Radiales Stammwachstum von Koniferen unter Trockenstress

Dendroklimatologische Methoden werden vielfach angewandt, um die mit Jahrringparametern verknüpften Klimafaktoren zu identifizieren. In zahlreichen Studien wurde festgestellt, dass in inneralpinen Trockentälern, deren Waldbestände von der Rotföhre (Pinus sylvestris L.) dominiert werden, mangelnde Niederschläge bzw. Trockenperioden im Frühjahr eine Reduktion des Radialwachstums bzw. einen Anstieg der Mortalität dieser Baumart bewirken. Da davon auszugehen ist, dass mit der Klimaerwärmung die Frequenz und Intensität von Trockenperioden zunehmen wird und sich möglicherweise auch die Saisonalität der Niederschlagsverteilung verändert, ist die Untersuchung der artspezifischen Reaktion auf Trockenstress unter denselben Standort- und Klimabedingungen eine grundlegende ökologische Fragestellung. Im inneralpinen Trockental des Oberinntales (Tirol, Österreich) sind vereinzelt Mischbestände der drei in den Alpen weitverbreiteten Koniferenarten (Fichte [Picea abies], Rotföhre [Pinus sylvestris] und Lärche [Larix decidua]) ausgebildet. Dieser Umstand bietet die seltene Gelegenheit, artspezifische Unterschiede in der Trockentoleranz sowie der Empfindlichkeit dieser Baumarten gegenüber lang- und kurzfristigen Änderungen von Klimafaktoren zu untersuchen. Im Speziellen ist geplant, einerseits mittels Anwendung dendroklimatologischer Methoden die langfristige Variabilität in der Beziehung zwischen Klimafaktoren und Radialwachstum zu erheben und andererseits mittels ökophysiologischer Messungen den Einfluss des Kohlenstoff- und Wasserhaushaltes auf das Stammwachstum zu ermitteln. Ferner sollen tägliche Stammradiusschwankungen und die Kambiumaktivität und Xylementwicklung an Hand von Dendrometern bzw. Mikrobohrkernen erfasst und verglichen werden. Die erhobenen baumphysiologischen Parameter werden zu meteorologischen Variablen, der Bodenfeuchtedynamik und phänologischen Erhebungen in Beziehung gesetzt, um Einflüsse von Trockenstress bzw. Witterungsfaktoren auf das intra-annuelle Stammwachstum zu bestimmen. Ziel des geplanten Projektes ist somit unter Anwendung dendroklimatologischer, ökophysiologischer und histologischer Verfahren den Einfluss von Dürrestress auf das Stammwachstum von drei dominanten heimischen Koniferenarten, die an einem inneralpinen Trockenstandort Mischbestände ausbilden, zu ermitteln. Das Verständnis der Baumwachstumsreaktion auf Klimastressfaktoren stellt ein wesentliches Element der Klimawandelforschung dar, da die artspezifische Trockenresistenz die künftige Entwicklung von Waldökosystemen in einem wärmeren und trockeneren Klima durch Veränderungen in der Baumartenzusammensetzung und räumliche Verschiebungen von Waldgesellschaften beeinflussen wird.

Aufgrund der Klimaerwärmung ist davon auszugehen, dass die Frequenz und Intensität von Trockenperioden zunehmen wird und sich auch die Niederschlagsverteilung während des Jahres ändert. Das Ziel dieses Projektes war deshalb den Einfluss des Klimas und des Kohlenstoff- und Stammwasserhaushaltes auf das Dickenwachstum in Nadelhölzern zu erfassen. Im inneralpinen Trockental des Oberinntales (Tirol, Österreich) sind vereinzelt Mischbestände der drei im Alpenraum weit verbreiteten Koniferenarten Fichte (Picea abies), Rotföhre (Pinus sylvestris) und Lärche (Larix decidua) ausgebildet, die es ermöglichten, artspezifische Unterschiede in der Trockentoleranz sowie der Empfindlichkeit dieser Baumarten gegenüber lang- und kurzfristigen Änderungen von Klimafaktoren zu ermitteln.Die wesentlichen Ergebnisse dieser Untersuchung waren: (i) Niederschlagsmangel zu Beginn der Wachstumsperiode ist der wesentliche Klimafaktor, welcher das Wachstum limitiert, wobei das Dickenwachstum der Rotföhre durch Niederschläge im April-Mai und jenes von Fichte und Lärche durch Niederschläge im Mai-Juni begünstigt wird, (ii) die Trockenheitsempfindlichkeit aller drei Arten stieg in den letzten Jahrzehnten an, (iii) die Lufttemperatur und nicht Niederschläge oder Bodentemperaturen initiieren den Beginn des Dickenwachstums im Frühjahr, wobei Wasserspeicher im Stamm für die Wiederaufnahme des Wachstums herangezogen werden, (iv) die höchsten Wachstumsraten werden gleichzeitig in allen Arten im späten Frühjahr noch vor günstigeren, d.h. feuchteren Witterungsbedingungen im Sommer erreicht, (v) der Stammwasserhaushalt im Frühjahr legt zu einem überwiegenden Teil das oberirdische Wachstum fest, (vi) die Bildung des Rindengewebes (Phloem) setzt vor der Holzbildung (Xylem) ein, (vii) die Kohlenstoffverfügbarkeit ist kein limitierender Faktor für das Dickenwachstum der Rotföhre und (viii) unterschiedliche Wechselwirkungen zwischen endogenen und exogenen Faktoren (hormonelle Regulation, Tageslänge, Witterung) sind in der Kontrolle der jahreszeitlichen Dynamik des Trieblängen- und Dickenwachstums trockenexponierter Nadelhölzer involviert.Aus den Ergebnissen kann gefolgert werden, dass die zunehmende Konkurrenz um Wasser und Nährstoffe mit Anstieg der Bestandsdichte die höhere Empfindlichkeit gegenüber Trockenstress in allen Baumarten in den letzten Jahrzehnten erklärt. Des Weiteren zeigen die enge Koppelung des intra-annuellen Dickenwachstums an atmosphärische Bedingungen und geringe Effekte von Trockenstress auf die Photosynthese die Bedeutung des Stammwasserhaushaltes für das Wachstum trockenexponierter Nadelhölzer auf. Zusätzlich weist die zeitliche Verschiebung von Beginn und Ende der Holzbildung in den untersuchten Baumarten daraufhin, dass die Klima-Wachstums- Beziehung auch intra-annuell erfasst werden sollte, um den mittels Jahrringzeitreihen ermittelten Einfluss von Klimafaktoren auf das Dickenwachstum detaillierter darzustellen.