Der Boden als Standortsfaktor im Schweizer Wald

Der Boden als Standortsfaktor: auf unterschiedlichen Böden wachsen unterschiedliche Pflanzengemeinschaften. Fotos: Marco Walser (WSL)

Das Projekt liefert auf Messwerten beruhende boden- und standortskundliche Informationen für den Schweizer Wald, nämlich ökologische Zeigerwerte von Waldpflanzen, eine umfassende Charakterisierung von Waldstandorten sowie Angaben zur geographischen Verbreitung von Bodentypen und ökologisch relevanten Bodeneigenschaften.

Produkte / Resultate

Nachfolgend sind die Projektprodukte und in engem Kontext zum Projekt stehenden Produkte aufgelistet:
Waldböden der Schweiz (Bodenökologische Grundlagen zum Projekt; 3-bändige Buchpublikation)
Zeigerwerte von Waldpflanzen (dynamische Webapplikation; basierend auf der Waldbodeninventur der Schweiz von 1993; Vorstudie zum Projekt)

Fragestellung

Im 3-bändigen Werk „Waldböden der Schweiz“ (2004-2006), welches in der FE Boden-Wissenschaften publiziert wurde, werden rund 100 verbreitete Waldböden der Schweiz nach ökologisch relevanten Themenbereichen beschrieben und interpretiert. Aufbauend auf dieser Publikation soll im vorliegenden Projekt das Verhalten der Waldpflanzen in Bezug auf einige dort ausführlich behandelte ökologisch relevante Bodeneigenschaften, insbesondere die primären Standortsfaktoren, untersucht werden.
Mit dem Projekt wird das Wissen an der Schnittstelle Boden-Pflanze für das Gebiet der Schweiz vergrössert. Damit wird die in weiten Kreisen und selbst im Waldgesetz geforderte naturnahe Bewirtschaftung der Wälder auf ein besser nachvollziehbares Fundament gestellt. Zurzeit haben viele standortskundliche Grundlagenwerke, welche den Boden thematisieren, bloss eine regionale Bedeutung, und der Boden konnte dort bis anhin lediglich mit morphologischen Eigenschaften (Z. B. Gefüge und Vernässung) beschrieben werden. Über die Verbreitung der Waldpflanzen in Bezug auf gemessene chemische und physikalische Eigenschaften des Bodens ist in der Schweiz wenig bekannt. Dies gilt selbst für die häufigsten Baumarten. Bei den Baumarten, welche den Boden in der Regel tiefer durchwurzeln als Krautpflanzen, beabsichtigen wir, möglichst den gesamten Wurzelraum in die Auswertungen einzubeziehen.
Hinsichtlich der Bodeneigenschaften ist die Datengrundlage heute viel grösser, als dies etwa bei Ellenberg und Klötzli (1972) und Landolt (1977) oder bei den Wald-Standortskartierungen in den Kantonen der Fall war. In der FE Boden-Wissenschaften werden bald über tausend Stichproben verteilt im Schweizer Wald mit morphologischen, chemischen und physikalischen Boden- sowie mit Vegetationsdaten zur Verfügung stehen. Ein solch umfassender Datensatz ist eine unabdingbare Voraussetzung und wertvolle Grundlage für eine viel versprechende Auswertung an der Schnittstelle Boden-Pflanze. Viel versprechend, weil mit den vorhandenen Daten zwei wichtige primäre Standortsfaktoren, nämlich die Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit, hergeleitet werden können.
Dendroökologische Untersuchungen sollen an ausgewählten Standorten Aufschluss geben über das Konkurrenzverhalten und die Standortssensitivität von Baumarten. Damit wird die Zielgrösse vieler standortskundlicher Untersuchungen im Wald, nämlich das Verhalten der Baumarten, direkt anhand der Jahrringe erfasst.

Projektziele

Standortskundliche Auswertung von 1050 Stichproben im Wald, die mit einem Bodenprofil und einer Vegetationsaufnahme dokumentiert sind und wo weitere Standortsdaten aus Kartengrundlagen (Geologie) oder Modellen (Klima) bekannt sind. Die Auswertung soll folgende Sachverhalte klären:

• Das ökologische Verhalten der Waldpflanzen in Bezug auf die primären Standortsfaktoren, insbesondere Wasser- und Nährstoffangebot sowie in Bezug auf verschiedene morphologische, chemische und physikalische Bodeneigenschaften dokumentieren (Messwerte-Spektren). Bei den Bodeneigenschaften wird eine möglichst grosse Kompatibilität zur Publikation „Waldböden der Schweiz“ (2004-2006) angestrebt.

• Zeigerwerte (skalierte Werte) der Waldpflanzen aus den Messwerte-Spektren herleiten. Zeigerwerte ermöglichen Rückschlüsse von der Pflanze auf Bodeneigenschaften, so dass im Wald ohne kostspielige Bodenanalysen eine rasche Bodencharakterisierung erfolgen kann. Die so verbesserten bodenökologischen  Zeigerwerte lassen sich auch für die Modellierung verwenden.

• Klären, inwieweit und bis in welche Tiefe die für bestimmte Bodeneigenschaften definierten Zeigerwerte von Waldpflanzen (Landolt 1977 und Ellenberg 1992) mit den gemessenen Bodeneigenschaften übereinstimmen.

• Verhalten der Baumarten in der Baumschicht in Abhängigkeit der Standortsfaktoren mit dendroökologischen Methoden untersuchen.

• Prüfen, ob sich mit den an den Stichproben verfügbaren standortskundlich relevanten Daten Straten charakterisieren lassen. Mögliche Straten sind Einheiten der Bodeneignungskarte, geologische Einheiten oder Standorts- bzw. Vegetationseinheiten.

• Für die Straten gültige Potentiale (z.B. Nährstoff- und Wasserangebot) und Risiken (z.B. Al-Toxizität, Trockenstress-Risiko) dokumentieren sowie Angaben zur Baumartenwahl machen.

• Zusammenhänge zwischen Waldbonität (Ertragstafeln) und Bodeneigenschaften darstellen.

• Aufbereiten und Einbinden geeigneter Bodendaten in das Standortsmodell, welches an der WSL im Auftrag des BAFU erstellt wird.
  

Geplante Produkte

• Ökologische Amplituden und Zeigerwerte der Waldpflanzen in verschiedenen Bodentiefen als dynamische Webapplikation.

• Standörtliche, insbesondere bodenökologische Charakterisierung geeigneter Waldstandorte einschliesslich dendroökologischer Daten. Abschätzung der Potentiale und Risiken sowie Angaben zur Baumartenwahl. Buch oder Internet.

• Erstellen eines Bodeninformationssystems mit ökologisch relevanten Straten. Potentiale und Risiken für die Straten dokumentieren. GIS-Produkt und Buch.

• ISI-Publikationen mit Partnern unserer Wahl innerhalb und ausserhalb der WSL.

Bedeutung des Projektes für die Praxis

Das Projekt hat als Zielpublikum den Forstdienst, Natur- und Umweltfachleute, Ingenieurbüros, Raumplanungsämter, die Bodenschutzfachstellen und das BAFU. Das Projekt bringt dem Zielpublikum

• verbesserte Grundlagen für eine naturnahe Waldbehandlung, welche mit der Ressource Boden schonend umgeht und damit nachhaltig ist. Insbesondere werden Möglichkeiten und Risiken gezeigt, welche vom Boden ausgehen sowie deren Einfluss auf die Baumartenwahl.

• auf gemessenen Daten beruhende Zeigerwerte, welche zusammen mit der Publikation „Waldböden der Schweiz“ eine solide Grundlage für die Aus- und Weiterbildung in den Fachgebieten Boden- und Standortskunde sowie in Waldökologie sind.

• für Straten (Flächen) gültige Angaben zur Waldbewirtschaftung (z.B. Trockenstress-Risiko, mechanische Belastbarkeit des Bodens, Standortstypen mit Baumartenwahl).

Bedeutung des Projektes für die Forschung und Lehre

In der Forschung stellt die Verbindung von gemessenen chemischen und physikalischen Bodendaten mit Vegetationsdaten eine Marktlücke dar. Das Projekt

• fördert die Kenntnis der ökologischen Verbreitung der Baumarten und der übrigen Pflanzenarten im Wald. Die bis in grosse Bodentiefen gültigen Zeigerwerte der Waldpflanzen können in der Forschung und Modellierung verwendet werden.

• liefert für Straten (Flächen) gültige boden- und standortskundliche Informationen, welche sich für die Modellierung (z.B. Wasserhaushalt und Biodiversität) oder im chemischen und physikalischen Bodenschutz nutzen lassen.

• erlaubt es möglicherweise, mit den bodenökologischen Amplituden einer Pflanzenart die für sie limitierenden Bodeneigenschaften zu erkennen.

Methoden

• Analysemethoden für Bodenproben gemäss internationalen Laborstandards. Zu messende chemische Parameter von 1050 Profilen sind organischer Kohlenstoff, totaler Stickstoff, pH-Wert, Azidität und austauschbare Kationen. Als physikalische Parameter werden von einer Auswahl der Profile die Körnung und die Feinerde-Dichte bestimmt.

• Vegetationsaufnahmen nach Braun-Blanquet (1964).
• Klassierung der morphologischen, chemischen und physikalischen Bodeneigenschaften nach Walthert et al. (2004).
• Auswertung der standortskundlichen Daten (Boden, Klima, Vegetation) mit statistischen Methoden.
• Jahrringbeprobung und -messung sowie Analyse des Wachstums- und Konkurrenzverhaltens nach Weber (2005).