Waldentwicklung, Durchwurzelung und Bodenstruktur und deren Wirkung auf die Abflussbildung in Einzugsgebieten

Ein Teilprojekt von "Lothar und Wildbach"

Problemstellung

Auf Flachgrüdigen Böden können Bäume nicht tief wurzeln und sind somit anfällig gegenüber Stürmen. Foto: U. Wasem (WSL)

Waldbestände und deren Wurzeln beeinflussen die Bodenstruktur und damit das Porensystem und den Bodenwasserhaushalt entscheidend. Die Wurzeln lockern dichte Bodenhorizonte, bilden Makroporen, die das Sickerwasser schneller in die Tiefe leiten und entziehen dem Boden Wasser, welches in den Baumkronen verdunstet. Waldbestände können bei Starkniederschlägen eine wichtige Schutzfunktion gegenüber Hochwasser wahrnehmen. Dies wurde in zahlreichen Untersuchungen belegt. Allerdings ist die tatsächliche Waldwirkung je nach den standörtlichen Begebenheiten unterschiedlich gross. So trägt ein Ahorn-Eschenwald, der auf feuchten bis nassen Standorten stockt, schneller zum Gebietsabfluss bei als ein Tannen-Buchenwald, der auf durchlässigen Böden wächst. Diese Böden nehmen das Niederschlagswasser auf und leiten es verzögert den Abflussgerinnen zu. "Wald ist also nicht immer gleich Wald."

Ziele

Ziel ist es, den Abflussbeitrag unterschiedlicher Waldstandorttypen zu bestimmen. Wenn dies gelingt, können in Zukunft forsthydrologische Modelle (mit Hilfe der Standortkartierung) verfeinert und Abflussprognosen verbessert werden. Ausserdem sollen mit diesen Untersuchungen wichtige Hinweise erarbeitet werden, wie die im Rahmen der "Minimalen Pflegemassnahmen für Wälder mit Schutzfunktion" (BAFU) vorgeschlagenen Massnahmen bezüglich Waldbehandlung und deren Einfluss auf das Abflussverhalten wirken.

Forschungsfragen

• Wie weit lassen sich Waldstandorttypen bodenhydrologisch unterscheiden?
  
• Sind Abflussmessungen auf 1m2-Flächen mit solchen auf Hang- oder Kleineinzugsgebietsebene vergleichbar?
  
• Können mit erhobenen Punktdaten an Bodenprofilen (und Extrapolation via Waldstandortkarte) Aussagen zum Abflussverhalten ganzer Waldflächen gemacht werden?
  
• Wie sehen Wurzelräume unterschiedlicher Waldstandorttypen aus und wie beeinflusst die Durchwurzelung das Wasserrückhaltevermögen?
  
• Wieweit kann mit der Waldbehandlung die Hochwassergefahr reduziert werden
  

Methoden

• Bodenphysikalisch- und chemische Untersuchungen von Waldstandorttypen der obermontanen Stufe.
  
• HUMAX-Bohrungen zur Erfassung der Durchwurzelungsverhältnisse von Buchen, Tannen und Fichten.
  
• PANDA-Sondierungen zur Messung der Eindringwiderstände der Böden und Ortung von möglichen Stauhorizonten.
  
• Beregnungsversuche auf 1m2-Flächen zur Erfassung der "Raschen Flüsse" (Geographisches Institut der Universität Bern).

Untersuchungsgebiet

Die Feldarbeiten finden im Sperbelgraben (Nähe Wasen i. E.) statt. Das Untersuchungsgebiet liegt in der obermontanen Höhenstufe und ist mit 1600 mm/Jahr sehr niederschlagsreich. Im Sperbelgraben sind Abflussmessungen der letzten 100 Jahre dokumentiert.

Das Gebiet liegt in der Molassenagelfluh. Die untersuchten Böden an Hanglage sind meist gut durchlässige, saure Braunerden auf Nagelfluh und Sandstein. Einige Hangpartien weisen aber auch Böden mit leichter Pseudovergleyung im Unterboden auf. Im Bereich von Mergellagen haben sich einige nur leicht geneigte Terrassen herausgebildet. Hier sind vor allem Gleye anzutreffen.

Publikationen zum Thema

• Hegg, C., Thormann, J.J., Böll, A., Germann, P., Kienholz, H., Lüscher, P., Weingartner, R. (Eds.) 2004: Lothar und Wildbäche. Schlussbericht eines Projektes im Rahmen des Programms «Lothar Evaluations- und Grundlagenprojekte». Birmensdorf, Eidg. Forschungsanstalt WSL. 79 S.
• Witzig, J., Badoux, A., Hegg, C., Lüscher, P., (2004): Waldwirkung und Hochwasserschutz - eine standörtlich differenzierte Betrachtung. Forst und Holz 10, 476-479. (pdf)
  
• Hegg, C., Badoux, A., Lüscher, P., Witzig, J., (2004): Zur Schutzwirkung des Waldes gegen Hochwasser. In: Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) (ed), Forum für Wissen 2004. Schutzwald und Naturgefahren. Birmensdorf, 15-20. (pdf)

Beteiligte

• Peter Lüscher
• Jonas Witzig
• Abteilung Wasser, Erd- und Felsbewegungen WSL
• Abteilung Bodenkunde des Geographischen Institutes der Universität Bern (GIUB)
• Büro IMPULS (Thun)
• Bundesamt für Umwelt BAFU (Finanzierung)

Kontakt

• Peter Lüscher