Das Vorhaben
PYROPHOB bedeutet feuerabweisend und ist Namensgeber für ein interdisziplinäres Forschungsprojekt. Das Projekt untersucht mit acht beteiligten Institutionen in brandenburgischen Kiefernforsten die ökologischen Auswirkungen von Waldbränden und verschiedenen anschließenden waldbaulichen Behandlungsstrategien.
Hintergrund
In Nordostdeutschland waren die letzten Jahre überdurchschnittlich trocken und warm, es gab eine deutliche Zunahme von zum Teil großflächigen Waldbränden. Auch zukünftig besteht eine steigende Waldbrandgefahr aufgrund des Klimawandels. Von Waldbränden sind hier in Brandenburg vor allem Kiefernforsten betroffen, in denen sich viel brennbares Material akkumuliert. Eine effektive Wiederbewaldung dieser Waldbrandflächen sowie eine ökosystembasierte Anpassung der Wälder an den Klimawandel stellen große Herausforderungen an das Management und die Bewirtschaftung dar. Die Verringerung des Brandrisikos zukünftiger Wälder ist dabei von besonderer Bedeutung.
Projektziel
Die Funktion des gesamten Waldökosystems nach einem Waldbrand ist im Hinblick auf die Waldbewirtschaftungspraxis bisher kaum bekannt und es ist nicht untersucht, wie sie dazu beitragen kann, Waldökosysteme in Zukunft feuerresistenter und besser an den Klimawandel angepasst zu gestalten. Forschungsfragen im Projekt Pyrophob sind unter anderem:
- Wie wirkt es sich auf den Boden aus, wenn Waldbrandflächen beräumt und befahren werden?
- Was heißt das für Mikroklima, die Feuchtigkeit des Bodens und seine Fähigkeit, Wasser zu speichern?
- Wie beeinflusst es die Ansiedlung verschiedener Baumarten und anderer Pflanzen, von Tieren und Pilzen?
- Und wie sieht es auf Flächen aus, die nicht beräumt wurden?
Ziel ist es letztlich Handlungsempfehlungen für den Umgang mit Waldbrandflächen für die forstliche Praxis zu formulieren.
Abb. 1. Fotos aus den Untersuchungsgebieten des PYROPHOB-Projekts. a) Kiefernforst nach dem Waldbrand bei Treuenbrietzen (19.11.2018): die gesamte Vegetation ist verbrannt, Asche und Kiefernnadeln der abgestorbenen Bäume bedecken den Boden. b) Rand des Brandes: die Humusauflage ist fast vollständig verbrannt (Jüterbog, 22.10.2019). Forstliche Behandlungsvarianten nach dem Brand im Gebiet Treuenbrietzen (mit Naturverjüngung der Zitterpappel): c) kein Management (01.05.2019), d) vollständige Beräumung (30.08.2019), e) Auflichtung, Bodenbearbeitung und Eichen-Pflanzung (01.05.2020), f) Kahlschlag, Pflügen und Kiefern-Pflanzung (30.08.2019). g) unverbrannte Referenzfläche (Plot L6) (20.07.2023). h) Fläche B (kein Management) nach dem zweiten Waldbrand in 2022; ein Teil des Totholzes ist nicht verbrannt und die Zitter-Pappeln treiben mittels Wurzelbrut bereits wieder aus. Fotos: a-f: Thilo Heinken, g-h: Maren Schüle (UP)
Was passiert nach einem Waldbrand? Ökologisch…
Da Waldbrände in Mitteleuropa lange Zeit nicht als relevant angesehen wurden, ist das ökologische Wissen über ihre Effekte noch begrenzt. Waldbrände führen in den heimischen Kiefernwäldern zu einem weitgehenden Absterben der Bäume und zu einer drastischen Reduktion der Bodenvegetation und der Humusschicht. Asche erhöht den pH-Wert und düngt den Boden zunächst; Nährstoffe können jedoch später ausgewaschen werden. Das Mikroklima nach einem Brandereignis ist durch Temperaturextreme und verringerte Bodenfeuchtigkeit gekennzeichnet, unter anderem, weil der schützende Oberbestand fehlt.
Die Vegetation regeneriert sich vor allem durch windausgebreitete Arten und über die Samenbank des Bodens und ist vorübergehend artenreicher als vor dem Waldbrand. An Gehölzen etablieren sich vor allem Pionierbaumarten wie Birken, Zitter-Pappel und Weiden, allerdings in stark wechselnden Anteilen und unterschiedlichen Gesamtzahlen. Die offene Pioniervegetation wird dann zunehmend durch waldtypische Vegetation ersetzt.
Die Pilzdiversität ist nach Waldbränden reduziert, aber sehr charakteristisch, und Insekten und andere Gliederfüßler reagieren sehr unterschiedlich auf Brände. Kaum bekannt ist dagegen, wie sich diese und andere abiotische und biotische Faktoren gegenseitig beeinflussen und wie die verschiedenen Komponenten der Biodiversität in Ökosystemen nach einem Waldbrand zusammenhängen.
… und forstwirtschaftlich
In der Regel werden Waldbrandflächen in Mitteleuropa rasch forstwirtschaftlich behandelt. Extreme Maßnahmen wie Kahlschlag oder ein Pflügen der Flächen verändern die Standorte drastisch. Das kann sich negativ auf die natürliche Regeneration auswirken, gleichzeitig kann belassenes Totholz die Etablierung von Bäumen fördern. Auch die Nährstoff- und Kohlenstoffvorräte im Boden scheinen sich ohne solche starken forstlichen Eingriffe schneller zu regenerieren.
Abb. 2. Vegetationsentwicklung auf Untersuchungsflächen des PYROPHOB-Projekts; Beispielflächen im wissenschaftlichen Fotomonitoring aus der gleichen Perspektive im Zeitverlauf (2020-2023) aufgenommen. Links: Plot U7, Jüterbog (kein forstliches Management): Die verbrannten Wald-Kiefern fallen innerhalb weniger Jahre vollständig zu Boden und tragen zur Strukturvielfalt auf den Flächen bei; die Verjüngung von Laubbäumen ist in diesem Untersuchungsgebiet deutlich geringer als in Treuenbrietzen. Rechts: Plot J2 Treuenbrietzen (Kahlschlag, Pflügen, Kiefernpflanzung) mit sehr starkem Aufwuchs der Zitter-Pappel (Populus tremula). Foto: Tilo Geisel
Was wird erforscht?
PYROPHOB untersucht wichtige Komponenten der Ökosysteme auf Waldbrandflächen, die in vielfältigen Wechselwirkungen stehen: Nach dem Brand bleiben Asche und Totholz zurück. Während letzteres durch Pilze, Gliederfüßler und andere Organismen abgebaut wird, sind die anorganischen Bodennährstoffe wichtig für die Wiederbesiedlung durch die Vegetation. Durch die Zersetzung des Totholzes durch Mikroben und Wirbellose wird neu gebildeter Humus in den Nährstoffkreislauf integriert. Das Mikroklima, das zunächst stark von den verbliebenden Bäumen abhängt, reguliert die genannten Prozesse.
Wie wirken sich unterschiedliche waldbauliche Behandlungen auf die Entwicklung der Ökosystemkomponenten aus? Vor allem Totholz, Mikroklima, anorganische Bodenkomponenten und die Vegetation werden direkt beeinflusst, wobei der Biodiversität in den Untersuchungen eine besondere Bedeutung zukommt.
Abb. 3. Roteichensaat. Foto: LFB
Verschiedene Bewirtschaftungsarten auf den Versuchsflächen
Zentrales Element von PYROPHOB sind die Daueruntersuchungsflächen, die von allen beteiligten Forschungsgruppen gemeinsam genutzt werden und statistische Vergleiche zwischen Umweltfaktoren, Lebewesen und Bewirtschaftungstypen bzw. -intensitäten ermöglichen. Diese befinden sich auf zwei 334 bzw. 744 Hektar großen Waldbrandflächen auf sandigen Böden bei Treuenbrietzen und Jüterbog in Brandenburg.
Im Jahr 2020, zwei Jahre nach dem Brand in Treuenbrietzen und ein Jahr nach dem Brand in Jüterbog, wurden 15 Untersuchungsstandorte in beiden Untersuchungsgebieten mit verschiedenen Waldbewirtschaftungsoptionen eingerichtet. Zwei Referenz- Untersuchungsstandorte befinden sich jeweils im benachbarten, nicht verbrannten Kiefernforst. Die 13 Standorte auf den Brandflächen deckten sieben verschiedene Bewirtschaftungsvarianten (Behandlungen) mit unterschiedlichen Kombinationen von Holzeinschlag, Bodenbearbeitung, Pflanzung und Einzäunung ab (Abb. 1 c-f). Die Behandlungsvariante ohne forstwirtschaftliche Eingriffe wurde durch sechs Untersuchungsstandorte vertreten.
Weiter Informationen:
Die Abschlussveranstaltung des Projekts findet am 27. Februar 2025 in Berlin statt und wird voraussichtlich online übertragen.
Weiterführende Informationen gibt es unter www.pyrophob.de
Die Literaturangaben finden Sie im Originalartikel. Kontakt zur Autorengruppe bekommen Sie über: thilo.heinken@uni-potsdam.de
Abb. 4. Lage des PYROPHOB-Projekts in Deutschland und Karte der Untersuchungsflächen mit den einzelnen Plots und VIPs in den Untersuchungsgebieten a) Treuenbrietzen (TB) und b) Jüterbog (JB) auf der Grundlage von Luftbildern von 2019 (TB) und 2022 (JB). Forstliche Maßnahmen auf den Untersuchungsflächen sind durch verschiedene Farben (Beräumung) bzw. Muster (Bodenbearbeitung) dargestellt. Die Untersuchungsflächen C-J und U, V, Z wurden im Juli 2020 eingerichtet, wobei die Flächen C-G nur bis Juni 2022 untersucht wurden. Die Flächen B, K, X und Y wurden im April 2021 eingerichtet, wobei die Flächen B und K nur bis Juni 2022 untersucht wurden. Fläche L wurde als Ersatz für die abgebrannte Referenzfläche G im Herbst 2022 eingerichtet. Foto: T. Heinken (UP)
