Totholz-Effekte auf gelösten organischen Kohlenstoff in Waldböden hängen von Gesteinstyp, Baumart und Mikroklima ab

Warum umgestürzte Bäume noch wichtig sind

Gehen Sie durch einen beliebigen Wald, und Sie werden liegende Stämme sehen, die langsam wieder zu Boden werden. Diese Stücke Totholz sind mehr als Überreste früheren Wachstums: Sie spielen eine aktive Rolle darin, wie Wälder Kohlenstoff speichern und auf den Klimawandel reagieren. Diese Studie stellt eine auf den ersten Blick einfache, aber weitreichende Frage: Wenn Baumstämme am Boden verrotten, wie viel Kohlenstoff geben sie in den Boden ab, und wie hängt das vom Gestein darunter, der Baumart und dem Mikroklima direkt am Stamm ab?

Verborgene Kohlenstoffströme im Boden

Beim Zerfall von Holz wird ein Teil seines Kohlenstoffs als Kohlendioxid in die Luft abgegeben, ein anderer Anteil löst sich aber im Wasser und gelangt als gelöster organischer Kohlenstoff (DOC) in den Boden. Da dieser gelöste Kohlenstoff in tieferen Schichten über lange Zeiträume gebunden werden kann, kann er zur Speicherung von Kohlenstoff unterhalb der Oberfläche beitragen. Die Forschenden verfolgten diesen verborgenen Kohlenstoffweg über 2,5 Jahre unter liegenden Stämmen der Rotbuche und der Gemeinen Fichte in deutschen Wäldern. Sie verglichen Bodenwasser, das in Nähe der Stämme gesammelt wurde, mit Wasser aus benachbarten Stellen ohne sichtbares Totholz und entnahmen Proben in mehreren Tiefen vom Bodenaufbau bis 30 Zentimeter in den mineralischen Boden.

Unterschiedliche Gesteine, unterschiedliche Bodenreaktionen

Das Team arbeitete an zwei geologisch kontrastierenden Standorten: einem auf silikatischem Grundgestein (Gneis) und einem auf kalkigem Grundgestein (Kalkstein). Diese Ausgangsmaterialien prägen die Bodenchimie, die wiederum beeinflusst, wie gelöster Kohlenstoff an Minerale adsorbiert oder von Mikroben abgebaut wird. Insgesamt waren die DOC-Konzentrationen im Bodenwasser unter Totholz an beiden Standorten höher als in Kontrollflächen. Der stärkste Anstieg zeigte sich nicht an der Oberfläche, sondern im oberen mineralischen Boden in etwa 15 Zentimetern Tiefe, wo das DOC unter Stämmen gegenüber der Umgebung nahezu doppelt so hoch sein konnte. Unterschiede zwischen den Gesteinsarten waren in dieser Zwischenzone am deutlichsten, mit besonders großen Zunahmen am silikatischen Standort. Weiter unten, bei 30 Zentimetern, tendierten die DOC-Werte zu sinken und der Kontrast zwischen Totholz und Kontrolle verringerte sich, was darauf hindeutet, dass tiefere Böden viel des eingehenden Kohlenstoffs zurückhalten oder weiterverarbeiten.

Buchenstämme nähren den Boden stärker als Fichten

Nicht alle Stämme verhielten sich gleich. Beim Vergleich der Baumarten am silikatischen Standort stach Totholz der Buche als deutlich stärkere Quelle gelösten Kohlenstoffs gegenüber Fichte hervor. Unter Buchenstämmen stiegen die DOC-Werte im oberen mineralischen Boden deutlich an—bis zu mehrerenfach höheren Werten als in den benachbarten Kontrollböden—während Fichtenstämme in denselben Tiefen kaum oder keinen messbaren Anstieg erzeugten. Diese Unterschiede spiegeln wahrscheinlich Abweichungen in Holzstruktur, chemischer Zusammensetzung und in den Pilzen wider, die das Holz zersetzen. Laubbaumarten wie die Buche werden typischerweise von Pilzen besiedelt, die sowohl Zellulose als auch Lignin abbauen können, was den Zerfall beschleunigt und mehr löslichen Kohlenstoff freisetzt. Nadelbäume wie die Fichte beherbergen oft Pilze, die Holz langsamer zersetzen, was zu schwächeren und langsameren Effekten auf das darunterliegende Bodenwasser führt.

Feine Veränderungen im Mikroklima unter Stämmen

Umgestürzte Stämme beeinflussen auch das Mikroklima des Bodens unter ihnen. In 15 Zentimetern Tiefe vergrabene Sensoren zeigten, dass Böden unter Stämmen leicht kühler und trockener waren als benachbarte Kontrollstellen, wenn auch die Unterschiede gering ausfielen. Dennoch änderte sich die Reaktion des gelösten Kohlenstoffs auf Temperatur und Feuchte in Anwesenheit von Totholz. In Kontrollflächen gingen wärmere Böden tendenziell mit höheren DOC-Werten in der Nähe der Oberfläche einher, was zu erwarten ist bei schnellerem mikrobiellen Abbau organischer Substanz. Unter Stämmen schwächte sich dieses Muster ab oder kehrte sich sogar um, was darauf hindeutet, dass Mikroben unter Totholz DOC bei steigenden Temperaturen möglicherweise aktiver verbrauchen. Feuchteeffekte waren gleichförmiger: in größeren Tiefen verdünnte höherer Bodenwassergehalt im Allgemeinen die DOC-Konzentrationen in beiden Behandlungen.

Was das für die Kohlenstoffspeicherung im Wald bedeutet

In der Gesamtschau zeigen die Ergebnisse, dass der Einfluss von Totholz auf den Boden-Kohlenstoff stark kontextabhängig ist. Umgestürzte Stämme fungieren als langfristige Quellen für gelösten Kohlenstoff in Waldböden, und dieser zusätzliche Input ist deutlich in den oberen mineralischen Schichten bis mindestens 30 Zentimeter Tiefe sichtbar. Die Größe des Effekts hängt jedoch stark vom darunterliegenden Gestein, der Baumart, der Bodentiefe sowie der lokalen Temperatur und Feuchte ab. Praktisch betrachtet scheinen Laubholzstämme auf bestimmten Bodentypen mehr Kohlenstoff in mineralische Böden zu leiten als Nadelholzstämme, was die langfristige Kohlenstoffspeicherung unter der Oberfläche fördern kann. Forstmanager, die Totholz zur Stärkung der Boden-Kohlenstoffvorräte einsetzen möchten, sollten daher nicht nur die Menge des liegen gebliebenen Holzes berücksichtigen, sondern auch dessen Baumart und die Bodenverhältnisse darunter.

Zitation: Rubin, L., Nowack, R., Lang, F. et al. Deadwood effects on dissolved organic carbon in forest soils depend on bedrock type, tree species, and microclimate. Sci Rep 16, 13647 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-50174-1

Schlüsselwörter: Totholz, Waldböden, Kohlenstoffkreislauf, gelöster organischer Kohlenstoff, Buche und Fichte