Welche Karten haben welche Bedeutung?

Um die aktuelle Trockenheit -besser den aktuellen Bodenwasserhaushalt in Bayerns Wäldern zu beschreiben bieten wir verschiedene Karten an. So gibt es für jede Fragestellung und jeden Nutzer die passende Karte (Kenngröße): Als Übersicht für ganz Bayern sehen Sie dabei Polygone, doch wenn Sie sich in die Karten hineinzoomen, erscheinen wesentlich flächenschärfere Auswertungen.

Trockenheit

Trockenheit im Oberboden (0-40cm)

In dieser Karte ist die Trockenheit in den obersten 40 cm der Waldböden dargestellt. Auf die Bodenfeuchte dieser Schicht sind insbesondere die Jungpflanzen und die Bodenvegetation unserer Wälder angewiesen.

Unser Trockenheitsindex zeigt die Saugspannung (Matrixpotential) des Bodens auf. Sie beschreibt, wie stark das Wasser im Boden gebunden ist. Je trockener der Boden, umso stärker hält er das Wasser fest. Zum Beispiel entspricht unsere Einwertung „sehr trocken“ einer Saugspannung von 3 bis 10 bar (pF 3,5-4). Bei diesem Wert ist mit einem erhöhten Wasserstress für Bäume zu rechnen. Die meisten Pflanzen sind in der Lage mit ihren Wurzeln das Wasser mit einem Unterdruck von bis zu 15 bis 20 bar aus dem Boden zu saugen. Trocknet der Boden aber weiter aus, wird das Wasser noch stärker fixiert und die meisten Pflanzen welken irreversibel.

Die Trockenheit im Unterboden (40-100cm)

Aus dieser Karte lässt sich ableiten, wie stark das Wasser in den unteren Waldbodenschichten gebunden ist. Mit anderen Worten, wie ausgetrocknet der Unterboden ist.

Unsere ausgewachsenen Waldbäume reichen mit ihren Wurzeln in diese Schichten, manchmal sogar noch wesentlich tiefer. Allerdings kostet sie das viel Energie. Auch für die Altbäume gilt, dass sie unter erhöhten Wasserstress geraten, wenn die Kategorie „sehr trocken“ erreicht wird.

Wasserversorgung in Tagen

Zeitraum ausreichender Wasserversorgung

Der Zeitraum ausreichender Wasserversorgung gibt an, für wie viele Tage das Wasser im Waldboden bei einer täglichen Verdunstung von 3 l/m² (mittlere tägliche Verdunstung eines Waldes im Sommer) ausreicht, wenn in diesem Zeitraum kein weiterer Niederschlag fällt. Dabei wird der Bodenwassergehalt im gesamten durchwurzelten Bereich berücksichtigt. Mit diesem Kennwert wird ein Blick in die Zukunft gerichtet, denn er sagt, wie es im schlimmsten Fall um die Wasserversorgung der Waldbäume in den nächsten 3 Wochen bestellt ist, wenn es in dieser Zeit nicht regnen sollte.

Der Wasserfüllstand

Wasserspeicherfüllstand

Der Füllstand des Wasserspeichers zeigt an, zu wie viel Prozent der pflanzenverfügbare Bodenwasserspeicher (nutzbare Feldkapazität) aktuell gefüllt ist. Diese Kenngröße wird für zwei unterschiedliche Bodentiefen (40 und 100 cm) angegeben. Der Wert für den Oberboden (bis 40 cm) ist besonders wichtig zur Beurteilung der Wasserversorgung von anwachsenden Jungbäumen (Naturverjüngung, Pflanzung, Saat).

Wasserspeicherfüllstand

Der Transpirationsindex

Die Verdunstung der Bäume

Der Transpirationsindex gibt das Verhältnis von aktueller zu einer theoretisch möglichen potenziellen Transpiration an. Die potenzielle Transpiration ist durch den Verdunstungsanspruch der Atmosphäre bestimmt. Bei optimaler Wasserversorgung ist die Transpiration nicht eingeschränkt und der Transpirationsindex liegt bei „1“. Bei Austrocknen des Bodens sinkt der Wert ab. Die Bäume schränken dann die Transpiration durch Schließen der Spaltöffnungen in den Blattorganen ein und somit nimmt die aktuelle Transpiration der Bäume ab und der Index wird zunehmend kleiner als „1“.

Etwas wissenschaftlichere Erläuterungen für Interessierte

Trockenheitsindex:

Hinter dem Trockenheitsindex verbirgt sich die Saugspannung (Matrixpotential) des Bodens. Er beschreibt, wie stark das Wasser im Boden gebunden ist (Haltekraft). Je trockener der Boden, umso stärker wird das Wasser von ihm festgehalten. Pflanzen sind in der Lage mit ihren Wurzeln das Wasser mit einem Unterdruck von bis zu 15 bis 20 bar (15.000 bis 20.000 hPa) aus dem Boden zu saugen. Die Saugspannung kann auch als dekadischer Logarithmus der des Unterdrucks ausgedrückt in der Einheit Hektopascal (1 hPa = 1 mbar) als sogenannter pF-Wert angegeben werden. Ein Unterdruck von 15 bar bzw. pF 4,2 wird als Welkepunkt bezeichnet. Puhlmann et al. (2010) geben eine Saugspannung von 1.300 hPa (pF 3.1) als Grenze für den Trockenstressbereich von Bäumen an. Trocknet der Boden weiter aus, wird das Wasser noch stärker fixiert und die Pflanze welkt irreversibel. Ein vollständig gesättigter Boden, der das Wasser gegen die Schwerkraft hält, weist noch eine Saugspannung von 0,06 bar (63 hPa) auf, was einem pF-Wert von 1,8 entspricht (Feldkapazität). Kleinere pF-Werte als 1,8 weisen daher auf eine zunehmende Luftarmut im Boden hin. Die Saugspannung ist ein besonders gut geeignetes Maß für die Wasserversorgung der Vegetation. Tabelle 1 zeigt die Einteilung der Saugspannung im WaldDürreMonitor in Anlehnung an Schroeder (1992).

Tabelle 1: Einteilung der Kenngröße „Saugspannung des Bodens“ und Einwertung in Anlehnung an Schroeder, 1992

pF-Bereich	hPa-Bereich	Einwertung
< 1.0	< 10	nass
1.0 – 1.5	10 – 32	sehr feucht
1.5 – 2.0	32 – 100	feucht
2.0 – 2.5	100 – 315	sehr frisch
2.5 – 3.0	315 – 1000	frisch
3.0 – 3.5	1000 – 3162	trocken
3.5 – 4.0	3162 – 10000	sehr trocken
4.0 – 4.5	10000 – 31623	dürr
> 4.5	> 31623	sehr dürr

Zeitraum ausreichender Wasserversorgung:

Dieser Kennwert gibt an, für wie viele Tage das Wasser im Waldboden bei einer angenommenen täglichen Verdunstung von 3 l/m² (mittlere tägliche Verdunstung eines Waldes im Sommer) ausreicht, wenn in diesem Zeitraum kein weiterer Niederschlag fällt. Dabei wird der Bodenwassergehalt im gesamten durchwurzelten Bereich berücksichtigt.

Füllstand:

Der Füllstand des Wasserspeichers zeigt an, zu wie viel Prozent der pflanzenverfügbare Bodenwasserspeicher (nutzbare Feldkapazität, siehe Erläuterungen zum Trockenheitsindex) aktuell gefüllt ist. Der Kennwert gibt somit die relative Wasserspeicherfüllung an. Ab einem Füllstand der Bodenwasserspeicher von unter 40 % der nutzbaren Feldkapazität geht man von einer eingeschränkten Wasserverfügbarkeit aus, bei der die Pflanzen ihre Transpiration einschränken müssen. Werte unter 30% nFK werden als kritisch angesehen und haben negative Auswirkungen auf die Vegetation. Hier wird von starken Trockenstress ausgegangen.

Transpirationsindex:

Dieser Kennwert gibt das Verhältnis von aktueller zu einer physikalisch theoretisch möglichen, potenziellen Transpiration an. Die potenzielle Transpiration ist durch den Verdunstungsanspruch der Atmosphäre bestimmt. Bei optimaler Wasserversorgung ist die Transpiration nicht eingeschränkt und der Transpirationsindex liegt bei „1“. Bei Austrocknen des Bodens sinkt der Wert ab. Die Bäume schränken dann die Transpiration durch Schließen der Spaltöffnungen in den Blattorganen ein. Somit nimmt die tatsächliche Transpiration der Bäume ab und der Index wird zunehmend kleiner als „1“.