Vergleich der Daten der LUCAS 2015-Inventur und der zweiten Bodenzustandserhebung im Wald: Untersuchungen zur Vergleichbarkeit und Repräsentanz zweier bodenkundlicher Inventuren in Deutschland

Comparison of the LUCAS 2015 inventory with the second National Forest Soil Inventory: Comparability and representativeness of two soil inventories conducted in Germany

Daniel Ziche, Erik Grüneberg, Winfried Riek and Nicole Wellbrock

No 94, Thünen Reports from Johann Heinrich von Thünen Institute, Federal Research Institute for Rural Areas, Forestry and Fisheries

Abstract: Die Produktivität von Waldökosystemen wird durch die Bereitstellung von Nährstoffen und Wasser gewährleistet. Somit ist das Wissen über die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Böden essentiell sowohl zur Beurteilung des Bodenzustands als auch der Güte des Waldstandorts. Hierfür können Daten aus zwei bundesweiten Bodenzustandserhebung im Wald (BZE-Wald) von über 1.800 Probepunkten eines 8 x 8 km-Grundrasters herangezogen werden. Die Erhebungen fanden zwischen 1986 bis 1994 (BZE I-Wald) und 2006 bis 2008 (BZE II-Wald) nach einheitlichem Aufnahmeverfahren statt. Das LUCAS-Projekts zielt auf die Erstellung eines harmonisierten Datensatz zur Landbedeckung und Landnutzung innerhalb der Europäischen Union (EU). Das Europäische Datenzentrum (ESDAC) stellt 265.000 georeferenzierte Punkte auf einem 2 x 2 km-Raster bereit, die jeweils in den Jahren 2009 und 2015 an 10 % der Punkte am gleichen Standort beprobt wurden. Angesichts von zwei parallellaufender Bodeninventuren stellt sich die Frage einer potentiellen Verknüpfung miteinander. In dieser Studie werden die LUCAS-Bodendaten der Inventur des Jahres 2015 mit den entsprechenden bundesweiten BZE-Daten verglichen und auf ihre Repräsentativität überprüft. Um eine flächengewichtete Hochrechnung für Deutschland zu ermöglichen, erfolgte eine Zordnung der Inventurpunkte des LUCAS-Programms anhand ihrer Koordinaten zu den bei der bundesweiten BZE-Auswertung verwendeten 16 BZE-Substratklassen. Alle Klassen wurden hinsichtlich signifikanter und systematischer Unterschiede zwischen beiden Inventuren überprüft. Darüber hinaus wurden die BZE-Daten dahingehend evaluiert, inwieweit die ausschließlich im LUCAS Programm verwendete Tiefenstufe 0-20 cm im Vergleich zum Mineralboden bis in 90 cm Tiefe und der Humusauflage bei der Berechnung von Vorräten zukommt. Der Vergleich der bodenchemischen Kennwerte ergab deutliche Unterschiede zwischen den Inventuren. Sowohl die pH(H2O)-Werte als auch die C/N-Verhältnisse waren bei LUCAS 2015 niedriger, die Konzentrationen von C und N jedoch höher als bei der BZE II. Die Vorräte an Kohlenstoff und Sticksoff weisen noch größere Abweichungen gegenüber der BZE II aufgrund der Unsicherheiten bei der Ableitung von Trockenrohdichten aus Kartenmaterial auf. Im Gegensatz dazu erfolgte durch die BZE II eine volumenbezogene Beprobung an fast allen Standorten. Eine Ableitung von Trockenrohdichten aus Kartenmaterial führt bei der LUCAS-Inventur zu einer hohen Unsicherheit der Ergebnisse und zu einer Überschätzung von Vorratsänderungen. Die höheren Kohlenstoff- und Stickstoffkonzentrationen bei der LUCAS-Inventur könnte an einer unzureichend genauen Trennung der organischen Auflage vom Mineralboden liegen, da dieser durch Bestandteile der Auflage aufkonzentriert würde. Während der Erhebung der BZE-Wald wurde explizit auf die systematische Trennung beider Kompartimente geachtet. Weiterhin steht die Anzahl der beprobten LUCAS-Waldpunkte im Missverhältnis zur Waldfläche, da in Nord- und Süddeutschland zu wenig Probepunkte vorkamen. Allerdings sind die Waldanteile der LUCAS-Gesamtinventur mit denen der dritten Bundeswaldinventur vergleichbar. Die Stichprobengröße von LUCAS 2015 umfasst etwa 25 % der BZE II-Stichprobe. Hierdurch sind einige Substrattypen nur unzureichend belegt, weshalb zum einen wesentliche Bodeneigenschaften unberücksichtigt blieben und andererseits eine flächengewichtete Hochrechnung erschwert werden würde. Infolge der geringeren Stichprobe weichen die bodenchemischen Kennwerte der einzelnen Substratgruppen zwischen den Messnetzen ab. Außerdem erhöhen sich die Unsicherheiten durch die Reduzierung der Stichprobe. Somit ließen sich Bodenveränderungen bei einer Wiederholungsinventur schwerer detektieren. Die Daten aus den Bodeninventuren sind für die Treibhausgasberichterstattung relevant, da Kohlenstoffvorräten für die organische Auflage und für den Mineralboden bis zu einer Tiefe von mindestens 30 cm zu berichten sind. Im Mittel werden nach den Daten der BZE II 16 % des bis 90 cm Tiefe vorkommenden Kohlenstoffs in der Auflage gespeichert, wobei diese mit der LUCAS-Inventur nicht beprobt wurde. Der in der organischen Auflage gebundene Kohlenstoff ist vulnerabel gegenüber Klima- und Umwelteinflüssen, so dass eine Auswertung diesbezüglich nicht möglich ist. Weiterhin wurde bei LUCAS 2015 nur die oberen 20 cm des Mineralbodens beprobt und damit lediglich 42 % des bei der BZE II abgeschätzten Kohlenstoffs erfasst. Durch das Fehlen der Auflage und die geringere Tiefe sind die Daten aus LUCAS 2015 nur eingeschränkt für die Treibhausgasberichterstattung nutzbar. Aufgrund einer geringeren Repräsentativität sowie größeren Unsicherheiten und Diskrepanzen von LUCAS 2015 gegenüber der BZE im Wald würde eine Vereinigung beider Datensätze keine zusätzlichen Synergien erzeugen.

Keywords: Boden; Wald; Inventur; Probenahme; Karten; Konzentrationen; Vorräte; Kohlenstoff; Stickstoff; pH-Wert; Trockenrohdichte; Unsicherheiten; Harmonisierung; Repräsentativität; Soil; Forest; Monitoring; Inventory; Sampling; Mapping; Stocks; Concentrations; Carbon; Nitrogen; pH-Value; Bulk density; Uncertainties; Representativity; Harmonisation (search for similar items in EconPapers)
Date: 2022
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DOI: 10.3220/REP1651759791000

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