Wassereinzugsgebietsmanagement und Erosionsschutz
Das Vorhandensein von Wasser in den Böden ist nicht nur für das Wachstum der Wälder unerlässlich, sondern auch die Verbesserung der Wasserausbeute und -qualität wird auf vielen bewaldeten Flächen immer wichtiger. Wälder und die damit verbundenen Böden und Streuschichten sind ausgezeichnete Filter und Schwämme, und das Wasser, das dieses System durchläuft, ist relativ rein. Waldstörungen verschiedener Art können die Wasserbewegung aus dem System beschleunigen und damit die Filterwirkung reduzieren. Während Störungen unvermeidlich sind, müssen sie in den meisten Fällen nicht zu einer schlechten Wasserqualität beitragen.
In bergigen Gebieten übersteigt der Wert von Wäldern für den Gewässer- und Erosionsschutz häufig ihren Wert als Holzquellen oder Erholungsorte. Das klassische Beispiel findet sich in der Schweiz und den angrenzenden Alpenregionen, wo die Existenz von Weidesiedlungen im Tal ganz und gar von der Aufrechterhaltung einer kontinuierlichen Waldbedeckung am Fuße der großen Gipfel abhängt. Dies wird geschickt mit begrenztem Holzeinschlag und einer weit verbreiteten Freizeitnutzung durch Touristen kombiniert.
Das Leitprinzip des Managements bei drohender Erosion ist daher die Aufrechterhaltung einer kontinuierlichen Deckung. Im Idealfall wird dies durch einstämmige Ernte erreicht; an einer Stelle wird nur ein Baum gefällt, und die so entstandene kleine Lücke wird durch das Wachstum seiner Nachbarn nach außen bald geschlossen.
Der Fortschritt des Wassers vom Zeitpunkt des Niederschlags bis zur Rückführung in die Atmosphäre und der Bereitschaft zur Niederschlagung wird als Wasserkreislauf bezeichnet. Die Eigenschaften des Bodenpflanzensystems bieten Mechanismen, die das Abfangen, Fließen und Speichern von Wasser im Kreislauf regeln. Das Wasser, das sich nach unten in den Boden bewegt oder in den Boden eindringt, ist der Unterschied zwischen Niederschlag und den Verlusten durch Überdachung, Waldbodenabfangen und Abfluss. Die im Boden gespeicherte Wassermenge ist weitgehend abhängig von den physikalischen Eigenschaften des Bodens, seiner Tiefe und der Menge an Wasser, die durch Verdunstung von der Bodenoberfläche und Transpiration von Pflanzen verloren geht (Evapotranspiration). Transpiration ist das von den Pflanzenwurzeln aufgenommene Wasser, das anschließend von ihren Blattoberflächen verdampft wird. Tiefe Waldböden haben eine hohe Wasserspeicherkapazität. Sofern sie nicht sehr porös sind und frei entwässern, haben sie einen Grundwasserspiegel, unter dem der Untergrund gesättigt ist. Die Tiefe des Grundwasserspiegels variiert saisonal und ist in Zeiten geringer Evapotranspiration höher. Auch das Entfernen des Waldbalkens in Feuchträumen erhöht den Grundwasserspiegel. Die meisten Baumwurzeln brauchen Luft zum Überleben und können den Boden unter dem Grundwasserspiegel nicht nutzen. Die Entwässerung von Flächen mit hohem Grundwasserspiegel erhöht in der Regel die Produktivität des Waldes.
Wenn die ankommenden Niederschläge die Wasserspeicherkapazität des Bodens übersteigen, fließt das überschüssige Wasser aus dem Boden und kann als Stromfluss gemessen werden. Die Wasserausbeute eines Waldes ist ein Maß für das Gleichgewicht zwischen ankommendem Niederschlag und abfließendem Wasser als Stromfluss. Die Höhe der Erhöhung der Wasserausbeute hängt von der jährlichen Niederschlagsmenge sowie von der Art und Menge der abgetragenen überstöckigen Vegetation ab. Da die Wälder nach dem Abholzen wieder nachwachsen, nimmt der Rückgang der Wasserführung infolge erhöhter Transpirationsverluste zu. In Gebieten, die mit Nadelbäumen aufgefüllt werden, sind die Rückgänge der Strömung größer als in Gebieten, die mit Hartholz aufgefüllt werden. Dies resultiert aus höheren Transpirationsverlusten in den Wintermonaten bei Nadelbäumen.
Trotz des unsicheren Gleichgewichts von Wassergewinn und -verlust bieten Wälder die wünschenswerteste Abdeckung für wasserwirtschaftliche Strategien. Die Wassererträge sind allmählich, zuverlässig und einheitlich, im Gegensatz zu den schnellen, kurzzeitigen Strömungen, die für dünn bewachsene Flächen typisch sind. Urwaldiges Land vergießt schnell Wasser und verursacht plötzliche Anstiege in den darunter liegenden Flüssen. In einem großen Flusssystem wie dem des Mississippi sind Wälder ein klarer Vorteil, da sie das Hochwasserrisiko verringern. Sie bieten auch günstigere Bedingungen für Fischerei und Schifffahrt als unbesiedelte Flächen. Alle natürlichen Flüsse enthalten unterschiedliche Mengen an gelösten und suspendierten Stoffen, obwohl Flüsse aus ungestörten Wassereinzugsgebieten in der Regel von hoher Qualität sind. Gewässer aus Waldgebieten sind nicht nur arm an Fremdstoffen, sondern auch relativ sauerstoffreich und temperaturarm. Dennoch ist eine gewisse Verschlechterung der Bachqualität während und unmittelbar nach der Ernte zu beobachten, selbst bei besten Erntebedingungen. Das Potenzial für eine Verschlechterung der Wasserqualität nach der Holzernte kann Trübung (Schwebstoffe) sowie Temperatur- und Nährstoffzunahme beinhalten. Sedimente aus Holzfällerstraßen sind in vielen Gebieten das größte Problem der Wasserqualität im Zusammenhang mit Waldaktivitäten.
Die Annahme, dass Wälder die Niederschläge erhöhen, wurde durch wissenschaftliche Untersuchungen nicht untermauert. Lokale Effekte können sich jedoch als erheblich erweisen, insbesondere in semiariden Regionen, in denen jeder Millimeter Regen die Niederschläge beeinflusst.