Wasser für den Wald – wie Waldboden Wasser speichert

Diesen Artikel haben wir geschrieben und geplant, bevor es zu dieser unfassbaren Situation im Ahrtal 2021 gekommen ist. Extremwetterereignisse wie die aktuellen Überflutungen in großen Teilen Deutschlands sind nur ein Teil der Folgen des Klimawandels und könnten über andere Folgen hinwegtäuschen. Die insgesamt ansteigenden Temperaturen führen zu Wassermangel und Trockenheit, die nicht durch kurzfristige starke Niederschläge ausgeglichen werden können.
Ein Ziel von Forst erklärt ist es, für den Klimawandel und dessen Folgen zu sensibilisieren. Da dieses Ereignis und das Thema des Artikels in engem Zusammenhang stehen, haben wir uns entschieden, den Artikel dennoch zu veröffentlichen.

Und nun zum Wetter. Heute beschert uns der Juli wieder strahlenden Sonnenschein, gepaart mit dezenten 30°C im Schatten. Die Regenwahrscheinlichkeit liegt bei 0%. Und auch die nächsten Tage bleibt es heiß. Also dreht Euren Ventilator auf und packt die Badehose aus! 

So könnte die typische Wettervorhersage der vergangenen Sommer zusammengefasst werden. Eine tolle Sache für Eisdielen und Freibäder, aber leider nicht so sehr für unsere heimische Tier- und Pflanzenwelt. Die zunehmende Hitze und lange Trockenperioden setzen ihnen immer mehr zu. Ein guter Anlass, um mal das Thema Wasser zu behandeln.

In unserem Artikel über Zeigerarten hat Felix Euch bereits erklärt, dass viele Pflanzen an bestimmte Böden gebunden sind. Manche brauchen zum Beispiel besonders viel Licht oder vertragen keinen zu hohen Salzgehalt. Ganz besonders interessant für uns Förster:innen sind aber die Pflanzen, die uns Aufschluss über die Menge an Wasser im Boden geben. In Jans Artikel habt Ihr auch schon viel über den Boden gelernt. Zum Beispiel woraus er entsteht, dass es viele verschiedene Bodenarten gibt und wie wie man einen Bodentyp bestimmt. Heute wollen wir noch einen Schritt weiter gehen und widmen uns dem Boden als Wasserspeicher.

Warum ist die Wasserspeicherung so wichtig?

Bäume brauchen Wasser. Viel Wasser. Auf einer Fläche von 100m² (10x10m) verbrauchen sie 400 – 900 Liter pro Tag! Doch was passiert, wenn es über einen längeren Zeitraum nicht regnet? Hier kommt der Boden ins Spiel. Um die unregelmäßigen Niederschläge zu kompensieren, nimmt der Boden einen Teil des Niederschlags auf und die Bäume können jederzeit davon zehren. 

Wusstest Du schon…?
Ein Teil des Niederschlags kommt gar nicht auf dem Waldboden an, da er von Pflanzen, Sträuchern und Baumkronen zurückgehalten wird. In Mitteleuropa macht diese Verdunstung rund ⅓ der Regenmenge aus. Das klingt zwar zunächst nach einem großen Verlust, doch dadurch entsteht das kühle Waldbinnenklima. An einem heißen Sommertag gibt es deswegen nichts Schöneres, als im Wald der Hitze der Stadt zu entfliehen.

Klimadaten von Göttingen zeigen, dass Bäume rund 3 – 4 mm Wasser pro Tag verbrauchen. Während der Vegetationszeit gab es allerdings im Durchschnitt nur etwa 2 mm Niederschlag. Dieses Defizit muss an anderer Stelle ausgeglichen werden. Während der Wintermonate befinden sich Bäume und andere Pflanzen im Ruhemodus. Das heißt sie verbrauchen nur eine sehr geringe Menge an Wasser und Nährstoffen. Während dieser Zeit können die Wasserspeicher des Bodens wieder aufgefüllt werden.

Eigentlich ein cooles System. Doch was passiert, wenn es auch im Winter zu wenig Niederschlag gibt? Der Klimawandel zeigt es uns. Auch der Boden kann nur das aufnehmen, was an Niederschlag herunterfällt. Wenn die Bäume im Frühling bereits ohne Wasservorräte in das Jahr starten, gibt es viele abgestorbene oder vertrocknete Bäume.

Wusstest Du schon…?
Im Boden befinden sich kleine Zwischenräume, in denen das Wasser gespeichert werden kann. Diese Zwischenräume werden Poren genannt und sind unterschiedlich groß. Je größer diese Poren sind, umso leichter kann die Pflanze mit ihren Wurzeln das Wasser herausziehen. Das liegt daran, dass in den gefüllten Poren ein Unterdruck herrscht. Wenn die Poren kleiner werden, dann steigt der Unterdruck. Irgendwann sind die Poren so klein und der Unterdruck so groß, dass die Pflanze nicht genügend Kraft hat, um das Wasser herauszusaugen. Dieses Wasser ist für alle Pflanzen unzugänglich und wird daher auch Totwasser genannt.

Jetzt wird es nerdig

Wenn Förster:innen wissen wollen, wie viel Wasser für Pflanzen an einem Standort zur Verfügung steht, gibt es zwei Möglichkeiten, wie sie es in Erfahrung bringen können. Die einfachste Methode ist, nach Frischezeigern Ausschau zu halten. Wenn zum Beispiel Wald-Seggen oder Wald-Ziest zu finden sind, kann man davon ausgehen, dass es sich um einen Standort mit einer sehr guten Wasserversorgung handelt. 

Die zweite Möglichkeit ist ein wenig aufwendiger, aber dafür auch genauer. Sie kann angewendet werden, wenn keine sicheren Rückschlüsse durch die Vegetation gemacht werden können und gehört zu den Grundkenntnissen aus dem Forststudium: Die exakte Berechnung der nutzbaren Wasserspeicherkapazität (nWSK) anhand eines Bodenprofils. 

Die dafür relevanten Kennzahlen sind 

• Trockenraumdichte und Bodenart (Eine Kennziffer für die Bodenbeschaffenheit)
• Grobbodenskelett (Der Anteil von Gestein im Boden)
• Humusgehalt
• Horizontmächtigkeit

Das klingt alles ziemlich kompliziert und wahrscheinlich habt Ihr überhaupt keine Ahnung was Ihr damit jetzt anfangen sollt. Deshalb berechnen wir die nWSK mal zusammen mit Euch anhand eines Bodenprofils.

Auf diesem Bild seht Ihr ein Bodenprofil mit rund 80 cm Tiefe. Die roten Linien markieren die Grenzen der unterschiedlichen Bodenhorizonte. Selbst mit bloßem Auge lassen sich schon die markantesten Unterschiede erkennen. Zum Beispiel seht Ihr ganz oben in dem Ah-Horizont, dass die Erde viel dunkler ist. Das deutet auf einen sehr hohen Humusanteil hin. Weiter unten lassen sich dafür viel mehr Steine finden. Manche Unterschiede, wie zum Beispiel die Anzahl der Feinwurzeln, lassen sich jedoch nur vor Ort feststellen. Deshalb haben wir die relevanten Kenndaten schon vor Ort zusammengetragen und sie in das Bild eingefügt. Mit diesen Daten kann es nun an die Berechnung der nutzbaren Wasserspeicherkapazität gehen.

Die Werte, die wir für die Bodenart und den Humuszuschlag verwendet haben, konnten wir einfach aus einer Tabelle entnehmen. Addiert man die beiden Werte und korrigiert sie anschließend mit dem Anteil von Steinen im Boden, so erhält man bereits die nWSK für eine 10 cm große Bodenschicht. Da unsere Horizonte aber nicht exakt 10 cm mächtig sind, haben wir das Ergebnis ein weiteres Mal korrigiert. Addiert man nun die nWSK der einzelnen Horizonte, kommt man auf insgesamt 92,7 mm nWSK an diesem Standort.

Aber was heißt das jetzt für uns? Nach der Berechnung folgt natürlich auch noch eine Analyse. Glücklicherweise können wir für die Bewertung auch wieder eine Tabelle heranziehen. Diese reicht von einer “äußerst geringen” nWSK bei weniger als 30mm bis zu “äußerst hoch”, wenn die nWSK mehr als 240mm beträgt. Mit rund 93mm haben wir einen Boden mit einer mittleren Wasserspeicherfähigkeit. Es werden sich hier also eher keine Pflanzen durchsetzen, die auf Extremstandorte spezialisiert sind.

Wusstest Du schon…?
Die Wasserspeicherung dient nicht nur den Pflanzen, sondern auch uns Menschen. Würde der Boden bei Starkregen überhaupt kein Wasser aufnehmen, dann fließe das komplette Wasser hangabwärts und Hochwasser wäre im nächsten Tal garantiert. Außerdem dient der Boden als ein natürliches Filtersystem, um den sauren und verschmutzten Regen zu reinigen bevor er über das Grundwasser in unsere Häuser gelangt.

Wasser und der Klimawandel

Die Folgen des Klimawandels haben wir in den letzten Jahren deutlich zu spüren bekommen. Durch die Trockenheit sind die Bäume an ihre Grenzen gekommen. Nicht nur die Fichte, sondern auch andere Baumarten wie die Rotbuche kriegen immer mehr Probleme. Auf den entstandenen Freiflächen ist das waldtypische Klima vorerst verloren. 

Hoffnung bietet der Wasserspeicher. Wenn der Regen einmal für einige Tage oder Wochen ausbleibt, bietet er den Pflanzen Rückhalt. 

Und jetzt seid Ihr gefragt! Wir würden gerne herausfinden, wie aufmerksam Ihr unsere bisherigen Artikel gelesen habt. Deshalb schreibt uns doch mal, welche Zeigerarten sich bei unserer ausgerechneten nWSK natürlich verbreiten würden. Kleiner Tipp: Schaut nochmal bei Felix’ Artikel über Zeigerarten vorbei und studiert das Ökogramm. Und habt Ihr Ideen welche Baumarten sich für diesen Standort gut eignen könnten? Wir sind gespannt auf Eure Antworten!

Quellen:

Josef van Eimern; “Wetter- und Klimakunde für Landwirtschaft, Garten- und Weinbau”; Ulmer, Stuttgart 1971; Auszug aus Kapitel 4 – Klima und Pflanze (S. 172 – 175) 
https://www.waldwissen.net/de/lebensraum-wald/schutzfunktion/hochwasser/der-wasserspeicher-waldboden
Vorlesungsunterlagen Bodenkunde von Thorsten Gärtig