Waldboden

Waldböden sind die komplexe chemisch-physikalisch-biotische Grundlage des Lebens im Wald. Sie sind über Jahrhunderte in ihrer jetzigen Form entstanden und erfüllen wichtige Funktionen im Naturkreislauf: als Speicher von Niederschlägen und Quelle von Nährstoffen, als Lebensraum für Tiere, Pflanzen und Mikroorganismen oder als Filter und Puffer gegenüber Schadstoffeinträgen und Quelle sauberen Trinkwassers. Die für die Existenz und Funktionalität der Wälder grundlegenden Eigenschaften der Waldböden sind ihre Speicherkapazität für Wasser und Nährstoffe, die je nach Standort und Überprägung durch Nutzung und externe Faktoren beeinflusst werden. Die Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit ist eine zentrale Aufgabe der Forstwirtschaft.

Themenschwerpunkte

Die Befahrung von Waldböden mit Forstmaschinen führt zu einer Verdichtung des Bodens, wodurch wichtige Bodenfunktionen wie die Infiltration von Niederschlagswasser und die Bodenbelüftung beeinträchtigt werden. Diese Schädigungen wirken sich negativ auf das Wachstum und die Vitalität von Waldbäumen aus. Aus diesem Grund ist die Befahrung von Waldboden seit Beginn der 2000er Jahre nur auf dauerhaft markierten Rückegassen erlaubt. Auf Dauerbeobachtungsflächen der FVA und in Forschungsprojekten wird untersucht, wie sich Waldböden nach Befahrung regenerieren und wie diese Regeneration z.B. durch die Pflanzung wurzelintensiver Baumarten beschleunigt werden kann. Hierfür werden umfangreiche Feld- und Laboruntersuchungen zum Wasser- und Gashaushalt durchgeführt.

Bodenorganismen werden im Waldmonitoring bisher wenig berücksichtigt und vom Gesamtnaturschutz nur unzureichend betrachtet. Obwohl viele Rote-Liste-Arten erfasst sind (z.B. Regenwürmer seit 2016), ist der aktuelle Datenbestand mangelhaft. Im Boden lebenden Organismen kommt durch die Zerkleinerung und Zersetzung von Detritus eine entscheidende Rolle im Ökosystem Wald zu. In Forschungsprojekten wird für verschiedene Artengruppen der Bodenfauna untersucht, wie diese auf Umweltfaktoren (z.B. Stickstoffdeposition, Trockenheit, Versauerung) reagieren und welche Bedeutung diese für verschiedene Bodenfunktionen haben. Auf der Basis dieser Erhebungen werden Praxismaßnahmen für den Erhalt der Bodenbiodiversität und insbesondere von Rote-Liste-Arten abgeleitet.

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In einer Vielzahl von Wäldern sind aufgrund der hohen Deposition von starken Säurebildnern (insbesondere Mitte bis Ende des 20. Jahrhunderts) und Stickstoffverbindungen (auch aktuell noch hoch) die Böden versauert. Um die Böden zu regenerieren und damit günstige Wachstumsbedingungen für Wälder zu erhalten bzw. wiederherzustellen sowie die natürlichen Lebensgemeinschaften im Wald zu schützen, wurde ein langfristig angelegtes Programm zur Bodenschutzkalkung für den gesamten Waldbesitz Baden-Württembergs entwickelt. In Labor- und Freilandexperimenten werden der Erfolg, aber auch die eventuellen Risiken der Bodenschutzkalkungen untersucht.

Der heutige Bodenzustand ist das Spiegelbild einer sich seit Jahrtausenden vollziehenden natürlichen Bodenentwicklung. Auch der Mensch veränderte durch die Bodennutzung und durch Schadstoffeinträge die Waldböden. Ergebnisse aus Studien und Messnetzen zeigen, dass in den vergangenen Jahrzehnten beschleunigt bodenchemische Veränderungen wie z.B. die Bodenversauerung stattgefunden haben, die auf einem Großteil unserer Waldfläche zu einer massiven Beeinträchtigung der Lebensraum-, Speicher-, Filter- und Pufferfunktionen geführt haben. Auch die Bodenstrukturveränderungen beim Befahren von Waldböden führen zu Störungen der Bodenfunktionalität. Der Verlust an Porenraum beeinträchtigt die Bodenbelüftung und schränkt die Eignung des Waldbodens als Wurzelraum ein.

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Im Depositionsmessnetz der FVA werden die Stoffeinträge in die Wälder Baden-Württembergs gemessen. Die ersten Flächen wurden 1982/83 eingerichtet. Derzeit werden die Stoffeinträge an 24 fest installierten Stationen (19 Fichte, 5 Buche) und einer jährlich verlegten Station unter Fichte (ersatzweise Douglasie) sowie an jeweils einer nahe gelegenen Freilandfläche im 2-Wochen-Turnus gemessen. Das Depositionsmessnetz liefert neben den jeweils aktuellen Säure- und Stoffeinträgen Informationen über die Entwicklungstendenzen der Einträge. 11 Depositionsmessstellen, die gleichzeitig Kronenzustands-Dauerbeobachtungsflächen sind, sind mit meteorologischen Messfühlern ausgestattet und bilden das Klimamessnetz der FVA. Dieses stellt eine wichtige räumliche Ergänzung der langfristigen meteorologischen Messnetze der nationalen Wetterdienste dar.

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Wälder leisten einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz, indem sie Kohlendioxid aus der Atmosphäre in der Biomasse und im organischen Material des Bodens binden. Etwa die Hälfte der gesamten Kohlenstoffvorräte unserer Wälder ist im Boden und in der unterirdischen Biomasse enthalten. Waldböden kommt damit eine wichtige Bedeutung für die Kohlenstoffsequestrierung zu. Im Hinblick auf Klimaschutzleistungen von Waldböden muss die Bilanz weiterer Treibhausgase, welche Waldböden sowohl produzieren als auch verbrauchen, berücksichtigt werden. Dies betrifft insbesondere die hoch klimawirksamen Gase Methan und Lachgas. In Feld- und Laborversuchen wird untersucht, welche Standorts- und Bestandeseigenschaften die Bilanz wichtiger Treibhausgase beeinflussen und wie diese durch die Art der Waldbewirtschaftung gesteuert werden kann.

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Eine standortangepasste Nutzung ist wichtig, um die Bodenfruchtbarkeit langfristig nicht zu gefährden. Dies muss insbesondere bei der zusätzlichen Nutzung sehr nährstoffreicher Holzfraktionen (Äste, Rinde usw.) berücksichtigt werden. Gleichzeitig sind viele Waldböden durch hohe atmosphärische Säureeinträge stark versauert und an Nährelementen verarmt. Eine standörtliche nachhaltige Nährstoffversorgung setzt ein Gleichgewicht zwischen Nährstoffverlusten und Nachlieferung voraus, so dass dem Boden mit der Baumernte mehr Nährstoffe entzogen als durch Gesteinsverwitterung und Stoffeinträge mit dem Niederschlag nachgeliefert werden. Auf langfristig angelegten Versuchsflächen und in Forschungsprojekten werden die Auswirkungen der Waldbewirtschaftung auf die Nährstoffvorräte im Boden untersucht.

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Die Kenntnis der standörtlichen Ansprüche unserer Waldbaumarten ist Voraussetzung für den Aufbau und die Pflege stabiler Waldökosysteme. Die forstliche Standortskartierung erarbeitet die waldbaulich-ökologischen Grundlagen für die naturnahe Waldbewirtschaftung in allen Waldbesitzarten. Die Standortskartierer kartieren Flächen mit ähnlichen waldbaulichen Möglichkeiten und Gefahren und ähnlichem Wachstum der Baumarten. Daraus werden Baumarten-Empfehlungen für die jeweiligen Standortseinheiten entwickelt und den Waldbesitzenden in Form von Forstlichen Standortskarten zur Verfügung gestellt. Die standortskundlichen Ergebnisse sind wesentliche Grundlagen für die waldbauliche Planung in Baden-Württemberg.

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Die Stoffflussmessflächen wurden Mitte der 1990er Jahre aufgebaut, um die Reaktion der Wälder auf schädigende Umwelteinflüsse wissenschaftlich zu untersuchen. Aktuell werden in Baden-Württemberg sechs Flächen in Fichtenbeständen und fünf Flächen in Buchenbeständen betrieben. Um Ursache-Wirkung-Beziehungen in Wäldern erkennen zu können, wurden die Intensivmessflächen im Laufe der Zeit mit einer Vielzahl von Messeinrichtungen ausgestattet, die umfangreiche Datensätze zu ökosystemrelevanten Einflussgrößen auf den Waldzustand erheben. Das Messprogramm umfasst Parameter des Wasserhaushalts (u.a. meteorologische Größen, Bodenwassergehalte, Bodenwasserspannungen), des Stoffhaushaltes (u.a. Stoffeinträge mit dem Niederschlag, Stoffkonzentration im Bodenwasser) sowie die Aufnahme zahlreicher biologischer Systemreaktionen (u.a. Wachstum, Phänologie, Kronenzustand).

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Die Ausstattung der Waldbäume mit Nährelementen steht einerseits in engem Zusammenhang mit der Ausstattung der Böden, andererseits wird sie von Umwelteinflüssen, wie z.B. übermäßigem Stickstoffeintrag aus der Luft bestimmt. Als wesentliche Einflussgröße des Kronenzustandes ist die Nährelementversorgung der Bäume ein wichtiger Indikator für Umwelteinflüsse. Die Daten der Waldernährungsinventur sind eine zentrale Grundlage für die Planung von Waldkalkungen, die der langfristigen Stabilisierung der Nährelementversorgung der Wälder dienen.

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Wald hat ein ausgezeichnetes Potenzial zum Schutz von wertvollen Trinkwasserressourcen. Dies liegt in seinen spezifischen Wirkungen begründet. Wichtig sind hierbei vor allem die gute Infiltration und Speicherung von Niederschlagswasser in ungestörten Waldböden sowie deren Pufferwirkung für Schadstoffe. Auf Dauerbeobachtungsflächen, wie z.B. dem EU Level II Stoffflussmessnetz, wird untersucht, wie die Waldbewirtschaftung die Menge und Qualität des Bodensickerwassers beeinflusst. Gegenstand der Untersuchungen sind unter anderem der Einfluss von Baumarten und Bestandesalter, aber auch Wirkungen unterschiedlicher Holzernteverfahren. Aufbauend auf den Monitoring-Ergebnissen werden Empfehlungen für die Waldbesitzenden zur gewässerschonenden Waldbewirtschaftung abgeleitet.

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Aktuelle Forschung zum Thema

Durch Kalk zum gesunden Wald? – FVA bewertet ­Bodenschutzkalkungen

Richtig angewandt, kann sich die Bodenschutzkalkung in vielen Bereichen positiv auf den Wald auswirken. Seit 2010 wird in Baden-Württemberg das Kalkungskonzept des Ministeriums für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz (MLR) umgesetzt. Wie läuft die Umsetzung und wie wirksam ist das Programm? Das hat die Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg (FVA) zusammen mit Kolleginnen und Kollegen der Landesforstverwaltung untersucht. Das Ergebnis: Das Programm zeigt Wirkung und sollte auf jeden Fall fortgesetzt werden.

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Ein Fahrzeug fährt durch den Wald und verteilt eine Kalkwolke

Woher kommen die Trockenschäden im Wald?

FVA-Projekt Y4DRY nimmt die Herkunft von Waldschäden unter die Lupe  

Hitze und Trockenheit haben in den letzten Jahren Baden-Württembergs Wäldern bekanntlich stark zugesetzt. Fast 50 Prozent der Wälder weisen massive Trockenschäden und einen schlechten Vitalitätszustand auf. Klimawandelbedingt ist längst nicht mehr nur die Fichte betroffen, sondern auch andere Baumarten. Aber wie genau kommen diese Schäden eigentlich zustande?

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Blick in den Wald auf einem Hang. Deutlich zu erkennen sind Trockenschäden und umgefallene Bäume.

Wo haben die Bäume am meisten Durst?

FVA-Projekt geht Modellierung des Standortswasserhaushalts an

Mit dem Klimawandel ändern sich auch die Verfügbarkeit und Verteilung von Wasser in Wald und Waldboden. Forscherinnen und Forscher der Forstlichen Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg (FVA) wollen herausfinden, warum manche Waldflächen unter Dürre leiden, während andere noch gut wasserversorgt sind. Mit dem Projekt Dynamische Modellierung des Standortswasserhaushalts (DYNWHH) wollen sie das präzise räumlich modellieren.

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Ein Bach fließt durch einen Wald

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