MOE-Fellowship

Felix Sauke

Modellierung des Einflusses alternativer Wiederaufforstungsszenarien auf den Nährstoffexport und die Wasserqualität nach dem dürrebedingten Waldsterben im Harz

Der Klimawandel und die damit einhergehenden Umweltveränderungen stellen eine gewaltige Bedrohung für die derzeit vorherrschenden Waldbestände dar, wobei im bundesweiten Vergleich die Mittelgebirgsregionen mit hohem Anteil an Fichten-Monokulturen, wie dem Harz, die höchsten forstlichen Schäden verzeichnen. Nach derzeitigem Stand sind etwa 75% der Fichten im Harz abgestorben mit teils drastischen Folgen für die Nährstoffeinträge und Trinkwasserqualität in den Talsperren. Für die Harzregion werden deshalb verschiedene Szenarien der Wiederaufforstung von Schadflächen diskutiert, z.B. Wiederaufforstung mit Nadelholz-Monokulturen, Wiederaufforstung durch Mischwald oder Selbstüberlassung der abgestorbenen Waldflächen mit anschließender Sukzession. Dabei ist ungewiss, wie sich die Entwicklung neuer Waldgemeinschaften auf Bodennährstoffbilanzen und Nährstoffausträge auswirken. Abhängig von den Fließpfaden, die das Bodenwasser mit Grund- und Oberflächenwasser verbinden, beeinflusst der Bodennährstoffhaushalt des Waldes auch die Qualität wichtiger Wasserressourcen zur Trinkwassergewinnung. Das geplante Forschungsprojekt adressiert die Schnittstelle zwischen Waldentwicklung, Bodennährstoffdynamiken und Gewässerqualität und besitzt somit große Relevanz für praktische Maßnahmen zur Waldbewirtschaftung. Infolgedessen ist eine fundierte Vernetzung verschiedener Wissenschaftsbereiche am UFZ und anderer wissenschaftlicher Institute sowie Praxispartner in der Harzregion vorgesehen. Dabei ist besonders das Forstamt Oberharz des Landes Sachsen-Anhalt und der Talsperrenbetrieb Sachsen-Anhalt hervorzustellen. Zur Bestimmung der Nährstoffausträge unter verschiedenen Aufforstungsszenarien beinhaltet das Forschungsvorhaben einen individuen-basierten räumlich-expliziten Modellansatz mit Simulation der Waldentwicklung und Bodennährstoffdynamiken aufgeforsteter Waldgebiete. Im Zuge dessen soll das Waldwachstumsmodell FORMIND an drei Versuchsstandorten im Ostharz an das Bodenmodell Jena Soil Model gekoppelt werden. Das gekoppelte Modellsystem erlaubt dann die gleichzeitige Bewertung der Waldentwicklung und der Bodennährstoffdynamik. Die simulierten Modellergebnisse sollen mit Messdaten von allen Versuchsflächen in Bezug auf die Bodennährstoffbilanzen validiert werden. Ein Ziel dieses Forschungsvorhabens besteht darin Szenarienanalysen für verschiedene Klima- und Waldbewirtschaftungsszenarien durchzuführen. Mit diesen Szenarien sollen als Endprodukt des Projekts die Auswirkungen verschiedener Aufforstungsstrategien auf die Entwicklung von forstlicher Produktivität, Bodennährstoffbilanzen und Nährstoffausträgen durch oberirdischen und unterirdischen Abfluss (gelöste N und P Verbindungen sowie DOM) bis 2070 untersucht werden.