Waldböden im Fokus

Böden entwickeln sich in langen Zeit­räumen aus dem Ausgangsgestein durch das Einwirken von Klima, Relief und Lebewesen (Bakterien, Pilze, Bo­dentiere, Pflanzen). In der Schweiz sind die meisten Böden rund 10’000 Jahre alt, denn ihre Entwicklung begann mit der Freilegung des Ausgangsgesteins nach dem Rückzug der Gletscher am Ende der letzten Eiszeit. Dank hete­rogener Geologie und Klima ist hier auf diese Weise eine grosse Vielfalt an unterschiedlichen Waldböden entstan­den (Abb. 1). Waldböden gelten als naturnah, da die Nutzung der Wälder ohne die üblichen landwirtschaftlichen Kultur­massnahmen wie Bearbeitung, Dün­gung oder Bewässerung auskommt.

Dank ihrer Porenstruktur, ihren Oberflächen aus mineralischen und or­ganischen Bestandteilen und ihrer In­teraktion mit Pflanzenwurzeln erfül­len unbelastete, intakte Waldböden zahlreiche wichtige Funktionen in bei der Regulierung von Wasser, Nährstof­fen und Kohlenstoff («Regulierungs­funktion»), der Produktion von Holz («Produktionsfunktion») und als Le­bensraum für unzählige Bodenorga­nismen («Lebensraumfunktion»). Diese Funktionen der Waldböden sind wichtige Fakto­ren für die Gewährleistung von Wald­ökosystemleistungen, seien dies Regu­lierungsleistungen wie Hochwasser­schutz oder Versorgungsleistungen wie sauberes Trinkwasser.

Während solche Waldöko­systemleistungen oft im Fokus stehen, werden kulturelle Leistungen von Wäl­dern häufig unterschätzt. So liefern Waldböden Früchte und Speisepilze zum Sammeln, beherbergen viele Bo­denorganismen zum Beobachten und Erforschen, und tragen so zum Wohl­befinden und zur Wissenserweite­rung der Menschen bei. Ebenfalls lie­fern Bodenmikroorganismen den typi­schen duftenden Waldbodengeruch. Es sind dies flüchtige und gasförmige Ter­penverbindungen, sogenannte «Geos­mine», welche von Aktinobakterien stammen und für den charakteristi­schen Geruch frischer Erde verant­wortlich sind.

In den letzten Jahrzehnten erfuhren Waldböden allerdings schleichende Veränderungen, Schwefel- und Stick­stoffeinträge aus der Luft nahmen zu und veränderten langsam die Verhält­nisse im Waldboden. Diese Einträge veränderten die chemische Zusammen­setzung der Waldböden und führten an bestimmten Orten zu einer Beschleuni­gung der Bodenversauerung, die an und für sich ein natürlicher Prozess ist.

In stark versauerten Böden ist das Wurzel­wachstum sensitiver Baumarten durch die Freisetzung von Aluminium einge­schränkt und die mikrobielle Aktivi­tät ist verringert. Zum Glück, und wie im Waldbericht von 2015 festgehalten, sind die Schwefeleinträge in den letzten Jahren dank strengerer Vorschriften bei den Heizungsanlagen zurückgegangen. Die Stickstoffeinträge sind jedoch immer noch hoch, und die Gefahr von Nitrat­auswaschung, Nährstoffverlusten und Nährstoffungleichgewichten bleibt wei­terhin bestehen (mehr dazu).

In den letzten Jahren kam jedoch der Klimawandel als neue Bedrohung hinzu. Erhöhte Temperaturen, Zu­nahme von Hitzetagen, längere Tro­ckenperioden sowie veränderte Inten­sitäten und Häufigkeiten von Starknie­derschlägen und Stürmen beeinflussten die Wälder zunehmend. Zu den wich­tigsten Ereignissen in der jüngsten Zeit gehören die Trockenjahre 2015 und 2018 sowie das Sturmjahr 2018. Sterben zum Beispiel grosse Baum­bestände nach starker Trockenheit ab, kommt dies einer potentiellen Gefähr­dung der Bodenfunktionen und der mit ihnen verbundenen Ökosystemleistun­gen gleich.

Wenn Baumwurzeln absterben oder Bäume umgerissen werden (Abb. 3), be­einflusst dies nachhaltig die Wald­böden und deren Funktionalität. Durch die Zerstörung der Bodenstruktur gelangt vermehrt Sau­erstoff in den Boden, wodurch Zer­setzungsprozesse ausgelöst werden, die zum Abbau des im Waldboden ge­speicherten Kohlenstoffs und letzt­endlich zur erhöhten Freisetzung von Kohlendioxid führen. Durch den Ver­lust von Humus wird auch die Spei­cherleistung für Wasser und Nährstoffe stark beeinträchtigt. Eine weitere ne­gative Folge kann sein, dass durch ab­sterbende Bäume die Stabilität eines Hanges schwindet, da der Waldboden nicht mehr durch ein intaktes Wur­zelwerk zusammengehalten wird, was schliesslich an steilen Hängen zu Ero­sion führt. Und nicht nur dies: Das Ab­sterben der Bäume kann seinerseits zum Klimawandel beitragen, indem durch die Zersetzung des absterben­den Pflanzenmaterials vermehrt Koh­lendioxid an die Atmosphäre abgege­ben wird.

Angesichts seiner Multifunktionalität und der langen Zeiträume, die es zu seiner Entstehung braucht, muss der Waldboden als eine nicht erneuerbare Ressource betrachtet werden. Im Forum für Wissen 2013 stand der «physikalische Bodenschutz bei der Holzernte» im Vordergrund, das heisst insbesondere die Gefahr der Bodenverdichtung durch inten­sive Holznutzung, und damit der Er­halt einer guten Bodenstruktur. Letztere ist für die Ausbildung des Porenraums wichtig, der, wie oben schon erwähnt, eine zentrale Rolle bei der Erfüllung vieler Bodenfunktionen spielt.

In Forum für Wissen 2022 wurde die­ses Thema wieder aufgenommen, im Sinne einer Zwischenbilanz, inwieweit die entspre­chenden Massnahmen aktuell umge­setzt werden. Inwieweit sind Forstwart-Lehrlinge und Forstpersonal durch gezielte Schulung und Aufklärung in Bezug auf bodenschonende Holzernte sensibilisiert? Werden zum Beispiel nach lang anhaltenden Niederschlägen bodenschonende Massnahmen wie das Reduzieren des Reifenfülldruckes oder das Auslegen von Reisigmatten in den Rückegassen angewendet (Abb. 4). Durch Beachten solcher Leitlinien kann der Forstdienst viel zum Erhalt der Bodenfunktionalität beitragen.

2019 wurde das Schweizer Kompetenzzentrum für Boden (KOBO) gegründet. Betrieben wird es gemeinsam von den Bundes­ämtern für Raumentwicklung (ARE), Umwelt (BAFU) und Landwirtschaft (BLW). Das KOBO ist eine nationale Servicestelle für Bund und Kantone und soll diese im Bodenschutzvollzug und bei der nachhaltigen Nutzung der Ressource Boden unterstützen.

Das Kompetenzzentrum koordiniert und standardisiert dazu Methoden und In­strumente für die Erhebung, Bewer­tung und Bereitstellung von Bodenin­formationen in der Schweiz. Insbesondere werden im KOBO altbewährte mit neuen Me­thoden verknüpft. So sollen neue di­gitale Werkzeuge wie die Auswertung von Fernerkundungsdaten, spektrosko­pische Messmethoden für Bodeneigen­schaften oder eine computergestützte Stichprobenplanung das Erheben und Auswerten von Bodeninformationen unterstützen.

Mit Hilfe von maschinellen Lern- Algorithmen sind wir seit Kurzem in der Lage, räumlich hochaufgelöste di­gitale Karten von Bodeneigenschaf­ten für den ganzen Schweizer Wald zu erstellen, zum Beispiel eine Vorher­sage des pH-Wertes in 5 bis 15 cm Bo­dentiefe (Abb. 5). Um aber Bodeninformationen als Planungshilfe für Vollzugsbehör­den und forstliche Entscheidungsträ­ger nutzbar zu machen, muss ein finaler Schritt von der Kartierung einzelner Bodeneigenschaften zur Bewertung und Kartierung von Bodenfunktionen gemacht werden. Beispiele sind Karten des Wasserretentions- oder des Säu­repuffervermögens, wie sie das Baye­rische Landesamt für Umwelt heraus­gibt.