Mit Hilfe der EC-Werte ist eine Waldfläche in

Teilflächen unterteilt worden. Auf diesen

Teilflächen ist die Bodenart bestimmt und

anhand dessen die nFk und nWSK ermittelt

worden. Die EC-Werte, nFk und nWSK sind

mit der Baumhöhe korreliert worden. Es zeigt

sich eine gut

Hinck, Stefan

Kielhorn, Arnd

Mueller, Klaus

German

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Tagungsbeitrag zu: Jahrestagung der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft Kommission VTitel der Tagung: Böden verstehen, Böden nutzen, Böden fit machenVeranstalter: DBG, September 2011, BerlinBerichte der DBG (nicht begutachtete online Publikation) http://www.dbges.deKleinräumige Standortkartierung in einer Fichten-Reinkultur mit Hilfe des EM38 als eine Möglichkeit zur optimalen Bestandsführung (Anwendungsbeispiel)Hinck, S.1, Kielhorn, A.1 , Mueller, K. 2 Einleitung und ZielsetzungDie Fichte ist ein wichtiger Wirtschaftsbaum in der Forstwirtschaft. Jedoch ist die beson-ders durch mögliche Trockenheitsperioden in der Vegetationszeit, insbesondere außerhalb des  natürlichen  Verbreitungsgebiets,  stark schadensgefährdet.  Fehlendes  pflanzenver-fügbares  Bodenwasser  ist  beim  Pflanzen-wachstum allgemein gleichzusetzen mit einer Verminderung  des  Biomassezuwaches. Insbesondere  die  Baumhöhe  wird  von  der Standortqualität  stark  beeinflusst.  Je  höher der  pflanzenverfügbare  Bodengehalt  an Wasser und Nährstoffen, um so günstiger die Wachstumsbedingungen und um so größer die  Baumhöhe  (Goldmann  2011).  Trocken-gestresste  Fichten  in  Reinkulturen  stehen außerdem unter einem höheren Schädlings-drucks.  Das  Risiko  an  witterungsbedingten ökologischen  und  ökonomischen  Schäden nimmt  im  Vergleich  zu  Mischbeständen überproportional zu. Dieses Risiko lässt sich durch  die  Einbringung  von  Laubgehölzen (Waldumbau)  und  Anpassung  der  Stamm-zahl  auf  die  pflanzenverfügbare  Boden-wassermenge  der   jeweiligen  Teilfläche reduzieren.  Um  solche  Maßnahmen  teil-flächenspezifisch  durchführen  zu  können, wäre  eine  kleinräumige  Standortkartierung  1 FARMsystem Hinck&Kielhorn, Postfach 1965, 49009 Osnabrück 2  Hochschule Osnabrück, Postfach 1940, 49009Osnabrücknotwendig.  Allerdings  ist  eine  kleinräumige Standortkartierung  mit  der  klassischen Vorgehensweise, z.B. mit einer Raster-Bohr-stockkartierung aus Arbeitszeit- und Kosten-gründen  in  der  Praxis  kaum  durchführbar. Das  in  der  Landwirtschaft  zum  Einsatz kommende  EM38  bietet  auch  für  die Forstwirtschaft  die  Möglichkeit,  Teilflächen zu  erfassen  und  abzugrenzen.  Mit  der vorliegenden  Untersuchung  wird  hierfür  ein Anwendungsbeispiel gegeben.Durch  den  Einsatz  des  geoelektrischen Messsystems  EM38  wurde  eine  Fichten-Reinkultur (ca. 1,5 ha) kleinräumig detektiert. Anhand  der  elektrischen  Leitfähigkeit  des Bodens (EC)  waren kleinräumige bodenbe-dingte  Unterschiede  erkennbar.  Teilflächen mit  unterschiedlichen  EC-Werten  sind  mit dem Bohrstock  gezielt  kartiert  worden  und die  Wasserspeicherfähigkeit  wurde  anhand der Hauptbodenart (Fingerprobe) abgeleitet. Hierdurch  ist  eine  effiziente  kleinräumige Standortkartierung möglich.Ziel auf dieser Fläche ist es, den stehenden Bestand zum einen durch Femelschlag und Einbringen  von  Laubgehölzen  in  einen Mischwald umzubauen. Hierbei  wird für die Baumartenauswahl  die  pflanzenverfügbare Bodenwasserspeicherfähigkeit der jeweiligen Teilflächen berücksichtigt. Zum anderen soll die Fichten-Stammzahl der Wasserspeicher-fähigkeit des Bodens angepasst werden. Ziel ist  es  das  erwartete  Anbaurisiko  zu reduzieren.Dazu ist folgende Vorgehensweise erforder-lich:a.  Abgrenzung  von  Teilflächen  anhand  der EC-Werteb. Bohrstockkartierung auf den Teilflächenc.  Ermittlung  der  Sandüberlagerungsmäch-tigkeit  und  Bestimmung  der  tieferliegenden Hauptbodenart (Fingerprobe)d.  Ableitung  der  Wasserspeicherfähigkeit nach KA5 und FORSTLICHE STANDORTS-AUFNAHMEe. Ermittlung der Baumhöhe am stehenden Baumf.  Korrelationsanalyse  von  Baumhöhe,  nFK bzw.  nWSK,  EC-Werten  und  Sandüberla-gerungsmächtigkeit.Material und MethodeDie  Untersuchungsfläche  (ca.  1,5  ha) befindet  sich  im  Ebersdorfer  Wald  (Elbe-Weser-Dreieck).  Bestockt  wurde die  Fläche mit  Fichte  1976  nach  einem  kompletten Windwurf; die vorherige Kultur war ebenfalls eine Fichten-Reinkultur. Die Fläche befindet sich  in  einer  Altmoränenlandschaft.  Die Geländehöhen liegen zwischen 2 und 7,5 m über NN. Der Bodentyp wird in der Boden-karte  als  Pseudogley-Podsol  ausgewiesen. Die Bodenform kann als Pseudogley-Podsol aus  Geschiebesand  über  Geschiebelehm angesprochen werden.Als geoelektrisches Messsystem wurde das EM38  genutzt.  Dieses  ist  von  Hand  im vertikalen  Messmodus  geführt  worden.  Ein maschinengestützer Einsatz oder der Einsatz eines anderen geoelektrischen Messsystems war  aufgrund  des  dichten  Baumbestandes nicht möglich. Die Messung mit dem EM38 erfolgte  in  einem  Raster   anhand  zweier festgelegter  „Orientierungslinien“  durch  den Bestand  (Abstand  25  m  zueinander).  Der Abstand auf diesen Linien betrug 10 m. Nach 5  m  erfolgte  eine  Wiederholung  der Messung, so dass die Messabstände 10 m, 5 m, 10 m, 5 m usw. aufwiesen (s. Abb. 1). Die Abgrenzung der Teilflächen erfolgte mit Hilfe einer Klassifizierung der EC-Werte in 6 Klassen  (s. Abb.  2).  Die  Darstellung, Klassifizierung  und  Auswertung (Korrelationsanalyse)  erfolgt  mit  dem  GIS-Programm OpenJUMP.Bei der gezielten Bohrstockkartierung an 24 ermittelten Teilflächen (s. Abb. 2) wurde die Sandüberlagerungsmächtigkeit  gemessen, die Hauptbodenarten (Fingerprobe) ermittelt, die  Horizontmächtigkeiten  auskartiert  und der Bodentyp bestimmt. Die L/Of/Oh-Lage ist ohne  weitere  Differenzierung  gemessen worden. Die Wasserspeicherfähigkeit  wurde nach KA5, Tab. 70 (nFk und Fk) und nach der  FORSTLICHEN STANDORTSAUFNAH-ME,  Tab.  48b  (nWSK  und  WSK)  für  die Tiefen 40, 50, 60 und 100 cm abgeleitet. Die L/Of/Oh-Lage  ist  bei  der Wasserspeicherfähigkeit  überschlagsmäßig berücksichtigt.  Aufgrund  der  fehlenden differenzierten  Ansprache  ist  der  Zuschlag für  den  Humusgehalt  (h5)  für  die entsprechende  Bodenart  um  die  Hälfte reduziert worden.Die Baumhöhe ist auf 16 Teilflächen anhand von jeweils  6  bis  11  Bäumen mit  Hilfe  der Trigonometrie  ermittelt  worden.  Die  ein-zelnen  Baumhöhen  ergeben  den  Mittelwert für  die  Baumhöhe  auf  der  entsprechenden Teilfläche.  Auf  8  Teilflächen  war  es  nicht möglich  eine  ausreichende  Anzahl  an Bäumen zu untersuchen; der Bestand ist zu dicht um eine Trigonometrie durchzuführen.  Die Ergebnisse sind mit Hilfe des Spearman´schen Korrelationskoeffizienten ausgewertet worden.Ergebnisse und DiskussionZusammenfassende Darstellung der Untersuchungsergebnisse:EC-Werte: Ø 10 mS m-1; Spannweite 3 bis 20 mS m-1; s = 3,69Sandüberlag.: 5 cm bis > 100 cmMittlere Baumhöhe: Ø 19,6 m; Mittelwertspannweite: 18 bis 22 m; s = 1,9niedrigste / höchste Baumhöhe = 16 m / 23 mnFK für die Tiefen bis 40/ 50/ 60/ 100 cm: 28 – 64; 37 – 79; 44 – 94; 70 – 162 mm m-2FK für die Tiefen bis 40/ 50/ 60/ 100 cm: 42 – 127; 52 – 159; 62 – 191; 102 – 319 mm m-2nWSK für die Tiefen bis 40/ 50/ 60/ 100 cm: 46 – 70; 57 – 92; 79 – 162; 136 – 203 mm m-2WSK für die Tiefen bis 40/ 50/ 60/ 100 cm: 71 – 131;100 – 169;122 – 237;213 – 354 mm m-2Ergebnisse der Korrelationsanalyse (Spearman'sche Korrelationskoeffizient):Sandüberlagerung  – EC-Wert (vertikal) -0,68Baumhöhe – Sandüberlagerung -0,40Baumhöhe – EC-Wert (vertikal)  0,51   r = … nFk (40) nFk (50) nFk (60) nFk (100)EC-Wert 0,42 0,50 0,60 0,74Baumhöhe 0,66 0,68 0,80 0,74   r = … nWSK(40) nWSK(50) nWSK(60) nWSK(100)EC-Wert 0,08 0,16 -0,02 0Baumhöhe 0,24 0,24 0,18 0,20   r = … Fk (40) Fk (50) Fk (60) Fk (100)EC-Wert 0,51 0,63 0,70 0,78Baumhöhe 0,67 0,75 0,79 0,67   r = … WSK(40) WSK(50) WSK(60) WSK(100)EC-Wert 0,27 0,35 0,27 0,7Baumhöhe 0,43 0,55 0,34 0,74Die Sandüberlagerungsmächtigkeit kann mit Hilfe  der  EC-Werte  erkannt  werden (r = - 0,68);  mit  zunehmender  Mächtigkeit sinkt  der  EC-Wert.  Die  Bewertung  der Sandüberlagerungsmächtigkeit  für  die Wasserversorgung  des  Bestands  reicht  als alleiniges Kriterium nicht  aus,  da  diese mit der Baumhöhe einen Korrelationskoeffizien-ten  von  -0,4  aufweist.  Ebenso  ist  der  EC-Wert  nicht  als  alleiniges Kriterium geeignet um  unterschiedliche  Biomasse  bzw. Baumhöhen  zu  erklären.  Der  Korrelations-koeffizient beträgt 0,51. Eine gute Korrelation zeigt sich zwischen dem EC-Wert und dem Wassergehalt im oberen Meter des Bodens.Die Abgrenzung von Teilflächen mit Hilfe der EC-Werte  und  eine  anschließende  Bohr-stockkartierung zur Ermittlung der Sandüber-lagerungsmächtigkeit und der tieferliegenden Bodenarten als Grundlage zur Ableitung der nFk  zeigt  sich  als  geeignete  Vorgehens-weise.  Insbesondere  die  nFK  für  die obersten 60 cm Bodentiefe und die  Baum-höhe weisen eine  gute  Korrelation  von 0,8 auf.  Wesentlich  schwächer  ist  im Vergleich dazu  der  Korrelationskoeffizient  zwischen nWSK  und  Baumhöhe.  Werden  die  abge-leiteten  Wassergehalte  von  KA5  (nFk,  Fk) und  der   FORSTLICHEN  STANDORTS-AUFNAHME,  Tab.  48b  (nWSK  und  WSK) miteinander verglichen, so fallen die deutlich höheren Wassergehalte  nach der  FORST-LICHEN  STANDORTSAUFNAHME  auf. Diese kann damit erklärt werden, dass in der FORSTLICHEN  STANDORTSAUFNAHME, Tab.  48b höhere  nWSK-  und RWSK-Werte für die sandigen Bodenarten angegeben sind als nach der KA5, Tab. 70.Fazit Durch eine „Vorab-Kartierung“ mit dem EM38 können  Waldflächen  anhand  der  unter-schiedlich  hohen  EC-Werte  in  Teilflächen unterteilt  werden.  Die  Teilflächen  werden gezielt  aufgesucht  und  mit  dem  Bohrstock kartiert.  Anhand  der  auskartierten  Boden-arten  und  der  entsprechenden  Horizont-mächtigkeit  kann  die  Wasserspeicherfähig-keit  abgeleitet  werden.  In  diesem Anwendungsbeispiel  zeigt  sich  ein  guter Zusammenhang  zwischen  Baumhöhe  und nFk in den obersten 60 cm Bodentiefe.Die  abgeleiteten  nFK-Werte  dienen  als Planungsgröße  für  die  zukünftige Bestandsführung  des  Waldes.  Bewirt-schaftungsmaßnahmen (z.B.  Durchforstung, Unterbau)  werden  u.a.  an  der  nFk ausgerichtet.  So  wird  die  Bestockungszahl auf Teilflächen mit einer geringen nFk deut-lich  reduziert,  um das Anbaurisiko zu mini-mieren.  Allerdings  ist  diese  Entscheidungs-findung  mit  weiteren  Kriterien  in  der Bestandsführung  zu  ergänzen.  So  geben KÖHL et al. (2010) Hinweise für eine ange-passte Waldbaustrategie im Hinblick auf den Klimawandel.  HÖLLERL  und  MOSANDL (2009)  untersuchten  Waldbaustrategien  zur Stabilisierung  montaner  Fichtenbestände. Einige  grundsätzliche  Erkenntnisse  dieser Untersuchung  können  auch  für  Fichtenbe-stände im norddeutschen Flachland berück-sichtigt  werden. Über die Transpirationsrate ausgewählter Bäume geben ZIMMERMANN et  al.  (2008)  entsprechende  Informationen, welche  insbesondere  für  den  Waldumbau von Relevanz sind.Dieses Anwendungsbeispiel  zeigt  auf,  dass das bisher in der Landwirtschaft zum Einsatz kommende  EM38  auch  sinnvoll  für  die Teilflächenabgrenzung in der Forstwirtschaft angewandt werden kann.ZusammenfassungMit Hilfe der EC-Werte ist eine Waldfläche in Teilflächen  unterteilt  worden.  Auf  diesen Teilflächen  ist  die  Bodenart  bestimmt  und anhand dessen die nFk und nWSK ermittelt worden. Die EC-Werte, nFk und nWSK sind mit der Baumhöhe korreliert worden. Es zeigt sich  eine  gute  Korrelation  zwischen Baumhöhe und nFk.Schlüsselwörter: Teilflächenspezifische Forstwirtschaft, Bodenwasser, beprobungs-arme Standortkartierung, EM38DanksagungDiese  Untersuchung  fand  in Zusammenarbeit  mit  der  Hochschule Osnabrück  (Herrn  Prof.  Mueller)  und  der Forstbetriebsgemeinschaft  Elbe-Weser (Herrn  Förster  Goldmann)  statt.  Herrn Goldmann  sei  für  seine  fachliche Unterstützung  zu  den  forstlichen  Fragen herzlich gedankt!Literatur: Forstliche  Standortsaufnahme  (2003): Forstliche  Standortsaufnahme,  6.  Auflage. Hrsg.:  Arbeitskreis  Standortskartierung  und Arbeitsgemeinschaft  Forsteinrichtung“.  IHW-Verlag, EchingGoldmann,  N.  (2011):  mündliche  Auskunft; Förster der Forstbetriebsgemeinschaft Elbe-Weser, Standort Bremervörde.Höllerl, S., Mosandl, R. (2009): Stabilisierung montaner  Fichtenbestände,  S.  11  –  13.  In LWF  Waldforschung  aktuell  Nr.  68.  16. Jahrgang, Ausgabe 1-2009.KA5  (2005):  Bodenkundliche Kartieranleitung,  5.  Auflage.  Hrsg.:  Ad-hoc-Arbeitsgruppe Boden. E. Schweizerbart´sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart.Köhl  et  al.  mit  12  weiteren  Autoren: Combating the effects of climatic change on forests  by  mitigation  stragegies.  Carbon Balance  and  Management  2010. http://www.cbmjournal.com/content/5/1/8Abb. 1: Flächenuntersuchungsgrenze (orange Linie) mit Messorten sowie EC-Werten in mS/mAbb. 2: Teilflächen nach EC-Werten klassifi-ziert mit Beprobungsorten

Kleinräumige Standortkartierung in einer

Fichten-Reinkultur mit Hilfe des EM38 als

eine Möglichkeit zur optimalen

Bestandsführung (Anwendungsbeispiel)

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Kleinräumige Standortkartierung in einer Fichten-Reinkultur mit Hilfe des EM38 als eine Möglichkeit zur optimalen Bestandsführung (Anwendungsbeispiel)

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