Die zweite Achse im Standortsystem beschreibt den Wasserhaushalt eines Standorts – also wie viel Wasser im Boden verfügbar ist und wie gut es für Bäume nutzbar ist. Der Wasserhaushalt hat einen großen Einfluss darauf, welche Baumarten an einem Ort überhaupt wachsen können. Auch die Konkurrenzfähigkeit, das Wachstum und die Stabilität eines Waldbestandes hängen stark davon ab, ob genug Wasser im Boden vorhanden ist – und zwar möglichst regelmäßig.

Wasser ist lebensnotwendig: Ohne ausreichende Wasserversorgung funktionieren wichtige Prozesse wie Photosynthese oder der Transport von Nährstoffen nicht. Jede Baumart hat ihre eigene Strategie entwickelt, um mit Trockenperioden oder zu viel Wasser umzugehen. Zu viel Wasser kann aber auch problematisch sein – etwa wenn der Boden „erstickt“, also kein Sauerstoff mehr vorhanden ist. Besonders schwierig sind sogenannte wechselfeuchte Standorte: Dort gibt es Phasen mit Staunässe direkt unter der Oberfläche und dann wieder Trockenphasen. Für manche Baumarten ist das ungünstig, weil sie ihre Wurzeln nicht tief genug ausbilden können, um an Wasser zu kommen.

Die Beurteilung des Wasserhaushalts ist deshalb ein zentrales Thema in forstlichen Standortklassifikationen. Dabei ist es gar nicht so einfach, Wasserverfügbarkeit genau zu definieren – denn sie hängt von vielen Faktoren ab: dem Niederschlag, der Verdunstung, der Hanglage, der Sonneneinstrahlung, dem Wind oder auch davon, ob Wasser am Hang abfließt oder im Unterhang gesammelt wird.

Deshalb verändern auch lokale Standortbedingungen das Mikroklima deutlich. Besonders wichtig ist die Größe des Bodenwasserspeichers – also wie viel Wasser der Boden speichern und den Bäumen zur Verfügung stellen kann.

Oft werden regionale Klassifikationen verwendet, die Merkmale wie Bodentyp, Hanglage oder bestimmte Pflanzenarten als Indikatoren einbeziehen. Diese Ansätze sind allerdings häufig statisch – das heißt, sie funktionieren nur unter stabilen Umweltbedingungen.

Daher wurden auch dynamische, modellgestützte Ansätze vorgeschlagen. So etwa von Pojar et al. (1987) und Weis et al. (2018, 2020), die vorschlagen, den Wasserhaushalt mithilfe von Wasserbilanzen zu bewerten. Dabei werden zum Beispiel das Verhältnis zwischen aktueller und möglicher Verdunstung sowie das Vorkommen von Grundwasser in verschiedenen Bodentiefen berücksichtigt.

Wie wurde die Wasserversorgung bewertet?

Um die Wasserversorgung an einem Standort zu beurteilen, wurde ein spezieller Indikator verwendet: das sogenannte Transpirationsdefizit (Tdiff). Es zeigt an, wie viel Wasser ein Wald tatsächlich aus dem Boden aufnehmen und verdunsten kann – im Vergleich zu dem, was theoretisch möglich wäre, wenn ausreichend Wasser verfügbar wäre.

Für jeden Messpunkt wurden dabei drei idealisierte („generische“) Waldbestände simuliert: ein Fichten-, ein Buchen- und ein Eichenbestand. Diese Bestände sind keine realen Wälder, sondern Modellberechnungen mit einheitlichen Eigenschaften (z. B. Wuchshöhe, Blattfläche, Wurzelverteilung). Ziel war es, zu berechnen, wie stark die Wasserversorgung eines Standorts das Pflanzenwachstum einschränken kann.

Das Transpirationsdefizit ist die Differenz zwischen:

• der potenziellen Transpiration (Tp) – was der Bestand unter idealen Bedingungen leisten könnte, und

• der aktuellen Transpiration (Ta) – was tatsächlich aufgrund der verfügbaren Bodenfeuchte möglich ist.

Je größer der Unterschied, desto schlechter die Wasserversorgung. Hohe Tdiff-Werte bedeuten längere Phasen mit Wasserstress. Niedrige Werte zeigen eine gute Wasserversorgung an.

Für die endgültige Klassifizierung der Wasserhaushaltsachse wurde der Eichenbestand verwendet, da Eichen aufgrund ihrer hohen Transpirationsraten und ihrer Fähigkeit, Bodenwasser effizient zu nutzen, besonders empfindlich auf Trockenheit reagieren – und damit als besonders geeigneter Indikator gelten.

Wichtig: Diese generischen Bestände stellen keine konkreten Waldflächen dar. Sie wurden mit denselben Annahmen modelliert – unabhängig davon, ob der Standort im Flachland oder im Gebirge liegt.

Die Werte für das Transpirationsdefizit wurden auf eine einheitliche Vegetationsperiode von 100 Tagen normiert. Je höher der Tdiff-Wert, desto häufiger kann der Wald nicht die gesamte mögliche Verdunstung erreichen.

Um den Einfluss der Geländeform besser zu berücksichtigen, wurden die Werte für das Transpirationsdefizit (Tdiff) angepasst. Standorte in Verlustlagen – also auf Rücken, Kuppen oder Oberhängen – erhielten einen Aufschlag, da dort Wasser schneller abfließt. Umgekehrt erhielten Standorte in Gewinnlagen wie Unterhängen, Gräben oder am Hangfuß einen Abschlag, weil sich dort Wasser besser sammeln kann.

Auf Basis dieser angepassten Tdiff-Werte wurde mithilfe historischer Klimadaten (1989 bis 2018) eine Einteilung in acht Wasserhaushaltsstufen vorgenommen (siehe Tabelle 1.6).

Die Stufen 0 bis 5 – von sehr trocken bis sehr frisch – beruhen allein auf den simulierten mittleren Jahreswerten des Transpirationsdefizits.

Die Stufen 6 (feucht) und 7 (nass) werden zusätzlich über ein Regelsystem definiert, das weitere Informationen über Stauwasser- und Grundwassereinfluss berücksichtigt.

Ableitung der Wasserhaushaltsstufen anhand von Baumarten und Transpirationsdefizit

Die Grenzen der Wasserhaushaltsstufen wurden so gezogen, dass sie möglichst gut mit dem tatsächlichen Vorkommen verschiedener Baumarten in Abhängigkeit von der Wasserversorgung übereinstimmen. Die Buche zum Beispiel kommt auf nährstoffreichen Standorten in der milden Laubwald-Zone hauptsächlich in den Stufen sehr frisch bis mäßig trocken vor. Bei gleicher Wärme- und Nährstoffversorgung dominieren in der Stufe trocken hingegen Baumarten wie Trauben-Eiche und Rot-Kiefer. In den feuchteren Stufen treten Stiel-Eiche, Edellaubhölzer wie Esche und Berg-Ahorn, aber auch Erle, Tanne und teilweise Rot-Kiefer häufiger auf.

Zur besseren Einordnung des Transpirationsdefizits zeigt Abbildung 1.6 eine Matrix, mit der man anhand einfacher Standortmerkmale einen plausiblen Tdiff-Wert abschätzen kann. Dabei spielen zwei Faktoren eine zentrale Rolle: die nutzbare Wasserspeicherkapazität des Bodens (nWSK) und die klimatische Wasserbilanz während der Vegetationszeit. Wenn beide Werte niedrig sind, ist das Transpirationsdefizit in der Regel hoch – das heißt, der Standort leidet häufiger unter Wassermangel.

Ein großer Vorteil dieser Methode ist, dass sich damit auch zukünftige Veränderungen des Wasserhaushalts unter verschiedenen Klimaszenarien berechnen lassen. So kann die Eignung bestimmter Baumarten unter veränderten klimatischen Bedingungen besser eingeschätzt werden.

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