Einfluss von Waldsterben auf sauberes Wasser in Deutschland
Naturnahe Wälder spielen eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung sauberen Wasser. Sie reduzieren den Eintrag von Nährstoffen wie Nitrat ins Grundwasser, einem der Hauptproblemstoffe unserer Trinkwasserversorgung. Diese Ökosystemleistung ist jedoch durch die steigende Häufigkeit, Dauer und Intensität von Dürren sowie das daraus resultierende Waldsterben gefährdet. Eine kürzlich erschienene Studie zeigte, dass großflächige Waldsterbeereignisse zu deutlichen Anstiegen von Nitratkonzentrationen (Nitrat-Konz.) im Grundwasser von exemplarischen Trinkwasserschutzgebieten führte (link). Allerdings zeigten sich große Unterschiede zwischen den Gebieten. Daher ist bislang unzureichend geklärt, unter welchen Bedingungen Waldsterben tatsächlich zu einer Verschlechterung der Grundwasserqualität führt und welche Faktoren diese Prozesse steuern.
Ziel des Promotionsvorhabens ist zu untersuchen, wie Waldsterbeereignisse die Nitratkonzentrationen im Grundwasser beeinflussen und welche biotischen und abiotischen Faktoren diese Reaktionen steuern. Grundlage ist ein für das Vorhaben zusammengestellter deutschlandweiter Datensatz mit Nitratzeitreihen von 17.060 Grundwassermessstellen, deren Einzugsgebiete hinsichtlich ihrer Bewaldung untersucht werden. Diese Daten werden mit räumlich und zeitlich hochaufgelösten Fernerkundungsdaten zu stehendem Totholz als Indikator für Waldsterben, zur Baumartenzusammensetzung sowie mit Informationen zu Boden, (Hydro-)Geologie und Klima verknüpft.
Im ersten Arbeitspaket (AP1) wird untersucht, wie Waldsterben mit Veränderungen der Nitrat-Konzentrationen zusammenhängt und welche (a-)biotischen Faktoren die Stärke und Verzögerung dieser Reaktionen beeinflussen. Aufbauend auf diesen Zusammenhängen werden in AP2 mögliche zukünftige Belastungssituationen untersucht. Dazu werden unterschiedliche Entwicklungen von Klima und Waldsterben betrachtet, um besonders vulnerable Standorte und Regionen zu identifizieren und Unsicherheiten der Vorhersagen abzuschätzen. AP3 untersucht, inwiefern waldbauliche Anpassungsmaßnahmen dazu beitragen können, Nitratkonzentrationsanstiege infolge von Waldsterben zu begrenzen.
Das Vorhaben liefert erstmals eine interdisziplinäre, deutschlandweite Bewertung der Zusammenhänge zwischen Waldsterben und Grundwasserqualität und ermöglicht die Identifikation besonders gefährdeter Regionen, eine Abschätzung zukünftiger Belastungssituationen sowie die Ableitung waldbaulicher Handlungsempfehlungen zum Schutz des Grundwassers. Entsprechend interdisziplinär ist auch die wissenschaftliche Betreuung des Vorhabens aufgestellt: Das Forschungsvorhaben wird gemeinsam von Dr. Florian Schnabel aus der Professur für Waldbau und Dr. Carolin Winter aus der Professur für Umwelthydrosysteme der Universität Freiburg betreut. Die Promotionsbetreuerin ist Prof. Kerstin Stahl, Professur für Umwelthydrosysteme. Darüber hinaus wirkt Prof. Teja Kattenborn im Bereich der fernerkundungsbasierten deadtrees.earth Daten am Projekt mit. Damit verbindet das Vorhaben Expertise aus Hydrologie, Waldbau sowie Fernerkundung. Das Promotionsvorhaben wird durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt sowie durch den Exzellenzcluster Future Forests an der Universität Freiburg gefördert.