Die Bedeutung des Bodens für die Standortbindung von Baumarten in Deutschland

Mellert, Karl Heinz; Göttlein, Axel GND; Wellbrock, Nicole GND

In ökologischen Nischenmodellen spielt der Boden gegenüber dem Klima regelmäßig eine untergeordnete Rolle. Die Zweite Bundesweite Bodenzustandserhebung im Wald (BZE II) bietet eine ideale Datenbasis zur realistischen Abschätzung des Beitrags von Bodeneigenschaften für die Standortsbindung von Baumarten. Als Faktoren der Bodenchemie wurden das C/N-Verhältnis und die Basensättigung (BS), die nutzbare Feldkapazität (available water capacity, AWC) als bodenphysikalische Parameter und die Vegetationszeittemperatur sowie die klimatische Wasserbilanz (climatic water balance, CWB) als Klima- bzw. Wasserhaushaltsparameter verwendet. Unter den möglichen Modellierungstechniken erwies sich Maxent als besonders geeignet, da dieses Maschinenlernverfahren mit wenigen Beobachtungen auskommt und so das Ziel verfolgt werden konnte, die Standortsbindung von möglichst vielen Baumarten zu analysieren. Nur für acht von 40 Baumarten standen zu wenige Beobachtungen für eine Modellbildung zur Verfügung. In 20 Fällen war die Modellgüte insgesamt gering, was v. a. auf eine schwache Limitierung der Baumarten durch das Klima (Periode 1970–2000) und die vorherrschenden Bodenbedingungen (bodenvage Baumarten) innerhalb Deutschlands zurückgeführt werden kann. Für 17 Baumarten besteht nach den Modellen eine starke Abhängigkeit von der Bodenchemie. Nur für drei Baumarten war der Boden im Vergleich zum Klima kaum relevant. Der Einfluss von AWC war generell gering. Die Vorkommen waren bei den meisten Baumarten stärker an das C/N-Verhältnis gebunden als an die BS. Für die am stärksten vom Boden abhängigen Baumarten war die Variablenwichtigkeit der BS jedoch ähnlich groß. Der starke Einfluss des C/N-Verhältnisses beruht auch auf der Rückwirkung der Streu auf den Bodenhumus und ist daher kein rein bodenbürtiger Effekt. Die Resultate stehen zwar grundsätzlich im Einklang mit bisherigen Einschätzungen zu den Baumartenansprüchen. Abweichende Befunde sowie die z. T. auch untereinander divergierenden Expertenmeinungen zur Standortsbindung unterstreichen die Notwendigkeit datengestützter Verfahren zur Objektivierung und Nachjustierung unseres Wissens. Mithilfe von datenbasierten Ökogrammen konnten die Standortspräferenzen bzw. -toleranzen auch von seltenen und im Klimawandel interessanten Alternativbaumarten eingeschätzt werden, zu deren Standortsbindung in Mitteleuropa bisher kaum relevante Publikationen vorhanden sind.

In ecological niche models (ENM), the soil regularly plays a subordinate role compared to the climate. The German Forest Soil Inventory (BZE II) offers an ideal database for the realistic assessment of the contribution of soil properties to the habitat specificity of tree species. The factors of soil chemistry were the C/N ratio and the base saturation (BS), the available water capacity (AWC) as soil physical parameters, the average temperature in the vegetation period (Tmp) and the climatic water balance (CWB) as climate and water budget parameters. Among the possible modeling techniques, Maxent proved to be particularly suitable, since this machine learning method requires only a few observations and the aim was to analyze the habitat specificity of as many tree species as possible. Only for eight out of 40 tree species too few observations were available for modeling. In 20 cases, the overall model quality was low, especially because of a weak limitation of tree species due to the climate (period 1970–2000) and the prevailing soil conditions within Germany (soil indifferent tree species). According to the models, there is a strong dependency on soil chemistry for 17 tree species. The soil was hardly relevant for three tree species compared to the climate. The impact of AWC was generally small. For most tree species, the occurrences were more determined by the C/N ratio than by BS. For the tree species most dependent on the soil, however, the variable importance of the BS was similarly large. The strong influence of the C/N ratio is also due to the recycling of nutrients to the soil humus via the litter and is therefore not a purely soil-based effect. The results are fundamentally in line with previous assessments of tree species requirements. However, deviating findings as well as diverging expert opinions on habitat specificity underscore the need for data-based methods to objectify and readjust our knowledge. With the help of data-based ecograms, the site-specific preferences and tolerances of rare and interesting alternative tree species in climate change could be estimated, for which there are hardly any relevant references available in Central Europe.

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Mellert, Karl / Göttlein, Axel / Wellbrock, Nicole: Die Bedeutung des Bodens für die Standortbindung von Baumarten in Deutschland. 2020.

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