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Waldökosysteme und Stoffkreisläufe
Stoffdeposition:
Die Luft nimmt Stoffe natürlichen oder anthropogenen Ursprungs auf, transportiert sie, wandelt sie zum Teil um und lagert sie wieder ab. Wald hat aufgrund der rauen und großen Oberfläche der Bäume eine starke Filterwirkung, die dazu führt, dass die Stoffdeposition im Wald wesentlich höher ist als auf anderen Flächen. Mit der Waldsterbensdiskussion der 80er Jahre wurde deutlich, dass einige Stoffe, vor allem Schwefel und Stickstoff, zu Schäden in weit vom Ursprungsort entfernten Ökosystemen führen können. Die Schädigung reicht von indirekten Störungen in Form von Bodenversauerung, Toxizität, Nährstoffungleichgewichten, Nährstoffüberschuss oder Nährstoffmangel bis zu direkten Auswirkungen an Blättern oder Nadeln. Für den Wald kann das bedeuten, dass sich die Stabilität und Zusammensetzung des Ökosystems ändert, sich die Anfälligkeit gegenüber weiteren Schädigungen erhöht oder dass bestimmt Leistungen des Waldes, z.B. sauberes Trinkwasser zu liefern, beeinträchtigt werden.
Das Messnetz der Bayerischen Waldklimastationen erlaubt eine Beobachtung der Höhe und der Veränderung der Stoffeinträge in den Wald. Durch den Vergleich der Werte im Wald mit denen einer nahe gelegenen Freifläche, kann die Filterung durch die Baumkronen abgeschätzt werden.
Stoffhaushaltsmodelle / Critical Loads:
Um die Auswirkung der erhöhten Stoffeinträge auf den Nährstoffhaushalt zu beschreiben, können Modelle angewendet werden, in denen Zufuhr, Verluste und Speicherung für einzelne Stoffe dargestellt werden.
So können für die Stoffdeposition ökologisch unbedenkliche Belastungsschwellen („Critical Loads“) modelliert werden, deren Überschreitung zu langfristigen, nachteiligen Veränderung der Waldökosysteme führen können. Gebräuchlich sind Critical Loads für versauernde Stoffe (Sulfat, Nitrat und Ammonium) oder für eutrophierenden Stickstoff.
Bodenlösung / Stickstoffsättigung:
An den Bayerischen Waldklimastationen wird in regelmäßigen Abständen die Stoffkonzentrationen in der Bodenlösung in verschiedenen Bodentiefen gemessen. Damit kann der zeitliche und räumliche Verlauf der Stoffkonzentrationen (Milligramm pro Liter) im Boden beschrieben werden. Mit den Sickerwassermengen aus den Bodenfeuchtemessungen bzw. der Wasserhaushaltsmodellierung können dann auch die Stoffflüsse (Kilogramm je Hektar) berechnet werden. Von besonderem Interesse sind die Stickstoffausträge: Wenn die atmosphärischen Einträge von Nitrat und Ammonium dauerhaft zu hoch sind, kann es dazu kommen, dass der eigentlich wertvolle Nährstoff nicht mehr genutzt und gespeichert werden kann und stattdessen mit dem Sickerwasser ausgewaschen wird. Dieser als Stickstoffsättigung bezeichnete Prozess bedeutet Nährstoffverluste und Nährstoffungleichgewichte für den Wald und kann zu einer Belastung des Grund- und Trinkwassers führen.
Kohlenstoff:
Wälder speichern große Kohlenstoffmengen und produzieren den nachwachsenden Rohstoff Holz. Im Wald wird Kohlenstoff in lebender Biomasse, Totholz, Streuauflage und Boden gespeichert. Durch die forstliche Nutzung wird der Mortalität, also der Entstehung von Totholz, vorgegriffen und der Kohlenstoff aus dem Biomassespeicher direkt in den Holzproduktespeicher überführt.
Durch die Erhöhung der Speichermengen im Wald, die Nutzung von Holz statt anderer energieintensiver Materialien und die energetische Nutzung von Holz statt fossiler Brennstoffe kann der Atmosphäre Kohlenstoff entzogen und damit der Treibhauseffekt abgemildert werden.
Weltweit spielt der Wald über die Kohlenstofffreisetzung durch Waldzerstörung eine bedeutende Rolle, während in anderen, aufwachsenden Wäldern gleichzeitig enorme Mengen aufgenommen werden. In der nachhaltigen Forstwirtschaft Mitteleuropas sind die Ausschläge weniger stark. Hier gilt es den Kohlenstoff optimal auf die Speicher zu verteilen, die Speicherleistung zu sichern und nach Möglichkeit zu erhöhen, letzteres vor allem durch eine stofflichen Verwendung (Holzhäuser!).
Auch für den Kohlenstoffkreislauf sind die Bayerischen Waldklimastationen wichige Informationsquellen.
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