Wie wählt man klimaangepasste Baumarten aus: Entscheidungshilfe für Waldbesitzer in Hessen, Deutschland

Der Klimawandel birgt viele Unsicherheiten für Waldbewirtschafter. Die Projektionen prognostizieren einen weit verbreiteten, raschen und sich intensivierenden Klimawandel. Daher müssen Klimaszenarien immer auf Baumartenempfehlungen und Änderungen überprüft werden, die in die forstwirtschaftliche Entscheidungsfindung einfließen.

Regionale Klimaprojektionen sind nicht so klar, insbesondere wenn es um die saisonale Verteilung der Niederschläge geht. Darüber hinaus haben nicht nur Bodeneigenschaften, sondern auch Geländebedingungen wie Hangneigung oder Exposition einen starken Einfluss auf die Wasserversorgung an einem bestimmten Standort. Dies macht eine räumlich differenzierte Modellierung der Auswirkungen des Klimawandels notwendig. In der Region Hessen liegt der Fokus auf der Modellierung der Wasserversorgung, da der Klimawandel in vielen Gebieten das Risiko von Trockenstress für Baumarten erhöht und damit deren Eignung einschränkt. Dies ist nicht nur auf Veränderungen der Niederschlagsmuster zurückzuführen, sondern auch auf eine Zunahme der Verdunstung im Zusammenhang mit steigenden Temperaturen. Gerade in den warmen Sommermonaten wird dies in Zukunft an vielen Orten zu einem zunehmenden Wasserdefizit führen. Die Projektionen sind besonders schwerwiegend, wenn das IPCC (2014) RCP 8.5 Emissionsszenario berücksichtigt wird.

Eine der Herausforderungen besteht darin, einen Indikator für Dürrestress zu finden. Sie sollte für alle Waldgebiete in Hessen berechnet werden und für die Bewertung des Risikos von Baumarten geeignet sein, damit anhand von Schwellenwerten Empfehlungen abgegeben werden können.

Die Schäden der letzten Jahre durch Stürme, Dürre und Borkenkäferbefall verdeutlichen die Dringlichkeit einer angepassten Waldbewirtschaftung. Gerade in großflächigen Schadensgebieten müssen schnell Entscheidungen über die Wiederaufforstung getroffen werden. Diese Entscheidungen müssen den zu erwartenden Klimaveränderungen Rechnung tragen und so die Risiken künftiger Schäden minimieren und zur langfristigen Erhaltung lebenswichtiger, stabiler Wälder führen.

Der Integrierte Klimaschutzplan 2025des Landes Hessen setzt den Klimaschutzplan der Bundesregierung auf Landesebene um. Es besteht aus einem umfassenden Maßnahmenpaket zur Eindämmung des Klimawandels und zur Anpassung an den Klimawandel.

Nach dem Hessischen Forstgesetz können Waldbesitzer frei entscheiden, welche Baumart sie wählen. Sie sind jedoch verpflichtet, Flächen innerhalb von sechs Jahren aufzuforsten (§7 HWaldG).

Das Land Hessen unterstützt Waldbesitzer bei der Behebung von Waldschäden durch extreme Witterungsbedingungen. Die Empfehlungen der NW-FVA sind verbindlich in die Landesverordnungen zur Einführung eines Forstförderungsprogramms (Richtlinie für forstliche Förderung in Hessen, 30. April 2018 und Richtlinie zur Förderung von Maßnahmen zur Bewältigung der durch Extremwetterereignisse verursachten Folgen im Wald in Hessen, Extremwetterrichtlinie-Wald, 1. April 2021) integriert.

Die im Rahmen des IKSP-Hessen-Projekts erarbeiteten Empfehlungen für klimaangepasste Baumartenzusammensetzungen in Hessen verfolgen folgende Ziele:

1.   Bereitstellung standortspezifischer Informationen für nicht kartierte Waldflächen in den hessischen Gemeinde- und Privatwäldern als Grundlage für die standortgerechte Auswahl von Baumarten, da nur 80 % der Wälder bereits kartographiert wurden. In diesem Zusammenhang zielt das Projekt auf eine bessere räumliche Darstellung des Wasser- und Nährstoffhaushalts ab, insbesondere im breiten Spektrum der als „mesotroph“ kartierten Gebiete.

2.   Forstliche Empfehlungen zu entwickeln - mit Blick auf das Jahr 2100. Hierfür werden die regionalen Klimaszenarien aus dem Kernensemble der Landesexpertengruppe ReKliEs-De herangezogen.

3.   Ermittlung von „Waldentwicklungstypen“, die aus einer empfohlenen Mischung von Baumarten bestehen, die sich in ihren Wachstumsmustern ergänzen, um das Risiko von Schäden durch den Klimawandel zu minimieren oder zu verringern.

Das Endziel ist, dass die Ergebnisse allen hessischen Waldbesitzern zur Verfügung gestellt werden, indem ein neues und benutzerfreundliches Informationssystem implementiert wird, das von Waldbesitzern ohne fundiertes technisches Wissen genutzt werden kann.

Das Projekt umfasste drei Hauptaktivitäten: i) Kartierung standortspezifischer Merkmale unter aktuellen und zukünftigen Bedingungen, ii) Erarbeitung von Empfehlungen („empfohlene Waldentwicklungstypen“) und iii) Wissenstransfer zur Förderung der Übernahme von Empfehlungen durch Waldbesitzer (Web-Service für klimaangepasste Baumarten), wie nachstehend beschrieben.

1. Kartierung standortspezifischer Merkmale

Das Verständnis standortspezifischer Merkmale, wie die verfügbare Wasser- und Nährstoffversorgung, ist für die Auswahl geeigneter Baumarten für jeden Waldstandort unerlässlich. Zu Beginn des Projekts lagen für den Großteil der hessischen Waldgebiete Bodenkarten vor. Um die Lücke von 20 % nicht dokumentierter Waldfläche zu schließen und die Kartierungsergebnisse zu verbessern, wurden am NW-FVA Computermodelle entwickelt, um den trophischen Zustand, den klimatischen Wasserhaushalt (Differenz zwischen Niederschlag und potenzieller Evapotranspiration) und die nutzbare Feldkapazität (Wasser, das für Pflanzen nach der Auffüllung in den Wintermonaten zur Verfügung steht) für alle Waldstandorte abzuleiten. Zur Berechnung der flächenbezogenen Schätzung der nutzbaren Feldkapazität wurden insgesamt 4.179 Bodenprofile erstellt. Darüber hinaus wurde die Bodenkarte des Hessischen Landesvermessungsamtes verwendet, um die trophischen Werte abzuschätzen (Heitkampet al., 2020). Kernelement war die Beurteilung der zukünftigen Wasserversorgung durch die Beurteilung des Standortwasserhaushalts während der Vegetationsperiode. Dieser Parameter besteht aus der nutzbaren Feldkapazität und dem klimatischen Wasserhaushalt. Die verwendete Klimawasserbilanz basiert auf Klimaprojektionen des RCP 8.5 Emissionsszenarios (IPCC 2014), berechnet mit dem Globalmodell ECHAM 6 und dem statistischen Regionalmodell STARS II als Mittelwert für den Bezugszeitraum 2041-2070. Um die lokale Referenz zu ermitteln, wurde eine kombinierte Methode der inversen Entfernungsgewichtung und Höhenregression verwendet, um auf ein Raster von 50 x 50 m zu skalieren.

Die neue NW-FVA-Standortkarte enthält somit umfassende Informationen über trophische Ebenen und den zukünftigen Standortwasserhaushalt für den gesamten hessischen Wald und ermöglicht so eine größere Gewichtung von Klimaüberlegungen bei der Auswahl von Baumarten.

2. Entwicklung empfohlener Waldentwicklungstypen

Baumarten werden anhand von Schwellenwerten des Trockenstressindex nach ihrem Wasser- und Nährstoffbedarf kategorisiert. Baumarten, die sich in Bezug auf ihre ökologischen Anforderungen und ihr Wachstumsverhalten ergänzen, werden zu gemischten Bestandstypen oder Waldentwicklungstypen zusammengeführt.

Je nach Erfüllung der ökologischen Anforderungen an das Gebiet kann die Rolle einer Baumart in Mischwäldern als führend, gemischt, begleitend oder vom Anbau ausgeschlossen eingestuft werden. Neben dem Wasserhaushalt des Standorts und den trophischen Kriterien enthalten die Empfehlungen auch einige waldbauliche und wirtschaftliche Rahmenbedingungen (z. B. Ausschluss von Kiefern und Birken an wasser- und nährstoffreichen Standorten). Für hydromorphe Standorte, also grund- und rückwasserbeeinflusste Böden, ist die Zuordnung von Baumarten über den Standortwasserhaushalt nicht geeignet, da hier die nutzbare Feldkapazität nicht aussagekräftig ist. Stattdessen werden sie vom vorherigen System nach dem Geländewasserregime und dem trophischen Niveau kategorisiert.

Die Hauptargumente für Mischwälder sind ihre größere Stabilität und ihre generell höhere Widerstandsfähigkeit bei der Kompensation von Störungen.  Waldentwicklungstypen werden in der Waldbauplanung verwendet. Sie werden durch Modelle der gewünschten Waldstruktur beschrieben, die z.B. ihre Nachfolgeposition kategorisieren und Entwicklungsziele hinsichtlich ihrer Schutz- und Erholungsfunktion spezifizieren. Die Zielvorgaben für die Holzproduktion sind in Form von Zieldurchmessern und Produktionszeiträumen enthalten. Die Prozentsätze der Baumarten sind sowohl für Entwicklungs- als auch für Regenerationsziele definiert. Für jede in einem Waldentwicklungstyp empfohlene Baumart können standortspezifische Planungsinformationen abgeleitet werden.

Der Katalog der Waldentwicklungstypen für kommunale und private Wälder umfasst 34 Waldentwicklungstypen.  Sie werden bereits von zahlreichen Waldbesitzern genutzt. Die Zahl der Besuche auf dem Webportal im August 2024 beträgt mehr als 296.000 (Anzahl der Klicks) und wächst. Aufgrund der Gefahr von Fehlinterpretationen durch nicht sachkundige Anwender empfiehlt die NW-FVA generell die Beratung mit spezialisiertem Forstpersonal.

3. Web-Service für klimaangepasste Baumarten

Das Entscheidungsunterstützungssystem für die klimaangepasste Baumartenauswahl wurde in das betriebsbereite GIS von HessenForstintegriert und Waldbesitzern als frei zugängliches Webportal (https://www.nw-fva.de/baem/)zur Verfügung gestellt. Darüber hinaus lassen sich der REST-Web-Service, auf dem der gesamte Service basiert, und der WMS (Web Map Service) einfach in andere Softwareprodukte integrieren. Die NW-FVA-Website enthält auch eine Kurzanleitung zur Nutzung des Dienstes. Der Katalog der Waldentwicklungstypen, weitere Hintergrundinformationen und die Klassifikationstabellen stehen zum Download zur Verfügung.

In der Web-Applikation öffnet ein Klick auf die Karte eine Tabelle mit Informationen zur Lage, Waldstandortmerkmalen und empfohlenen Waldentwicklungstypen an jedem Waldstandort in ganz Hessen.

Ergänzend zum Webportal wurde eine App für die Betriebssysteme Android und iOS (Apple) für mobile Endgeräte entwickelt. Der Vorteil der App ist, dass sie die Position eines Waldstandortes per GPS ermittelt. Es ermöglicht den sofortigen Abruf von Informationen, so dass eine Bewertung der bestehenden Waldbausituation direkt mit dem Waldgebiet verknüpft werden kann. Wenn kein Internetzugang verfügbar ist, wird der ausgewählte Standort gespeichert und kann später geöffnet werden, um die zugehörigen Informationen abzurufen. Die Positionierung ist besonders hilfreich, wenn es keine Waldteilung oder Kartenbasis gibt oder wenn es schwierig ist, Grenzen zu ziehen, zum Beispiel in kleinen Privatwäldern.

Schließlich dient der Katalog der Waldentwicklungstypen als Grundlage für Zuschüsse der Verwaltungsbehörden. Das Land Hessen fördert die Wiederaufforstung von Freiflächen, die von der extremen Dürre zwischen 2018 und heute betroffen sind. Die Auswahl eines Waldentwicklungstyps, der an einem bestimmten Standort empfohlen wird, ist für Waldbesitzer obligatorisch und Voraussetzung für den Erhalt von Subventionen für Anpflanzung und Instandhaltung.

Projektpartner waren die Waldbesitzer und -berater: HessenForst, zuständig für den Landeswald und Teile des kommunalen und privaten Waldes, und der Hessische Waldbesitzerverband, zuständig für alle anderen Teile des kommunalen und privaten Waldes. Beide lieferten während des gesamten Projekts Beratung und Daten und waren an den Wissenstransferprozessen beteiligt.

Es wurde eine Umfrage unter Waldbesitzern und -beratern durchgeführt, um Strategien zur Sensibilisierung und Nutzung der Instrumente zur Entscheidungsunterstützung für kommunale und private Wälder zu entwickeln. Seit den ersten Schritten des Projekts begünstigte die Einbeziehung der Interessenträger die Akzeptanz und Akzeptanz von Empfehlungen von Waldbesitzern. Aus diesem Grund werden im Abschnitt „Erfolgs- und einschränkende Faktoren“ nähere Angaben zur Einbeziehung der Interessenträger gemacht.

Erfolgsfaktoren:

Um die Ergebnisse so schnell und effizient wie möglich in die Praxis umzusetzen, fand der Wissenstransfer auf mehreren Ebenen statt und stellte einen wesentlichen Erfolgsfaktor des Projekts dar.

Erstens bedeutete die Zusammensetzung der Projektteilnehmer, an der der HessenForst und der Hessische Waldbesitzerverband beteiligt waren, dass erfahrene Praktiker von Projektbeginn an in die Entwicklung und Interpretation der Ergebnisse einbezogen wurden. Damit wurde die Anerkennung der abgegebenen Empfehlungen und die aktive Einbindung in die Waldplanung von Anfang an sichergestellt. Daher fand die erste Validierung während des laufenden Prozesses statt, bevor die Ergebnisse präsentiert und der Öffentlichkeit zugänglich gemacht wurden. Dieser Ansatz erhöhte die Akzeptanz der entwickelten Baumartenempfehlungen erheblich.

Eine zweite Ebene des Wissenstransfers liegt in der leicht verständlichen Dokumentation und der Veröffentlichung der Ergebnisse in einer Form, die Waldbesitzer und Forstwirte bei ihren Entscheidungen transparent unterstützt. Ein Digital Decision Support System (DSS) war daher als geeignetes Werkzeug konzipiert. Dies ist über ein NW-FVA-Webportal öffentlich zugänglich, auf dem Waldbesitzer ihre Bestände leicht identifizieren und auf die im Projekt entwickelten Baumartenempfehlungen zugreifen bzw. sie herunterladen können. Eine mobile Version für Android- und iOS-Handys wurde ebenfalls entwickelt. Diese Anwendungen sind der einfachste Weg, um Standorte mit der GPS-Funktion des mobilen Geräts zu lokalisieren.

Als dritte Stufe des Wissenstransfers wurden in enger Zusammenarbeit mit HessenForst in allen Forstämtern aktive Schulungen organisiert. Vorträge wurden auch bei Veranstaltungen gehalten, die vom Hessischen Waldbesitzerverband organisiert wurden. Kostenlose Schulungen werden auch für Waldbesitzer in ihren eigenen Wäldern angeboten. Die Kurse und das Webportal wurden über Flyer und Anzeigen in Fachzeitschriften beworben. Darüber hinaus hat die Erstellung von Video-Benutzerhandbüchern begonnen. Diese sind auch auf der Website der NW-FVA verfügbar.

Überraschenderweise bekundeten mehrere andere Sektoren, wie Umweltplanungsämter, Naturschutzbehörden und Einrichtungen, die für die Trinkwassergewinnung und Staudämme oder den Straßenbau zuständig sind, Interesse an der Verwendung von Baumartenempfehlungen und an der Integration des Dienstes in ihre GIS-Portale. Dies zeigt den Erfolg der Initiative der NW-FVA.

Ein ähnlicher Ansatz, der auf dem gleichen Konzept der Waldentwicklungstypen basiert, wurde im Land Nordrhein-Westfalen (Deutschland) im Rahmen des SUPERB-Projekts umgesetzt (siehe Fallstudie Große Waldsanierungslösungen in NRW),was auf das Replikationspotenzial des Projekts hindeutet.

Begrenzende Faktoren:

Obwohl ein großer Beratungsbedarf besteht und die Empfehlungen verbindlich in die staatlichen Fördermittel für Wiederaufforstungsprojekte integriert wurden, sind die Baumartenempfehlungen noch nicht als neuer Standard etabliert.

Die Einladung zur Rückmeldung und das Schulungsprogramm wurden begrüßt, aber nicht in dem erhofften Umfang. Um Fehlinterpretationen zu vermeiden, werden fundierte Kenntnisse auf dem komplexen Gebiet der Baumartenselektion in einem sich verändernden Klima als notwendig erachtet. Darüber hinaus ist die Zielgruppe der Entscheidungsträger im Wald sehr heterogen und erfordert hohe Kommunikationsanstrengungen. Um diese Einschränkungen zu überwinden, wird langfristig ein Ausbildungsprogramm aufrechterhalten. Vor-Ort-Schulungen werden bevorzugt, aber auch Lehrvideos sind erwünscht. Dies wird in Betracht gezogen, um die Umsetzung der Empfehlungen zu verbessern.

Die Gesamtkosten des Projekts beliefen sich auf 5 655 000 EUR und umfassten hauptsächlich Personalkosten.  Die Nutzung der im Projekt entwickelten Tools ist für alle Nutzer kostenlos. Die Kosten für die Wiederherstellung von Wäldern sind je nach Standortbedingungen und Umfang der wiederherzustellenden Fläche unterschiedlich. Ein Beispiel findet sich in der Fallstudie „GroßmaßstäblicheLösungen für die Wiederherstellung von Wäldern zur Widerstandsfähigkeit gegen mehrere Klimastressoren in Nordrhein-Westfalen, Deutschland“.

Die waldbauliche Planung unter Verwendung von Waldentwicklungstypen, die Mischwälder empfehlen, wird eine größere Stabilität und im Allgemeinen eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen Störungen bieten. Dies wird nicht nur den ökologischen und wirtschaftlichen Nutzen sichern, sondern auch die Erhaltung anderer Ökosystemleistungen des Waldes. Obwohl nicht spezifisch quantifiziert, wird es auch die Klimaregulierung, die Wasserregulierung und -versorgung, die Erosionsbekämpfung, die Bereitstellung von Lebensräumen und die Erholung unterstützen.

Das Projekt startete 2018 und läuft bis 2025. Das Webportal wurde erstmals im Oktober 2020 zur Verfügung gestellt. Nach intensiver Weiterentwicklung erfolgte im Mai 2023 eine umfassende Aktualisierung.

Die Auswahl und Planung spezifischer Sanierungs- oder Pflanzmaßnahmen kann bis zu einem Jahr dauern. Die kontinuierliche Bewirtschaftung der Waldbestände ist wichtig, um einen angepassten Mischwald zu erhalten, der alle Ökosystemleistungen erbringen kann. Für jeden Waldentwicklungstyp gibt es entsprechende Bewirtschaftungsempfehlungen, differenziert nach Vordickenstadium, Dickichtstadium, Qualifikationsstadium und Dimensionierungsstadium sowie Reife- und Regenerationsstadium.

Das Entscheidungshilfe-Tool ist dauerhaft konzipiert und wird laufend aktualisiert.

Dr. Ralf Nagel
director of the Northwest German Forest Research Institute
Grätzelstraße 2
D-37079 Göttingen
Tel.: +49 (0) 551 – 69401 – 123
E-Mail: ralf.nagel@nw-fva.de

Dr. Heidi Döbbeler
scientific assistant
Northwest German Forest Research Institute
Grätzelstraße 2
D-37079 Göttingen
Tel.: +49 (0) 551 – 69401 – 114
E-Mail: Heidi.Doebbeler@nw-fva.de

Dr. Jan Hansen
head of forest inventory, information technology and biometrics
Northwest German Forest Research Institute
Grätzelstraße 2
D-37079 Göttingen
Tel.: +49 (0) 551 – 69401 – 221
E-Mail: Jan.Hansen@nw-fva.de

fnews@thuenen.de

Döbbeler H., Nagel R.-V., Spellmann H., Hamkens H. (2023): Waldentwicklungsziele (WEZ) für den hessischen Kommunal- und Privatwald. Empfehlungen der NW-FVA in Zusammenarbeit mit dem Hessischen Waldbesitzerverband. Göttingen. 39 S. (https://www.nw-fva.de/unterstuetzen/software/baem/hessen, Stand 26.05.2023)

Spellmann H., Döbbeler H., Hamkens H., Hansen J., Sutmöller J., Bialozyt R., Nagel R.-V. (2021): Entscheidungshilfen zur klimaangepassten Baumartenwahl. Deutscher Waldbesitzer (1): 8-10.

Heitkamp F., Ahrends B., Evers J., Steinicke C., Meesenburg H. (2020): Rückschluss auf Waldbodennährstoffregime durch Integration der Bodenchemie mit Fuzzy-Logik: Regionale Anwendung für Stakeholder aus Hessen, Deutschland. Geoderma Regional 23: e00340. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2020.e00340

Bialozyt, R., Böckmann, T. (2023): Abschlussbericht IKSP Projekt L-12 „Klimarisiko- und Zielbestockungskarten Forst – Verbesserte Beratungsgrundlagen für neue Herausforderungen an hessische Waldbesitzer“, 76 S. (https://www.nw-fva.de/unterstuetzen/software/baem/hessen, Stand 26.05.2023)