Standortklassifikation - Wald & Holz Skip to main content

Das Verfahren der Standortklassifikation in Nordrhein-Westfalen

aus: Forstlichen Standortaufnahme, 7. Auflage, 2016, S. 326-329, IHW-Verlag, Eching bei München
von: Dr. Norbert Asche

Grundlagen

Nordrhein-Westfalen

In Nordrhein-Westfalen gibt es zwei Verfahren der Standorttypengliederung:

  • Die Standortkartierung als zweistufiges Verfahren mit intensiver Geländearbeit (war bis 1998 das vorgeschriebene Verfahren).
  • Die Standortklassifizierung als einstufiges Verfahren unter Nutzung digitaler Werkzeuge und digital vorliegender Basisinformationen (ist seit 1998 für die Standorttypengliederung im Einsatz; vgl. ASCHE, N., 2003, ASCHE, N., u. SCHULZ, R., 2005).

Standortkartierung

Die forstliche Standortkartierung erfolgte in Nordrhein-Westfalen bis 1998 in einem zweistufigen Verfahren. In einer ersten Stufe wurde das Land in regionale ökologische Einheiten, die Wuchsgebiete und Wuchsbezirke gegliedert. Gliederungskriterien waren Merkmale des Klimas, der Topographie, der Geologie, Vegetation und Landschaftsgeschichte. (GAUER, J., ALDINGER, E., 2005).Die forstlichen Wuchsgebiete bilden den Rahmen, innerhalb dessen in einer zweiten Stufe die lokalen ökologischen Einheiten, die Standorttypen, in einem kombinierten Verfahren ausgewiesen wurden. 

Eine Besonderheit des nordrhein-westfälischen Verfahrens war bzw. ist, dass Wälder aller Besitzarten flächendeckend erfasst werden. Zudem wurden wichtige Grundlagen, wie Boden, Klima und Vegetation von Fachinstituten erhoben und die Ergebnisse den Kartierern für ihre Arbeit zur Verfügung gestellt. Dieser Verfahrensschritt geht auf EIDMANN und MÜCKENHAUSEN zurück, die damit sicherstellen wollten, dass die Grundlagen mit wissenschaftlicher Genauigkeit, Objektivität und gleichbleibender Qualität erhoben werden.

Aufgabe der Standortkartierer war, alle für das Waldwachstum bedeutsamen Umweltfaktoren (Lage, Klima, Geologie Böden, Vegetation, Waldnutzungsgeschichte, u.a.) und Wuchsmerkmale von Waldbäumen (Wuchsleistung, Konkurrenzverhalten der Baumarten, Wurzeltracht, u.a.) zu erfassen, zu analysieren und zu werten. Bei der Umsetzung der Bodenkarte in die Standorttypenkarte wurden Böden zu Ökoserien zusammengestellt, die sich im Hinblick auf geologische Entstehung, Bodenart, Bodenartenschichtung, Gefüge und Nährstoffausstattung nahestehen. Für die Gliederung der Ökoserien in Standorttypen war bzw. ist der Wasser- und Lufthaushalt des Bodens entscheidend. Er muss als Wurzelraum der Waldbäume hinsichtlich Wasser- und Lufthaushalt gemeinsame Merkmale aufweisen. Als Ergebnis der Wertung der verschiedenen Faktoren wurden bzw. werden die Waldflächen zu Standorttypen zusammengefasst, die sich in ihrer standörtlichen Ausstattung sehr ähnlich sind, der Waldvegetation eine annähernd gleiche Biomassebildung erlauben und eine annähernd gleiche Gefährdung aufweisen. Die Benennung der Standorttypen geschah nach standörtlichen Merkmalen mit der Bezeichnung der Waldgesellschaft, des Gesamtwasserhaushaltes und der Ökoserie, z.B.: „Farn-Buchenwald auf frischem Schiefergebirgslehm“. Das Ergebnis der Kartierung ist in der Standorttypenkarte 1:10.000 abgebildet und in einem Erläuterungsbericht beschrieben. Bis 1998 wurden so ca. 250.000 ha Waldfläche bearbeitet.

Standortklassifizierung

Seit Anfang der neunziger Jahre stehen leistungsstarke geografische Informationssysteme (GIS) zur Verfügung und die von Fachinstituten erhobenen Informationen liegen als digitale Grundlagendaten in z.T. hoher räumlicher Auflösung vor. Dabei wird heute deutlich, wie weitblickend die von EIDMANN und MÜCKENHAUSEN festgelegte Trennung zwischen Grundlagenerhebung und Standortkartierung damals war. Denn jetzt können diese Basisdaten für das neue Verfahren problemlos genutzt und unter Verwendung eines GIS kann eine Klassifikation forstlicher Standorte durchgeführt werden.

Vorgehen bei der digitalen forstlichen Standortklassifikation

Die Klassifikation forstlicher Standorte erfolgt schrittweise, wobei Programme der Firma ESRI (ArcMap, ArcInfo) eingesetzt werden. Unter Nutzung primärer, digital verfügbarer Daten und auf diese angewandter Rechenregeln werden Zwischenergebnisse erstellt und zu Zielgrößen (z.B. Trophie, Gesamtwasserhaushalt) zusammengeführt.

Das Merkmal Lage

wird unter Nutzung des digitalen Höhenmodelles (DGM5, 10x10 m Zellen) berücksichtigt. Hieraus werden z.B. absolute und relative Höhe (Exponiertheit), Einzugsgebietsgröße, Hangverlauf, -länge und -neigung als Maß für die Geländeform im weitesten Sinne ableiten. Die durch das Höhenmodell vorgegebenen Rasterzellen mit 10x10 m Ausdehnung werden als Basiseinheiten aller Eingangsdaten und Berechnungen benutzt.

Das Merkmal Klima

wird anhand von Wetteraufzeichnungen des Deutschen Wetterdienstes für die Periode 1961 bis 1990 berücksichtigt. Als weitere (gelände-)klimatische Elemente werden Indices der Atlantizität, der Einstrahlung und der Windexponiertheit berechnet. Aus den Klimadaten wird u.a. für jeden Ort bzw. jede 10x10 m Zelle die effektive Länge der Vegetationszeit (Temperatur >10°C) kalkuliert. Der in dieser Periode fallende Niederschlag wird für die Klassifikation genutzt, da er für das Wachstum der Waldvegetation wichtiger ist als der Jahresniederschlag. Dieser Niederschlag ist aber nur zu einem Teil von den Pflanzen für ihre Wachstumsprozesse zu nutzen (u.a. Interceptionsverluste). Um dies zu berücksichtigen, wird der Vegetationszeitniederschlag durch zellenspezifische Ab- und Zuschläge für Einstrahlung, Exponiertheit, Wind und Temperatur modifiziert. Ergebnis dieser Zwischenauswertung ist ein modifizierter bzw. waldökologisch wirksamer Niederschlag, der für die Herleitung des Gesamtwasserhaushaltes des jeweiligen Standortes benutzt wird.

Das Merkmal Boden

wird durch die Geometrie und Attribute der digitalen Bodenkarte im Maßstab 1:50 000 (BK50) des Geologischen Dienstes NRW berücksichtigt. Hierbei werden in einem ersten Schritt alle Geometrien in 10x10 m Rasterzellen überführt. Diese Zellen werden unter Nutzung von Reliefparametern auf ihre Lagegenauigkeit überprüft und z.T. umgesetzt. Zudem werden die in der BK50 angegebenen Spannen der Schichtmächtigkeiten der Bodeneinheiten (z.B. 3-6 dm) mit Hilfe von Reliefparametern in konkrete Werte für jede Zelle umgerechnet. Diese Größen werden dann für die Berechnung der nutzbaren Wasserspeicherkapazität (nFK) der Böden aus Bodenart, Skelettgehalt, Lagerungsdichte und Humusgehalt des Oberbodens genutzt. Zudem wird mit Hilfe der Attribute der Bodenkarte eine erste Zuordnung der Zellen zu einer Trophiestufen durchgeführt. 

Das Merkmal Geologie

wird durch die Geometrie und Attribute der digitalen geologischen Karte im Maßstab 1:100 000 (GK100) des Geologischen Dienstes NRW berücksichtigt. Zusammen mit Merkmalen der BK50 werden die Daten genutzt, um die Trophie der Standorte einzuordnen.

Das Merkmal Vegetation
wird in Form des mittleren täglichen Wasserbedarfs berücksichtigt. Dieser wurde auf 3 mm pro Tag festgesetzt. Zudem werden die gemessenen Leistungsdaten aus der Landeswaldinventur (SPELSBERG, G., 1998) für die Validierung der ausgewiesenen Gesamtwasserhaushaltsstufen bzw. Standorttypen genutzt. Dies bietet sich an, da zwischen der Wasserversorgung der Standorte und der Wuchsleistung der Baumarten eine enge Beziehung besteht. Somit ist die Wuchsleistung der Baumarten ein integraler Kontrollparameter der Standortqualität.

Ergebnisse
Bei der Herleitung der standörtlichen Zielgrößen fallen Zwischenergebnisse mit wichtigen waldökologischen Informationen für die konkrete Fläche an (u.a. Länge der Vegetationszeit, geländeklimatisch modifizierter Niederschlag in der Vegetationszeit, nutzbare Wasserspeicherkapazität der Böden). Diese Informationen können zusätzlich für Arbeiten im Wald bereitgestellt werden.

Gesamtwasserhaushalt
Die Gesamtwasserversorgung der Waldvegetation setzt sich aus den Teilergebnissen modifizierter Niederschlag in der Vegetationszeit und der nutzbaren Wasserspeicherkapazität der Böden zusammen. Da diese Komponenten für jede Rasterzelle als numerischer Wert berechnet werden, kann die Gesamtwasserversorgung bzw. das Gesamtwasserdargebot im atlantischen Klimaraum jeder Fläche durch Addition der beiden Werte bestimmt werden. Hierbei wird davon ausgegangen, dass der Bodenwasserspeicher in klimatisch normalen Jahren durch die Winterniederschläge wieder aufgefüllt wird.

Dem Gesamtwasserdargebot steht ein Wasserbedarf der Waldvegetation gegenüber, der mit 3 mm pro Tag in der Vegetationszeit angenommen wird. Durch Gegenüberstellung von Gesamtwasserdargebot und Wasserbedarf, kann berechnet werden, ob für die Waldvegetation ausreichend Wasser für ihre Lebensprozesse zur Verfügung steht. Ist das Wasserdargebot größer als der Wasserbedarf, ist in normalen Jahren Trockenstress nicht zu erwarten. Ist das Dargebot kleiner als der Bedarf ist mit Trockenstress für die Waldbäume zu rechnen. Je nachdem wie weit Wasserdargebot des Standortes und Wasserbedarf der Vegetation voneinander abweichen, werden die Zellen unter besonderer Berücksichtigung der nutzbaren Wasserspeicherkapazität der Böden einer von sechs terrestrischen Wasserhaushaltsstufen (sehr frisch, frisch, mäßig frisch, mäßig trocken, trocken, sehr trocken) zugewiesen. Grund- und Stauwasser geprägte Standorte werden anhand der in der Bodenkarte verzeichneten Merkmale in einem gesondertem Verfahren einer Wasserhaushaltsstufe (grundfrisch, grundfeucht, feucht, nass; wechseltrocken, mäßig wechselfeucht, wechselfeucht, staunass) zugeordnet.

Trophie
Für die Abschätzung der Trophie bzw. Nährstoffausstattung der Waldflächen in fünf Stufen (sehr gut, gut, mittel, schwach, sehr schwach) werden die Angaben der Bodenkarte und der geologischen Karte genutzt. In einem ersten Schritt werden die Bodentypen einer Nährstoffklasse zugewiesen. Beispielsweise sind sehr gut nährstoffversorgte Flächen durch den Bodentyp Rendzina und sehr schwach versorgte durch den Bodentyp Podsol charakterisiert. Zeigt die geologische Karte, dass sich z.B. eine Braunerde auf basenreichem Gestein entwickelt hat, so wird die Trophiestufe einer solchen Fläche besser bewertet, als wenn sich eine Braunerde auf basenarmen Gesteinen entwickelt. Durch Grundwasser geprägte Flächen werden in ihrer Nährstoffausstattung um eine Stufe besser bewertet als die sie umgebenden Flächen, da mit dem Wasser auch Nährstoffe transportiert werden, die von den Waldbäumen aus dem Grundwasser für ihr Wachstum genutzt werden können.

Standorttypenkarte
In der Standorttypenkarte werden die Merkmale Trophie und Gesamtwasserhaushaltsstufe zusammengeführt, da sie neben der Länge der Vegetationszeit hauptsächlich die Qualität des Standortes als Wuchsraum für Waldbäume prägen und für den Waldbauer eine zentrale Planungsgrundlage bilden. Die Karten können für verschiedene Zwecke in frei wählbarem Maßstab (1:5.000 bis 1:100.000) digital und analog produziert werden. Zudem besteht die Möglichkeit jede der vorliegenden Informationen als eigene thematische Karte zu erstellen, bzw. Sonderauswertungen zu Fragen der Trocknis- oder Spätfrostgefährdung zu erarbeiten.

Komplexe Anwendungen

Für komplexe Anwendungen und Fragen sind die Ergebnisse der Standortklassifikation eine wichtige Grundlage, z.B.:

Baumartenwahl für Forstbetriebe
Die standortgerechte Baumartenwahl ist ein zentrales Steuerungselement, um Wälder für erwartete Anforderungen der Zukunft „fit zu machen“. Hierfür können entsprechende Karten für mehr als 40 Baumarten erstellt werden.

Waldentwicklung und Klimawandel
Durch Änderungen der benutzten Klimadaten der Standortklassifikation können Klimaszenarien berechnet und die Ergebnisse kartographisch visualisiert werden. Die Ergebnisse zeigen sehr anschaulich, wie Klimawandel Waldstandorte verändert und die Baumartenwahl beeinflusst. 

Karte der Potentiell Natürlichen Vegetation (PNV)
Wegen der engen Verbindungen zu den Standortfaktoren kann die heutige potentiell natürliche Vegetation mit Hilfe dieser Faktoren abgeleitet werden (vgl. B.4.1.3.1., TÜXEN, 1931). Für Nordrhein-Westfalen liegen Karten der hPNV auf Basis der Standortklassifikation vor und können um Karten der zukünftig erwarteten Vegetation bei Klimawandel ergänzt werden.

Waldbodenbewertung
Für landwirtschaftliche Flächen liegen Acker- und Grünlandzahlen als relative Wertmaßstäbe der Ertragsfähigkeit vor (Stichwort: Bodenschätzung). Für Wald fehlte bisher ein solcher Bewertungsansatz. Unter Nutzung der Ergebnisse der Standortklassifikation können Waldbodenzahlen nachvollziehbar und transparent für verschiedene Zwecke (z.B. Waldflurbereinigung, Steuergrundlage) bereitgestellt werden.

Literatur

ASCHE, N., 2003: Standortkartierung. In: SCHULTE, A. (Hg.): Wald in Nordrhein-Westfalen, Aschendorff Verlag, Münster, S. 320-330

ASCHE, N., SCHULZ, R., 2005: Forstliche Standorterkundung mit digitalen Werkzeugen. Ein neuer Weg in Nordrhein-Westfalen. Wertermittlungsforum, 23. Jg., 4, S. 129-132.

GAUER, J., ALDINGER, E., 2005 (Hg.): Waldökologische Naturräume Deutschlands. Mitt. d. Vereins f. forstl. Standortskunde u. Forstpflanzenzüchtung, N.43, S. 324.

SPELSBERG, G., 1998: Landeswaldinventur Nordrhein-Westfalen. LÖBF/LafAO NRW. Recklinghausen, unveröffentlicht.

TÜXEN, R., 1931: Die Grundlagen der Urlandschaftsforschung. Ein Beitrag zur Geschichte der anthropogenen Beeinflussung der Vegetation Mitteleuropas. Nds. Jahrbuch für Landesgeschichte 8, S. 59-105.

Ansprechperson

Wald und Holz NRW
Dr. Norbert Asche
Brößweg 40
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Tel.: 02931/7866-180
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Fax: 0209/94773-220
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