15.09.2020 | Reinhard Lässig | News WSL
Als Folge des Klimawandels werden vermehrt heisse und trockene Sommer wie 2003 und 2018 erwartet. Ein Forschungsteam unter der Leitung der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL hat nun erstmals das Stressverhalten der Buche bei zunehmender Trockenheit entschlüsselt. Auf Böden, die nur wenig Wasser speichern können und schnell austrocknen, dürften Buchen vermehrt verdorren.
2018 verfärbten sich die Blätter vieler Buchen in einigen Regionen der Schweiz bereits im Juli statt im Oktober (Abb. 1). Dies konnte nur eine Reaktion auf die grosse Hitze und Trockenheit sein. Unerklärt blieb damals, was genau bei zunehmender Trockenheit in den Buchen passierte und warum diese Bäume ihr Laub in einigen Wäldern gar nicht verfärbten, in anderen hingegen sehr deutlich. Forschende der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL gingen diesen Fragen nach und kombinierten bereits vorhandene Messreihen aus Buchenwäldern mit solchen, die sie im Höhepunkt der Trockenheit 2018 an zwei zusätzlichen Standorten mit stark verfärbten Buchen erfassten (Abb. 2).
Die insgesamt neun über die Schweiz verteilten Untersuchungsflächen liegen in Höhen von 550 bis 850 m ü. d. M., einer Höhenlage, wo die Buche in vielen Wäldern eine dominante Baumart ist. Die Böden der neun untersuchten Standorte unterscheiden sich durch die Mächtigkeit des Wurzelraumes und die Wassermenge, die sie speichern und Bäumen zur Verfügung stellen können.
Reaktion der Buche auf Wassermangel im Boden
Die Wasserverfügbarkeit wurde in jedem Boden in mehreren Tiefen gemessen, wenn möglich bis 2 m Tiefe (Abbildung 3). Es stellte sich heraus, dass Trockenstress in Buchen nicht allein von der Witterung und vom aktuellen Niederschlag abhängig ist. Als wichtig erwiesen sich auch die Wasserreserven im Boden und ob das Wurzelwerk tief genug reicht, um das Bodenwasser anzuzapfen.
Auf Böden mit wenig Wasserspeicherleistung und entsprechend starker Austrocknung zeigten sich Buchen im Verlauf des Sommers 2018 zunehmend gestresst. Dieser Stress aufgrund von Wassermangel äussert sich zuerst dadurch, dass der Baum die Verdunstung über die Blätter drosselt, das Stammwachstum stoppt und sich die Blätter frühzeitig verfärben oder sogar abfallen. Trotz dieser Wassersparmassnahmen kommt es bei anhaltender Trockenheit zu einer Entleerung des Wasserleitsystems, das im Stamm und in den Ästen des Baumes verläuft. Schliesslich verdorren die am stärksten exponierten Kronenteile (Abb. 4).
"An sehr trockenen Buchenstandorten betraten wir mit unserer Studie Neuland", sagt der WSL-Waldökologe Lorenz Walthert, Erstautor des in der Fachzeitschrift Science of The Total Environment erschienenen Artikels: "Extreme Stress-Symptome an ausgewachsenen Buchen liessen sich bisher nur selten beobachten, weil sie nur in ausserordentlichen Trockenjahren wie 2003 oder 2018 grossflächig auftraten. Entscheidend ist auch, dass man die Wasserverfügbarkeit möglichst im gesamten Wurzelraum und mit geeigneten Sensoren erfasst." Damit war es erstmals möglich, den Zusammenhang zwischen Wasserverfügbarkeit und Stress über einen sehr weiten Bereich zu quantifizieren, bis hin zu extremer Trockenheit.
Gefährdete Buchen in künftigem Klima
Die Ergebnisse legen nahe, dass die Buche im wärmeren Klima der kommenden Jahrzehnte an trockeneren Standorten allmählich durch Baumarten abgelöst werden wird, die Trockenheit besser ertragen. Auf Böden mit sehr guter Wasserspeicherleistung dürfte die Buche weiterhin gut gedeihen. «Die künftige Buchenverbreitung kann schweiz- und europaweit durch Modelle vorausgesagt werden.
Dank unseren Erkenntnissen können diese künftig präzisere Voraussagen machen. " sagt Lorenz Walthert. Forstleute können die künftige Gefährdung der Buche aber auch ohne Modellvorhersagen selber abschätzen. Hierfür sind bei den Forstdiensten für viele Wälder sogenannte Standortskarten verfügbar, mit denen sich die Wasserspeicherleistung des Bodens und die Gefährdung gegenüber Trockenheit grob abschätzen lassen. Auch wenn diese Karten im Zuge des Klimawandels langsam veralten, können sie weiterhin hilfreich sein.
Für Forstleute sind Angaben über die künftige Verbreitung der Buche bei der Planung und der Waldpflege hilfreich. So können sie je nach Waldstandort gezielt Baumarten fördern, die mehr Trockenheit vertragen als die Buche, mit dem Ziel, klimafitte Wälder zu fördern, die ihre vielfältigen Funktionen auch künftig erbringen können.
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Links
Original-Publikation
Walthert, L.; Ganthaler, A.; Mayr, S.: Saurer, M.; Waldner, P.; Walser, M.; Zweifel, R.:von Arx, G.: From the comfort zone to crown dieback: Sequence of physiological stress thresholds in mature European beech trees across progressive drought. Science of The Total Environment Vol 753 (2021) 141792; doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141792.
Aktuelle Veröffentlichungen
- A. Rigling, M. Stähli (2020): Erkenntnisse aus der Trockenheit 2018 für die zukünftige Waldentwicklung. Schweiz. Zeitschrift für Forstwesen, Jg. 171, Nr. 05, S. 242 - 248.
- Inhaltsverzeichnis Schweiz. Zeitschrift für Forstwesen, Jg. 171, Nr. 05 mit Hinweisen auf weitere Artikel zu den Auswirkungen von Trockenheit auf Wald und Umwelt.
Links
- Bründl, M.; Schweizer, J. (eds), 2019: Lernen aus Extremereignissen. Forum für Wissen 2019: Lernen aus Extremereignissen, Davos, Switzerland. WSL Berichte, 78. 73 p.
- Frehner, M.; Brang, P.; Kaufmann, G.; Küchli, C., 2018: Standortkundliche Grundlagen für die Waldbewirtschaftung im Klimawandel. WSL Berichte, 66. 49 p.
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