Klimaänderung Wirkung auf Waldbestände und veränderte Risiken

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1 Klimaänderung Wirkung auf Waldbestände und veränderte Risiken R.-V- Nagel / Prof. Dr. H. Spellmann Fortbildung in Remsfeld / Kassel / Witzenhausen 2012

2 Auswirkungen des Klimawandels auf die Wälder Boden: -Deposition -Nährstoffhaushalt - Wasserhaushalt - Durchwurzelung Pflanzenphysiologie:- Assimilation - Transpiration - Dissimilation - Mortalität Pflanzensoziologie: - Verbreitungsgrenzen - Artenspektrum - Konkurrenzkraft - Populationen Bestand: - Verjüngung - Wachstum - Struktur - Produktivität Waldschutz: - abiot. Schadereignisse - biot. Schaderreger Forstbetrieb: - Holzmarkt -Einkommen - Kalamitätsnutzungen - Arbeitsplätze Fazit: Forstwirtschaft wird riskanter; Entscheidungshilfen benötigt!

3 Grundannahmen der Modellentwicklungen = f I. Standort- Leistungsbezug II. Abiotische Risiken Klimawandel III. Biotische Risiken Standortskonstanz ist unter Klimawandel erst recht nicht mehr gegeben Trennung der Regionalisierte Problembereiche Standortsinformationen Wachstum und Risiken: -Bonitätsänderungenmüssen Temperatursummen von in der Ausfallraten Vegetationszeit unterschieden Ariditätsindex werden. -Verschiedene Klimatische Risiken Wasserbilanz unterliegen unterschiedlichen Einflussfaktoren Nutzbare in Feldkapazität unterschiedlicher Weise. -Wachstumsänderungenund Nährstoffausstattung Risiken unterliegen einer unterschiedlichen Digitales Geländemodell Dynamik. (Hilfsvariablen) Prognosen über die zukünftige Waldentwicklung erfolgen im Analogieschluss.

4 Arbeitsschritte zur Entwicklung von Anpassungsstrategien 1. Regionalisierung der Klimaszenarien inkl. Witterungsextreme 2. Quantifizierung des pflanzenverfügbaren Wassers 3. Ableitung des Standort-Leistungs-Bezuges 4. Abgrenzung standortsabhängiger Risiken 5. Entwicklung mehrdimensionaler Ökogramme zur Baumartenwahl 6. Überprüfung von Verjüngungs-, Pflege- u. Nutzungskonzepten, Praxisempfehlungen

5 Vom Punkt in die Fläche Güte der Standortinformation Zentrale Größe: Nutzbare Feldkapazität (nfk) Beispiel: Einzugsgebiet der Oker/ Westharz - Bodenübersichtskarte 1: Ø 121 mm Ø 133 mm Standortskartierung nfk mm (Quelle: Sutmöller 2008)

6 Entwicklung von Anpassungsstrategien I. Standort- Leistungsbezug = f Klimawandel?

7 Entwicklung von Anpassungsstrategien I. Standort- Leistungsbezug = f Klimawandel?

8 Schätzung der Mittelhöhenbonität - longitudinales-durchmesser-höhen-modell ohne Bodenparameter - (Quelle: Schmidt 2008, 2009) Bonität[hg100] = f(temperatursumme in Veg., Ariditätsindex, Keimjahr) Bonitierung unter nicht konstanten Klimabedingungen Implementierung in Waldplaner

9 Schätzung der Mittelhöhenbonität - Hauptbaumarten in unterschiedlichen Regionen (Quelle: Schmidt 2010) feucht/kalt feucht/warm Bad Harzburg: 300m Freiburg: 300m Douglasie, Fichte, Buche, Kiefer, Eiche trocken/warm Naumburg: 130m nass/kalt Schongau: 726m

10 Standort-Leistungs-Modell (+Trockenstress) Beispiel: Arealflächenveränderung der Baumart Buche Definition pot. Buchenstandorte: mindestens II. Ekl; KWB+nFKin VZ > -200 mm - unter heutigen Bedingungen: 86 % aller Waldstandorte sind pot. Buchenstandorte - unter A1B trockene Variante: 86 % bis 2040, 61 % bis 2070, 43 % bis 2100 Arealflächenveränderung Status quo zu unter A1B trockene Variante für Buchenanbau ungeeignet potenzielle Buchenstandorte zukünftig wegfallende Standorte zukünftig hinzukommende Standorte

11 Standort-Leistungs-Modelle (+Trockenstress) Beispiel: Arealflächenveränderung der Baumart Buche Definition pot. Buchenstandorte: mindestens II. Ekl; KWB+nFKin VZ > -200 mm - unter heutigen Bedingungen: 86 % aller Waldstandorte sind pot. Buchenstandorte - unter A1B trockene Variante: 86 % bis 2040, 61 % bis 2070, 43 % bis 2100 Arealflächenveränderung Status quo zu unter A1B trockene Variante Modelllimitationen: z. B.. - Nässegrenze - Spätfrostgefahr in Hochlagen für Buchenanbau ungeeignet potenzielle Buchenstandorte zukünftig wegfallende Standorte zukünftig hinzukommende Standorte

12 Standort: Wasserbilanz in VZ [mm] Mehrdimensionale Bonitätseinschätzung Höhenlage: 535 m Niederschlag: 357 mm in VZ Temperatur: 14,4 C in VZ Nährstoffe gut mesotroph nfk: 139 mm (auf 1,4 m Bodentiefe) ndep2004: 3562 eq/ha/a (Quelle: Albert 2010, verändert) Klimaszenario A1B tro. Buche Fichte Douglasie Status quo Status quo Status quo Temperatursumme in VZ [ C] hg100 I,5 Ertragsklasse optimale Anbaubedingungen II,5 EKl hg100 < I,5 EKl hg100 < II,5 EKl zum Anbau empfohlen kritische Anbaubedingungen

13 Entwicklung von Anpassungsstrategien I. Standort- Leistungsbezug II. Abiotische Risiken = f Klimawandel (Quelle: Schmidt et al., 2010)

14 Trockenstressindikator KWB+nFK Risikoklassifizierung nach klimatischer Wasserbilanz und nutzbarer Feldkapazität (nfk) Definition der Klassengrenzen (verändert nach Spellmann et al. 2011) Trockenstressrisiko Fichte Buche Eiche/Douglasie Kiefer gering > -100 mm > -125 mm > -160 mm > -190 mm mittel -100 bis -180 mm -125 bis -200 mm -160 bis -270 mm -190 bis -350 mm hoch < -180 mm < -200 mm < -270 mm < -350 mm Umsetzung in Risikokarten Trockenstress

15 Sturmschadensrisiko (Quelle: Schmidt 2010) P (Sturmschaden) = f (Baumart, BHD, Baumhöhe, Exponiertheit, Exposition, Wasserhaushalt)

16 Analyse des Sturmschadenrisikos P (Sturmschaden) = f (Baumart, BHD, Baumhöhe, Exponiertheit, Exposition, Wasserhaushalt) (Schmidt 2010) Wahrscheinlichkeit eines Sturmschadens 0% 50% 100% Gewässer Nichtholzboden 1000 m Umsetzung in Risikokarten Sturm

17 Entwicklung von Anpassungsstrategien I. Standort- Leistungsbezug II. Abiotische Risiken = f Klimawandel III. Biotische Risiken (Foto: Steffens, NW-FVA)

18 Biotische Risiken: Buchdrucker - Wahrscheinlichkeit für Buchdruckerbefall innerhalb einer 10 jährigen Periode- (Quelle: Overbeck 2010) P (Käferbefall) = f (Frischestufe, Nährstoffkl., Temperatursum. in Veg., Mischungsanteil) HNN 430 m mäßig frisch frisch nachhaltig frisch HNN 750 m mäßig frisch frisch nachhaltig frisch Bestände mittlere Nährstoffversorgung mit einem Käferholzanteil an der Gesamtnutzung (Fichte) > 2%, Fichtenanteil > 75%

19 Biotisches Risiko Buchdrucker - Wahrscheinlichkeit für Buchdruckerbefall innerhalb einer 10 jährigen Periode - (Overbeck 2011) P (Käferbefall) = f (Frischestufe, Nährstoffklasse, Temperatursumme in Veg., Mischungsanteil) vorgeschaltete Risikoanalyse

20 Simulation der Waldentwicklung mit dem Waldplaner Sturm Trockenheit Feuer Buchdrucker Kieferngroßschädlinge Maikäfer klimasensitives Durchmesserwachstum (Quelle: Hansen 2010, verändert)

21 Entscheidungsunterstützungssysteme: Risikopotenzialkarten und Ökogramme, integrierte Simulation von Szenarien Wasserdefizit Standort-Leistung Buchdruckerbefall Eiche mehrdimensionale Ökogramme Status quo Sturmwurfrisiko

22 Vorläufige Empfehlungen zur Anpassung an Klimaveränderungen

23 Vorläufige Empfehlungen zur Bewirtschaftung 1. Priorität: Stabilisierung der vorhandenen Wälder Erhöhung der Einzelbaumvitalität (von Beginn an: Pflanzung; Stammzahlreduktion Fi-NV ) gestaffelte Durchforstungen zur Verkürzung der Produktions- und Gefährdungszeiträume Erhalt bzw. zur Förderung von Mischbaumarten Kompensationskalkung ggf. ausnahmsweise Niederdurchforstungen bei nicht standortsgemäßer Fichte (trocken, mäßig sommertrocken, mäßiger bis starker Wasserüberschuss, flachgründige Sonnhänge) zur Senkung der Wasserkonkurrenz bzw. Erhaltung einer gewissen Bestandesstabilität

24 Einfluss von Durchforstungen bei Fichte auf Bestandesniederschlag und Bestandestranspiration Versuchsanlage Pfeffenhausen Bayern gepflanzt mit 3700/ha Transpiration E [kg m -2 d -1 ] D0 D1 D2 Auswahl von je 400 Auslesebäumen/ha Abgrenzung einer Intensivmessfläche 2008: Messung ohne Eingriff (Ausschluss von a priori Unterschieden) 0 70 Apr Mai Jun 60Jul Aug Sep Okt Transpirationsfläche Interzeptionsverlust [%] I 100% Behandlung 2009: 30 Interzeptionsverlust 416 mm Variante I: Kein 20Eingriff (Kontrolle) II 56 % Variante 334 II: konventionelle mm (79%) 10 Auslesedurchforstung Transpiration pro Variante III: Lichtung I (400 Blatt Bäume/ha) II höher III III 37 % 192 mm 0 (46%) 50 Transpiration 40 (AMMER 2011) D0 D1 D2

25 Vorläufige Empfehlungen zur Bewirtschaftung 2. Priorität: Senkung bzw. Verteilung der Risiken Vorrang für standortsgemäße Naturverjüngung ausreichende Z-Baumzahlen Begrenzung der Vorratshöhen differenzierte Zielstärkennutzung, ggf. kleinflächige bzw. saumweise Endnutzung keine destabilisierenden Maßnahmen (z. B. Verdichtung der Erschließung) konsequenter Waldschutz Etablierung von Nachwuchs

26 Vorläufige Empfehlungen zur Bewirtschaftung 3. Priorität: standortsgemäßer Waldumbau Begründung von Mischbeständen keine Übernahme schon heute nicht standortsgemäßer Naturverjüngung Überpflanzen künftig nicht standortsgemäßer Fi-NV mit Dgl, KTA, Bu Ausnutzung größerer Störungslöcher (> 0,3 ha) Einbeziehung von Pionierbaumarten Integration von anbauwürdigen nicht standortsheimischen Baumarten (Dgl, KTa, Jlä, REi) kein Anbau von Baumarten in ihrem standörtlich / klimatischen Grenzbereich Prioritätensetzung im Waldumbau nach Risikoeinschätzung

27 Schlussfolgerungen Abgesicherte Klima-Anpassungsstrategien für eine nachhaltigewaldbewirtschaftung sind derzeit noch nicht verfügbar. Die angewandte forstliche Forschung hat sich des Themas angenommen und ist auf guten Wegen. Angesichts der Langfristigkeit der forstlichen Produktion, verbietet sich jegliche Form von Aktionismus. Vorläufige Entscheidungshilfen verhindern grobe Fehler. Mit den derzeitigen Vorräten sollte sorgsam umgegangen werden. Angemessener Nadelbaumanteil vorrangig auf stabilen Standorten - sichert die Erträge der Forstbetriebe, die Versorgung der Holzindustrie und erhöht die Kohlenstoffsequestrierung von in Forstprodukten (Holzbau).