Das Bewässerungs-Experiment Pfynwald

Wer die mittel- bis langfristigen Auswirkungen von Dürreperioden auf Wälder besser verstehen will, braucht Ergebnisse aus Versuchen in Trockengebieten mit länger dauernden, lokalen Messreihen.

Der Pfynwald (Kanton Wallis; 46° 18' N, 7° 36' E, 615 m ü. M.) bietet dafür beste Voraussetzungen. Dort legte ein Forschungsteam der WSL für die Dauer von 30 Jahren ein Langzeitexperiment im grössten zusammenhängenden Föhrenwald der Schweiz an. Die mittlere Jahresdurchschnittstemperatur beträgt dort 10.6°C (Mittelwert 1995-2014), die jährliche Niederschlagssumme 575 mm (Durchschnitt 1995-2014). Die Föhren sind in der Mitte des Waldes etwa 120 Jahre alt und 11 m hoch. Das 1,2 ha grosse Versuchsfeld mit 876 Bäumen ist in acht Parzellen von je 1'000 m2 aufgeteilt (Abb. 4). Zwischen April und Oktober werden vier davon mit Sprinkleranlagen bewässert und erhalten jährlich zusätzlich 600 mm Niederschlag. Die Bäume in den anderen vier Parzellen wachsen unter natürlichen, also relativ trockenen Bedingungen.

Fast unmittelbar nach dem Beginn der Untersuchungen im Jahr 2003 nahm auf den bewässerten Teilflächen die Produktion von Mykorrhiza-Fruchtkörpern deutlich zu. Mit einer Verzögerung von einem Jahr bilden die Föhren seit 2004 breitere Baumringe und längere Nadeln als zuvor. Die Länge der Höhen- und Asttriebe und die Bestandesdichte nahmen in der Folge ebenfalls zu. Die Bewässerung vergrösserte auch das Wurzelwachstum und führte ab Sommer 2006 vor allem bei den Feinwurzeln zu mehr Biomasse (Brunner et al. 2009). Die Wachstumsperiode verlängerte sich für die bewässerten Bäume um 2-5 Wochen (Eilmann et al. 2010).

Während des gesamten Versuchszeitraums von 2003 bis 2019 konnten wir mit dem Bewässerungsexperiment verfolgen, wie sich die Bäume und das gesamte Ökosystem von der natürlichen Trockenheit erholen. Die Überwachungsdaten über 16 Jahre zeigten, dass die Bewässerung die Wasserverfügbarkeit im Boden verbesserte und 120 Jahre alte Kiefern ihre Vitalität wiedererlangen konnten: Ihre Triebe und Nadeln wurden länger, die Blattfläche grösser, die Kronen dichter.

Wir stellten fest, dass die oberirdischen Eigenschaften der Bäume schneller und stärker reagierten als die unterirdischen. In den ersten Jahren der Bewässerung vergrösserte sich deshalb der Wasserbedarf. Die Bäume passten sich an, indem sie in den späteren Jahren der Bewässerung ihre Wurzelbiomasse vergrösserten, was die Überlebensrate der Kiefern in den bewässerten Parzellen verbesserte. Im Jahr 2006 jedoch erreichten die Veränderungen einen Höchststand und in den folgenden Jahren waren die Auswirkungen der Bewässerung auf verschiedene Merkmale der Bäume geringer. Das könnte daran liegen, dass der Wasserbedarf wegen der erhöhten Aktivität der Vegetation immer weiter anstieg, während die Wasserzufuhr konstant blieb.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die erhöhte Wasserverfügbarkeit langfristig die Eigenschaften der Bäume und des Ökosystems verändert hat. Ein neues Gleichgewicht zwischen Bodenwasserverfügbarkeit und Wasserbedarf hat sich eingestellt, was die Rahmenbedingungen des Ökosystems veränderte. Durch die Bewässerung zersetzen sich die Blätter auf Ökosystemebene nun schneller, die Biomasse der Pilzfruchtkörper wurde grösser und Laubbaumarten verjüngen sich häufiger. Trotz der Anfälligkeit auf Trockenheit förderte die Bewässerung die Verjüngung von Waldkiefern nicht (Bose et al. 2022).

Regenwürmer im Dürreschlaf: Aufgrund des Klimawandels werden die Trockenperioden immer länger, das setzt den Bodenlebewesen zu. Wie sehr, zeigt jetzt eine langjährige Studie im Pfynwald (Kanal 9, 9.06.2022).

Michèle Ursprung

Trockene Waldböden haben einen negativen Effekt auf den Klimawandel, weil insbesondere Regenwürmer nicht mehr gut zur Fixierung von Kohlenstoff in den Böden beitragen könnten, erklärt der Stoffkreislaufexperte Frank Hagedorn im Dlf. Regenwürmer zersetzten bei Trockenheit weniger Laubstreu. Langfristig würde so weniger Kohlenstoff und damit auch klimawirksames CO2 im Boden gespeichert.

Krauter, Ralf, Deutschlandfunk | 01. Juni 2022, 16:47 Uhr

Eine Reportage von [w] wie Wissen über das 'Wood Wide Web' im Pfynwald, mit Martina Peter und Mitarbeitenden aus ihrem Team (Das Erste, 26.09.2020).

Wie tönt es im Boden? Wie klingt der Wald in einem trockenen Sommer? Ökoakustiker wie der Schweizer Klangforscher Marcus Maeder beschreiben mithilfe von Tonaufnahmen die Natur völlig neu. Der Klang wird zum Gradmesser eines Ökosystems. «Einstein» zeigt, welche Chancen die Ökoakustik eröffnet.

Die Föhrenwälder im Wallis sind bedroht. In einigen Regionen sind während der letzten zwei Jahre bis zu 40 Prozent der Bäume abgestorben. Dies, weil es besonders heiss und trocken war. Der Schutz, den die betroffenen Wälder vor Steinschlag und Lawinen bieten wird dadurch reduziert.