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Dürre & Buche: Auswirkungen der Sommerdürre 2018 auf die Buche auf der Alpennordseite

 

Die extreme Trockenheit im Sommer 2018 führte bei Buchen in verschiedenen Regionen im Schweizer Mittelland und Jura bereits im Juli zu verfrühter Blattverfärbung und vorzeitigem Laubfall. In diesem Projekt untersuchen wir einerseits mögliche Ursachen für dieses Phänomen, insbesondere Bodeneigenschaften und Vorschädigungen durch frühere Trockenphasen. Andererseits wird die Entwicklung der Baumvitalität über mehrere Jahre verfolgt.

 

Der Sommer 2018 war in der Schweiz wie auch in vielen anderen Gebieten Europas durch sehr warmes Wetter mit mehrwöchiger Trockenheit geprägt. So fielen in Teilen des Mittellandes nur etwa zwei Drittel der üblichen Regenmenge. Die ausgeprägte Trockenheit führte bei der Buche in verschiedenen Regionen der Schweiz zu einer frühzeitigen Blattverfärbung und anschliessendem Laubfall ab Juli und August (Abbildung 1). In der Folge stellte sich die Frage, ob dieser frühzeitige Laubfall eine Schutzreaktion darstellt, die den Buchen einen physiologischen Vorteil verschafft, oder ob es sich um ein deutliches Schwächesymptom handelt. Zudem interessiert, ob und wie sich die Buchen in den Folgejahren von der Trockenheit erholen.

Im Rahmen der WSL-Initiative Trockenheit 2018 wurde daher das Projekt ‘1000-Buchen’ ins Leben gerufen, in dem untersucht wurde, in welchem Masse sich Buchen mit frühem Laubfall im Jahr 2018 in den Folgejahren durch Schädigungsmuster von Buchen mit normalem Laubfall unterscheiden. Dazu wurden in den Regionen Baselland, Schaffhausen, Bremgarten (AG)/Knonauer Amt (ZH) 964 Buchen markiert und ihre Trockenheitsschäden beurteilt. Im darauffolgenden Sommer 2019 wurden dieselben Bäume erneut beurteilt. Am Projekt arbeiten verschiedene WSL-Forschungsgruppen mit (Störungsökologie, Ökophysiologie, Waldschutz Schweiz, Waldentomologie, Bodenfunktionen und Bodenschutz).

Im Frühjahr 2020 startete das Anschlussprojekt ‘Dürre & Buche’, welches die beiden Module ‘1000-Buchen’ und ‘Ajoie’ umfasst.

 

Modul 1: 1000-Buchen

Im ersten Modul wird die bisherige zweijährige Zeitreihe der absterbenden oder sich erholenden Buchen des 1000-Buchen-Projekts um zwei weitere Jahre verlängert und mittels Jahrringanalysen ergänzt, um die mittelfristigen Auswirkungen der Trockenheit und die Ursachen für die unterschiedlichen Schädigungen zu untersuchen. Die Erhebungen sollen zeigen, ob und wie gut sich die Buchen erholen können und wie viele Buchen während dieser Zeit absterben.

Dabei werden folgende Forschungsfragen untersucht: Wie viele der Individuen mit frühem Blattfall werden 2019 und 2020 überleben? Welche Schäden weisen die markierten Buchen in den ersten vier Jahren auf? Sind mögliche Schäden an Buchen auf Bodenbeschaffenheiten, Schädlinge oder Krankheitserreger zurückzuführen? Wie beeinflusst der verfrühte Laubfall die Vielfalt der baumbewohnenden Arthropodenarten (Insekten und Spinnentiere)?

 

Methoden

Im August 2018 wurden in den Regionen Baselland, Schaffhausen, Bremgarten und im westlichen Kanton Zürich 964 Buchen markiert und hinsichtlich sichtbarer Schäden bewertet (Abbildung 2).

 

Alle Buchen wurden in den Jahren 2019 und 2020 erneut aufgesucht, um ihre Vitalität (Kronenzustand, Gesamtsterblichkeit) zu beurteilen. Zusätzlich wurden an allen Bäumen biotische Begleiterscheinungen wie Schleimfluss, Pilz- und Insektenbefall an den Stämmen erhoben (Abbildung 3), die mögliche Spätfolgen der Sommertrockenheit 2018 sein könnten.

Im Juli 2019 und 2020 wurden von einem Teil der Bäume Blätter aus dem Kronendach gesammelt (Abbildung 4). Diese wurden auf Schäden durch Insekten untersucht und die Blattinhaltsstoffe chemisch analysiert.

Im Weiteren wurden die Standorte bodenkundlich beurteilt. Von September bis November 2020 wurden von allen Buchen Bohrkerne entnommen, um mittels Jahrringanalysen die Trockenheitsgeschichte der einzelnen Bäume zu rekonstruieren.

 

Erste Ergebnisse 2018-2019

Während bei mehr als der Hälfte der Buchen mit frühem Laubfall mindestens 10 Prozent der Äste in der Krone abgestorben waren, zeigten nur 20% der Kontrollbäume eine 10-prozentige Kronenmortalität.

Ein zweiter Besuch der Bäume im Juli bestätigte die Zunahme der Kronenmortalität seit 2018. Ein Fünftel der Buchen mit frühem Laubfall 2018 zeigten im Mai 2019 Schleimfluss, eine Abwehrreaktion gegen Krankheitserreger und Schädlinge (Abbildung 5). Dieses Symptom wiesen dagegen nur 6% der Kontrollbäume auf. Diese ersten Erkenntnisse deuten daher darauf hin, dass ein verfrühter Laubfall eine Schwächung der Buchen anzeigt.

 

Modul 2: Ajoie

Die extreme Trockenheit im Jahr 2018 führte in der Ajoie (Kanton Jura) zu teilweise grossflächigen, starken Schäden an den Buchenbeständen (Abbildung 6). Dort unterscheidet sich das Schadensbild auf relativ kleinem Raum, teilweise sogar innerhalb der Bestände.

Im zweiten Modul werden deshalb mögliche prädisponierende Faktoren untersucht, die als Ursachen für die unterschiedlichen Trockenheitsschäden an den Buchen in Frage kommen.

Dazu werden das Lokalklima, die Bodeneigenschaften und das Genom untersucht. Zudem sollen Jahrringuntersuchungen zeigen, ob sich in den langjährigen Wachstumsmustern frühere Schwächungen der Bäume (z.B. durch Trockenheit oder Schädlinge) abzeichnen.

 

Methoden

Zusammen mit dem Office de l’Environnement des Kantons Jura wurden Anfang 2020 neun Buchenbestände mit unterschiedlichen Anteilen stark geschädigter Buchen ausgewählt, je drei Bestände mit einem Anteil von > 75%, 50% und 10% (Abbildung 7). Zusammen mit dem Institut für Angewandte Pflanzenbiologie (IAP) und Waldschutz Schweiz (WSL) wurden im Frühling 2020 in jedem Bestand 21 Buchen ausgewählt und markiert (total 189 Bäume).

 

Im Sommer 2020 wurden von jedem Baum zwei Bohrkerne entnommen (Abbildung 8), um anhand der Jahrringe die langjährigen Wachstumsmuster zu untersuchen. Es wird erwartet, dass darin Hinweise auf mögliche Schwächungen gefunden werden, die an schmalen Jahrringen zu erkennen sind. Zudem wurde der Gesundheitszustand der Buchen beurteilt. Dazu wurden dieselben Vitalitätsparameter erfasst wie im 1000-Buchen-Projekt (Modul 1). Im Herbst 2020 wurden in den neun Beständen Bodenprofile erstellt, die Bodenmächtigkeiten gemessen und weitere Parameter bestimmt. Aufgrund dieser Daten wird für jeden Bestand ein Bodenwasserhaushaltsmodell gerechnet, das mögliche Unterschiede in der Wasserbilanz der Standorte zeigen soll.

Zudem wurde im Sommer 2020 Blattmaterial von stark und schwach geschädigten Buchen in drei dieser Bestände gesammelt. Diese Blattproben wurden vom IAP genetisch analysiert, um Hinweise auf eine mögliche genetische Prädisposition für die Trockenheitsanfälligkeit zu erhalten.

 

Dürre & Buche: Wie reagieren Buchen in der Schweiz auf extreme Trockenheit?

Feldaufnahme im Sommer 2020 in Bremgarten (AG) für das Projekt "Dürre & Buche".

 

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