Monitoring Programm Neuglobsow

Hintergrund und Zielsetzung

Das „Integrated Monitoring“ (ICP-IM) ist ein internationales Kooperativprogramm der Genfer Luftreinhaltekonvention und untersucht an verschiedenen Standorten in Europa exemplarisch die Wirkung von ferntransportierten Luftschadstoffen auf Ökosysteme. Ziele des Programms sind die Langzeitbeobachtung des Zustands sowie die frühzeitige Erfassung von Zustandsänderungen von Lebensgemeinschaften und dem Stoffhaushalt von Ökosystemen. Zudem sollen die Auswirkungen von Luftschadstoffen einschließlich der Wechselwirkung mit dem Klimawandel untersucht und künftige Entwicklungen von Ökosystemen mit Hilfe von Modellen simuliert werden. Mit der Analyse der Daten und der Modellierungsergebnisse können Vorschläge für eine wirkungsbasierte nationale Luftreinhaltepolitik abgeleitet werden. In Deutschland wird das „Integrated Monitoring“ von der Bund-Länder-Arbeitsgruppe Umweltmonitoring Wald koordiniert (mehr dazu auf blumwald.thuenen.de/). In Deutschland gibt es zwei Integrated-Monitoring Messstellen: das Forellenbachgebiet im Nationalpark Bayerischer Wald und die Tiefland-Messstelle Neuglobsow-Stechlinsee. Im Auftrag des Umweltbundesamts koordiniert das Thünen-Institut seit Juni 2023 die Messungen am Standort Neuglobsow in Brandenburg, die dort bereits seit 1998 durchgeführt werden. Es handelt sich um einen mit Kiefer und Buche bestockten Tieflandstandort, der als Reinluftstandort eingeordnet werden kann und in dessen Einzugsgebiet der oligotrophe Stechlinsee liegt.

Vorgehensweise

Das integrierte Monitoring von Ökosystemen umfasst gleichzeitig physikalische, chemische und biologische Langzeitmessungen von verschiedenen Ökosystemkompartimenten am gleichen Standort. Im Rahmen des Monitorings werden in Unterprogrammen Messungen und Beprobungen durchgeführt, die insbesondere der Erfassung der Kompartimente Boden, Pflanzen und Wasser dienen.

Die Unterprogramme gliedern sich wie folgt:

Nadel- und Blattanalysen: Die Nadel- und Blattanalyse dient der Beurteilung des aktuellen Ernährungszustands des Baumbestands (Buchen und Kiefern).  Die Probennahme und chemische Analyse erfolgen jährlich getrennt nach Nadel- und Laubbäumen.

Streufall: Die Streufall spielt eine wichtige Rolle um interne Nährstoffflüsse von Makro- und Mikroelementen in ihrer saisonalen und langfristigen Dynamik zu erfassen. Die Streufallproben werden monatlich gesammelt und nach Fraktionen sortiert (Blätter Buche, Nadeln Kiefer, Früchte Kiefer, Früchte Buche, Holz und Rinde, Nadeln und Blätter anderer Arten, andere Biomasse). Für eine Teilprobe wird jeweils die chemische Zusammensetzung analysiert. Neben der Gesamtmasse jeder Fraktion wird jeweils die spezifische Masse von 100 Blättern bzw. 1000 Nadeln sowie die zugehörige Oberfläche dokumentiert.

Xylemfluss: Anhand von Xylemfluss-Messungen wird Wasserfluss durch den Stamm in täglicher und saisonaler Auflösung abgeleitet und die transpirierte Wassermenge der gesamten Baumkrone berechnet. Durch die Nutzung hochauflösender Dendrometer ist die Bestimmung des Wasser-Sättigungsgrads des Baumstammes möglich. Die Messwerte werden monatlich ausgelesen.

Vegetationsuntersuchung: Die Vegetationsuntersuchung dient der Grundcharakterisierung und der Einordnung in andere Waldökosysteme. Dabei werden alle Arten der Kraut-, Moos-, Strauch- und Baumschicht der floristischen Vielfalt als wichtigem Teil der vorhandenen Biodiversität erfasst.

Baumbioelemente: Für die Messung der Biomasse und der Kohlenstoffspeicherung des Waldes werden Methoden der Bestandeserfassung der BZE (Bodenzustandserhebung) testweise durchgeführt. Dies umfasst auch die Naturverjüngung und das Totholz.

Bodenchemie: Die Messungen der Bodenchemie sind im Hinblick auf die Bewertung der Versauerung und Eutrophierung des Standortes (S- und N-Deposition) sowie des Kohlenstoffvorrats wichtig. Die Beprobung erfolgt alle fünf Jahre nach Tiefenstufen.

Analyse von Spurengasemissionen: Freigesetzte CO₂-Emissionen werden mittels sechs semiautomatischer Haubensysteme gemessen. Die Messungen werden in der Vegetationsperiode im 14tägigen Rhythmus durchgeführt. Da die Bodenentgasung vor allem von der Bodenfeuchte und der Bodentemperatur abhängt, werden diese Parameter zusätzlich aufgenommen. Mit Hilfe der Daten zur Ökosystematmung und der Bruttoprimärproduktion können Aussagen zur Kohlenstoffbilanz des Waldes getroffen werden.

Mikrobielle Zersetzung: Die mikrobielle Aktivität beeinflusst die Mineralisierung von Nährstoffen in Ökosystemen. Für die Messung werden Blattabfälle in Netzbeuteln auf der Bodenfläche ausgebracht und die Massendifferenz jährlich (bis zu drei Jahre) zum Ausbringungszeitraum bestimmt.

Kronentraufe und Stammabfluss: Der Bestandsniederschlag setzt sich aus Kronentraufe und Stammabfluss zusammen und spielt für den Stoffumsatz und Stofftransfer eine wichtige Rolle. Für die Kronentraufe werden Niederschlagsmenge, Ionenkonzentration, pH-Wert und Leitfähigkeit analysiert. Die Daten werden für die Berechnung der Kronenraumbilanz verwendet, welche den Stoffhaushalt eines Bestandes (Na⁺, K⁺, Mg₂⁺, Ca₂⁺, NH₄⁺, PO₄^3- und Cl^-) bilanziert.

Freilandniederschlag: Messungen der Niederschlagsmenge sind wichtig für den Wasserhaushalt und werden in Kombination mit Kronentraufe und Stammabfluss ausgewertet. Analysen der Ionenkonzentration, pH-Wert und Leitfähigkeit erlauben Rückschlüsse auf den Stoffhaushalt. 

Bodenlösungschemie: Eine wichtige Systemebene für die Untersuchung von Stoffhaushalt, Regulations- und Anpassungsmechanismen ist der Boden. Für die Bodenlösungschemie werden monatlich Proben in sechs verschiedenen Tiefen genommen. Es werden pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit und Ionenkonzentrationen gemessen.

Grundwasserchemie: Grundwasserproben werden mindestens sechsmal jährlich aus verschiedenen Tiefenbrunnen genommen. Die Grundwasser-Daten beinhalten Ionenkonzentrationen, pH-Wert, Leitfähigkeit und den Grundwasserspiegel des Grundwassers aus verschiedenen Tiefen (Level) und an verschiedenen Punkten.

Ein Methodenhandbuch bescheibt alle Erhebungs- und Analaysemethoden, so dass einheitlich auf allen Flächen die Untersuchungen durchgeführt werden können.