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Waldföhren haben ein ökologisches Gedächtnis

Bewässerungs-Experiment zeigt Überraschendes

 

Föhrenwald

Symbolfoto: qwesy qwesy, Wikimedia Commons, CC BY 3.0

 

(21.7.2020) Bewässerten Waldföhren im trockenen Pfynwald (Kanton Wallis) wurde nach 11 Jahren das Wasser wieder abgedreht. Die Reaktion der Bäume darauf überraschte die internationale Forschungs-

gruppe unter der Leitung der Eidg. Forschungsanstalt WSL. Es zeigte sich, dass das Baumwachstum auch von vergangenen Bedingungen beeinflusst wird. Man könnte sagen, Bäume vergessen nicht.

Auf einer Forschungsfläche im Pfynwald (Kanton Wallis) bewässern WSL-Wissenschaftler seit 2003 mehrere Waldparzellen. Foto: Reinhard Lässig

Der Pfynwald im mittleren Wallis ist der größte zusammenhängende Waldföhrenwald in der Schweiz. Foto: Reinhard Lässig

Der Klimawandel führt im Wallis zu mehr Trockenheit. Schon jetzt sterben dort seit etwa zwei Jahrzehnten viele Waldföhren ab, zum Teil großflächig. In einem Bewässerungsversuch geht die WSL dem Wachstum der Waldföhren im Pfynwald auf den Grund. Seit 2003 bewässert sie dort mehrere Parzellen, um die Abhängigkeit des Föhrenwachstums von ausreichend Wasser aufzuzeigen.

 

Diese erst trockengestressten und dann bewässerten Bäume entwickelten sich über mehr als ein Jahrzehnt sehr gut. Sie entwickelten eine dichtere Krone und dickere Stämme als ihre nicht-bewässerten Nachbarn. Auf einzelnen Flächenteilen wurde Ende 2013 das Wasser wieder abgestellt. Es stellte sich die Frage, ob die Bäume von den ‘fetten’ Jahren profitieren konnten oder ob sie nach der langen Bewässerungsphase schlechter an die wieder trockeneren Verhältnisse angepasst waren. Die Antwort ist mehrschichtig, da verschiedene Organe des Baumes unterschiedlich reagierten. Eindeutig aber beeinflusst die Vergangenheit das Wachstum der Föhren, wie die in der Zeitschrift New Phytologist veröffentlichten Resultate einer internationalen Forschungsgruppe unter Leitung der WSL nun aufzeigen.

 

Auf einer Forschungsfläche im Pfynwald (Kanton Wallis) bewässern WSL-Wissenschaftler seit 2003 mehrere Waldparzellen. Foto: Reinhard Lässig

Im Pfynwald bewässern WSL-Wissenschaftler seit 2003 mehrere Waldparzellen. Bei einem Teil davon wurde die Bewässerung nach 11 Jahren wieder gestoppt. Foto: Reinhard Lässig


Nadeln reagieren schnell, Jahrestriebe verzögert

 

Zu den erwarteten Reaktionen auf das Abschalten der Bewässerung gehört beispielsweise, dass die neu gebildeten Nadeln kürzer wachsen als jene in den Jahren mit Bewässerung. Überraschend hingegen war, dass die Länge neuer Asttriebe nicht im ersten, sondern erst im zweiten Jahr ohne Bewässerung abnahm. Ein erster Hinweis auf einen sogenannten Legacy-Effekt (engl.: Hinterlassenschaft). Unter diesem Begriff fasst man verzögerte Wachstumsreaktionen zusammen, die nicht durch die aktuell herrschenden Bedingungen, sondern nur durch solche aus der Vergangenheit zu erklären sind. Es gibt also Reaktionen, die sich noch nicht in der nächsten Vegetationsperiode auswirken, sondern erst in der übernächsten oder gar noch später. Man könnte meinen, Bäume hätten so etwas wie ein ökologisches Gedächtnis.

 

Während April-Oktober werden einzelne Parzellen zusätzlich bewässert. Foto: Reinhard Lässig (WSL)

Während April-Oktober werden einzelne Parzellen zusätzlich bewässert. Foto: Reinhard Lässig (WSL)


Föhrenstämme wachsen weiterhin gut

 

Am erstaunlichsten war jedoch die Entwicklung des radialen Stammwachstums. Die Jahreszuwächse in Holz und Rinde der nicht mehr bewässerten Bäume wurden nicht wie erwartet sofort kleiner, sondern blieben über vier Jahre deutlich breiter als vor dem Start der Bewässerung. Das Stammwachstum reagierte also nicht ausschließlich auf die äußeren Bedingungen in Luft und Boden, sondern es profitierte von den Ressourcen und den Strukturen aus der längst beendeten Bewässerungsphase. Dabei konnte ausgeschlossen werden, dass aus der Bewässerungszeit im Boden verbliebenes Wasser eine Rolle spielte.

 

Mit einem Rechenmodell versuchten die Forschenden das unerwartete Stammwachstum zu erklären. Es setzt die Legacy-Effekte mit der Lebenserwartung verschiedener Baumorgane und dem Kohlenstoffspeicher in Verbindung: Ein wasserleitendes Element im Holz der Föhre bleibt etwa 50 Jahre aktiv, der Kohlenstoffspeicher wird etwa alle 10 Jahre umgesetzt und die Föhrennadeln leben etwa vier Jahre. Verkürzt kann man also sagen, dass Baumstrukturen, die bis vor 50 Jahren gebildet wurden, noch heute das Wachstum beeinflussen, weil sie Eigenschaften vergangener Jahre in die Gegenwart tragen.

 

Die Lebensdauer der Nadeln, und damit die Umweltbedingungen der letzten vier Jahre zeigten den größten Einfluss auf das Stammwachstum. So lange brauchten die ehemals bewässerten Föhren im Pfynwald auch, bis sie ihre vergrößerte Krone wieder auf das Niveau von vor der Bewässerung reduziert hatten.

 

Föhrenstämme im Experiment

Unter der an einem Föhrenstamm befestigten Abdeckung befinden sich ein Saftfluss-Sensor, der aus zwei dünne Metall-Nadeln besteht.

Punktdendrometer mit zwei Sensoren an einem Föhrenstamm im Pfynwald.
Fotos: Roman Zweifel (WSL)


Auch Trockenheit kann sich über Jahre auswirken

 

Diese Forschungsarbeit zeigt, dass sich die Intensität des Baumwachstums unter feuchteren Verhältnissen positiv auf mehrere darauffolgende Trockenjahre auswirken kann. Es gilt aber auch der Umkehrschluss, dass ein extremes Trockenjahr sich negativ auf mehrere darauffolgende Jahre auswirkt. Das Wachstum und viele andere physiologische Prozesse hängen folglich nicht nur von den aktuellen Wetterbedingungen ab, sondern werden von den physiologischen Prozessen der Jahre zuvor mit beeinflusst. Die ausgeprägte Trockenheit des Rekordsommers 2018 dürfte somit noch weitere Jahre ihren Schatten werfen.
(WSL)

 

Originalpublikation
Zweifel, R., S. Etzold, F. Sterck, A. Gessler, T. Anfodillo, M. Mencuccini, G. von Arx, M. Lazzarin, M. Haeni, L. Feichtinger, K. Meusburger, S. Knuesel, L. Walthert, Y. Salmon, A. K. Bose, L. Schoenbeck, C. Hug, N. De Girardi, A. Giuggiola, M. Schaub, and A. Rigling. 2020. Determinants of legacy effects in pine trees - implications from an irrigation-stop experiment. New Phytologist 10.1111/nph.16582

 

Links
Eidg. Forschungsanstalt WSL
Das Bewässerungs-Experiment Pfynwald




 

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