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.
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: Auftreten von schweren und extremen Trockenheiten auf vier Herkunftsversuchen im sommerwarmen Nordosten Österreichs.
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.
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.
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.
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).
Abbildung 3: Resistenz verschiedener Weißtannenherkünfte beim Auftreten von Trockenperioden im Frühjahr, Sommer und Spätsommer.
Legende zu 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.
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
