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Die im Zuge des globalen Klimawandels erwarteten Veränderungen des Wärmehaushaltes werden mit großer Wahrscheinlichkeit erhebliche Auswirkungen auf die Entwicklung und Stabilität der brandenburgischen Waldökosysteme haben. Im vorliegenden Beitrag erfolgen zum einen die statistische Herleitung und räumliche Abgrenzung von Risikogebieten und zum anderen die Ausweisung von Flächen, die für ein Klima-Monitoring auf der ökologischen Wirkungsebene geeignet sind. Grundgedanke der methodischen Herangehensweise ist die raum-zeitliche Verknüpfung von Klimaindikatoren auf multivariat- statistischer Basis. Für die Risikobewertung wurde ein Algorithmus entwickelt, bei dem die nach dem Klimaszenario A1B zu erwartenden zeitlichen Veränderungen bis zur Mitte bzw. bis zum Ende dieses Jahrhunderts in Relation zur aktuellen räumlichen Streubreite der ökologischen Kenngrößen des Wärmehaushaltes gesetzt und dadurch in ihrem Ausmaß und ihrer Bedeutung als Störungspotenzial bewertet werden. Die errechneten Störungspotenziale werden als Rasterkarten mit einer Auflösung von 1 x 1 km Rasterweite präsentiert. Waldökosysteme sind in ihrem Ursache-Wirkungs-Verhalten komplex. Bei gleichen Einflussbedingungen sind verschiedene Systemzustände denkbar, die Vorhersagen schwer möglich machen. Deshalb erscheint es am erfolgversprechendsten, den Folgen des Klimawandels empirisch durch Beobachtung der artspezifischen Reaktionsnormen und populationsdynamischen Anpassungspotenziale der Waldökosysteme aufgrund des laufenden Witterungsgeschehens in ausgewählten Regionen zu begegnen. Aus den Beobachtungen können dann großräumige und insbesondere für die erarbeiteten Risikogebiete gültige Vorhersagen abgeleitet werden (prognostizierendes Klima-Monitoring). Für dieses Klima-Monitoring geeignete Gebiete wurden analog zum dargelegten Vorgehen bei der Risikogebietsableitung unter Verwendung der Differenz zwischen aktueller Ausprägung der ökologischen Wärmehaushaltskennwerte und deren durchschnittlicher zukünftiger Ausprägung (Dekade 2090 – 2100) auf der Waldfläche Brandenburgs ermittelt. Die Gebiete mit maximaler Ähnlichkeit zu den zukünftigen Verhältnissen werden als Rasterkarte vorgestellt. Die hier präsentierten Ergebnisse zum Wärmehaushalt sollen in bevorstehenden Auswertungsschritten mit räumlich hoch aufgelösten Risikoindikatoren zu potenziellem Wassermangel und Trockenstress (100 x 100 m Raster) verknüpft werden.
Für die Inventurpunkte der zweiten Bundeswaldinventur (BWI2) im Land Brandenburg liegen umfangreiche Bodenund Standortsinformationen vor, die zum einen direkt aus der Bodenzustandserhebung (BZE) stammen und zum anderen mit Hilfe eines ausgewählten Regionalisierungsansatzes generiert wurden. Es erfolgt eine Verknüpfung der Bestandes- und Bodendaten und eine stichprobenbezogene Modellierung der Standorts-Leistungs-Beziehung für die Baumart Kiefer unter Berücksichtigung des Bestandesalters. Die in unterschiedlichen Teilkollektiven ermittelten Regressionsmodelle liefern bei einem R2-Wert von 0,56 identische Einflussgrößen (Nährkraft, Verdunstung) und vergleichbare Parameterkoeffizienten für die Zielgröße der absoluten Höhenbonität. Im Hinblick auf die Bonitäts-Alters-Beziehung ergibt sich aufgrund allgemein verbesserter Standortsbedingungen ein Vorteil der Jungbestände gegenüber den Altbeständen. Dieser Effekt ist umso stärker, je geringer die Stammnährkraft an einem Standort ist.
Es werden Forschungsergebnisse zur Variabilität und kleinräumigen Heterogenität von Bestandes- und Bodeneigenschaften aus Natur- und Wirtschaftswäldern der Rot-Buche (Fagus sylvatica L.), Trauben-Eiche (Quercus petraea [Matt.] Liebl.) und Wald-Kiefer (Pinus sylvestris L.) (Reinbestände) vorgestellt. Es sollte die Hypothese geprüft werden, dass Naturnähe mit einer höheren alpha- und beta-Diversität von Parametern des Bodens sowie weiterer Ökosystemkompartimente verbunden ist. Verschiedene Bodenparameter wurden an insgesamt 9.282 Mineralbodenproben aus 7 Tiefenstufen (0 – 5, 5 – 10, …, 25 – 30, 30 – 40 cm) ermittelt und geostatistisch ausgewertet. Begleitend dazu wurde die Diversität bestandesstruktureller, floristischer und bodenfaunistischer Eigenschaften (Lumbriciden) untersucht. Es wurden verschiedene Bestandesstrukturindices, die Durchwurzelungsstruktur und die (Bio-) Diversität der Waldbodenvegetation, sowie der Regenwurmfauna ermittelt. Kennwerte des Baumbestandes und der Bodenvegetation erwiesen sich in den Naturwäldern diverser als in den entsprechenden Wirtschaftswäldern gleicher Bestockung. In den Naturwäldern waren generell höhere Variabilitäten der Bodenkennwerte pH-Wert, effektive Kationenaustauschkapazität und Basensättigung nachzuweisen. Beim Humus-, C- und N-Gehalt trifft das auf die Buche und Eiche, jedoch nicht auf die Kiefer zu. Die Variabilität und Autokorrelationslängen der Auflage- und Horizontmächtigkeiten zwischen Natur- und Wirtschaftswäldern ergaben ein uneinheitliches Bild. Es wird versucht, die Autokorrelationslängen verschiedener Bodenkennwerte als Ausdruck des kleinräumigen Bodenmusters mit ökosystem- (= baumarten-)spezifischen und hemerobieabhängigen ober- und unterirdischen Bestandeskennwerten in Zusammenhang zu bringen. Der Einfluss der mittleren Baumabstände auf die pH-Werte und die Basensättigung, sowie die Bedeutung der Wurzelstruktur und des räumlich differenzierten Streuaufkommens für die Humus-, C- und N-Akkumulation werden diskutiert. Diese ersten Ergebnisse zur naturnäheabhängigen Bodenvariabilität und kleinräumigen Bodenheterogenität sollten in Zukunft durch die geostatistische Untersuchung weiterer Bestandestypen und ein optimiertes Probenahmedesign validiert werden. Schlüsselwörter: Bestandesstruktur, Bodenvegetation, Wurzelstruktur, Regenwürmer, Bodeneigenschaften, α-, β-Diversität, Variabilität, Heterogenität, Autokorrelation, Naturwald, Wirtschaftswald, Fagus sylvatica, Quercus petraea, Pinus sylvestris
Die Literaturstudie befasst sich mit Bewertungsmöglichkeiten der Natürlichkeit von Ökosystemen anhand biotischer und abiotischer Merkmale verschiedener Kompartimente. Schwerpunktmäßig wird die Indikatoreignung des Bodens berücksichtigt. Es wird festgestellt, dass durch die meisten Untersuchungsansätze nur der aktuelle Zustand der Ökosystemkompartimente oder ihre Beziehungen untereinander und damit der Hemorobiegrad des Systems (des Bestandes) abgeschätzt werden können. Demgegenüber ist die Analyse von Bodeneigenschaften geeignet, die Natürlichkeit auch in historischer Perspektive, also die Naturnähe i. e. S., festzustellen. Vor dem Hintergrund des mehrstufigen biologischen Diversitätskonzeptes von Whittaker (1972) wird der Frage nachgegangen, ob sich im Hinblick auf die einzelnen Kompartimente (1) das Auftreten spezifischer Merkmale (Merkmalspräsenz), (2) die Intensität, Menge, Abundanz (Merkmalsausprägung), (3) die Variabilität des Merkmals (alpha-Ebene) und (4) die räumliche Heterogenität bzw. Verteilung des Merkmals (beta-Ebene) zur Bewertung von Natürlichkeit eignen. Die genetische Variabilität der bestandesbildenden Baumart kann ein Merkmal für Naturnähe und Autochthonie sein, wenn die jeweilige Populationsbiologie berücksichtigt wird. In der Literatur werden tierische und pilzliche Urwaldzeigerarten beschrieben, während sich einzelne Gefäßpflanzen sowie die Artenanzahl (alpha- von Pflanzen, Pilzen und Tieren nicht zur Indikation eignen. Eine geklumpte Verteilung biologischer Arten (beta-Diversität) innerhalb des Ökosystems stellt ein gutes Natürlichkeitskriterium dar. Bei den Kompartimenten Bestandesstruktur und Boden können sehr viele Merkmale verschiedener Hierarchieebenen herangezogen werden, um Natürlichkeit abzuschätzen. Da Bodendiversität und -heterogenität i. d. R. verschiedene Ursachen haben, werden diese in ihrem Bezug zu Naturnähe bzw. Hemerobie erläutert. Keywords: naturalness, genetics, flora, fauna, fungies, stand structure, soil properties, α-diversity, β-diversity, variability, heterogeneity, autocorrelation, archive function
Für das umfangreiche Datenmaterial der forstlichen Standortserkundung in Brandenburg wurde ein EDV-gestütztes Verfahren zur Ableitung kontinuierlicher Grundwasserflurabstände aus den Legendeneinheiten der forstlichen Standortskarte (Stamm-Standortsform und Stamm-Standortsformengruppen) und digitalen Geländemodellen (DGM) entwickelt. Grundlage dafür war die Kombination von Grenzwerten dieser Legendeneinheiten mit der aus dem DGM berechneten relativen Geländehöhe für die diskreten Flächen der Standortsformen. Durch dieses Vorgehen wurde die Geländemorphologie in das Verfahren zur Ableitung der Grundwasserflurabstände integriert. Dadurch ergibt sich eine, insbesondere gegenüber der Verwendung von auf der Übernahme von Mittelwerten basierenden Ansätzen, verbesserte Abbildung der Grundwasserflurabstände. Hauptsächlich in Abhängigkeit von der Genauigkeit der verwendeten Geländemodelle können somit räumlich beliebig aufgelöste kontinuierliche Grundwasserflurabstände berechnet werden. Das Verfahren wurde anhand der bestehenden Standortskarten auf über zwei Dritteln der Waldfläche Brandenburgs zur Generierung von Grundwasserflurabstandsinformationen angewandt und soll im Rahmen eines übergeordneten Projektes zu regionalen und standortsbedingten Unterschieden der Auswirkungen des Klimawandels eingesetzt werden.
Die vergleichende Gegenüberstellung der mittels unterschiedlicher Pedotransferfunktionen (PTF) berechneten nutzbaren Wasserspeicherkapazitäten von vorwiegend sandigen brandenburgischen Standorten der bundesweiten Bodenzustandserhebung im Wald (BZE) weist auf gravierende systematische Unterschiede hin. Es erscheint daher notwendig, die PTF weitergehend zu validieren.
Die Validierung der PTF erfolgte mit einer insgesamt 489 Waldbodenhorizonte des Nordostdeutschen Tieflands umfassenden Datenbank, für welche sowohl Messwerte der nFK als auch die notwendigen Eingangsdaten der PTF vorlagen. Die Gegenüberstellung von Mess- und Schätzwerten zeigte, dass diejenigen PTF, welche anhand umfangreicher, regional weit gefächerter Datengrundlagen entwickelt wurden, tendenziell geringere systematische Fehler aufwiesen. Für PTF, bei deren Entwicklung Böden berücksichtigt wurden, die mit den typisch brandenburgischen Verhältnissen vergleichbar sind, zeigte sich eine ähnliche Tendenz. Ansätze mit größerem Einsatz an Prädiktorvariablen wiesen in der Regel größere Bestimmtheitsmaße auf. Der geringste Quadratwurzelfehler ergab sich bei Verwendung der PTF nach Renger et al. (2009). Die höchste Güte und Richtigkeit des Zusammenhangs zwischen Mess- und Vorhersagewerten (Anstieg der Ausgleichsgeraden und Bestimmtheitsmaß) zeigte der Ansatz nach Riek et al. (1992, 1995).