Harmonisierte Bestandesinventur: Zweite Bundesweite Bodenzustandserhebung BZE II. Methode

Detaillierte Bestandesdaten spielen im Hinblick auf fundierte Auswertungsmöglichkeiten der Bodenzustandsdaten eine wichtige Rolle. Nicht zuletzt für die Berichterstattung der Treibhausgase kommt der Verknüpfung von Boden- und Bestandesdaten an einem Inventurpunkt eine bedeutende Funktion zu. Im Zuge der regulären Zweiten Bundesweiten Bodenzustandserhebung im Wald (BZE-II) konnte kein bundeseinheitliches Aufnahmeverfahren vereinbart und durchgeführt werden. Die Spanne der vorliegenden Daten reicht von einfachen Informationen der Forsteinrichtung bis hin zu Einzelbaummessungen. Mittlerweile erscheint es unstrittig, dass genau diese Informationen einer einheitlichen und ausführlichen Bestandesinventur einschließlich der Verjüngung und des Totholzes unabdingbar sind. Gleichermaßen wurde in der Vergangenheit mehrfach festgestellt, dass die Bestandesdaten mittels eines zur Bundeswaldinventur harmonisierten Verfahrens zu erheben sind. Um diese Lücke zu schließen, führt das Thünen-Institut für Waldökosysteme in Abstimmung mit den Bundesländern eine Bestandesinventur auf allen Stichprobenpunkten der BZE-II durch. Das Verfahren wird mit der dritten Bundeswaldinventur (BWI) abgestimmt, geht aber punktuell über deren Aufnahmeintensität hinaus. Damit wird die Verschneidung von Boden-, Humus-, Bestandes-, Verjüngungs-, Totholz-, Bodenvegetations- und Ernährungsdaten am selben Punkt möglich. Die Inventur erfolgt zentral koordiniert und innerhalb eines definierten Zeitraums (Mai 2011 - Juli 2012). Es werden nicht nur methodisch sondern auch zeitlich vergleichbare Daten ermöglicht. Da die BWI zeitlich parallel abläuft, wäre auch hier eine weitere Lücke geschlossen. Es lägen bundeseinheitlich sowohl methodisch als auch zeitlich vergleichbare und fundierte Datenbestände vor. Dies ermöglicht z.T. auch eine Auswertung der BZE-II mit Modellen der BWI, ohne dass kosten- und zeitintensive Umprogrammierungen durchgeführt werden oder ein Verlust an Datenqualität durch die Harmonisierung zwischen BWI und BZE-II entsteht

Bedeutung der nutzbaren Feldkapazität forstlicher Standorte für die Wasserversorgung der Forsten bei sich ändernden Klimabedingungen

Das Institut für Waldökologie und Waldinventuren in Eberswalde führt die bundesweite Bodenzustandserhebung im Wald durch. Von ca. 2000 Punkten werden Daten zu den Standortbedingungen, zum Waldbestand und zum Boden erhoben. Diese reichen in Quantität und Qualität für komplexe Landschaftswasserhaushaltsmodelle nicht aus. Deshalb ist es das Ziel aus den vorhandenen Daten ein eigenes Modell zu entwickeln. Das Modell umfasst die Komponenten Verdunstung, pflanzenverfügbares Wasser und den lateralen Abfluss. Zur Schätzung der Verdunstung wird auf eine empirische Gleichung von Renger und Wessolek (1996) zurückgegriffen bzw. eine Modifikation nach Wessolek et al. (2008) genutzt. Für das pflanzenverfügbare Wasser wird die nutzbare Feldkapazität im effektiven Wurzelraum ermittelt, bei Grundwassereinfluss der Kapillaraufstieg, welcher auf die Höhe der potentiellen Evapotranspiration begrenzt wird. Hennings et al. (2000) geben Quotienten zwischen Gesamt- und Grundwasserabfluss an. Für die Differenz zwischen Gesamt- und Grundwasserabfluss wird angenommen, dass diese den lateralen Abfluss darstellt. In einem weiteren Schritt wird dieses Modell, mit dem Ziel Vorhersagen für die zukünftige Wasserversorgung der Bestände zu tätigen, angewendet. Mit dem prognostizierten Klimawandel werden sich die Niederschlagsverhältnisse in Menge und Verteilung regional unterschiedlich verändern. Es wird erwartet, dass die Auswirkungen auf die Wasserversorgung der Bäume wesentlich von der Höhe der Feldkapazität im Wurzelraum abhängig ist

Understory dynamics after disturbance accelerate succession from spruce to beech-dominated forest—the Siggaboda case study

International audience& Context It is assumed that climate change will favour European beech (Fagus sylvatica L.) to Norway spruce (Picea abies [L.] Karst.) at its northern range margins due to climate change and induced disturbance events. & Aims An old-growth mixed forest of spruce and beech, situated near the northern beech margin, was studied to reveal effects of disturbances and response processes on natural forest dynamics, focussing on the understory. & Methods We carried out analyses on understory dynamics of beech and spruce in relation to overstory release. This was done based on a sequence of stand and tree vitality inventories after a series of abiotic and biotic disturbances. & Results It became apparent that beech (understory) has a larger adaptive capacity to disturbance impacts and oversto-ry release (68 % standing volume loss) than spruce. Understory dynamics can play a key role for forest succes-sion from spruce to beech-dominated forests. Disturbances display an acceleration effect on forest succession in the face of climate change. & Conclusion Beech is poised strategically to replace spruce as the dominant tree species at the study area. Due to an increasing productivity and a lower risk of stand failure, beech may raise into the focus of forestry in southern Sweden

Pedotransfer functions for estimation of bulk density of forest soils in Germany

Die Zielsetzung dieser Studie war die Evaluierung von publizierten Pedotransferfunktionen (PTF) zur Abschätzung der Trockenrohdichte (TRD) anhand von Ergebnissen der bundesweiten Bodenzustandserhebung im Wald (BZE II). Verschiedene Funktionstypen wurden mit publizierten Parameterwerten am BZE II-Datensatz geprüft. Viele Funktionen zeigten bei einer unkalibrierten Anwendung einen deutlichen Bias (ME) und einen großen Fehler der prognostizierten Werte im Vergleich zu den Messwerten (RMSE). Dem gegenüber erweisen sich die Funktionen von Alexander (1980), Manrique & Jones (1991) und Tamminen & Starr (1994) über alle Bodentiefen als sehr robust. Die Modellgüte der getesteten Funktionen ließ sich durch eine Neukalibrierung am BZE II-Datensatz z. T. wesentlich verbessern, allerdings zeigten viele Funktionen gerade im Bereich hoher TRD systematische Fehler. Die höchste Modellgüte wurde durch ein einfaches gemischtes additives Modell erreicht, das die organische Substanz, die Tiefenstufe, den Skelettgehalt und die Substratgruppe der BZE II als Eingangsdaten berücksichtigt.The aim of this study was to evaluate a set of published pedotransfer functions (PTF) for bulk density (TRD) using data from the National Forest Soil Inventory (BZE II). The predictive quality of all functions was evaluated using published parameter values. Many pedotransfer functions caused strongly biased predictions (high ME) and large errors (high RMSE) when using their original parameter values. The pedotransfer functions of Alexander (1980), Manrique & Jones (1991) and Tamminen & Starr (1994) resulted in satisfying predictions for all soil depths. Considerable improvements resulted from recalibrations using the BZE II data set. However, some functions could still not satisfactorily predict high bulk densities. A generalized additive mixed model employing soil organic matter, soil depth, coarse fraction and the parent material group of the BZE II yielded best predictive power

Comparing soil inventory with modelling : Carbon balance in central European forest soils varies among forest types

Forest soils represent a large carbon pool and already small changes in this pool may have an important effect on the global carbon cycle. To predict the future development of the soil organic carbon (SOC) pool, well-validated models are needed. We applied the litter and soil carbon model Yasso15 to 1838 plots of the German national forest soil inventory (NFSI) for the period between 1985 and 2014 to enables a direct comparison to the NFSI measurements. In addition, to provide data for the German Greenhouse Gas Inventory, we simulated the development of SOC with Yasso15 applying a climate projection based on the RCP8.5 scenario. The initial model-calculated SOC stocks were adjusted to the measured ones in the NFSI. On average, there were no significant differences between the simulated SOC changes (0.25 ± 0.10 Mg C ha−1 a−1) and the NFSI data (0.39 ± 0.11 Mg C ha−1 a−1). Comparing regional soil-unit-specific aggregates of the SOC changes, the correlation between both methods was significant (r2 = 0.49) although the NFSI values had a wider range and more negative values. In the majority of forest types, representing 75% of plots, both methods produced similar estimates of the SOC balance. Opposite trends were found in mountainous coniferous forests on acidic soils. These soils had lost carbon according to the NFSI (−0.89 ± 0.30 Mg C ha−1 a−1) whereas they had gained it according to Yasso15 (0.21 ± 0.10 Mg C ha−1 a−1). In oligotrophic pine forests, the NFSI indicated high SOC gains (1.36 ± 0.17 Mg C ha−1 a−1) and Yasso15 much smaller (0.29 ± 0.10 Mg C ha−1 a−1). According to our results, German forest soils are a large carbon sink. The application of the Yasso15 model supports the results of the NFSI. The sink strength differs between forest types possibly because of differences in organic matter stabilisation.peerReviewe

Bodenzustandserhebung im Wald - Dokumentation und Harmonisierung der Methoden

Die bundesweite Bodenzustandserhebung im Wald (BZE) ist ein zentrales Element des forstlichen Umweltmonitorings. Sie erfasst Zustand und Veränderungen von Waldböden auf einem bundesweiten Stichprobennetz. Die Geschichte der BZE reicht mehr als 30 Jahre zurück. Erstmalig wurde die BZE im Zeitraum zwischen 1987 und 1993 und wiederholt zwischen 2006 und 2008 durchgeführt. Die BZE ist ein Gemeinschaftsprojekt des Bundes und der Bundesländer. Die Bundesländer erheben die Daten, führen die Laboranalysen durch und werten die Daten für Ihr Gebiet aus. Der Bund koordiniert das Projekt, speichert die Daten zentral in der BZE-Bundesdatenbank und ist für die bundesweite Auswertung zuständig. Um standardisierte und reproduzierbare Werte zu erheben, wurden die Methoden bundesweit abgestimmt und in den Arbeitsanleitungen zur BZE beschrieben. Methodische Abweichungen von diesen Standardmethoden sind historisch bedingt oder länderspezifischen Fragestellungen und Interessen geschuldet. Die Dokumentation aller BZE-Methoden erfordert das Zusammenführung verschiedenster Quellen (Waldbodenzustandsberichte der Bundesländer, Protokolle der Bund-Länder-Sitzungen, Angaben aus der Bundesdatenbank, Methodencode, dem Handbuch der forstlichen Analytik, Vorstudien und Berichten zum Qualitätsmanagement). Um die Daten der BZE-Inventuren vergleichend auswerten zu können, war die Integration von BZE I-Daten in die BZE-Bundesdatenbank nötig. Dazu wurden verschiedenste Daten-Harmonisierungsschritte vollzogen wie z.B. die Anpassung der Verschlüsselung an aktuelle Vorgaben und die Beurteilung der Vergleichbarkeit bei Methodenwechseln. Die vorliegende Publikation dient in erster Linie dazu all diese Datentransferschritte transparent darzustellen. Zentrales Ziel ist es jeden Primärparameter, d.h. jeden erhobenen oder analytisch bestimmten Parameter methodisch und technisch zu beschreiben. Der Weg von der Erhebung bzw. Analyse bis zur Speicherung und Verarbeitung in der BZE-Bundesdatenbank wird aufgezeigt.The National Forest Soil Inventory (NFSI) is an essential part of the German Forest Monitoring Programme. Within the NFSI the status and changes of forest and soil condition were investigated. The First NFSI inventory was carried out from 1987 to 1993, the second inventory followed - about 15 years later - between 2006 and 2008. The inventory is conducted as cooperation between the federal government and the state authorities. Field assessment and sample analysis were conducted by the federal states. The Thuenen-Institute for Forest Ecosystems in Eberswalde is responsible to coordinate the inventory, is the centre of the national data base and is responsible for the nation-wide evaluation. A number of tools for quality assurance and quality management were established to generate a replicable German-wide dataset. One of these instruments are the manuals of NFSI were all parameters which are investigated are described. For comparative evaluation of data from both inventories it was necessary to provide a harmonized dataset including consistent encoding of parameters and conclusion of methodical changes between both surveys. This publication should describe all steps of data transformation and harmonization which were necessary to provide a harmonized dataset of NFSI for the nation-wide evaluation

Leitfaden und Dokumentation zur Waldzustandserhebung in Deutschland

Der Kronenzustand der Waldbäume ist ein wichtiger Indikator für die Vitalität von Wäldern. Seit Anfang der 1980er Jahre wird er in Deutschland im Rahmen der jährlich stattfindenden Waldzustandserhebung (WZE) systematisch erhoben, um die Entwicklung des Kronenzustands und Wirkungen von Umweltveränderungen (z.B. Bodenversauerung, Klimaänderungen) zu erfassen. Von Beginn an wurde auf ein zwischen den Bundesländern abgestimmtes Aufnahmeverfahren und die standardisierte und reproduzierbare Erhebung großen Wert gelegt. Anleitungen zur Erhebung des Waldzustandes und zur Datenlieferung und Datenhaltung für eine bundesweite Auswertung waren bislang nur in verschiedenen Quellen zu finden (Arbeitsanleitungen der Bundesländer, Protokolle der Bund-Länder-Sitzungen, interne Aufzeichnungen zur Datenhaltung beim Thünen-Institut für Waldökosysteme, ICP Forests-Handbücher). Ziel des Leitfadens und der Dokumentation ist es daher, für die WZE eine zusammenfassende, bundesweit gültige Arbeitsunterlage zur Verfügung zu stellen, die zur Umsetzung der Rechtsverordnung über Erhebungen zum forstlichen Umweltmonitoring (ForUmV), in der die WZE seit dem 01.01.2014 geregelt ist, beiträgt. In dem vorliegenden Dokument werden u.a. die Ziele der WZE dargestellt, eine einheitliche Methodik zur Erhebung hochwertiger, harmonisierter und vergleichbarer Kronenzustandsdaten für die Punkte des systematischen Stichprobenrasters (Level I) beschrieben und Maßnahmen zur Qualitätssicherung behandelt.The crown condition of forest trees is an important indicator for the vitality of forests. Since the beginning of the 1980ies, the crown condition has been recorded in the annual forest condition survey (WZE) in Germany in order to determine the development of the crown condition and to detect impacts of environmental changes (e.g. soil acidification, climate change). High priority has been given to a harmonized recording procedure among the federal states and to a standardized and reproducible survey since its beginning. Instructions on recording procedure, on data submission and data storage for the nationwide evaluation however could solely be found in different sources (instructions of the federal states, minutes of the federal and state working-group, internal records of the Thünen Institute of Forest Ecosystems, Manuals of ICP Forests). The aim of this guideline and documentation therefore is to provide a summarizing, nationwide legal working document, which contributes to the implementation of the legal regulation on the surveys of the forest monitoring (Erhebungen zum forstlichen Umweltmonitoring, ForUmV), which regulates the forest condition survey by law since 01.01.2014. The present document outlines i.a. the aims of the forest condition survey, describes a consistent method for collection of harmonized and comparable crown condition data of high quality from the plots of the systematic sampling grid (Level I) and mentions measures for quality assurance