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Autor(en): Michael Englisch
Redaktion: BFW, Österreich
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Ökologische Grenzen der Biomassenutzung in Wäldern

Profil eines Rendzina-Bodens
Vollbaumnutzung ist in den Kalkalpen auf allen Rendzinastandorten als problematisch einzustufen

Die Forstwirtschaft kann die steigende Nachfrage nach Holz und Biomasse nur durch höhere Nutzungen abdecken, beispielsweise durch Ganzbaumnutzung. Unter dem Gesichtspunkt einer Nachhaltigkeit der Hauptnährstoffvorräte im Waldboden ergibt sich jedoch die Forderung: Die Nadel- und Blattmasse, wenn möglich auch das Feinreisig, sollen im Wald verbleiben.

Mit der Inbetriebnahme von zahlreichen Biomasse-Heizkraftwerken in den letzten Jahren, der Planung von weiteren im Inland sowie mit der Errichtung von neuen Sägewerken rund um Österreich wird ein rascher Anstieg des Inlandholzbedarfs prognostiziert.

Vor diesem Hintergrund richten sich an die österreichische Forstwirtschaft hohe Erwartungen, die steigende Nachfrage nach Holz (vor allem Sägerundholz, Schleifholz, Faserholz, Brennholz und Hackgut) durch vermehrte Nutzung zu erfüllen. Dabei werden in der Diskussion viel zuwenig mögliche Einschränkungen berücksichtigt: etwa die standörtliche Nachhaltigkeit, die ökonomisch-technischen Bedingungen für eine vermehrte Nutzung in ungünstigen Lagen infolge von Naturschutzauflagen und die Konkurrenzwirkung zwischen verschiedenen Holznutzungsansprüchen.

Problem Nährstoffentzug

Dem Ökosystem Wald werden mit jeder Nutzung wichtige Nährstoffe entzogen. Gerade diejenigen Biomassen-Kompartimente, die bei einer Ganzbaumernte mit entnommen werden (Feinäste, Reisig, Rinde und Nadeln/Blätter), weisen besonders hohe Nährstoffkonzentrationen auf.

Rehfuess (1990) zeigt, dass beim Übergang von der herkömmlichen Gewinnung des Derbholzes ohne Rinde zur Ganzbaumnutzung die Massenentnahme um 40% bis 70 % steigt. Die Stickstoff- und Phosphorentzüge erhöhen sich aber auf das Sechs- bis Zehnfache, jene von Kalium, Calzium und Magnesium auf das Drei- bis Fünffache.
Daneben sind gerade in der multifunktionalen Forstwirtschaft und vielfältigen Landnutzung, wie sie unsere Gesellschaft fordert, Überlegungen zu Natur- und Wasserschutz, zur Biodiversität und der Kohlenstoffspeicherung (Kyoto-Protokoll) ebenso anzustellen wie zur physikalischen Stabilität des Standorts (beispielsweise Bodenverdichtung oder Erosion durch hochmechanisierte Holzernte).

Bewertungsmodell

Der hier vorgestellte Ansatz zur Bewertung von Standorten in Bezug auf Biomasseentnahmen bezieht sich alleine auf die Nachhaltigkeit der Hauptnährstoffvorräte im Waldboden (Abbildung 1).

Abbildung 1: Nährstoffbilanz
Abbildung 1: Bestimmungsglieder einer Nährstoffbilanz für einen Waldstandort

Alle durch die Ernte hervorgerufenen Nährstoffexporte können für durchschnittliche (angenommene) Umtriebszeiten in mittlere zeitbezogene (zum Beispiel jährliche, umtriebszeitbezogene) Entzüge umgerechnet und mit den übrigen Ein- und Ausgangsgrößen in einer Nährelementbilanz für den Standort verglichen werden. Bei den Einträgen in das Ökosystem spielen die Nährstoffeinträge mit Niederschlägen und Hangwasser, der Windeintrag sowie die Verwitterung und gegebenenfalls die Düngung eine Rolle, bei den Austrägen sind die Bodenauswaschung (Leaching), Auswehung, Ausgasung und Ernteentzug wesentliche Größen.

Das Ergebnis wird den Nährelementvorräten im Boden (kurz-, mittel-, langfristig) gegenübergestellt. Je nachdem, ob und für wie viele Hauptnährstoffe oder in welchem Ausmaß die Nährelementbilanz negativ ist, kann eine Bewertung etwa nach dem Ampelsystem (Biomassenentnahme möglich, problematisch, sollte unterbleiben) erfolgen.

Einige unbekannte Größen

Dieser Ansatz ist statisch, das heißt die zeitliche Variabilität der einzelnen Bilanzglieder wird allenfalls implizit berücksichtigt. Dies ist in zahlreichen Unbekannten begründet:

  • Für den einzelnen Standort sind weder Nutzungsintensität (Biomassenentnahme in der Durchforstung) noch Nutzungstechnologie (und damit auch die potenziell entzogenen Biomassekompartimente) über die Umtriebszeit konstant und im Detail oft unbekannt (Kleinwald).
  • Zur Quantifizierung der natürlichen und anthropogenen Einträge stehen meist keine standortsspezifischen Daten (über längere Zeiträume) zur Verfügung.
  • Über das Bestandeswachstum können Aussagen meist nur über ein unterstelltes Wachstums- und Nutzungsmodell, zum Beispiel die Hilfstafeln für die Forsteinrichtung (Marschall 1975) und formulierte Szenarien (Bestockung, Vollbaumnutzung etc.), getroffen werden.
Tab. 1: Minima und Maxima der Elementeinträge

Die jährlichen Verwitterungsraten können durch Einzeluntersuchungen (Tabelle 1) oder etwa durch das Modell PROFILE (Sverdrup 1982ff) eingeschätzt werden. Die  Höhe der Elementeinträge (mit dem Niederschlag) können beispielsweise durch die langjährigen Untersuchungen auf den österreichischen Level II-Flächen (Smidt & Obersteiner, unpubliziert) abgeschätzt werden (Tabelle 2).

Tab. 2: Nährelementfreisetzung

Typische Elementausträge (Leaching, Erosion, Hangwasser) für Bestände ohne Nutzung liegen für Stickstoff zwischen 2 und 20 kg.ha-1a-1, für Kalzium bei 7 bis 20 kg.ha-1a-1, bei Magnesium bei 2 bis 10 kg.ha-1a-1 und bei Kalium bei 2 bis 17 kg.ha-1a-1 (Kreutzer 1979). Standortsspezifische Daten stehen selten zur Verfügung.

Als Basis für die standortsspezifischen Nährstoffvorräte werden die Analysedaten und Profilbeschreibungen der österreichischen Waldbodenzustandsinventur (WBZI) herangezogen. Die Probeflächen der WBZI (FBVA 1992) wurden nach Bodentypen stratifiziert, mittlere Bodenmassen aus der Literatur gewonnen und den analysierten Tiefenstufen zugeordnet sowie aus den Bodenprofil-Beschreibungen mittlere Grobskelettanteile geschätzt. Als Ergebnis liegen für jeden Hauptbodentyp der WBZI mittlere, kurz-/mittelfristig bzw. langfristig verfügbare Nährstoffvorräte (Tabellen 3 und 4) vor.

Tab. 3: mittel - und langfristig verfügbare Nährelementvorräte
Tab. 4: kurzfristig verfügbare Nährelementvorräte

Aufgrund der großen Bandbreite der Nährstoffvorräte von Beständen können die angeführten Werte (Tabelle 5) nur als Richtwerte dienen. Die Variation der Nährstoffvorräte ist hoch und wird durch Baumart, Standort, Wuchsleistung und Alter bestimmt. Die in Tabelle 5 angeführten Bestände zeigen durchschnittliche Wuchsleistungen.

Tab. 5: Nährelementvorräte von Fichtenbeständen

Wo liegen die ökologischen Grenzen?

Stellt man die potenziellen Entzugsmengen bei Vollbaumnutzung (Vor- und Endnutzung, Tabelle 5) den kurzfristig verfügbaren Nährelementmengen im Boden gegenüber, ohne Ein- und Austräge zu berücksichtigen,

  • so übersteigen bei Rendzina, Semipodsol, Podsol und armer Braunerde die Entzugsmengen die kurzfristig verfügbaren Vorräte an Kalium,
  • bei Semipodsol, Podsol und armer Braunerde auch bei Calzium zum Teil erheblich.

Die entzogenen Mengen erreichen bereits einen nicht zu vernachlässigenden Prozentsatz der mittel- bis langfristig verfügbaren Nährstoffvorräte.
Vollbaumnutzung ist daher in den Kalkalpen auf allen Rendzinastandorten, ausgenommen den tiefgründigsten und grobskelettärmsten, als problematisch einzustufen, ebenso in den silikatischen Zentralalpen auf nährstoffarmen (seichtgründigen) und/oder podsoligen Standorten sowie in konvexen Relieflagen (Kuppen, Oberhängen und Rücken [Seichtgründigkeit]). Problematisch ist vor allem die wiederholte Anwendung der Vollbaumnutzung in der Durchforstung während einer Umtriebszeit.

Empfehlungen

Da in der Nadel- und Blattmasse ein Großteil der Nährstoffe gebunden ist, sollten sie, wenn möglich auch das Feinreisig, überhaupt im Wald verbleiben. Praktisch hieße das:

  • Kronenteile und den Zopf (>7 cm) im Bestand belassen,
  • Vollbaumernte nicht bei jeder Nutzung (vor allem in der Durchforstung) anwenden
  • oder Vollbaumnutzung nur auf Teilen der Nutzungsfläche durchführen.

Auch die ökonomischen Grenzen von Zuwachsverlusten dürfen nicht übersehen werden. In einer Untersuchung der Universität für Bodenkultur konnte bei konsequenter Entnahme von Reisig und Nadelmasse aus jungen Fichtenbeständen ein Zuwachsverlust von 10 % nach drei Jahren, von 20 % nach 20 Jahren nachgewiesen werden. Hier gilt es, mögliche Mehrerlöse gegen mögliche Zuwachsverluste und geringere Standortsproduktivität in der Zukunft abzuwägen.

Literatur

AK Standortskartierung 1996: Forstliche Standortsaufnahme (5. Aufl.), IHW-Verlag, Eching b. München
FBVA (Hrsg.) 1992: Österreichische Waldboden-Zustandsinventur. Ergebnisse. Mitteilungen FBVA 168/I+II, 247 S.
Krapfenbauer A. & Buchleitner E. 1981: Holzernte, Biomassen- und Nährstoffaustrag, Nährstoffbilanz eines Fichtenbestandes. Centralbl. F. d. ges. Forstwesen 98, H.4
Kreutzer, K. 1979: Ökologische Fragen zur Vollbaumernte. Forstw. Cbl. 98, 298-308

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