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Forschungsanstalt WSL

Eidg. Forschungsanstalt WSL
Bestandesdynamik und Waldbau
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Artikel

Autor(en): Christoph Angst et al.
Redaktion: WSL, Schweiz
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Waldentwicklung nach Windwurf in tieferen Lagen der Schweiz

Schlussbericht eines Projektes im Rahmen des Programms "Lothar Evaluations- und Grundlagenprojekte"

Seit dem Orkan "Vivian" vom Februar 1990 haben Forscherinnen und Forscher viele neue Erkenntnisse zur Waldentwicklung nach Stürmen in Bergregionen gewonnen. Was auf Sturmflächen in tieferen Lagen geschieht, war bis 2000 hingegen wenig bekannt. Die Resultate eines interdisziplinären Lothar-Projektes geben Informationen.

Sturmfläche Habsburg
Abb. 1 - Zerzausster Wald bei Habsburg AG, eine von sieben Untersuchungsflächen.
Foto: Thomas Reich (WSL)

Die durch den Jahrhundertsturm "Lothar" verursachten immensen Windwurfschäden in den Wäldern Mitteleuropas haben unter anderem auch viele Fragen aufgeworfen. Mit Bezug auf die unterschiedlichen Auswirkungen vom Liegenlassen und Räumen des Sturmholzes formulierte die Eidgenössische Forschungsanstalt WSL daher acht verschiedene Projekte. Diese wurden organisatorisch unter dem Projekt "Waldentwicklung nach Windwurf in tieferen Lagen der Schweiz", kurz "Rahmenprojekt Lothar", zusammengefasst und koordiniert.

Das Projekt wurde vom Bundesamt für Umwelt (BAFU) und von der Forschungsanstalt WSL finanziert und dauerte von Mitte 2000 bis Ende 2003. Die Fragestellungen des Rahmenprojektes beruhten im wesentlichen auf dem Vergleich der Entwicklung auf ungeräumten Windwurfflächen und auf Flächen, wo das Holz nach dem Sturm geräumt wurde.

Insgesamt handelt es sich um fünf Flächenpaare ("geräumt" und "belassen") im Buchenwald des Mittellandes (Habsburg, Messen, Müntschemier, Sarmenstorf und Wohlen) und zwei Flächen im Fichten-Tannen-Buchenwald der Voralpen (Châtel-St-Denis und Walkringen). Untersucht wurden insbesondere die Veränderungen im Boden, die Auswirkungen des grossflächigen Wegfalls der Bäume auf die Mykorrhiza-Pilzflora, die Dynamik der Vegetation und der natürlichen Waldverjüngung im speziellen, die Wechselbeziehungen zwischen Rehwild und Nahrungsangebot, die Bedeutung des Windwurfes auf die Biodiversität bei Pflanzen, Insekten und Kleinsäugern sowie die Zersetzungsabläufe beim Buchenholz.

Die Resultate der Forschungsprojekte des Rahmenprojekts Lothar beziehen sich auf die ereignisreichen und für die weitere Wiederbewaldung entscheidenden ersten vier Jahre nach dem Sturm.

Veränderungen im Boden und Entwicklung der Biodiversität

Vermessung einer Rötelmaus
Abb. 2 - Die Rötelmaus war die häufigste Kleinsäuger-Tierart auf den Lothar-Flächen.
Foto: Thomas Reich (WSL)
 
Pilze spielen beim Holzabbau eine wichtige Rolle
Abb. 3 - Pilze haben eine wichtige Funktion beim Abbau des liegengelassenen Sturmholzes.
Foto: Thomas Reich (WSL)

Der plötzliche Wegfall der Baumschicht und das damit verbundene radikal veränderte bodennahe Mikroklima löste in den oberflächennahen Horizonten des Bodens und in der Vegetation eine hohe Dynamik aus. Als Folge der Veränderungen im Wasserhaushalt setzten im Wurzelraum Verlagerungsprozesse ein, die insbesondere bei Parabraunerden zu Verschlämmungen im Hohlraumsystem und damit zu erhöhten Dichtewerten führten. Noch tiefgreifendere und oft auch lang anhaltende Bodenveränderungen stellten P. Lüscher und M. Kuhn auf den Versuchsflächen fest, die mit Holzerntemaschinen befahren wurden. Dadurch werden je nach Ernteverfahren z.T. grossflächig wichtige Bodenfunktionen beeinträchtigt und die Wiedererschliessung durch neue Wurzeln erschwert. Das Ausmass solcher negativen Auswirkungen kann durch sorgfältiges Vorausplanen und Einhalten des Erschliessungsnetzes in Grenzen gehalten werden.

Die beschleunigten Abbauprozesse im Oberboden setzten Nährstoffe frei, welche zusammen mit dem erhöhten Lichtgenuss von zahlreichen neu auftretenden Pflanzenarten genutzt wurden. Umgekehrt nahm die Zahl der schattentoleranten Waldarten ab. Auf den Lotharflächen des Mittellandes registrierten M. Nobis und Th. Wohlgemuth eine deutlich dynamischere Vegetationsentwicklung als nach Vivian im Gebirgswald. Der Reichtum an Pflanzenarten war auf den geräumten Windwurfflächen grösser als auf den ungeräumten Flächen, während die Variante Wald am artenärmsten blieb. Als Folge der Räumung waren Störungszeiger wie Binsen sowie einige Arten der angrenzenden Waldwege und umliegenden Landwirtschaftsflächen deutlich häufiger als auf belassenen Flächen. Der anfängliche Artenreichtum ging auf den belassenen Flächen bereits drei Jahre nach dem Sturm und mit einem Jahr Verzögerung auch auf den geräumten Flächen wieder signifikant zurück. Ein wesentlicher Grund hierfür war das rasche Überhandnehmen konkurrenzstarker Arten wie Brombeeren und Himbeere.

Auch die Insektenfauna erfuhr durch die grossflächige Öffnung des Kronendaches eine markante Erhöhung der Artenvielfalt. Auf den Sturmflächen fand B. Wermelinger im Jahr 2002 zwischen 20 und 200 % mehr Arten als im intakten Wald. Am extremsten zeigte sich dies bei Blatt- und Prachtkäfern. Auch die im Wald zahlenmässig viel häufigeren Borkenkäfer wiesen auf den Sturmflächen eine höhere Artenzahl auf. Bezogen auf die bisher bestimmten Insektenarten unterschieden sich die Varianten "belassen" und "geräumt" in der Artenzahl nicht, wohl aber in der Artenzusammensetzung. Bei einer örtlichen Kombination beider Behandlungsvarianten errechnete sich gegenüber einer einzelnen Variante eine Erhöhung der Artenvielfalt um ca. 20 %.

Kleinsäugerarten wurden gemäss den Untersuchungen von P. Duelli in den Sturmflächen insgesamt 7, im Wald 5 gefunden. Die am häufigsten gefangenen Arten Rötelmaus und Waldmaus bevorzugten eindeutig die Sturmflächen.

Während die Biodiversität im allgemeinen von dem Windwurfereignis profitierte, bewirkte der auf grosser Fläche erfolgte Wegfall der Bäume in den ersten vier Jahren nach "Lothar" eine deutliche Reduktion der Mykorrhiza- Pilzarten. Trotzdem vermochten die verbliebenden Mykorrhizapilze die Wurzeln von aufkommenden Sämlingen immer noch vollständig zu mykorrhizieren. Dies bestätigt den Befund der Untersuchungen von S. Egli in der höher gelegenen Vivianfläche bei Schwanden (GL).

Der Zersetzungsprozess des liegenden Holzes trägt ebenfalls zur Bereicherung der Artenvielfalt auf Windwurfflächen bei. J. Polomski und U. Heiniger zählten bisher auf den belassenen und geräumten Varianten gleichviele holzzersetzende Pilzarten. Im vierten Jahr hatten sich im vor der Witterung ungeschützten Buchenholz bereits Pilzarten angesiedelt, die bezüglich der Holzzersetzung den Übergang von der Initialphase zur Optimalphase kennzeichnen. Bis zur vollständigen Auflösung eines Buchenholzrugels von 10-20 cm Dicke dürfte es aber noch mindestens 20 Jahre dauern.

Verjüngung und Vegetation

Brombeerdickicht
Abb. 4 - Die Brombeere deckt viele Windwurf-Flächen innert weniger Jahre ab. Deshalb ist eine ausreichende Vorverjüngung wichtig.
Foto: Ulrich Wasem (WSL)

Im allgemeinen hatten die Vorverjüngung und die Buchen-Vollmast 1999 für die Verjüngung der Schlussbaumarten ungleich grössere Bedeutung als die Ansamung nach dem Sturm. Nach dem Sturm samten sich nur wenige neue Buchen, Eichen oder Ahorne erfolgreich an. Die negative Auswirkung der Dominanz konkurrenzstarker Arten, v.a. Brombeeren, auf die Verjüngungsdichte in den ersten Jahren nach dem Sturm konnte im Projekt von M. Nobis und A. Bürgi vor allem für niedrige Buchenverjüngung - im Gegensatz zu anderen Baumarten - indirekt aufgezeigt werden. Beim Projekt von Ch. Angst und Th. Reich machte sich dieser Zusammenhang allerdings nur sehr schwach bemerkbar. Auf geräumten Flächen mit anfänglich offenen Böden konnten Birke, verschiedene Weiden und anderen Pionierbaumarten die kurze vegetationsarme Zeit für die Ansamung nutzen und dadurch mancherorts die Baumartenzusammensetzung in der Verjüngung wesentlich mitbestimmen.

Im allgemeinen konnte die natürliche Baumverjüngung auf der Mehrzahl der Flächen als ausreichend beurteilt werden. Allerdings stellten Ch. Angst und Th. Reich gegenüber den geräumten Flächen auf den ungeräumten signifikant mehr grössere Lücken fest, für welche im Wirtschaftswald die Notwendigkeit nachträglicher Ergänzungspflanzungen zu überlegen wäre. Ob die Verjüngung auf belassenen Flächen zahlreicher oder spärlicher aufkommt als auf geräumten, kann nicht generell beantwortet werden. Mindestens ebenso entscheidend wie das Belassen bzw. Räumen des Sturmholzes ist die Verjüngungssituation im Vorbestand, die Schonung der vorhandenen und sich einstellenden Verjüngung im Falle der Sturmholznutzung und die Distanz zu Samenbäumen. Ein noch offenes Problem stellt die zukünftige Pflege grosser, durch Sturmwurf entstandener Verjüngungsflächen dar, einerseits wegen der angespannten wirtschaftlichen Situation vieler Forstbetriebe, die eine konventionelle Pflege grosser Flächen nicht zulassen und andererseits weil die Erfahrung mit der Pflege solch grosser Flächen fehlt. Hierzu werden auch aus der weiteren Sturmflächenforschung praxisnahe Lösungsansätze erwartet.

Nutzung der Windwurfflächen durch das Reh

Reh
Abb. 5 - Besonders im Winter sind die Knospen junger Bäumchen eine beliebte Nahrung.
Foto: Ulrich Wasem (WSL)

Bezüglich Anzahl und Verteilung der Verbissspuren an der Vegetation stellten B. Moser und K. Hindenlang fest, dass das Reh die untersuchten belassenen Flächen deutlich weniger nutzte als die Varianten Wald und geräumte Windwurffläche. Im Durchschnitt wurden in Habsburg und Müntschemier nur gerade 11 % bzw. 2 % aller Frassspuren in der belassenen Windwurffläche beobachtet. Die Unterschiede zwischen belassenen und geräumten Flächen werden durch die Resultate von M. Nobis und Th. Wohlgemuth gestützt. Auch die Verjüngungserhebungen von Ch. Angst und Th. Reich weisen darauf hin, dass das Reh die belassenen Flächen im Gegensatz zu den geräumten meist nicht flächendeckend nutzen kann, d.h. dass liegendes Holz und starker Brombeerenbewuchs auch für das Reh ein bedeutendes Hindernis darstellen. Die Analyse der Häufigkeit gefundener Kothaufen ergab, dass Rehe sich nicht länger in Windwurfflächen aufhalten, als im stehenden Wald.

Mengenmässig wurden die Blätter und Triebe der Brombeeren und Himbeere eindeutig am häufigsten gefressen. Je nach Jahreszeit waren auch noch andere Kräuter und Bäume wichtiger Bestandteil im Speiseplan des Rehs. Im Nahrungsangebot (Gesamtdeckungsgrad aller Pflanzenarten) unterschieden sich die Varianten "belassen" und "geräumt" in den von B. Moser und K. Hindenlang untersuchten Windwurfflächen Müntschemier und Habsburg zu keiner Jahreszeit.

Ausblick

Bei vielen der im Rahmenprojekt begonnenen Untersuchungen hat der Langfrist-Aspekt eine grosse Bedeutung (Dauerbeobachtung der Wiederbewaldung und der Vegetationsentwicklung, Bodenentwicklung und Revitalisierung verdichteter Böden). In der bisherigen Zeitspanne von vier Jahren war lediglich die Beschreibung und Analyse des Ausgangszustandes und der ersten dynamischen Jahre nach dem Sturm möglich. Die langfristigen Auswirkungen von Liegenlassen bzw. Räumen des Sturmholzes, beispielsweise auf die Qualitätsentwicklung der Verjüngung, die Biodiversität, die Wildpopulation oder auf eine spätere Bewirtschaftbarkeit, sind damit erst ansatzweise geklärt.

Der Schlussbericht stellt den Stand der Untersuchungen Ende 2003 dar. Einzelne Projekte, wie das Mykorrhiza-Projekt mit einem Zeithorizont von 10 Jahren, werden ohne Unterbruch weitergeführt oder haben bereits die Überleitung in ein Folgeprojekt vollzogen.

Die Sturmflächenforschung hat für die WSL einen hohen Stellenwert. Nebst dem Rahmenprojekt Lothar untersucht die WSL bereits seit "Vivian" die Entwicklung auf Windwurfflächen. Die vertraglich gesicherten Vivian- und Lotharflächen sollen weiterhin als Forschungsflächen genutzt werden. Dabei lässt sich nun auf der in den Rahmenprojekten Vivian und Lothar erarbeiteten Grundlage aufbauen.

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