Wissenschaftler der University of Science and Technology of China (USTC) haben für ihre Untersuchung Ablagerungen aus 213 Seen auf der Nordhalbkugel ausgewertet. Die Sedimente bewahren Spuren der vergangenen 11.700 Jahre. Die Ergebnisse im Fachjournal Earth-Science Reviews belegen, wie früh der Mensch durch Landwirtschaft und Veränderungen der Vegetation in natürliche Erosionsprozesse eingriff.

Bodenerosion durch Menschen begann in Europa besonders früh

Der menschliche Einfluss auf den Boden setzte auf den Kontinenten zu unterschiedlichen Zeiten ein. Während sich in Europa bereits vor rund 3.400 Jahren deutliche Veränderungen abzeichneten, folgte Asien vor etwa 3.100 Jahren. In Nordamerika wurde eine vergleichbare Entwicklung erst vor rund 400 Jahren erkennbar.

Entscheidend war die zunehmende Nutzung der Landschaft. Menschen rodeten Wälder, legten Felder an und veränderten die natürliche Vegetation. Auch Bevölkerungswachstum und die Häufigkeit von Bränden standen mit dem Bodenabtrag in Zusammenhang. Je stärker die Menschen in die Landschaft eingriffen, desto mehr veränderten sich die natürlichen Erosionsprozesse.

Landwirtschaft verstärkt den Verlust fruchtbarer Böden

Eine geschlossene Pflanzendecke schützt den Boden vor Regen und abfließendem Wasser. Blätter bremsen die auftreffenden Regentropfen, Wurzeln halten die Erde zusammen. Fehlen Bäume, Sträucher und Gräser, liegt der Boden vielerorts ungeschützt. Bei starken Niederschlägen können dann größere Mengen Erde weggeschwemmt werden.

Vor allem die Umwandlung natürlicher Landschaften in landwirtschaftliche Flächen veränderte die Erosion langfristig. In stark vom Menschen beeinflussten Gebieten wurde die Landnutzung schließlich wichtiger als natürliche Klimaschwankungen. Allerdings entwickelte sich die Bodenerosion regional sehr unterschiedlich. Landwirtschaftliche Eingriffe führten deshalb keineswegs überall zu einer gleich starken Zunahme.

Früher bestimmten Regen und Vegetation den Bodenabtrag

In den ersten Jahrtausenden nach der letzten Eiszeit war vor allem das Klima für die Bodenerosion verantwortlich. In Asien beeinflussten die Monsunregen die Entwicklung erheblich. Während niederschlagsreicher Phasen wurde mehr Boden abgetragen. Schwächte sich der Monsun ab, verringerte sich auch die Erosion.

In Europa hing der natürliche Bodenabtrag eng mit der Vegetation zusammen. Breiteten sich Pflanzen aus, ging die Erosion zurück. Verschwand dagegen schützender Bewuchs, nahm sie zu. Im späteren Verlauf des Holozäns lösten sich diese natürlichen Zusammenhänge in vielen besiedelten Regionen zunehmend auf.

Sedimentschichten bewahren die Geschichte der Landschaft

Wenn Regen Erde von einem Hang spült, gelangt ein Teil davon über Bäche und Flüsse in Seen. Dort sinken die mitgeführten Partikel zum Grund. Über Jahrtausende entstehen Ablagerungen, deren Zusammensetzung und Alter Rückschlüsse auf frühere Umweltbedingungen erlauben.

Allerdings lässt sich aus der Dicke einer Sedimentschicht allein nicht zuverlässig auf den ursprünglichen Bodenverlust schließen. Dafür gibt es mehrere Gründe:

• Verdichtung: Ältere Ablagerungen werden durch darüberliegende Schichten zusammengedrückt und nehmen weniger Raum ein.
• Biologische Prozesse: Organisches Material entsteht teilweise direkt im See und stammt nicht aus erodierten Böden.
• Unterschiedliche Materialeinträge: Nicht alles, was sich am Seegrund ablagert, wurde zuvor aus dem umliegenden Boden ausgewaschen.

Die Wissenschaftler berücksichtigten diese Einflüsse bei ihren Berechnungen. Mithilfe einer sogenannten Massenbilanz schätzten sie, wie viel Bodenmaterial ursprünglich aus den jeweiligen Einzugsgebieten stammte. Dadurch ließen sich frühere Erosionsraten besser miteinander vergleichen.

In vielen Regionen ging die Bodenerosion sogar zurück

Die langfristige Entwicklung verlief keineswegs überall in dieselbe Richtung. Unter den europäischen Seen verzeichneten 44,4 Prozent einen statistisch signifikanten Rückgang der rekonstruierten Erosionsraten. Bei 34,9 Prozent stiegen die Werte dagegen signifikant an.

Auch zwischen den Kontinenten gab es erhebliche Unterschiede. In Asien wiesen 44,9 Prozent der untersuchten Seen rückläufige und 36,2 Prozent steigende Erosionsraten auf. In Nordamerika war der Rückgang besonders verbreitet: Dort nahmen die Werte bei 70,4 Prozent der Seen signifikant ab, während 19,8 Prozent einen signifikanten Anstieg verzeichneten.

Diese Entwicklungen erstrecken sich über Jahrtausende. Veränderungen der Niederschläge, Temperaturen und Vegetation konnten den Bodenabtrag zeitweise verringern. Gleichzeitig verstärkten menschliche Eingriffe die Erosion gegenüber den jeweiligen natürlichen Ausgangsbedingungen. Beide Entwicklungen konnten deshalb innerhalb derselben Großregion auftreten.

Kurz zusammengefasst:

• Der Mensch verstärkt die Bodenerosion seit Jahrtausenden: In Europa liegt der berechnete Bodenabtrag durch menschliche Eingriffe seit rund 3.000 Jahren um 73,1 Prozent über dem natürlichen Niveau, in Asien um 117,6 Prozent.
• Landwirtschaft und Abholzung fördern den Bodenverlust: Ohne schützende Pflanzen und Wurzeln können Regen und fließendes Wasser fruchtbare Erde leichter abtragen.
• Früher bestimmte vor allem das Klima die Bodenerosion: Heute beeinflusst die menschliche Landnutzung den Bodenabtrag in vielen veränderten Landschaften stärker als natürliche Klimaschwankungen.

Übrigens: Nicht nur Bodenerosion bedroht unsere Lebensgrundlage – weltweit werden Lebensmittel verschwendet, für deren Produktion eine Fläche fast so groß wie Russland benötigt wird. Wie weniger Lebensmittelabfälle Millionen Quadratkilometer Land entlasten könnten, mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Pexels

Neue Messungen zeigen, wie weit diese Schäden reichen. Selbst leichtere Maschinen belasten den Boden oft über Jahre. Doch es gibt eine einfache Möglichkeit, die Folgen deutlich zu mindern: Matten auf dem Waldboden verteilen den Druck besser und schützen empfindliche Flächen spürbar.

Waldboden leidet massiv: Verdichtung reicht tief unter die Oberfläche

Eine Untersuchung der Universität Trier zusammen mit den Landesforsten Rheinland-Pfalz zeigt, wie stark Maschinen den Boden verändern. Nach einer Überfahrt entstehen Spurrillen von rund 1,8 Zentimetern. Nach fünf Überfahrten vertiefen sie sich auf bis zu 3,5 Zentimeter. Der Druck im Boden steigt auf bis zu 70 Kilopascal in zehn Zentimetern Tiefe.

Der Boden verliert dabei an Stabilität. Große Poren brechen zusammen. Wasser versickert schlechter. Auch die Struktur leidet deutlich. Nach einer Überfahrt sinkt sie um etwa 20 Prozent. Nach fünf Überfahrten liegt der Verlust bei über 34 Prozent. Die Wasserleitfähigkeit fällt drastisch, von rund 573 auf nur noch 63,6 Zentimeter pro Tag.

„Zum Teil wird der Boden bei Befahrung nahezu durchgeknetet“, sagt Bodenkundler Dr. Raimund Schneider. Die Schäden reichen tief: Wurzeln wachsen schlechter, Luft fehlt im Boden, und Lebensräume für Organismen verschwinden oft für Jahrzehnte.

Matten auf dem Waldboden verteilen Druck deutlich besser

In den Versuchen kamen spezielle Kunststoffmatten zum Einsatz. Sie liegen zwischen Maschine und Boden und verteilen den Druck. Die Effekte:

• Mit Matten sinkt die Spurtiefe nach fünf Überfahrten auf etwa 0,5 Zentimeter
• Selbst nach zehn Überfahrten bleiben es nur rund 1,2 Zentimeter
• Der Bodendruck reduziert sich auf etwa 4,4 bis 7,1 Kilopascal

Ohne Schutz fällt die Belastung deutlich stärker aus. Eine einzige Überfahrt kann in etwa so viel Schaden anrichten wie mehrere Fahrten über Matten. Die Forschenden schreiben, dass das System die Bodenschädigung spürbar verringert, auch wenn es sie nicht vollständig verhindert. Das gilt nicht nur für die Oberfläche. Auch in tieferen Schichten bleibt der Boden anfangs deutlich stabiler, weil zunächst kaum Druck nach unten weitergegeben wird.

Leichte Maschinen sind keine Lösung

Viele Forstbetriebe arbeiten inzwischen mit kleineren Maschinen, weil sie als bodenschonender gelten. Die Messwerte passen dazu aber nur bedingt. Schon Geräte mit rund 2,5 Tonnen Gewicht erzeugen einen Druck von etwa 14 bis 15 Kilopascal. Damit liegen sie nur knapp unter schwereren Fahrzeugen. Wiederholte Überfahrten verschärfen die Belastung zusätzlich. „Selbst leichte Maschinen beeinträchtigen Waldböden, wenn keine Schutzsysteme eingesetzt werden“, so die Experten.

Besonders kritisch sind feuchte Böden. Sie geben schneller nach und reagieren empfindlicher. Auch Drehbewegungen erhöhen die Belastung. In solchen Bereichen erreicht die Bodendichte besonders hohe Werte.

Neue Technik im Wald bringt neue Probleme

Der Einsatz von Maschinen im Wald bleibt notwendig. Schwere Stämme lassen sich kaum anders bewegen. Deshalb fahren große Maschinen meist auf festen Rückegassen im Abstand von etwa 40 Metern.

Auch der Einsatz kleinerer Technik nimmt zu. Forstraupen übernehmen immer mehr Aufgaben, etwa bei Pflanzungen zwischen den Fahrspuren. Das erleichtert die Arbeit, erhöht aber den Druck auf bisher unberührte Böden. „Es ist wichtig, dass Forschung und Forstpraxis gemeinsam Strategien entwickeln, um Waldböden zu schützen“, sagt Geowissenschaftler Dr. Björn Klaes.

Risse im Boden sorgen für Diskussionen

Ein überraschender Effekt zeigt sich bei häufiger Nutzung der Matten. Im Boden entstehen feine Risse. Sie verbessern kurzfristig den Luft- und Wassertransport.

Das wirkt zunächst positiv. Die Einordnung fällt jedoch vorsichtig aus. „Diese Strukturen sollten nicht als Verbesserung missverstanden werden.“ Sie entstehen durch Belastung und nicht durch natürliche Erholung. Langfristig bleibt es ein menschlicher Eingriff. Der Unterschied liegt vor allem darin, wie stark der Boden geschädigt wird.

Nach den bisherigen Ergebnissen lohnt sich der Einsatz vor allem auf feuchten und empfindlichen Böden, bei der Ernte hochwertiger Bäume und auf Standorten, auf denen der Bodenschutz besonders wichtig ist.

Ingo Siebert von den Landesforsten sagt: „Das Mattensystem bietet einen relativ guten Schutz.“ Erste Tests zeigen zudem, dass sich der Boden nach der Nutzung schneller erholen könnte. Langzeitdaten stehen jedoch noch aus.

Kurz zusammengefasst:

• Schon wenige Überfahrten von Forstmaschinen führen zu einer tiefreichenden Verdichtung im Waldboden, die Wasserfluss, Luftzufuhr und Wurzelwachstum über Jahre beeinträchtigt.
• Matten auf dem Waldboden verteilen den Druck deutlich besser und reduzieren Schäden massiv: Eine Fahrt ohne Schutz entspricht etwa fünf Fahrten mit Matten.
• Selbst leichte Maschinen verursachen erhebliche Schäden, weshalb Schutzsysteme und vorsichtige Nutzung entscheidend für gesunde und stabile Wälder sind.

Übrigens: Während Matten den Waldboden vor Verdichtung schützen, zeigt eine neue Analyse, dass auch Aufforstung kein Selbstläufer ist – ihr Klimaeffekt hängt stark vom Standort ab. Selbst Milliarden neue Bäume kühlen die Erde oft nur begrenzt, in manchen Regionen kann es sogar wärmer werden. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Ingo Siebert

Diese Entwicklung verändert den Blick auf Waldschäden. Entscheidend ist nicht allein, wie viele Bäume stehen oder fallen. Auch der Zustand des Bodens bestimmt, ob Kohlenstoff gebunden bleibt oder wieder freigesetzt wird – besonders in Jahren mit extremer Hitze und Trockenheit.

Dürre lenkt Kohlenstoff vom Baum in den Waldboden

In den Trockenjahren starben große Mengen an Bäumen ab. Hitze, Wassermangel und Schädlingsbefall schwächten ganze Bestände. Auf vielen Flächen wurden abgestorbene Stämme entfernt, auf anderen blieben sie liegen. In beiden Fällen sammelte sich außergewöhnlich viel organisches Material im und auf dem Boden.

Nadeln, Blätter, Holzreste und abgestorbene Feinwurzeln gelangten in Mengen in den Boden, wie sie in normalen Jahren kaum vorkommen. Gleichzeitig erhitzten sich Kahlflächen stärker. Die höheren Temperaturen beschleunigten den biologischen Abbau. Mikroorganismen zersetzten das Material und wandelten den enthaltenen Kohlenstoff in Humus um.

Ein weiterer Faktor lag im Verhalten der Bäume selbst. „Wir vermuten inzwischen, dass Bäume in trockenen Jahren eher in die Wurzelmasse als in die Blattmasse investieren, um so besser an das Wasser im Boden zu gelangen“, erklärt Nicole Wellbrock vom Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei. Stirbt ein solcher Baum ab, verbleibt ein größerer Teil seiner Biomasse direkt im Boden.

Fast so viel Kohlenstoff im Boden wie im Wald darüber

In deutschen Wäldern sind insgesamt rund 2,2 Milliarden Tonnen Kohlenstoff gespeichert. Etwas mehr als die Hälfte davon steckt in lebenden Bäumen. Fast genauso viel befindet sich im Boden – in Streu, Humus und den oberen Bodenschichten. Hinzu kommt Kohlenstoff in Totholz.

Diese Verteilung zeigt, wie wichtig der Boden für die Klimabilanz ist. Der Waldboden ist kein passiver Untergrund. Er ist ein aktiver Speicher, der in Extremjahren eine zentrale Rolle übernehmen kann. Lange galt er vor allem als Durchgangsstation im Kohlenstoffkreislauf. Die neuen Auswertungen zeichnen ein anderes Bild.

Die Speichergrenze des Bodens wird schnell erreicht

So wichtig die Pufferwirkung war, sie bleibt zeitlich begrenzt. Der Boden nimmt Kohlenstoff nicht unbegrenzt auf. Nach einigen Jahren verlangsamt sich der Prozess. Leicht abbaubares Material ist dann weitgehend umgesetzt. Die zusätzliche Speicherung flacht ab.

Gleichzeitig wachsen auf den Schadflächen neue Wälder heran. Junge Bäume beginnen wieder, Kohlenstoff in ihrer Biomasse zu binden. Die Hauptlast der Speicherung wandert zurück in den Bestand über der Erde. Der Ausgleich durch den Boden beschreibt eine Übergangsphase.

Auch deshalb weisen Fachleute auf Unsicherheiten hin. „Die Ergebnisse basieren auf Modellberechnungen. Erst die Auswertung der dritten Bodenzustandserhebung wird zuverlässige Daten liefern“, betont Wellbrock. Die beobachteten Effekte gelten für die Extremjahre, nicht als neuer Dauerzustand.

Kurzfristige Entlastung mit klaren Grenzen

Die Erkenntnisse verändern den Blick auf Waldschäden. Abgestorbene Bäume bedeuten nicht automatisch einen sofortigen Verlust für das Klima. Der Boden kann kurzfristig stabilisieren. Gleichzeitig reagiert er empfindlich auf Eingriffe. Wichtig sind vor allem diese Punkte:

• Der Boden reagiert empfindlich auf Befahrung und Verdichtung. Schwere Maschinen können die Speicherfähigkeit mindern.
• Langfristig bleibt dennoch klar: Der Boden ersetzt keine gesunden Wälder. Ohne nachwachsende Bäume fehlt der wichtigste Speicher für Kohlenstoff.

Bundesweite Erhebung soll Lücken im Wissen schließen

Um diese Prozesse besser zu erfassen, läuft derzeit die dritte bundesweite Bodenzustandserhebung. Auf einem festen Raster werden rund 1.900 Stichprobenpunkte untersucht. Erfasst werden Boden, Vegetation und Baumbestand. Die Ergebnisse sollen 2028 vorliegen und bilden eine wichtige Grundlage für künftige Klimaberichte und forstliche Planung.

Schon jetzt zeigt sich, dass bisherige Modelle angepasst werden müssen. Der Boden reagiert schneller und stärker auf Extremjahre als angenommen. Wer die Klimawirkung von Wäldern berechnet, muss diese Dynamik berücksichtigen.

Kurz zusammengefasst:

• In den Dürrejahren 2018 bis 2020 verloren viele Bäume ihre Fähigkeit, CO₂ zu speichern, doch der Waldboden übernahm zeitweise diese Aufgabe und band großen Mengen Kohlenstoff als Humus.
• Fast so viel Kohlenstoff liegt heute im Boden wie in den lebenden Bäumen, was zeigt, dass Klimaschutz im Wald nicht nur oberirdisch entschieden wird.
• Diese Pufferwirkung des Bodens ist begrenzt, weshalb langfristig nur gesunde, nachwachsende Wälder zusammen mit geschützten Böden die Kohlenstoffspeicherung sichern können.

Übrigens: Nach Waldbränden endet die Gefahr nicht mit dem letzten Funken, denn extreme Hitze kann im Boden harmlose Mineralien in krebserregende Schadstoffe verwandeln und das Grundwasser belasten. Wie genau Feuer, Temperatur und Hanglage zusammenwirken – mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Unsplash