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WasMon

Monitoring der Versickerungsleistung bei grundwasserbetontem Waldumbau. (Wasserwald-Versickerungsmonitoring)

Beginn: 01.01.2018 / Ende: 31.01.2022

Hinüberscher Garten in Hannover/Marienwerder
Der Umbau von immergrünen Nadelwäldern in Laubwälder kann den Wasserhaushalt verbessern.Petra Paul

Ausgangslage
In Zeiten des Klimawandels wird Wasser in vielen Lebensräumen zu einer zunehmend knappen Ressource. Der Umbau von immergrünen Nadelwäldern in Laubwälder kann den Wasserhaushalt verbessern, indem die Gesamtverdunstung reduziert und die Tiefensickerung erhöht wird. Das gewonnene Wasser kommt sowohl Wassernutzern (Land- und Wasserwirtschaft) also auch dem Ökosystem selbst zugute.

Zielsetzung
Das Ziel dieses Projekts ist, die Menge des mit dem Umbau von reinen Kiefernbeständen zusätzlich zur Verfügung stehenden Wassers zu ermitteln. Hierfür werden Versuchsbestände mit vergleichbaren Standortbedingungen an mehreren Orten in Niedersachsen herangezogen. Auf der Grundlage von umfassenden Bodenfeuchte-, Niederschlags- und Wettermessungen kann schließlich der Einfluss der unterschiedlichen Waldbestände auf den Wasserhaushalt abgebildet werden.

Projektdurchführung
Im Jahr 2018 erfolgte die Auswahl und Instrumentierung geeigneter Versuchsflächen an drei Standorten in Niedersachsen. Seitdem werden kontinuierliche Messungen zum Wasserhaushalt (Bodenfeuchte, Niederschläge) durchgeführt. Zusammen mit standortspezifischen Boden- und Vegetationsdaten bilden sie die Grundlage für umfassende Berechnungen des Wasserhaushalts mit dem Wasserhaushaltsmodell LWF-Brook90. Mit Zeitreihen von mehreren Jahren kann schließlich der Effekt der Waldumbauvarianten auf den Wasserhaushalt hinreichend genau abgeschätzt werden.

Kontakt

Dr. Karsten Mohr

Dr. Karsten Mohr

Immissionsschutz, Wasserschutz, Naturschutz, Waldökologie

karsten.mohr~lwk-niedersachsen.de

Dr. Kilian Loesch

Dr. Kilian Loesch

Projektmitarbeiter Hydrologische Untersuchungen in Waldbeständen (Modellierung, Messung)

kilian.loesch~lwk-niedersachsen.de

Beiträge aus dem Projekt-Blog

30.08.2022

Der Dürresommer 2022 hat auf eine der gravierendsten Klimafolgen hingewiesen: Wassermangel. Dass auch im Wald Wasser eingespart werden kann, belegen Untersuchungen in Nordwestdeutschland.

Im Zuge des Waldumbaus wird der alte Reinbestand durch Beimischung junger Bäume in einen Mischbestand überführt.
Im Zuge des Waldumbaus wird der alte Reinbestand durch Beimischung junger Bäume in einen Mischbestand überführt.Kilian Loesch
In niederschlagsarmen Regionen und auf den sandigen Böden Niedersachsens kommt der sich mit dem Klimawandel abzeichnende Wassermangel besonders zum Tragen. Die gravierenden Folgen für die natürlichen und genutzten Ökosysteme werden immer deutlicher – in der Land- und Forstwirtschaft sind Anpassungen hinsichtlich Kulturen, Baumarten und Anbauverfahren bereits gängige Praxis. Eine Änderung der angespannten Situation erfordert auf allen Seiten der Wassernutzer weitere Verbesserungen sowohl zur Reduzierung des Wasserverbrauches als auch zur Erhöhung des Wasserangebotes.

Waldgebiete stellen aufgrund der bleibend hohen Sickerwasserqualität generell bevorzugte Räume von Wasserschutzgebieten zur Gewinnung von Trinkwasser dar, doch ist die Grundwasserspende insbesondere unter Nadelwald aufgrund seiner hohen Verdunstungsverluste stark reduziert. Zu den Möglichkeiten, die zu einer Erhöhung der Grundwasserspende unter Wald führen, zählt – trotz forstwirtschaftlicher Nachteile – der Umbau von Nadelwäldern zu Laubwald und Nadel-/Laub-Mischbeständen. Die Sickerwassermenge unter Wald hängt außer vom Baumbestand auch von zahlreichen anderen Bedingungen (Boden, Klima etc.) ab, so dass Schätzungen zu dem Wasser-Einsparpotential sehr ungenau und nur bedingt übertragbar sind.

Genauere Daten zur Steigerung der Grundwasserspende werden seit 2018 durch Untersuchungen der in Norddeutschland sehr verbreiteten Kiefernwälder gesammelt. Bislang ließ sich der positive Einfluss der unterpflanzten Rotbuche auf den Bodenwasserhaushalt nur zu einem Teil bestätigen. Der auf die Bodenvegetation und in den Boden fallende Niederschlag erhöht sich zunächst durch die mit der Umbaumaßnahme verbundenen Auflichtung des Kiefer-Hauptbestandes. Mit dem Wachstum der Buchen dunkelt der Boden zunehmend aus und die wasserzehrende Bodenvegetation verschwindet, so dass sich der Bestandsniederschlag in den ersten 2 Jahrzehnten um etwa 20 % erhöht - eine zumindest für die Bäume zusätzliche Wassermenge, die in Trockenperioden für den Wald besonders wichtig ist. Erst mit einer vollständigen Beseitigung der Kiefer nach frühestens 30 Jahren kommen die besonders wassersparenden Eigenschaften der Buche voll zum Tragen, so dass sich die in den Boden gelangenden Niederschläge und Sickerwassermengen fast verdoppeln. Nach den aktuellen Forschungsergebnissen sind dies – je nach der Höhe des Jahresniederschlages –150 mm bis über 300 mm sauberes Sickerwasser pro Jahr. Das entspricht jährlich 1,5 bis über 3 Mio. Liter pro Hektar Wasser. Die Wassermengen, die der Wald selbst nicht verbraucht, versickern in tiefere Bodenschichten oder treten an anderer Stelle wieder aus. Sie stehen künftig anderen Ökosystemen (z.B. Bäche, Flüsse, Seen, Moore) oder dem Menschen z.B. als Trinkwasser oder zur Beregnung zur Verfügung.

Die bislang vorliegenden Ergebnisse zu den von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) geförderten Untersuchungen können der unten stehenden Datei entnommen werden.

Schlussbericht des Projekts
24.08.2020

Das vom Waldklimafonds geförderte Vorhaben „Wasserwald-Versickerungs-Monitoring“ (WasMon, Förderkennzeichen: 28W-A-4-013-31) untersucht, welchen Beitrag laubwaldbetonter Waldumbau leisten kann, um die Grundwasserneubildung unter Waldflächen in den Beregnungsgebieten Niedersachsens zu erhöhen.

Im Zuge des Waldumbaus wird der alte Reinbestand durch Beimischung junger Bäume in einen Mischbestand überführt.
Im Zuge des Waldumbaus wird der alte Reinbestand durch Beimischung junger Bäume in einen Mischbestand überführt.Kilian Loesch
In niederschlagsarmen Regionen und auf den sandigen Böden Niedersachsens kommt der sich mit dem Klimawandel abzeichnende Wassermangel besonders zum Tragen. Dieser Situation kann in der Landwirtschaft nur begrenzt mit geänderten Kulturen und Anbauverfahren begegnet werden. Dem steigenden Wasserbedarf zur Beregnung landwirtschaftlicher Flächen sind ebenfalls durch die limitierten Grundwasserressourcen Grenzen gesetzt.  

Zu den Möglichkeiten, die zu einer Erhöhung der Grundwasserspende führen zählt der Waldumbau. Höhere Wassermengen in Boden und Grundwasser kommen neben der Landwirtschaft auch dem Naturschutz (Gewässer, Moore, Sümpfe), der Wasserwirtschaft (Trinkwassergewinnung) und dem Wald selbst, d.h. der Vitalität des Baumbestandes und der Bodenpflanzen zugute.

Waldgebiete stellen aufgrund der bleibend hohen Sickerwasserqualität generell bevorzugte Räume von Wasserschutzgebieten dar, doch ist die Grundwasserspende insbesondere unter Nadelwald aufgrund hoher Verdunstungsverluste stark reduziert. Nach den Ergebnissen zahlreicher Untersuchungen führt der Umbau nadelholzreicher Waldbestände in Laub- oder laubbetonten Mischwald zu einer deutlichen Erhöhung der Sickerwassermenge.

Die Sickerwassermenge hängt stark von den Bodenverhältnissen, der Bestockung und dem Klima ab, so dass konkrete Mengenangaben aus der wissenschaftlichen Literatur nur bedingt auf niedersächsische Wälder übertragbar sind. Diesem Defizit begegnen wir seit 2018 mit Untersuchungen zum Wasserhaushalt an drei vergleichbaren Standorten (Kiefernwald, grundwasserferne Sandböden) in klimatisch unterschiedlichen Regionen des östlichen, zentralen und nordwestlichen Niedersachsen. Hier können wir auf Basis von unseren Messdaten den Wasserhaushalt modellieren und so den Effekt von Umbauvarianten mit Rotbuche und Douglasie auf die Sickerwasserrate beobachten.

Die außergewöhnliche Trockenheit der letzten Jahre haben die untersuchten Bestände bisher gut überstanden. Jedoch fielen die bisherigen Sickerwassermengen und ihre umbaubedingten Unterschiede sehr gering aus. Bei ausreichenden Niederschlagsmengen sind die ersten aussagekräftigen Ergebnisse im nächsten Jahr zu erwarten.