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Artikel

Autor(en): Silvio Schüler, Jan-Peter George, Michael Grabner
Redaktion: BFW, Österreich
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Trockenstress im Wald: Unterschiede zwischen Baumarten und Herkünften

Klimawandel findet statt: Die für  jeden Österreicher bereits spürbaren Hitzerekorde und Trockenperioden der letzten Jahre sind ein deutliches  Zeichen dafür. Auch der Wald ist von derartigen Extremereignissen be­troffen. Wie gut gehen unsere wirtschaftlich bedeutsamen Nadelbaumarten mit Trockenheit um? Können andere Samenherkünfte zur Stabilisierung der Bestände beitragen?

Das Ökosytem Wald reagiert auf diese Extremereignisse mit geringeren Zu­wächsen, sinkender Vitalität, redu­zierter Abwehrfähigkeit der Bäume und einer Massenvermehrung von Borken­käfern. Daher müssen Waldbesitzer mit zu­sätzlichem Aufwand beim Aufarbeiten von geschädigten Beständen und wirtschaftlichen Einbußen rechnen.

Trockenstress im Wald: Unterschiede zwischen Baumarten und Herkünften
Trockenperioden ent­wickeln sich immer mehr zur Bedrohung für unsere Wälder, insbesondere wenn sie mit biotischen Schädlingen wie Borken­käfern oder Pilzerkrankungen einher­gehen. Im Bild ein von der Sommer­trockenheit 2015 und dem Kieferntrieb­sterben Diplodia pinea betroffener Schwarzkiefern­bestand im südlichen Niederösterreich. FOTO: Schüler, BFW.

Resistenz und Erholung

Seit der Jahrhunderttrockenheit 2003 hat sich das Verhalten von Bäumen in Trockenperioden zu einer wichtigen wissenschaftlichen Fragestellung ent­wickelt und europaweit wurden zahl­reiche Untersuchungen an Jung- und Altbäumen durchgeführt. Studien an Baum­sämlingen unter kontrollierten Be­dingungen im Labor ermöglichen zwar eine Aussage über die physiologischen Prozesse bei Trockenstress, sind aber nur bedingt geeignet, das Verhalten von ausgewachsenen Bäumen im Wald abzubilden. Daher setzen zahlreiche  Forschergruppen auf Beobachtungen des Radialzuwachses anhand von Bohrkernen und elektronischen Dendrometern.

Aus derartigen Untersuchungen können zwei Eigenschaften bestimmt werden: einerseits der Zuwachs im Trockenjahr im Vergleich zum Vorjahreswachstum. Dieses als Resistenz bezeichnete Merkmal gibt an, wie stark ein Baum sein Wachstum in der Trockenheit reduziert. Und zweitens die Erholung nach einer Trockenperiode. Die Erholung wird aus dem Verhältnis des Wachstums in der Trockenheit zum Wachstum im darauffolgenden Jahr berechnet und gibt an, wie schnell ein Baum das ursprüngliche Wachstum wieder erreicht.

Ostösterreich als  Modellregion zur Untersuchung von Trockenschäden

In Österreich sind Trockenperioden vor allem in tieferen Lagen ein Problem. Durch den kontinentalen Klimaeinfluss waren Standorte im Burgenland und Weinviertel schon in der Vergangenheit häufig von Trockenperioden betroffen. Daher eignen sich diese gut, um die erwarteten Auswirkungen des Klima­wandels zu untersuchen.

In einem vom Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) geförderten Kooperationsprojekt zwischen Bundesforschungszentrum für Wald (BFW) und Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) wurden vier Herkunftsversuche mit Fichte, Lärche, Douglasie und Tanne im sommerwarmen Osten Österreich durchgeführt, um die Auswirkung von Trockenperioden und die genetische Variation der Trocken­resistenz zu untersuchen.

Eine Analyse des Klimas und der fortlaufenden Jahreszuwächse zeigt, dass in den vergangenen Jahrzehnten drei Jahre mit schweren Trockenheiten aufgetreten sind: 1993, 2000 und 2003 (Abbildung 1). In diesen Jahren war die Verdunstung höher als der Niederschlag; durch das sinkende Wasserangebot reagierten die Bäume mit deutlichen Zuwachsreduktionen.

Abbildung 1
Abbildung 1: Auftreten von schweren und extremen Trockenheiten auf vier Herkunfts­versuchen im sommer­warmen Nordosten Österreichs.
Abb1 - Legende
Die  Klassifikation der Trockenheiten erfolgte mit dem standardisierten Niederschlagsindec SPI von McKee et al. (1993).

Unterschiede zwischen Baumarten und Herkünften

Abbildung 2 zeigt einen Vergleich von Trockenresistenz und Erholung der vier Baumarten in den drei Trockenperioden. Die beste Resistenz weisen Douglasie und Tanne auf. Die Tanne wiederum erholt sich am besten, gefolgt von Fichte oder Lärche.

Berücksichtigt man zusätzlich die genetische Variation zwischen Herkünften, verändert sich das Bild: Statistisch signifikante Unterschiede zwischen Herkünften finden sich nur bei Fichte und Tanne. Dabei zeigen Herkünfte der Fichte die höchste Stabilität. Das bedeutet, dass die besten Herkünften der Fichte in allen drei Trockenjahren zu den Besten gehören.

Bei den anderen Baumarten verändert sich die Rangliste der Herkünfte dagegen in jeder Trockenphase. Die bemerkens­werten Unterschiede zwischen Herkünften der Fichte und die hohe Stabilität belegen, dass die Fichte sehr variabel auf Perioden mit geringen Niederschlägen reagieren kann und eine genetische  Variation von Resistenz und Erholung besitzt. Diese Variation kann als Basis für die Auswahl klimaresistenter Herkünfte und für Züchtungsaktivitäten genutzt werden.

Abb2: Vergleich der Trocken­reaktion der vier Baum­arten.
Abbildung 2: Vergleich der Trocken­reaktion der vier Baum­arten als Mittelwert aller getesteten Herkünfte in den drei Trockenjahren 1993, 2000, 2003. Die  Erholung der Fichte 2003 muss mit Vorsicht interpretiert werden, denn tatsächlich hat die Trockenheit 2000 einen nach­haltigen Wachstums­rückgang bewirkt, der sich erst nach 2003 wieder normalisiert hat.

Herausforderung für künftiges adaptives Waldmanagement?

Während sich Arbeiten zum Thema Klima­wandel und Extremereignisse auf Trockenperioden im Sommer bezogen (z.B. auf das Jahr 2003), wurden Ereignisse, die entweder sehr früh oder gegen Ende der Vegetationsperiode auftraten, meist vernachlässigt. Gerade diese Ereignisse sind aber aus Sicht der Herkunftsforschung hoch interessant, da es meist zu Wechselwirkungen mit anderen Baumeigenschaften kommt, welche zum Teil genetisch fixiert sind.

Solche Faktoren hängen oft mit der Phänologie der Bäume zusammen, zum Beispiel mit dem Blatt- bzw. Nadelaustrieb, Blattseneszenz bzw. Nadelabwurf oder dem Abschluss der Frühholzbildung und Beginn der Spätholzbildung. Der genaue Zeitpunkt der phänologischen Entwicklung kann das Wachstum bzw. das Überleben der Bäume unter akutem Wasserstress im Frühling oder Spätsommer stark beeinflussen.

Denn die Reaktion auf Trockenheit kann einerseits bestimmt werden durch die Ressourcen und deren Verteilung innerhalb des Baumes und andererseits durch die Vermeidung von Schäden, indem etwa Bäume ihr Wachstum später beginnen oder bereits abgeschlossen haben und dadurch den Trockenstress umgehen. So konnte das BFW in Experimenten beispielsweise zeigen, dass die Nordmanntanne (Abies nordmanniana) geringere Zuwachsverluste während Frühjahrstrockenheit aufweist, da sie im Gegensatz zu anderen Tannenarten später austreibt (George et al. 2015).

Derartige Mechanismen finden sich auch innerhalb einer Art wieder: Vergleicht man die lokale Weißtannenprovenienz "Schneegattern", welche aufgrund ihrer Lage nördlich der Alpen eine kürzere Vegetationsperiode hat, mit der südalpinen Herkunft "Valle-Pesio", so ist die österreichische Herkunft signifikant höher resistent gegen Trockenstress im Spätsommer (Abbildung 3).

Dieses Ergebnis lässt sich möglicherweise auf ein (zum Teil) genetisch-fixiertes früheres Ende der Holzbildung bei der Herkunft "Schneegattern" zurückführen. Dies belegt, wie komplex, aber zugleich nützlich derartige Wechselwirkungen zwischen klimatischer Variabilität und Biologie der Bäume für zukünftiges Waldmanagement sein können.

Abb3: Resistenz verschiedener Weißtannenherkünfte beim Auftreten von Trocken­perioden.
Abbildung 3: Resistenz verschiedener Weißtannenherkünfte beim Auftreten von Trocken­perioden im Frühjahr, Sommer und Spätsommer.
Abb3 - Legende
Legende zu Abbildung 3.

Schlussfolgerungen

Häufige Trockenperioden gefährden das Wachstum und die Stabilität von Nadelholzbeständen. Die Auswahl geeigneter Herkünfte kann die Reaktion auf Trocken­stress aber stark beeinflussen. Zudem sind konsequente waldbauliche Eingriffe gefragt, um stabile Bestände mit großen Kronen und tiefgründigen Wurzeln zu erziehen, welche vor, während und nach einer Trockenperiode ein besseres Wachstum gewährleisten (Sohn et al. 2016).

Langfristig sind weitere wissenschaftliche Untersuchungen notwendig, um das Verhalten der Bäume in Trockenperioden besser zu verstehen und Anpassungsstrategien für die Forstwirtschaft zu entwickeln.

Literatur

  • George, J.-P.; Schüler, S.; Karanitsch-Ackerl, S.; Mayer, K.; Klumpp, R.T.; Grabner, M. (2015): Inter- and intra-specific variation in drought sensivity in Abies spec. and its relation to wood density and growth traits. Agricultural and forest meteorology, Amsterdam, (214-215): 430-443

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