Forstliches Umweltmonitoring

6 Forstliches Umweltmonitoring Ulrike Talkner, Caroline Klinck und Uwe Paar https://doi.org/10.5281/zenodo.17524581 Das Forstliche Umweltmonitoring hat eine langjährige Geschichte und eröffnet damit einen guten Einblick in die Veränderung der Waldökosysteme. Die Umweltbedingungen haben sich in den vergangenen Jahrzehnten kontinuierlich verändert, aber das Ausmaß und die Geschwindigkeit der aktuellen Klimaveränderungen sind in der Geschichte des Forstlichen Umweltmonitorings einmalig. Die Waldschäden zu Zeiten des sauren Regens waren deutlich zu sehen, doch übertreffen die aktuellen Schäden in bestimmten Regionen und für einige Baumarten das damalige Ausmaß. In den 1990er Jahren wurden erfolgreich politische Maßnahmen ergriffen, um die versauernden Einträge in die Wälder zu minimieren. Nun stellt sich die Frage, ob wir auch erfolgreich in der Eindämmung des Klimawandels sein werden. Fest steht, dass die Reduzierung der CO2-Emissionen notwendig ist, um den menschengemachten Klimawandel abzumildern und damit den Zustand des Waldes zu stabilisieren. Das Forstliche Umweltmonitoring ist aus der Waldökosystemforschung entstanden. Die Ergebnisse der Untersuchungen dienen der Erarbeitung von Entscheidungshilfen für die forstliche Praxis und der Beratung der Politik auf fachlicher Grundlage. Grundsätzlich werden im Forstlichen Umweltmonitoring folgende Kategorien unterschieden: • Level I: waldflächenrepräsentative Übersichtserhebungen auf einem systematischen Stichprobenraster (Waldzustandsund Bodenzustandserhebung) • Level II: Untersuchung von ausgewählten Waldökosystemen mit erhöhter Messintensität (Intensives Forstliches Umweltmonitoring) • Level III: Erforschung der Auswirkungen von Waldbewirtschaftungsmaßnahmen auf den Nährstoffund Wasserhaushalt von Wäldern (Experimentalflächen). Die Verknüpfung und Kombination von Level I, II und III eröffnet die Möglichkeit der Übertragung von Ergebnissen aus dem Forstlichen Umweltmonitoring auf Waldflächen ohne Beobachtungen (Regionalisierung). Für die Beantwortung von komplexen forstund umweltpolitischen Fragen ist die Vernetzung aller drei Kategorien des Forstlichen Umweltmonitorings zweckmäßig. Die methodischen Instrumente des Forstlichen Umweltmonitorings sind europaweit nach den Grundsätzen des ICP Forests (2020) harmonisiert. Die Waldzustandserhebung (WZE) liefert seit mittlerweile 42 Jahren als Übersichtserhebung Informationen zur Vitalität der Waldbäume unter dem Einfluss sich ändernder Umweltbedingungen. Das Stichprobenraster der Waldzustandserhebung ist darauf ausgelegt, die gegenwärtige Situation des Waldes landesweit repräsentativ abzubilden. Das Ergebnis ist das Gesamtbild des Waldzustandes für das Bundesland. Die Stichprobe der Waldzustandserhebung vermittelt ein zahlenmäßiges Bild zum Einfluss von Witterungsextremen, Stürmen sowie Insektenund Pilzbefall. Lokale Befunde, wie sturmgefallene Bäume oder ein extremer Befall eines Bestandes durch Pilze, können allerdings von dem landesweiten Ergebnis abweichen. Verschiedene Auswertungen belegen eine hohe Repräsentativität des Rasternetzes für verschiedene Fragestellungen. Waldzustandserhebung – Methodik und Durchführung Aufnahmeumfang Die Waldzustandserhebung erfolgt auf mathematisch -statistischer Grundlage. Auf einem systematisch über Schlesstein verteilten Rasternetz werden seit 1984 an jedem Er hebungspunkt 24 Stichprobenbäume begutachtet. Für den Zeitraum 1984– 2012 betrug die Rasterweite des landesweiten Stichprobennetzes 2 x 2 km, 2 x 4 km, 4 x 2 km und 4 x 4 km mit 148 bis 200 Erhebungspunkten. Alle Stichprobenbäume wurden mit gleicher Gewichtung bei der Berechnung der Er-gebnisse berücksichtigt. Im Vorfeld der Erhebung 2013 wurde ein landesweit einheitliches Erhebungsraster (4 x 2 km) mit 129 Stichprobenpunkten eingerichtet. 2025 konnten 128 Erhebungspunkte in die Inventur einbezogen werden. Dieser Aufnahmeumfang ermöglicht repräsentative Aussagen zum Waldzustand auf Landesebene sowie Zeitreihen für die Baumarten Buche, Eiche, Fichte, Kiefer und die Gruppen der sonstigen Laub - und Nadelbäume. Das WZE -Kollektiv umfasst 2025 in Schleswig -Holstein 31 Baumarten. Den größten Anteil hat mit 26 % die Buche, gefolgt von der Gruppe der sonstigen Laubbäume (22 %). Hier sind Birken, Erlen und Ahorne besonders häufig vertreten, gefolgt von Esche, Hainbuche, Roteiche sowie Pappel und Weidenarten. Anteile unter 20 % haben die Fichte (17 %), die sonstigen Nadelhölzer (15 %), in die vor allem Lärchen, aber auch Sitkafichte, Douglasien und verschiedene Tannen fallen, und die Eiche mit 14 %. Kiefern nehmen einen Anteil von 6 % ein. Die Aufnahmen zur Waldzustandserhebung erfolgten im Juli und August 2025. Sie sind mit qualitätssichernden Maßnahmen sorgfältig überprüft. Für den Parameter mittlere Kronenverlichtung zeigt die Tabelle auf Seite 7 den Standardfehler und die 95 %- Konfidenzintervalle (Vertrauensbereiche) für die Baumarten und Altersgruppen der WZEStichprobe 2025. Je weiter WZE-Aufnahmeteams bei der Schulung im Juli 2025 Foto: C. Klinck 7 Forstliches Umweltmonitoring der Vertrauensbereich, desto unschärfer sind die Aussagen. Ab einem Standardfehler von > 5 werden die Werte in den Grafiken nicht mehr dargestellt. Die Weite des Vertrauensbereiches wird im Wesentlichen beeinflusst durch die Anzahl der Stichprobenpunkte in der jeweiligen Auswerteeinheit und die Streuung der Kronenverlichtungswerte. Für relativ homogene Auswerteeinheiten (z. B. Buche über 60 Jahre) mit relativ gering streuenden Kronenverlichtungen sind enge Konfidenzintervalle auch bei einer geringen Stichprobenanzahl sehr viel leichter zu erzielen als für heterogene Auswerteeinheiten (z. B. sonstiges Nadelholz bis 60 Jahre), die sowohl in der Altersstruktur als auch in den Kronenverlichtungswerten ein breites Spektrum umfassen. Aufnahmeparameter Bei der Waldzustandserhebung erfolgt eine visuelle Beurteilung des Kronenzustandes der Waldbäume, denn Bäume reagieren auf Umwelteinflüsse u. a. mit Änderungen in der Belaubungsdichte und der Verzweigungsstruktur. Wichtigstes Merkmal ist die Kronenverlichtung der Waldbäume, deren Grad in 5 %- Stu fen für jeden Stichprobenbaum erfasst wird. Die Kronenverlichtung wird unabhängig von den Ursachen bewertet, lediglich mechanische Schäden (z. B. das Abbrechen von Kronenteilen durch Wind) gehen nicht in die Berechnung der Ergebnisse der Waldzustandserhebung ein. Die Kronenverlichtung ist ein unspezifisches Merkmal, aus dem nicht unmittelbar auf die Wirkung von einzelnen Stressfaktoren geschlossen werden kann. Sie ist daher geeignet, eine all gemeine Belastungssituation der Wälder aufzuzeigen. Bei der Bewertung der Ergebnisse stehen nicht die absoluten Verlichtungswerte im Vordergrund, sondern die mittelund langfristigen Trends der Kronenentwicklung. Zusätzlich zur Kronenverlichtung werden weitere sichtbare Merkmale an den Probebäumen wie der Vergilbungsgrad der Nadeln und Blätter, die aktuelle Fruchtbildung sowie Insektenund Pilzbefall erfasst. Mittlere Kronenverlichtung Die mittlere Kronenverlichtung ist der arithmetische Mittelwert der in 5 %-Stufen erhobenen Kronenverlichtungswerte der Einzelbäume. Starke Schäden Unter den starken Schäden werden Bäume mit Kronenverlichtungen über 60 % (inkl. abgestorbener Bäume) sowie Bäume mittlerer Verlichtung (30–60 %), die zusätzlich Vergilbungen über 25 % aufweisen, zusammengefasst. Absterberate Die Absterberate ergibt sich aus den Bäumen, die zwischen der Erhebung im Vorjahr und der aktuellen Erhebung abgestorben sind und noch am Stichprobenpunkt stehen, bezogen auf die im Vorjahr noch lebenden Bäume. Durch Windwurf und Durchforstung ausgefallene Bäume gehen nicht in die Absterberate, sondern in die Ausfallrate ein. Ausfallrate Das Inventurverfahren der WZE ist darauf ausgelegt, die aktuelle Situation der Waldbestände unter realen (Bewirtschaftungs-) Bedingungen abzubilden. Daher scheidet in jedem Jahr ein Teil der Stichprobenbäume aus dem Aufnahmekollektiv aus. Der Ausfallgrund wird für jeden Stichprobenbaum dokumentiert. Gründe für den Ausfall sind u. a. Durchforstungsmaßnahmen, methodische Gründe (z. B., wenn der Stichprobenbaum nicht mehr zu den Baumklassen 1–3 gehört), Sturmschäden oder außerplanmäßige Nutzung aufgrund von Insektenschäden. Dort, wo an den WZE-Punkten Stichprobenbäume ausfallen, werden nach objektiven Vorgaben Ersatzbäume ausgewählt. Sind aufgrund großflächigen Ausfalls der Stichprobenbäume keine geeigneten Ersatzbäume vorhanden, ruht der WZEPunkt, bis eine Wiederbewaldung erfolgt ist. Die im Bericht aufgeführte Ausfallrate ergibt sich aus den infolge von Sturmschäden, Trockenheit und Insektenoder Pilzbefall am Stichprobenpunkt entnommenen Bäumen. Die Ausfallrate wird seit dem Aufnahmejahr 1996/97 ermittelt. Literatur ICP Forests (2020): Manual on methods and criteria for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests. UNECE, ICP Forests, Hamburg Baumartengruppe Altersgruppe Anzahl Bäume Anzahl Plots Raster Standardfehler 95%- Konfidenzintervall Buche alle Alter bis 60 Jahre über 60 Jahre 796 184 612 73 27 52 4x2 km 4x2 km 4x2 km 1,8 1,9 1,6 18–25 4–11 23–29 Eiche alle Alter bis 60 Jahre über 60 Jahre 445 121 324 66 20 51 4x2 km 4x2 km 4x2 km 1,7 2,2 1,9 21–28 9–18 25–32 Fichte alle Alter bis 60 Jahre über 60 Jahre 522 142 380 57 17 44 4x2 km 4x2 km 4x2 km 2,3 4,8 2,3 24–33 10–30 27–36 Kiefer alle Alter bis 60 Jahre über 60 Jahre 172 19 153 21 4 18 4x2 km 4x2 km 4x2 km 1,2 3,8 1,3 12–17 1–25 12–17 andere Laubbäume alle Alter bis 60 Jahre über 60 Jahre 661 333 328 79 36 54 4x2 km 4x2 km 4x2 km 1,7 1,9 2,1 17–23 10–17 23–31 andere Nadelbäume alle Alter bis 60 Jahre über 60 Jahre 476 176 300 54 20 37 4x2 km 4x2 km 4x2 km 1,9 2,5 2,4 15–23 10–20 16–26 alle Baumarten alle Alter bis 60 Jahre über 60 Jahre 3072 975 2097 128 56 97 4x2 km 4x2 km 4x2 km 0,9 1,4 1,0 20–24 11–16 24–28 Baumanzahl, Plotanzahl, Raster sowie Standardfehler und 95 %-Konfidenzintervall der Kronenverlichtung für alle Baumartenund Altersgruppen der Waldzustandserhebung 2025 in Schleswig-Holstein. Das 95 %-Konfidenzintervall (=Vertrauensbereich) gibt den Bereich an, in dem der wahre Mittelwert mit einer Wahrscheinlichkeit von 95 % liegt. Das berechnete Konfidenzintervall kann jenseits der logischen Parametergrenzwerte (0 bzw. 100) liegen.