Einfluss der Bodentemperatur auf das Wachstum der Zirbe

An der alpinen Waldgrenze stellt die Temperatur den limitierenden Klimafaktor für das Baumwachstum dar. Dabei wird angenommen, dass auch die Bodentemperatur einen direkten Einfluss auf das Baumwachstum ausübt. Bisherige Studien über den Einfluss der Bodentemperatur auf das Baumwachstum wurden fast ausschließlich im Labor an eingetopften Sämlingen durchgeführt, während kaum Freilandversuche durchgeführt wurden und Untersuchungen über die Beziehung zwischen Bodentemperatur und Baumwachstum für den Bereich der alpinen Waldgrenze vollständig fehlen. In dieser Studie soll deshalb der Einfluss erhöhter bzw. reduzierter Bodentemperaturen auf das Wachstum ca. 50jähriger Zirben eines natürlich gewachsenen Bestandes im Bereich des Waldgrenzökotons (ca. 2000 m MH) untersucht werden. Mittels Beschattung des Wurzelraumes durch Isolierplatten bzw. Überdachung mit Glashauselementen wird experimentell eine Reduktion bzw. Erhöhung der Bodentemperatur während der Vegetationsperiode bewirkt. Der Einfluss der geänderten Bodentemperaturen auf das Radialwachstum wird mit Hilfe von automatischen Dendrometern kontinuierlich erfasst, während Feinwurzeldynamik und umsatz mittels Minirhizoscope-Technik und durch direkte Probenentnahme ermittelt werden. Photosynthese und Bodenatmungsmessungen werden zusammen mit einer Bestimmung der Nährstoffgehalte in Nadeln, Wurzeln und im Boden, sowie Untersuchungen zur Verbreitung und Zusammensetzung der Ectomycorrhiza, Informationen zu Auswirkungen der Temperaturen auf Physiologie und Bodenentwicklung im Verlauf der dreijährigen Studie liefern. Ziel der Studie ist eine Aufklärung der Zusammenhänge zwischen Bodentemperatur und Baumwachstum im Bereich des Waldgrenzökotons. Experimentelle Ansätze, bei denen nur die Bodentemperaturen verändert werden, während die Pflanzen den natürlichen Umweltbedingungen ausgesetzt bleiben, sowie Untersuchungen des ober- und unterirdischen Zuwachses, werden zusammen mit Daten zur Gaswechselaktivität, Bodenaktivität, Nährstoffstatus und Mycorrhizierung eine detaillierte Analyse dieser Zusammenhänge ermöglichen.

An der alpinen Waldgrenze stellt die Temperatur den limitierenden Klimafaktor für das Baumwachstum dar. Dabei wird angenommen, dass neben der Lufttemperatur auch die Bodentemperatur einen direkten Einfluss auf das Baumwachstum ausübt. In unserer Studie haben wir den Einfluss der Bodentemperatur und der Nährstoffverfügbarkeit auf das Stamm- und Wurzelwachstum der Zirbe untersucht. Dafür wurde die Bodentemperatur im Wurzelraum natürlich wachsender circa 25 Jahre alter Zirben an der Waldgrenze experimentell verändert. Da die Bodentemperatut in dieser Höhenlage stark von der Sonneneinstrahlung bestimmt wird, wurde eine Abkühlung des Wurzelraumes durch die Abschattung des Bodens durch lichtundurchlässige Folien die circa 20cm über dem Boden aufgespannt wurden erzielt, während zur Temperatur Erhöhung Glashausfolien verwendet wurden. Weiters wurden, um Effekte einer höheren Nährstoffverfügbarkeit zu überprüfen gedüngte Messflächen eingerichtet. Neben den Wachstumsprozessen wurden auch Auswirkungen der geänderten Bodentemperaturen auf Mycorrhizierung, Photosynthese und Wasserhaushalt der Zirbe untersucht. Die Studie wurde während der Vegetationszeit über drei Jahre hinweg durchgeführt. In dieser Zeit konnte durch den experimentellen Aufbau ein Unterschied in der Bodentemperatur von circa 3C erreicht werden. Durch Hangzugwasser und Wassereintrag entlang des Gefälles wurde der Bodenwasserhaushalt durch die Bodenabdeckungsexperimente nicht wesentlich beeinflusst. Die Ergebnisse zeigten, dass die Veränderung der Bodentemperaturen keine Einfluss auf das radiale Baumwachstum hatte, während die Düngungsversuche und eine Verminderung der Wurzelkonkurrenz durch die Bodenabschattung zu einem signifikanten Zuwachs des Stammwachstums führten. Zudem wurde in kälteren Böden eine Erhöhung der Feinwurzelmasse und des Feinwurzel-Turnovers festgestellt, was vermutlich auf die dort geringere Nährstoffverfügbarkeit zurückgeführt werden kann. Die Saftflussdichte der Zirbe wurde durch wärmere Böden erhöht während Photosynthese und Transpiration nicht signifikant beeinflusst wurden. Auch die Mycorrhizierung der Zirbenwurzeln sowie der Nährstoffgehalt der Nadeln wurden durch die Experimente kaum verändert. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Bodentemperatur an dem von uns gewählten Standort (2150 m MH) nicht limitierend für das das Stammwachstum der Zirbe war, während die interspezifische Nährstoff Konkurrenz mit der bodennahen Vegetation die Entwicklung der Bäume signifikant beeinflusst. Daher ist zu erwarten, dass die Wurzel-Konkurrenz mit alpinen Grasgesellschaften und Zwergsträuchern das temperaturbedingte Höhersteigen der alpinen Waldgrenze verzögern wird.