Juveniles Splintholz mit dünnen Zellwänden kann bei extremen Trockenperioden reißen
Szenarien für das zukünftige Klima zeigen, dass extreme Wetterbedingungen häufiger auftreten werden. Perioden extremer Sommerhitze können eine Bedrohung für Wälder darstellen, in denen Bäume unter Störungen im Wassertransport leiden und sogar Zellkollaps im Splintholz auftreten kann. Dies kann dazu führen, dass man bei Fichte unter Trockenstress mit gestörter Vitalität und qualitätsmindernden Schaftrissen entlang des Stammes rechnen muss.
In einer kürzlich veröffentlichten Studie (Rosner et al. 2018) wurden holzanatomische und holztechnologische Daten von 110 Fichten ohne Symptome und 110 Fichten mit deutlichen Trockensymptomen, wie absterbende Wipfel, aus Beständen in Südnorwegen mit 22 Bäumen vom Skogforsk Klonarchiv Ekebo in Südschweden verglichen.
In Südschweden wurden gesunde Fichten und Fichten, die ab dem Sommer 2006 deutliche Trockenfrakturen aufwiesen, gegenübergestellt. Zum Zeitpunkt der Studie war der Sommer 2006 in der Region rund um Lund der heißeste und trockenste seit Beginn der Klimaaufzeichnungen in 1859.
Eine Schlussfolgerung der Studie ist, dass die Zellwanddicke der Hauptgrund für den irreversiblen Kollaps von Zellen im Splintholz ist (Abbildungen 3-4). In weiterer Folge kann es zu sichtbaren Schaftrissen mit mehreren Metern Länge kommen (Abbildung 1). Die so geschwächten Fichten werden von Wundfäule befallen, was eine zusätzliche Wertminderung bedeutet (Abbildung 2).
Abbildung 2. Bloch und Stammscheibe einer frisch geschlägerten jungen Fichte (Alter 24) mit einem Trockenriss. Im rechten Bild ist ein helleres Band im äußeren Splintbereich erkennbar. In diesem Bereich sind die Zellen kollabiert, die Tüpfel sind permanent verschlossen und es kann daher kein Wassertransport mehr stattfinden. Fotos: Sabine Rosner/BOKU Wien
Im Splint von frisch geschlägerten Fichten mit dünnen Zellwänden sind helle, fast weiße, Bänder ("lucid bands") erkennbar (Abbildung 2, rechte Seite). Das Splintholz ist hier heller, weil bei diesen Fichten das Lignin in den Zellwänden des Frühholzes anders verteilt ist als bei gesunden Fichten und weil in diesen Bereichen kein Wasser mehr zur Krone transportiert wird. Die hellen Bänder könnten in Zukunft dazu dienen, um Bäume mit extremer Trockenheitsempfindlichkeit zu identifizieren.
Abbildung 3. Das Balkendiagramm zeigt die prozentuale Verteilung der Zellwanddicke bei Bäumen mit Zellkollaps (grau) und Bäumen ohne Zellkollaps (grün). Das Diagramm basiert auf 22 Bäumen aus dem Klonarchiv von Skogforsk in Ekebo und 24 Bäumen aus Südnorwegen.
Abbildung 4. Die elektronenmikroskopische Aufnahme von Splintholz einer Fichte aus Südschweden zeigt kollabierte Zellen mit sehr dünnen welligen Zellwänden. Foto: Sabine Rosner/BOKU Wien
Abbildung 5. Frisches Splintholz einer Fichte aus Südschweden mit einem hellen Band ("lucid band") im Frühholz des Jahres 2006. Der hellere Bereich im Jahr 2008 (oberer Bereich) ist der kambiale Bereich wo die Zellen noch nicht fertig ausdifferenziert sind. Foto: Sabine Rosner/BOKU Wien
Für die Diagnostik (Abbildung 5) ist es allerdings wichtig, dass diese bereits direkt im Feld, z.B. an frischen Bohrkernen, stattfindet, da die hellen Bänder an getrocknetem Holz nicht mehr auszumachen sind. Das Holz dieser Bänder hat im getrockneten Zustand (unter dem Fasersättigungspunkt) dieselbe Farbe wie das benachbarte Frühholz.
Neben der Beschädigung der Wasserleitbahnen des Holzes auf trockenen Standorten oder während extremer Trockenperioden stellen die dünnen Zellwände auch ein erhöhtes Risiko von Trockenrissen und Zellkollaps beim Trocknungsprozess in Sägewerken dar. Fichtenholz mit diesen Eigenschaften zeigt auch ein sehr starkes Schwindverhalten in radialer Richtung.
Die Zellwanddicke ist bei Fichte relativ stark genetisch determiniert, was bedeutet, dass es im begrenzten Rahmen möglich sein könnte, Risiken durch negative Auslese von Fichten mit dünnen Zellwänden zu reduzieren. Die Zellwanddicke hat auch eine starke Verbindung mit der Dichte des Holzes, sodass Bäume mit der Neigung zu Zellkollaps an ihrer geringen Holzdichte erkannt werden können.
Eine andere Schlussfolgerung ist, dass es wichtig ist, Fichte nicht auf übermäßig trockenen Standorten zu pflanzen. In Südnorwegen und Südschweden wurde sehr viel Fichte auf ehemaligen landwirtschaftlichen Flächen gepflanzt, wo andere Arten z.B. Kiefer oder geeignete Laubbaumarten die bessere Wahl wären. Für diese Bestände besteht in der Zukunft ein erhöhtes Risiko für Dürre und Schaftrisse.
Literaturhinweis
Dies ist eine Zusammenfassung eines Artikels, der 2018 in der Zeitschrift Forest Ecology and Management erschienen ist:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378112717316833
Rosner S., Gierlinger N., Klepsch M., Karlsson B., Evans R., Lundqvist S.-O., Světlík J., Børja I., Dalsgaard L., Andreassen K., Solberg S., Jansen S. (2018) Hydraulic and mechanical dysfunction of Norway spruce sapwood due to extreme summer drought in Scandinavia. Forest Ecology and Management 409: 527-540. doi: 10.1016/j.foreco.2017.11.051
Kontakt
Assoc. Prof. Dr. Sabine Rosner, Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Botanik, Gregor Mendel Str. 33, 1180 Wien, sabine.rosner@boku.ac.at
Dr. Karlsson Bo, The Forestry Research Institute of Sweden (Skogforsk) S-26890 Ekebo, Schweden
