Zustand der Waldböden Brandenburgs hinsichtlich ihrer Wasser- und Nähr-stoffversorgung
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21. NABU Naturschutztag: Wald ist Vielfalt
Potsdam, 19.09.2020
Zustand der Waldböden Brandenburgs
hinsichtlich ihrer Wasser- und Nähr-
stoffversorgung
Winfried Riek
Fachbereich Wald und Umwelt, HNE Eberswalde
Fachgebiet Bodenkunde, Waldernährung, Standortskunde
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21. NABU Naturschutztag: Wald ist Vielfalt
Potsdam, 19.09.2020
Gliederung
1. Einführung: Einige Aspekte zum Waldboden
2. Bundesweite Bodenzustandserhebung im Wald (BZE)
3. Waldbodenzustand im Land Brandenburg
- Wasserhaushalt der Böden im Klimawandel
- Bodenversauerung und Nährstoffversorgung
- Böden als Produktionsgrundlage
- Stickstoffproblematik
4. Fazit
2/34
Waldboden als Ökosystembestandteil
„ … Es ist aber
keineswegs nur so,
das der Boden das
Wachstum und die
Entwicklung des
Waldes bestimmt;
umgekehrt hat auch
der Wald einen
großen Einfluss auf
den Boden.“
Horst Stern et al. (1979): Rettet den Wald
3/34
Waldboden als „Reaktionsgefäß“
Funktionen
• Filter
• Puffer
• Speicher für Wasser
und Nährstoffe
• Transformator
• …
• Lebensraum
• Lebensgrundlage
• Natur- und kultur-
historisches Archiv
GEOkompakt: Unser WALD
4/34
Waldboden als Lehrobjekt (an der HNEE) “ … Das Wissen um den Forstlichen Standort wird als Grundlage für waldbauliches Handeln im Sinne einer nachhaltigen Waldbewirtschaf- tung begriffen.“ Modulbeschreibung „Bodenkunde und Stand- ortslehre“, Fachbereich Wald und Umwelt, HNEE
Waldboden als Forschungs-
Kernthemen der BZE und Beobachtungsobjekt
(=bundesweite Bodenzu-
standserhebung im Wald):
• Kohlenstoff-
speicherung
• Bodenversauerung
• Wasserhaushalt im
Klimawandel
• Stickstoffsättigung
• Schadstoffbe-
lastung
• Böden als natür-
liche Produktions-
grundlage der
Forstwirtschaft Waldbodenbericht Brandenburg Band 1 + 2 (Hrsg.: LFE, MLUK)
6/34
BEPROBUNGSDESIGN
In Brandenburg 322 1
BZE-Inventurpunkte 8 2
(zwei 8x8-km-Netze)
7 Intensivmessflächen des
EU-weiten Level II- 7 3
Programms
Koordination und Auswer-
tung durch das LFE 6 4
• BZE-1: 1992 – 1993 5
• BZE-2: 2006 – 2009 BZE-Probekreis
• BZE-2a: 2009 – 2011 (r = 10m)
• BZE-3: 2022 – 2024 BZE-Profilgrube
Satelliten BZE 1
Satelliten BZE 2
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Welches sind die häufigsten
? Waldbodentypen in Branden-
burg und wie sind diese stand-
ortskundlich zu bewerten?
Sonstige
Gleye Braunerden
8%
7%
Lessivés
8%
64 %
Regosole 6%
7%
Podsole
Flächenanteil
Bezeichnung Einstufung der Nährkraft
[ha] [%]
A-Standorte arm 91.197 8,5
Z-Standorte ziemlich arm 449.384 41,8
M-Standorte mäßig nährstoffhaltig 413.911 38,5
K-Standorte kräftig 108.273 10,1
R-Standorte reich 13.457 1,3 8/34
ERGEBNISSE: WASSERHAUSHALT DER BÖDEN IM KLIMAWANDEL
Wie wird der Wasserhaushalt der Waldökosysteme aktuell
? eingestuft? Mit welchen Veränderungen durch den Klima-
wandel ist zu rechnen?
Modellierung der Klimatischen Pflanzenverfügbare Bodenwasser-
Wasserbilanz auf der Gesamt- speicherkapazität an den 322 BZE-
waldfläche (Wettreg, SRES A1B) Inventurpunkten
2001-
10-% Median 90-%
2010
Jahr -84 -21 35
VZ -173 -129 -75
2091-
10-% Median 90-%
2100
Jahr -149 -94 -50
VZ -262 -223 -192
Anzahl der Trockenstresstage pro Jahr (AET/PET
Welche Folgerungen 2001-2010 2091-2100
? ergeben sich aus den
Szenariorechnungen für
die Baumartenwahl?
Beispiel Rotbuche:
Dominanzverlust
selbst auf Standorten,
an denen sie nach der 2001-2010 2091-2100
konventionellen Aus-
weisung von Bestandes-
zieltypen*) bislang eine
führende Rolle spielte
*) Grundlage:
- Standortsgerechtigkeit Empfehlungswahrscheinlichkeit für Rotbuche als
- Naturnähe sowie Haupt- (oben) bzw. Mischbaumart (unten)
- Wirtschaftszielorientierung
des Bestandeszieltyps*)
11/34Baumartenanteile an der Bestandeszusam-
mensetzung in Abhängigkeit vom Standort … 20 Baumarten … 15 Baumarten
(heimisch + fremd) (nur heimisch)
… 24 verschiedene
Berg-/ Spitzahorn, Berg-/ Feld-/
Standortscluster Flatterulme, Gemeine Esche, Vogelkirsche Die Tabellen geben den Waldeigentümern Leitplanken für die
selbständige Entscheidung zur Bestandeszusammensetzung
Klimastabile Wälder im Selbstbausatz
Ziel: Entwicklung standortsgerechter Mischbestockungen mit
je nach Standort 4 bis >6 verschiedenen Baumarten
Mehr Klimaplastizität durch Diversifizierung
Reduktion forstbetrieblicher Risiken
• effizientere Nutzung der Ressourcen im gesamten
Wurzelraum
• Verbesserung des Bestandesinnenklimas
• Sicherung einer dauerhaften Waldbedeckung bei
Ausfall einer Baumart sowie
• Sicherung der Naturverjüngung nach Kalamitäten
13/34ERGEBNISSE: BODENVERSAUERUNG UND NÄHRSTOFFVERSORGUNG
? Wie ist der Versauerungsstatus der
Waldböden einzuschätzen?
BZE-1 BZE-2(a) BZE-1 BZE-2(a)? Besteht aktuell die Notwendigkeit, die brandenburgischen
Waldböden zu kalken?
Bundesweit 3,3 Mio. ha Waldkalkungsfäche (BMEL 2018)
Ziel BW:
Wiederherstellung
des „natürlichen,
vorindustriellen“
Versauerungs-
zustands
Andreae, H., Gemballa, R., Jacob, F. (2020): Leitfaden zur Forstlichen Bodenschutzkalkung in Sachsen.
BZE Brandenburg: KEINE akute Kalkungsnotwendigkeit
15/34Messung auf Level II-Flächen im Zeitraum 2001-2016 (Saugkerzen in 15 cm + 70 cm Tiefe) Risikokennwerte*) • BC/Alanorg > 1 (mol/mol) • pHLösung > 4 • Alanorg < 2 mg/l *) UNECE (1993, 2004): Manual on Methodologies and Criteria for Modelling and Mapping Critical Loads and Levels and Air Pollution Effects, Risks and Trends. Convention on Long-range Transboundary Air Pollution. 202pp.
Besonderheiten Brandenburg
1. Kalkungsbedingter Humusabbau auf den sorptionsschwachen
Sandstandorten besonders problematisch
2. Deposition basischer Stäube aus der Braunkohleverbrennung im
Zeitraum 1945-1990 entspricht brandenburgweit einem Ca2+-
Eintrag von zwei konventionellen Kalkungsmaßnahmen à 3 t/ha (!)
Abnahme der Basensättigung zwischen BZE-1 und BZE-2(a) ist als
Annäherung an den natürlicheren Zustand vor der künstlichen Auf-
basung durch Ascheeinträge zu interpretieren
17/34Unter welchen Bedingungen sollten
? zukünftig Kalkungsmaßnahmen
durchgeführt werden?
Befragen
wir die
Bäume!Prüfschema:
Auftreten von Ernährungsmangel (Mg, Ca)
+ Bestand räumlich in der Kalkungskulisse gelegen
+ Prüfkriterien zum bodenchemischen Status sind
erfüllt
pH(KCl)-Wert < pH 3,5
Basensättigungen < 15 % (0-140cm)
C/N-Verhältnissen > 20
Kalkungskulisse Brandenburg,
+ Vereinbarkeit mit lokalen Waldfunktionen und ermittelt durch Ausschluss
Schutzzielen ist gegeben - von Flächen mit potenziellem
Waldbiotop- / Waldfunktionenkartierung Kalkungsbedarf zur Säurekom-
Wasserwirtschaftliche Planungen pensation < 3t/ha
Naturschutzfachliche Planungen (Praktikabilitätsschwelle)
- von Grundwasserstandorten
- natürlicherweise armen
Durchführung von Kalkungsmaßnahmen Sandböden
19/34• Anlage von Kalkungsreferenzflächen auf 16 BZE- Punkten (Applikation von 3 t/ha im Herbst 2016) • Monitoring von Stoffflüssen im Boden, Baum- ernährung und Vegetationswandel aus: Hannemann, J. (LFE)
ERGEBNISSE: BÖDEN ALS PRODUKTIONSGRUNDLAGE
? Gefährdet die Biomassenutzung die Böden und ist die
Produktivität gefährdet (stoffliche Nachhaltigkeit) ?
Trocken- Trocken-
Ca Mg K
Masse Masse 130 % 130 % 170 %
100 % 113 %
Konventionelle Vollbaumnutzung (= Nutzung und Verwertung der
Stammholznutzung gesamten oberirdischen Biomasse)
Riek et al. 2015
21/34BZE-2(a): Belegung der Bodenaustauscher mit Basen (Ca, Mg, K)
und sauren Kationen (Mn, Al, Fe, H) in Abhängigkeit vom pH-Wert
Originaldaten
BZE-2(a)
Ausgleichskurve
Ca+Mg+K
22/34Degradation als Funktion der Pedogenese (Bodenentwicklung)
Ca+Mg+K
Ausgangs- t0 Klima, Flora, Fauna, Grundwasser t1
material Nutzungsgeschichte
23/34Degradation als Funktion der Pedogenese (Bodenentwicklung)
Ca+Mg+K
Ausgangs- t0 Klima, Flora, Fauna, Grundwasser t1
material Nutzungsgeschichte
24/34Input-Output-Bilanz = (I+II) - (III+IV)
Atmosphärische
I. Einträge
Holzernte
H+ B B
IV.
Pufferprozesse
H+
H+ Kationen-
austausch
B
B B
Gesteins-
II.
verwitterung
Sickerwasseraustrag III.
25/34Kalium Nährstoffbilanzen
in Abhängigkeit von der Nähr-
kraftstufe der Böden (A, …, R)
für drei Nutzungsszenarien
(Datengrundlage: 322 BZE-Punkte,
aktueller Bestand)
Nutzungsintensität:
Magnesium Szenario 1: Nutzung des
entrindeten Schaftholzes
Szenario 2: Nutzung des
Schaftholzes mit Rinde
(konventionelle Nutzung)
Szenario 3: Vollbaumnutzung
26/34Übernutzungsrisiko – regionalisiert auf der Basis des am
stärksten limitierenden Nährelements für die jeweilige Haupt-
baumart des Bestandeszieltyps
Stoffliche Nachhaltigkeit bei
konventioneller Nutzung auf
der überwiegenden Mehrheit
der brandenburgischen
Waldstandorte gewährleistet.
Für sensitive Bereiche (28 %
der Waldfläche) gilt es –
ausgehend vom Vorsorge-
prinzip – adäquate Mengen an
Schlagabraum im Bestand zu
belassen. Übernutzungsgefährdung bei konven-
tioneller Nutzung (= Szenario 2:
Nutzung des Schaftholzes mit Rinde)
27/34Forstliche Maßnahmen auf über-
nutzungsgefährdeten Standorten:
• Verzicht auf die Nutzung von Holz
unterhalb der Derbholzstärke (< 7 cm)
• flächiges Belassen von Ästen, Reisig
und Nadeln/Blättern nach der
Holzernte auf dem Waldboden
• Vermeidung von bestockungsarmen
Situationen und Kahllagen der Böden
(inkl. konsequentem Waldschutz zur
Vermeidung von flächigen Kalami-
täten)
• Verzicht auf die vollständige Entnah-
me von Schlagabraum nach Sturm-
wurf oder Waldbrand Übernutzungsrisiko Szenario 1
(Derbholz o. Rinde) und
Szenario 3 (Vollbaumnutzung)? Wäre eine Intensivierung der Holzernte (z.B. in Form von
Vollbaumnutzung) standortsverträglich und nachhaltig?
Auf Standorten mit geringem
Übernutzungsrisiko könnte die
intensivierte nachhaltige Holz-
nutzung einen Beitrag zum
Klimaschutz leisten.
Baumartenspezifische
Vulnerabilitätsstufen:
- Stufe 1 … keine Vollbaumernte
empfohlen
- Stufe 2 … eine Umtriebszeit mit
Vollbaumutzung möglich
- Stufe 3 … 2 bis 10 Umtriebszei-
ten mit Vollbaumnutzung möglich
- Stufe 4 … mehr als 10 Umtriebs-
zeiten mit Vollbaumnutzung
möglichErgebnisse der Modellstudien
• GKI: auf 55 % der brandenburgischen Waldfläche mindestens
eine Umtriebszeit mit Vollbaumnutzung möglich
• TEI, SEI, RBU: auf A-, Z- und M-Standorten nur geringe
Flächenanteile mit Vollbaumnutzung möglich
• TEI, SEI: auf ca. 90 % der K- und R-Standorte mindestens eine
mögliche Umtriebszeit mit Vollbaumnutzung; bezogen auf
die Gesamtwaldfläche liegt der Anteil bei ca. 30 %
• RBU: geringste Standortsverträglichkeit der Vollbaumnut-
zung; selbst auf einem Drittel der K-Standorte ist von Voll-
baumnutzung abzuraten
• DGL: vergleichsweise höchste Nutzungspotenziale; Vollbaum-
nutzung nur auf A- und Z-Standorten eingeschränkt; bezogen
auf die Gesamtwaldfläche für 81 % der Fläche Vollbaumnut-
zung über mindestens eine Umtriebszeit möglich
30/34ERGEBNISSE: STICKSTOFFPROBLEMATIK
? Welche Gefährdungspotenziale bestehen in Verbindung mit
den atmosphärischen Stickstoffeinträgen in die Wälder?
• Langjährig erhöhte Stickstoff-
deposition führte vielerorts zur
N-Überfrachtung natürlicher-
weise nährstoffarmer Wald-
ökosysteme.
• Mögliche Folgen hiervon sind
die Eutrophierung mit nega-
tiven Effekten auf die Biodi-
versität
Nitratausträge in das Grund-
wasser, Bodenversauerung
und Entbasung sowie
mögliche Ungleichgewichte
bei der Baumernährung.
31/34… POSITIV IST ZU BEWERTEN:
Günstigere N-Ernährungsbedingungen
(weniger Überernährung) im Vergleich zu
anderen Bundesländern
Verbesserung der N-Situation seit der BZE-
Erstinventur: Zunahme der C/N-Verhältnisse
auf natürlicherweise ärmeren Standorten
BZE-1: Ø 23,1
Sehr hohes Risiko durch „N-Sättigung“ grund- BZE-2(a): Ø 26,4
wasserferner Kiefernbestände abgenommen:
BZE-1 -> 58%, BZE-2(a) -> 6%
… UND DENNOCH KEINE ENTWARNUNG:
Critical Loads für eutrophierenden Stickstoff auf
den BZE-Punkten: Ø 6 kg/ha/a; Critical Load
Überschreitungen: Ø 10 kg/ha/a N-Belastung
auf lange Sicht zu hoch!
N-Vorräte in der Auflage labiler Speicher:
Freisetzung von Nitrat vermeiden!
Maßnahmen: Humusschonende Holzernte, Einbin-
dung von N-Überschüssen in die Biomasse und Fixie-
rung in Form von Dauerhumus durch WaldumbauFazit …Wald ist Vielfalt…
Maßnahmen zur Erhaltung der Boden-
fruchtbarkeit, der stofflichen Nachhaltig-
keit und der langfristigen Produktivität
einerseits und zur Schaffung von Struk-
turvielfalt und Biodiversität andererseits,
sind gleichgerichtet bzw. weisen in
hohem Maße Synergien auf und sollten
entschlossen umgesetzt werden.
Dies beinhaltet v.a. den konsequenten Waldum-
bau auf standörtlicher Grundlage, das Belassen
von standortsadäquaten Mengen an Ernterück-
ständen im Bestand, den Einsatz humusscho-
nender Forsttechnik, die Renaturierung von
Waldmooren, die Bewahrung der natürlichen
standörtlichen Vielfalt, die Reduktion der atmo-
genen Stickstoffeinträge.
33/34Literatur
• Riek, W., Russ, A., Kühn, D. (2015): Waldbodenbericht Brandenburg – Zustand und
Entwicklung der brandenburgischen Waldböden. Ergebnisse der landesweiten
Bodenzustandserhebungen BZE-2 und BZE-2a. Band 1. Eberswalder Forstliche
Schriftenreihe, Bd. 60. Ministerium für ländliche Entwicklung, Umwelt und Land-
wirtschaft des Landes Brandenburg, Landesbetrieb Forst Brandenburg, Landes-
kompetenzzentrum Forst Eberswalde (Hrsg.). Eberswalde. 172 S.
• Riek, W., Russ, A. (2019): Waldbodenbericht Brandenburg. Weitere Ergebnisse der
landesweiten Bodenzustandserhebungen und Folgerungen für die nachhaltige
Waldnutzung. Band 2. Eberswalder Forstliche Schriftenreihe Bd. 68. Ministerium für
ländliche Entwicklung, Umwelt und Landwirtschaft des Landes Brandenburg,
Landesbetrieb Forst Brandenburg (Hrsg.). Eberswalde. 238 S.
• Riek, W., Russ, A., Grüll, M. (2020): Zur Abschätzung des standörtlichen Anbaurisikos
von Baumarten im Klimawandel im nordostdeutschen Tiefland. Eberswalder Forst-
liche Schriftenreihe, Bd. 69. Landesbetrieb Forst Brandenburg, Landeskompetenz-
zentrum Forst Eberswalde (Hrsg.), Eberswalde. S. 48-70.
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