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Waldumbau und Wasserhaushalt

Projekt

 (c) Thünen-Institut für Waldökosysteme

Hydroökologische Wirkungen des Waldumbaus von Kiefernreinbeständen in Laubwald- und gemischte Kiefern-Laubwaldbestände

Das gegenwärtige Waldbild in Deutschland ist durch ausgedehnte Fichtenbestände im Süden und großflächige Kiefernbestände im Norden geprägt. Diese Bestände sind durch Kalamitäten gefährdet. Das zukünftige Waldbild soll durch möglichst vielfältig strukturierte Mischbestände geprägt sein. Dieses Ziel verfolgt auch der Waldumbau im Land Brandenburg. Das Waldumbauprogramm bedarf der wissenschaftlichen Begleitung und Fundierung.

Hintergrund und Zielsetzung

Neben der Fragestellung zum Beitrag von Mischwäldern zum Landschaftswasserhaushalt sind die Untersuchungen zum Wasserverbrauch und Wachstum der Wälder bei weniger werdenden Wasserressourcen innerhalb der Vegetationsperiode ein wesentlicher Forschungsschwerpunkt. Vor dem Hintergrund des Klimawandels mit zunehmender Sommertrockenheit gewinnt diese Fragestellung zunehmend an Bedeutung.

Insbesondere ist zu prüfen, wie sich die im hiesigen Raum für das Waldwachstum häufig als limitierend erweisenden hydroökologischen Bedingungen bei Unterbau von Buche und Eiche in Kiefernbeständen verändern und wie diese Bedingungen über bestandesstrukturell-waldbauliche Maßnahmen positiv beeinflusst werden können.

Schwerpunkt der Forschung sind die Veränderungen des Wasserhaushaltes aufwachsender Kiefern-Buchen-Eichen-Mischbestände im Vergleich zum Kiefern-Reinbestand und die sich daraus ergebenden Konsequenzen. Dabei standen folgende Fragestellungen im Vordergrund:

  • Wie modifiziert der aufwachsende Buchen- und Eichen-Unterstand den Wasserfluss und was bedeutet dies für die Veränderung der einzelnen Verdunstungskomponenten bei der Umwandlung von Kiefern- Reinbeständen in Kiefern- Buchen-Eichen-Mischbestände?
  • Welche Auswirkungen hat der veränderte Wasserfluss auf die Höhe der Tiefensickerung und damit auf die wasserwirtschaftliche Leistung des Waldes?

Vorgehensweise

Um die hydrologischen Bedingungen von sich entwickelnden Mischbeständen in der ersten Aufwuchsphase nach der Pflanzung zu untersuchen, wurden im Jahr 2000 vorhandene Kiefernbestände der Großlysimeteranlage Britz mit Buche und Eiche unterbaut.

Neben den Untersuchungen zum Wasserhaushalt der aufwachsenden Mischbestände werden die Ursachen – Wirkungsbeziehungen von Trockenheit und Baumwachstum intensiv untersucht.

Der große Vorteil der Lysimeter besteht in der Möglichkeit der Bilanzierung von Energie- und Wasserflüssen in hoher zeitlicher Auflösung unter genau zu differenzierenden Bedingungen. Dies macht die Lysimeter für die verschiedensten Fragestellungen einsetzbar. So können durch den Einsatz von Dendrometern Witterungs-Wachstumsbeziehungen untersucht werden.

Lysimeter sind aufgrund innovativer Messtechniken (Wägezellen zur Bestimmung von Feuchteänderungen und Sickerwasserflüssen, Bodenfeuchtesensoren und Tensiometer zur Beobachtung der Sickerwasserbewegung) für die Parameterisierung von Prozessmodellen zur Modellierung des Energie- und Wasserhaushaltes ein wichtiges Instrument.

So wurden neben den Großlysimetern zur Ermittlung der Evapotranspiration unterständiger Buchen und Eichen spezielle wägbare Lysimeter entwickelt und in Kiefern-Buchen-Eichen-Mischbestände der ökologischen Versuchsstation eingebaut. Für die in ungestörten Bodenmonolithen gewachsenen Buchen und Eichen kann die Evapotranspiration mit einer Genauigkeit von 0,1 mm die ermittelt werden. Ein weiteres Einsatzgebiet der wägbaren Lysimeter ist die Auswirkung von Wassermangel auf das Wachstum und den Wasserhaushalt junger Buchen und Eichen in einem Trockenversuch.

Vorläufige Ergebnisse

Erste Ergebnisse zeigen, dass durch Eingriffe in das Bestandesdichteregime der Wasserfaktor bezüglich Waldwachstum und Landschaftswasserhaushalt gezielt beeinflusst und bis zu einem bestimmten Grad in seinen Auswirkungen gesteuert werden kann. Unter Berücksichtigung der standörtlichen Gegebenheiten kann durch Waldumbau das wasserwirtschaftlich verfügbare und nutzbare Wasserdargebot erhöht werden. Im Verlauf des Umbauprozesses entwickeln sich neben dem Feuchtehaushalt auch bei der Bodennährkraft positive Effekte mit Auswirkungen auf das Baumwachstum.

 

Thünen-Ansprechpartner


Beteiligte Thünen-Partner


Weitere Projektdaten

Projekttyp:
Projektstatus: läuft

Publikationen zum Projekt

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  1. Müller J (2016) Methods for measuring water and solute balances in forest ecosystems. In: Mueller L, Sheudshen AK, Eulenstein F (eds) Novel methods for monitoring and managing land and water resources in Siberia. Cham: Springer International Publishing, pp 365-385
  2. Müller J (2015) Die Anwendung von Lysimetern zur Ermittlung der Trockenstresswirkung auf des Wasserverbrauch und das Wachstumsverhalten junger Bäume. In: 16. Gumpensteiner Lysimetertagung : Lysimeter: Forschung im System Boden - Pflanze - Atmosphäre ; 21. und 22. April 2015 HBLFA Raumberg-Gumpenstein. Gumpenstein: Höhere Bundeslehr- und Forschungsanstalt für Landwirtschaft, pp 13-19
  3. Müller J (2015) Forestry and water balance in Germany – consequences for choice of tree species and for management. In: Assessing the relevance of countries and their capacities for reporting forests under UNFCCC post 2020 : [paper for] XIV World Forestry Congress, Durban, South Africa, 7-11 September 2015. pp 1-8
  4. Natkhin M, Beck W, Müller J (2015) Model based analysis of the influence of drought to tree growth in Germany. In: Matweew SM (ed) Lesnye ekosistemy v uslovijach menjajušcegosja klimata: Problemy i perspektivy : materialy meždunarodnoj naucno-techniceskoj jubilejnoj konferencii, posvjašcennoj 100-letiju kafedry lesovodstva, lesnoj taksacii i lesoustrojstva 21-22 maja 2015 goda. Voronež: FGBOU VO (VGLTU), pp 257-260
  5. Müller J (2015) The use of lysimeters to evaluate drought effects on the growth reaction and the water balance of young trees. In: Matweew SM (ed) Lesnye ekosistemy v uslovijach menjajušcegosja klimata: Problemy i perspektivy : materialy meždunarodnoj naucno-techniceskoj jubilejnoj konferencii, posvjašcennoj 100-letiju kafedry lesovodstva, lesnoj taksacii i lesoustrojstva 21-22 maja 2015 goda. Voronež: FGBOU VO (VGLTU), pp 193-196

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