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Klimaerwärmung sorgt in den Alpen für Humusrückgang von 14 Prozent

Signifikanter Humusverlust in Wäldern der Bayerischen Alpen

Der Humus unter dem Wald spielt eine ausschlaggebende Rolle für die Fruchtbarkeit, den Wasserhaushalt und die Nährstoffversorgung von Böden. (Foto: Fotolia/outdoorpixel)
Der Humus unter dem Wald spielt eine ausschlaggebende Rolle für die Fruchtbarkeit, den Wasserhaushalt und die Nährstoffversorgung von Böden. (Foto: Fotolia/outdoorpixel)

Forschung

Wenn Wetterphänomene wie Trockenheit oder Starkregen weiter zunehmen, sind die Wälder der Alpen in Gefahr. Denn eine Studie der Technischen Universität München (TUM) weist einen signifikanten Humusverlust im Bergwald der Bayerischen Alpen innerhalb von drei Jahrzehnten nach. Die Studienautoren empfehlen den Bodenhumus trotz Klimawandels durch humusförderndes Waldmanagement zu bewahren oder idealerweise zu steigern, um die Schutzfunktion des Gebirgswalds zu erhalten und Hochwasser abzumildern.

Der Humusvorrat spielt eine ausschlaggebende Rolle für die Fruchtbarkeit, den Wasserhaushalt und die Nährstoffversorgung von Böden. Frühere Studien belegen, dass Mikroorganismen den im Humus gebundenen Kohlenstoff verstärkt freisetzen. Vor allem in kühlen Gebirgslagen reagieren sie sehr empfindlich auf eine wärmere Witterung durch die Klimaerwärmung. Damit verringert sich eine weitere, wichtige Eigenschaft der Böden: Ihre Funktion als Speicher von Kohlendioxid, welches nach seiner Freisetzung zur Erderwärmung beiträgt.

Bislang ist nicht exakt erhoben worden, wie sich der Humusvorrat von Böden der Alpen über die Jahre verändert – und Berechnungen dazu waren relativ ungenau. Wissenschaftler der TU München haben nun eine Studie in Nature Geoscience publiziert, die Veränderungen der Humusvorräte von Böden in den Alpen anhand der Daten von 35 Gebirgswäldern und Almwiesen aufzeigt. Sie zogen dazu zwei unabhängig voneinander durchgeführte Untersuchungen heran, die Rückschlüsse darauf erlauben, wie sich die Bodenverhältnisse in den vergangenen 30 Jahren verändert haben.

Humusverlust in Gebirgswaldböden über kurze Zeitspanne

Eine der beiden Untersuchungen umfasste das gesamte Areal der Bayerischen Alpen auf einer Fläche von 4500 Quadratkilometern zwischen den Jahren 1986 und 2011. Dabei wurden alle wichtigen Wald- und Bodentypen berücksichtigt. In der zweiten Untersuchung wurden typische Gebirgsfichtenwälder im Berchtesgadener Land über eine Fläche von 600 Quadratkilometern ab 1976 beobachtet.

„Überraschend war für mich, dass die Humusvorräte der Waldböden in nur drei Jahrzehnten derart stark und statistisch signifikant abgenommen haben“, sagt Professor Jörg Prietzel vom Lehrstuhl für Bodenkunde der TUM. Um durchschnittlich rund 14 Prozent hat sich der Humusvorrat der Waldböden in den Bayerischen Alpen im untersuchten Zeitraum verringert.

Am stärksten fiel der Humusverlust in Böden aus Kalk- oder Dolomitgestein aus. Diese büßten im Durchschnitt knapp ein Drittel ihrer Humusmasse ein. „Insgesamt fällt das Ergebnis bei beiden Untersuchungen trotz unterschiedlicher Herangehensweisen und Regionen nahezu identisch aus“, erklärt Erstautor Prietzel. Eine forstliche Nutzung fand im untersuchten Zeitraum auf den Studienflächen nicht statt, der Humusschwund muss daher eine Folge des sich verändernden Klimas sein.

Klimaerwärmung in den Alpen seit den 1970er-Jahren

Der Humusrückgang scheint an die Klimaerwärmung gekoppelt, welche die Wetterstationen in den Bayerischen Alpen für die vergangenen hundert Jahre und insbesondere für die vergangenen Jahrzehnte verzeichnen. „Besonders stark betroffen sind die Alpen im Berchtesgadener Land“, erläutert Professor Prietzel, dort sei nämlich die mittlere Lufttemperatur in den Sommermonaten besonders stark angestiegen. In Regionen mit einer höheren Temperatur erwärmen sich die Böden ebenfalls stärker – all das in Kombination ist vermutlich eine wesentliche Ursache für den fortschreitenden Humusabbau.

Exkurs: Kein Humusverlust in Almwiesenböden

Im Gegensatz zu den Waldböden verloren die untersuchten Almwiesenböden in den Berchtesgadener Alpen in den vergangenen 30 Jahren keinen Humus. Sie sind aber ausnahmslos humusärmer als unmittelbar angrenzende Böden unter Wald.

Die Autoren der Studie vermuten, dass die Almwiesenböden, die vor Beginn der Almwirtschaft vor vielen hundert Jahren auch einmal bewaldet waren, einen wesentlichen Teil ihres ursprünglichen Humusvorrats relativ bald nach Rodung der Wälder und Umwandlung in Almwiesen verloren haben. Der verbleibende Teil liegt nicht, wie es oft in Waldböden der Fall ist, als „Auflagehumus“ auf dem Boden auf, sondern befindet sich tiefer im Boden und ist dort stärker vor dem Zugriff humusabbauender Mikroorganismen geschützt.

Empfehlung der autoren: Humusförderndes Waldmanagement

Schlussendlich gehen die Wissenschaftler davon aus, dass in den Alpen die durchschnittlichen sommerlichen Temperaturen weiter ansteigen und extreme Wetterphänomene zunehmen werden. Somit wird es vermehrt zu längeren ausgeprägten Trockenperioden, aber auch zu Starkregen kommen. Wie sich solche Extremwetterlagen auf den Gebirgswald und die Gebirgslandschaft auswirken, kann eine mächtige wasserspeichernde Humusschicht abmildern. Sie speichert Wasser für die Bäume und die alpine Flora und reduziert damit gleichzeitig Hochwasser nach Starkniederschlägen. Um diese Funktionen des Humus zu erhalten, muss dem klimawandelbedingten Humusschwund aktiv entgegengewirkt werden, indem er wieder aufgebaut wird.

Von zentraler Bedeutung sind „resiliente“, gegen Extremereignisse stabile Gebirgswälder, die sich durch eine Mischung unterschiedlich alter Bäume möglichst vieler verschiedener Baumarten auszeichnen. Die Bäume dieser Wälder liefern laufend humusbildende Streustoffe wie etwa Blätter, Nadeln, Wurzeln oder Reisig und erhalten selbst in heißen Sommern ein konstant kühles „Waldklima“, was den Humusabbau durch Bodenmikroorganismen verlangsamt. Außerdem verhindern sie erosionsbedingte Humusverluste durch Starkregen, Schneegleiten oder Lawinen.

Publikation:

Jörg Prietzel, Lothar Zimmermann, Alfred Schubert and Dominik Christophel: Organic matter losses in German Alps forest soils since the 1970s most likely caused by warming, Nature Geoscience 13. Juni 2016.
DOI: 10.1038/NGEO2732

Kontakt:

Prof. Dr. Jörg Prietzel
Technische Universität München
Lehrstuhl für Bodenkunde
Emil-Ramann-Str. 2
85354 Freising
Tel: +49 (8161) 71 - 4734
E-Mail: joerg.prietzel@mytum.de

Gehören solche Böden in den Bayerischen Alpen bald der Vergangenheit an? Humusreicher Boden im Wettersteinwald bei Garmisch-Partenkirchen. (Foto: J. Prietzel/ TUM)
Gehören solche Böden in den Bayerischen Alpen bald der Vergangenheit an? Humusreicher Boden im Wettersteinwald bei Garmisch-Partenkirchen. (Foto: J. Prietzel/ TUM)