenen Vertrauensbereiche reichen vom 10 %- bis zum 90 %-Perzentil.

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Schwermetallvorräte nehmen in der Humusauflage ab

Hochsignifikante Abnahmen der Konzentrationen an Cadmium, Kupfer und im Besonderen an Blei in den L+Of-Humuslagen belegen einen starken Rückgang der atmosphärischen Depositionen. Diese schnell umgesetzte Humusschicht ist deutlich weniger belastet als bei der BZE1.

Konzentrationen des Schwermetalls Blei (Pb) in den Messtiefen L+Of, Oh, 0-5 cm und 5-10 cm sowie deren räumliche Verbreitung mit Vergleich der Schwermetallhintergrundwerte in Oberböden aus der Bodenübersichtskarte 1:200.000 (LGRB (LANDESAMT FÜR GEOLOGIE 2005) (P50 = 50 % -Perzentil, P90 = 90 % -Perzentil) sowie den Vorsorgewerten nach PRÜESS (1992) für die Humusauflagen und nach der BBodSchV für die Mineralhorizonte. Große Symbole kennzeichnen Standorte, bei denen die Vorsorgewerte überschritten wurden.

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Kohlenstoffspeicher Wald

Im Mittel sind an den BZE-Punkten aktuell 242 t/ha im Ökosystem Wald gespeichert. Dabei ist der Kohlenstoffvorrat in der lebenden Bestandesbiomasse (ober- und unterirdisch) mit durchschnittlich (arithmetisches Mittel) 132 t/ha und ca. 54 % des Ökosystempools das bedeutendste Kompartiment. Der zweitgrößte C Pool ist mit durchschnittlich etwa 104 t/ha und etwas über 43 % des Gesamtpools der Bodenkohlenstoffvorrat (Mineralboden bis 90 cm sowie der Humusauflage inklusive grober Partikel < 5 cm). Dabei ist die Kohlenstoffmenge in der Humusauflage mit durchschnittlich nur 15.5 t/ha und ca. 6 % des C-Gesamtvorrats gering. Auch die Kohlenstoffvorräte im Totholz (liegendes und stehendes Totholz) sind mit ca. 6 t/ha und einem Anteil von ca. 2.5 % am Gesamt-Kohlenstoffpool relativ niedrig.

In der Bestandesbiomasse und im Boden gespeicherte Kohlenstoffmengen nach Wuchsgebieten. Darstellung arithmetische Mittelwerte ± einfache Standardabweichung.

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Stickstoffsättigung ist landesweit hoch, nimmt jedoch signifikant ab

In Baden-Württemberg lassen sich bis auf wenige, meist feinbodenarme Standorte kaum Böden mit mangelnder Stickstoffversorgung identifizieren. Die N-Vorräte sind dabei stark an die organische Substanz im Boden gekoppelt. In landesweiten Beobachtungen lassen sich in allen Bodentiefen hochsignifikante Abnahmen des N-Vorrats erkennen. Die Veränderungen im Stickstoffhaushalt sind entscheidend für viele Ernährungs- und Versauerungsprozesse im Wald und bedürfen einer intensiven weiteren Beobachtung.

Absolute (Median) und relative (%) Veränderungen der Stickstoffvorräte zwischen BZE1 und BZE2 (unstratifiziert und in Abhängigkeit von Kalkungsmaßnahmen; *** p = 0.001, ** p < 0.01, * p < 0.05).

Vorrat N
(kg/ha/a)
unstratifiziert
(N = 183)
ungekalkt
(N = 140)
vor BZE1 gekalkt
(N = 21)
Zwischen BZE1 und BZE2 gekalkt
(N = 19)
Med%SignMed%SignMed%SignMed%Sign
Humus-7.2-3.0***-6.4-3.1***-31.0-3.4*-2.0-1.5 
0-5 cm-11.5-1.0***-15.6-1.2***-5.1-0.7 -4.4-0.5 
5-10 cm-13.0-1.6***-14.0-1.8***-3.3-0.8 -5.3-1.2*
10-30 cm-31.5-1.5***-33.0-1.6***-34.7-2.2**-22.7-1.2**
30-60 cm-40.3-2.0***-42.7-2.2***-27.7-2.1***-24.8-1.4***
60-90 cm-35.9-2.9***-37.4-3.0***-23.5-3.4***-21.5-2.3***
0-30 cm-56.5-1.5***-62.0-1.6***-23.1-0.9 -21.1-1.0*
0-60 cm-98.6-1.7***-108.7-1.8***-94.0-2.3**-58.7-1.3**
Hum+Min30-68.2-1.4***-73.0-1.4***-58.1-1.4**-54.5-1.6**

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Befahrungsschäden auf nahezu einem Drittel der Waldfläche

Waldböden besitzen aufgrund ihrer lockeren Lagerung und starken Durchwurzelung vor allem im Oderboden gute Luft- und Wasserhaushaltseigenschaften. Mit diesen Eigenschaften geht jedoch auch eine geringe Stabilität und somit hohe Befahrungssensibilität einher. Der Status quo der im Zuge der BZE erfassten Verformungsschäden ist sowohl im Hinblick auf die Intensität wie auch das räumliche Verbreitungsmuster alarmierend. Insgesamt zeigten sich auf den Bestandesflächen außerhalb von Rückegassen Verformungsschäden auf 30 % der Waldflächen. Bezogen auf die befahrbaren Lagen (2/3 der Waldfläche) sogar 45 %. Hier lie-gen schadensträchtige Veränderungen der Bodenstruktur vor, was in einer deutlichen Reduzierung der Belüftung und der Durchwurzelbarkeit resultiert.

Räumliche Verteilung der Verformungsschäden. Die Größe der Kreise repräsentiert die Anzahl an Satelliten mit befahrungsbedingten Bodenstrukturstörungen. An jedem BZE-Punkt wurden die Befahrungsschäden an jeweils acht Punkten, sogenannten Satelliten aufgenommen.

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Simulation von Trockenstress und Stauwasser

Die Variabilität der Witterung und des Klimas hinsichtlich eines prognostizierten bzw. bereits stattfindenden Klimawandels stellt eine Herausforderung für den Waldbau dar. Als kritisch gilt hierbei eine Zunahme längerer Trockenphasen in der Vegetationsperiode, die den Wald bei langfristiger Unterschreitung grenzwertiger Wasserversorgung stressen oder schädigen können. Der Waldboden ist hierbei die entscheidende Matrix, welche die primär über den Niederschlag gesteuerte Wasserversorgung zeitlich auszugleichen vermag. Durch die intensive Analytik und Modellierung kann der Wasserhaushalt plausibel abgebildet werden.

Mittlere Füllung der Bodenwasserspeicher in der Vegetationsperiode in % der nutzbaren Feldkapazität im Bodenprofil für die Jahre 2001 bis 2007; Modellvariante „70-jährige Fichte“.

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