Alpine humus as a climate-sensitive C-pool and decisive site factor in mountain forests

Ziel des ALPENHUMUS-Projektes ist es, das System „Alpenhumus“ als C-Speicher und Standortfaktor von
der Mikroskala (Bodenprofil) über die Mesoskala (Waldbestand) bis zur Makroskala (Landschaft) zu
untersuchen und zu verstehen. Dabei sollen Untersuchungen zur Humuschemie sowie zum Nährstoff- und
Wasserhaushalt Hinweise zu den Ursachen und Prozessen der Bildung und aktuellen Stabilisierung dieses CSpeichers
liefern. Daraus sollen Empfehlungen und konkrete Managementoptionen zur Stabilisierung des
Systems für die forstliche Praxis abgeleitet werden und die Gefährdungen im Hinblick auf die verschiedenen
Ökosystemleistungen (z.B. Wasserrückhalt, Erosionsschutz) abgeschätzt werden. Das Forschungsvorhaben
trägt damit zur Sicherung der Kohlenstoffspeicherung und Erhöhung der CO2-Bindung insbesondere in den
Kohlenstoffspeichern „unterirdische Biomasse“, „Boden“ und „Streu“ bei.

Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen zur Mikroskala war kein systematischer Effekt erhöhter
Totholzeinträge auf den Chemismus der organischen Bodensubstanz von Tangelhumusauflagen (z.B. in Form
erhöhter Anteile totholzspezifischer Ligninkomponenten in der organischen Bodensubstanz) nachweisbar. Die
grundsätzlich plausible Rolle hoher Totholzeinträge für die Tangelhumusbildung bleibt somit im Detail weiter
ungeklärt.
Es konnten jedoch Anzeichen für einen mit zunehmender Höhenlage, d.h. bei geringerer Luft- und unterscheiden sich je nach Horizont. Die im Labor bestimmten Q10-Werte um 3 bedeuten, dass eine
Erwärmung um 1°C einen Anstieg der Abbauraten um ca. 12% zur Folge hat.
Über den Streufall werden dem Boden jährlich ca. 4,3 t/ha Biomasse und damit ca. 2,1 t/ha C zugeführt,
ebenso wie größere Mengen an Stickstoff (36 kg/ha), Calcium (55 kg/ha) und Magnesium (6 kg/ha), sowie
vergleichsweise geringe Mengen an Phosphor (1,64 kg/ha) und Mangan (0,52 kg/ha). Ein Teil der Streu wird
in stabile Humusverbindungen umgewandelt und trägt somit zum Erhalt bzw. zum Aufbau der Humusschicht
bei. Durch Flächenräumungen nach Sturm- oder Käferkalamitäten oder Kahlschläge, wird dieser Eintragspfad
für Jahre unterbrochen.
Tangelhumus ist ein wichtiger Wasserspeicher. Im Mittel dienen über 60 % des Bodenvolumens als temporäre
Wasserspeicher wobei der größte Teil davon (ca. 80%) pflanzenverfügbar ist. Diese Zahlen übersteigen um
ein Vielfaches den Durchschnitt der Waldböden. Daher gewährleistet Alpenhumus bei entsprechender
Mächtigkeit auch während längerer Trockenperioden die Wasserversorgung der Bäume und trägt bei
flächigem vorkommen zum dezentralen Hochwasserschutz bei.
Die Ergebnisse der Wasserhaushaltsmodellierung zeigen deutlich die niedrigeren Sickerwassermengen im
Trockenjahr 2018 (zum Teil nur 50 % der Jahre 2017 und 2019). Die Stoffkonzentrationen stiegen dagegen
überproportional stark an. Trotzdem sind bei einigen Elementen (z.B. N und K) 2018 niedrigere Austräge zu
erkennen. Hier sind jedoch methodische Unsicherheiten zu berücksichtigen. Im Modell können weder
bevorzugte Fließwege, die nach starker Austrocknung definitiv vorhanden sind (Trockenrisse im Boden), noch
zu erwartende sehr hohe Konzentrationen direkt nach der Wiederbefeuchtung des Bodens ausreichend
abgebildet werden. Dies kann zu einer deutlichen Unterschätzung der Austräge führen.
Bodentemperatur, kürzerer Vegetationsperiode und höheren Niederschlägen reduzierten Ligninabbau und
gehemmten Humusumsatz festgestellt werden. Im Zuge der aktuellen Klimaerwärmung werden diese
Abbauhemmniss in den Bayerischen Alpen großflächig geringer; dies könnte den von Prietzel et al. (2016a)
anhand von Inventurvergleichen beobachteten starken C-Abbau von Tangelhumusstandorten in den letzten
Jahrzehnten (mit)erklären.
Des Weiteren konnte herausgearbeitet werden, dass gezielte waldbauliche/jagdliche Maßnahmen (Schaffung
und Erhaltung einer dichten Überschirmung) die Temperatur des Oberbodens in Bergmischwaldbeständen
der Bayerischen Alpen im Jahresmittel um 1,0 bis 1,8 K reduzieren können. Innerhalb gewisser Grenzen kann
der Klimaerwärmung somit auf Bestandesebene entgegengewirkt und der damit verbundene Abbau von
Tangelhumus vermindert oder u.U. sogar verhindert werden.
Unsere Ergebnisse zeigen außerdem, dass sich in der montanen Bergmischwaldzone der Bayerischen Alpen
mächtige Tangelhumusauflagen nicht nur unter speziell kühl-feuchten Bedingungen, sondern auch auf
ausgeprägt trockenen Kleinstandorten bilden können. Der laufende Klimawandel führt vermutlich zu erhöhten
Flächenanteilen derartiger Kleinstandorte.