Moorbodenmonitoring - Wald

Hintergrund und Zielsetzung

Das Moorbodenmonitoring für den Klimaschutz - Wald (MoMoK-Wald) soll die Treibhausgasberichterstattung im Bereich Waldmoore auf eine vergleichbare und flächenrepräsentative Weise verbessern. Auf dieser bundesweiten Grundlage können anschließend auch Maßnahmen für den Moorbodenschutz abgeleitet werden.

Natürliche „nasse“ Moore sind von besonderer Bedeutung für den Klimaschutz, da sie große Mengen an organischem Kohlenstoff speichern. Entwässerte Moore wiederum emittieren diesen Kohlenstoff in Form von Kohlenstoffdioxid (CO₂) in die Atmosphäre. Trotz eines geringen Flächenanteils von deutschlandweit ca. 5 % (=1,8 Millionen Hektar) tragen entwässerte Moore (unbewaldete und bewaldete) inkl. weiterer organischer Böden (Moorgleye, Anmoore, Abmoore) zu ca. 6,7 % der deutschen Treibhausgaseimissionen bei (Stand 2021). Diese Emissionen werden im Sektor Landnutzung, Landnutzungsänderungen und Forstwirtschaft (LULUCF) verbucht. Derzeit macht CO₂ dabei einen Großteil (> 90 %) dieser Emissionen aus. Somit spielt der Erhalt des bereits gespeicherten Kohlenstoffes bzw. ein erneuter Zuwachs in Mooren und weiteren organischen Böden eine bedeutende Rolle für den Klimaschutz. Rund 15 % der Moorflächen Deutschlands sind bewaldet. Dies entspricht etwa 2,4 % der deutschen Waldfläche. Trotz dieses geringen Flächenanteils stellen sie einen bedeutenden Kohlenstoffvorrat dar und sind im Fall von Entwässerung eine starke CO₂-Quelle. Momentan wird angenommen, dass nahezu alle bewaldeten Moore entwässert sind. Das Moorbodenmonitoring beabsichtigt die Treibhausgas-Berichterstattung an den IPCC zu verbessern, indem deutschlandweit Änderungen des Kohlenstoffvorrats in Mooren und weiteren organischen Böden sowie deren Steuerfaktoren erfasst werden. Zusätzlich sollen darauf aufbauend potenzielle Maßnahmen abgeleitet werden.Dazu wird ein bundesweites Netzwerk auf Moorstandorten und weiteren organischen Böden eingerichtet, wobei der Bereich Offenland-Moore vom Thünen-Institut für Agrarklimaschutz abgedeckt wird und der Bereich bewaldete Moore vom Thünen-Institut für Waldökosysteme.

Das übergeordnete Ziel ist es daher standortspezifische Emissionsfaktoren zu bestimmen sowie Treibhausgasflüsse zu Regionalisieren, um die deutschlandweite Treibhausgas-Berichterstattung zu verbessern. Dafür wird i) der Kohlenstoffspeicher im Boden und im Baumbestand erfasst, und ii) in kontinuierlichen Messintervallen Kohlenstoffvorratsänderungen erfasst.

Insbesondere bei stark degradierten organischen Böden (z.B. Abmoore) stellt sich die Frage, wie groß die Kohlenstoffzehrung aus der verbleibenden Torfschicht im Vergleich zur Kohlenstofffestlegung im Baumbestand ist. Des Weiteren wird es basierend auf den Ergebnissen möglich sein standortspezifische Handlungsempfehlungen bzgl. Waldmanagement abzuleiten.

Vorgehensweise

50 Monitoringstandorte, mit jeweils 2500 m² Fläche, werden entsprechend dem Moortyp (Hoch- und Übergangsmoor; Niedermoor), dem hydrologischen Zustand (entwässert; nicht-entwässert) und dem Baumbestand kategorisiert. Hierbei werden nur Flächen mit einem homogenen (>80 %) Baumartenanteil von Fichte, Kiefer, Birke oder Erle ausgewählt.

Zur Bestimmung des aktuellen Kohlenstoffvorrats im Boden werden flächenrepräsentativ detaillierte bodenkundliche Aufnahmen durchgeführt. Neben der Moormächtigkeit werden wichtige bodenphysikalische Kenngrößen (z.B. Trockenrohdichte) und bodenchemische Parameter (z.B. C- und N-Gehalte) ermittelt. Als Grundlage zur Berechnung der Bodenkohlenstoffvorratsänderung dient die Geländehöhenänderung. Bei Moorschwund, sprich Geländehöhenverlust, kommt es neben Sackung und Schrumpfung auch zur Mineralisierung von Torf. Bei der Mineralisierung wird der im Torf gespeichert Kohlenstoff als CO₂ freigesetzt. Anhand der Verluste der Moormächtigkeit, die nach definierten Zeitintervallen (einmal jährlich) gemessen werden, kann die CO₂-Freisetzungsrate modelliert werden. Die Geländehöhenänderung wird dabei mit zehn Peilstangen pro Standort erfasst, die im mineralischen Untergrund des Moores verankert werden. An nicht-entwässerten Standorten, an denen es möglicherweise zu Mooroberflächenoszillation und /oder auch zur C-Festlegung durch Torfakkumulation kommt, werden zusätzlich Gitter oder Volumenelemente in den Oberboden eingebracht, um die potenzielle Torfakkumulation zu messen. Die wichtige Steuergröße Moorwasserstand wird an jedem Standort mit einem Pegeldatenlogger erfasst (stündliches Messintervall).

Zur Bestimmung des im Bestand und im oberirdischen Totholz festgelegten Kohlenstoffs sowie der Vitalität und Wuchskraft der Bäume werden zusätzlich Bestandesaufnahmen durchgeführt. Hierfür werden in einem Probekreis von 12,62 m sowohl das Totholzvolumen, als auch Wachstums- und Vitalitätsparameter der Einzelbäume (z.B. Baumhöhendurchmesser, Gesamthöhe) erfasst. Zusätzlich werden vier Probekreise (r = 5 m) zur Erfassung der Verjüngung aufgenommen. Das Vorgehen orientiert sich an den standardisierten Protokollen der Bodenzustandserhebung (BZE Wald), damit die erhobenen Daten beider Programme miteinander verglichen werden können.

Zusätzlich wird an jedem Standort eine repräsentative Vegetationsaufnahme auf 400 m² durchgeführt. Diese dient der ökologischen Grundcharakterisierung des Standorts und ist Basis für das Langzeitmonitoring des ökologischen Zustands und der Vegetationsentwicklung. Somit wird ein Beitrag zur Erfassung und Erhaltung der Biodiversität geleistet. Durch die Aufnahme von funktionellen Merkmalen der vorhandenen Gefäßpflanzen und Torfmoose wird geprüft, ob sich aus relativ leicht zu erfassenden biotischen Parametern Rückschlüsse auf den Erhaltungszustand und somit auf die Kohlenstoffsequestrierungsleistung der einzelnen Moorstandorte ziehen lassen.

Zur Verbesserung des Prozessverständnisses werden darüber hinaus zwei Flächen mit Intensivmesstechnik ausgestattet, an denen eine direkte Analyse der Treibhausgasemissionen mittels automatisierter Haubentechnik erfolgen („Messung von THG-Emissionen von Waldmooren“). Die Ergebnisse dieser Gasmessungen sollen zur Validierung der Ergebnisse des Moorbodenmonitorings herangezogen werden, indem die basierend auf den Messparametern "Wasserstand" und "Geländehöhenänderung" ermittelten C- Emissionsfaktoren mit denen aus direkt gemessenen Emissionen verglichen werden.

Die Ergebnisse jedes Monitoringstandortes werden für eine kombinierte Modellierung der Kohlenstoffdynamik (Boden und Baumbestand) unter Einbeziehung der Steuergrößen (z.B. Moorwasserstände, Geländehöhenänderung, Temperatur, etc.) verwendet. Die Berücksichtigung von Regionalisierungsparametern (z.B. Jahresniederschlag, Jahresdurchschnittstemperatur, Geomorphologie) erlaubt eine regional differenzierte Abschätzung der Kohlenstoffdynamiken in bewaldeten Mooren für die IPCC-Berichterstattung. Aus den Messdaten und den Modellierungsergebnissen werden Emissionsfaktoren für die einzelnen Waldmoortypen mit ihren Bestockungen abgeleitet. Diese existieren bisher nur als Schätzwerte. Das Moormonitoring liefert somit langfristig und flächendeckend die für die IPCC-Berichterstattung benötigten Emissionsdaten organischer Böden unter Wald.