Zuwachs- und Trockenheitsresistenz von Buche und Kiefer im Rein- und Mischbestand - Untersuchung entlang eines regionalen und europäischen Standortgradienten

Technische Universität München, Lehrstuhl für Waldwachstumskunde; Az.: TU Mü  01/14

Zielsetzung:

Durch den Temperaturanstieg, die Verlängerung der Vegetationszeit, die Erhöhung der atmosphärischen CO2 Konzentration und die erhöhte Stickstoffdeposition zeigen fast alle Baumarten, mit Ausnahme der Fichte, in den letzten Jahrzehnten einen deutlich erhöhten Zuwachs (im Mittel um 48 %) gegenüber den Vergleichswerten der Ertragstafeln. In den Trockenjahren 2003/2015/2018 und 2019 kam es zu erheblichen Zuwachsdepressionen bei allen Baumarten. Jedoch lagen die Zuwächse auch in diesen Jahren immer noch über dem „historischen“ Ertragstafelniveau. Die vorliegende Studie geht folgenden drei Fragen nach:

  1. Auf welchem Zuwachsniveau bewegen sich Rein- und Mischbestände in Deutschland?
  2. Wie stark brechen die Bestandeszuwächse in Rein- und Mischbeständen in Trockenjahren ein?
  3. Wie stark brechen die Zuwächse der Einzelbäume Trockenjahren ein, gibt es Unterschiede im Stressverhalten bei Bäumen in Rein- und Mischbestände?

Die Fragestellungen wurden in Rein- und Mischbeständen der Baumarten Eiche, Fichte, Kiefer und Buche untersucht.

Methoden:

Insgesamt wurden 32 Triplets der Baumarten Kiefer und Buche entlang eines ökologischen Gradienten in 16 Ländern angelegt, unter anderem im rheinland-pfälzischen Forstamt Bad Dürkheim. Außerhalb von Rheinland-Pfalz wurden auch Triplets mit dem Baumarten Fichte und Eiche angelegt. Die Triplets bestehen aus jeweils einem Reinbestand pro Untersuchungsbaumart und einem Mischbestand. Das Alter der Baumarten bewegt sich zwischen 40 und 60 Jahren. Aus klimatischen, standortskundlichen, waldwachstumskundlichen sowie Einzelbaum-Daten (Bohrkerne) wurde die Reaktion der Bestände sowie der Einzelbäume auf Trockenjahre abgeleitet. Die Reaktion wurde anhand der Indizes (Lloret et al, 2011) Resistenz, Resilienz und Erholung quantifiziert.

Zuwachsgang bei zwei unterschiedlichen Stressereignissen Beispiel (a): hohe Resistenz, hohe Resilienz; Beispiel (b) geringere Resistenz, aber gute Erholungsfähigkeit

Ergebnisse:

  • Kiefer/Buche-Mischbestände wiesen einen höheren stehenden Vorrat (+12 %), eine höhere Bestandesdichte (+20 %), einen höheren Grundflächenzuwachs (+12 %) und einen höheren Volumenzuwachs (+8 %) als die benachbarten Reinbestände auf.
  • Die gemessenen jährlichen Volumenzuwächse bei Kiefer/Buchen Triplets lag bei Reinbeständen
    51 % und in Mischbeständen 47 % über den entsprechenden Ertragstafelwerten.
  • Nach Stressereignissen (2003, 2015) geht der Volumenzuwachs in Kiefer/Buchen – Mischbestände im Mittel um 28 % zurück, liegt aber immer noch deutlich über den Ertragstafeln.
  • Der Zuwachs von dominanten Einzelbäumen kann dabei um 50 % zurückgehen, was aber durch andere Bestandesmitglieder abgepuffert wird
  • In Mischbeständen kann die trockenheitstolerantere Mischbaumart (zum Beispiel Eiche) die Zuwachsverluste ganz oder teilweise kompensieren.
  • Asynchrone Stressreaktionen der Mischbaumarten können Risiken verteilen und den Zuwachs auf Bestandesebene stabilisieren
  • Der Nettoeffekt der zuwachsförderlichen und – hemmenden (Trockenstress) Einflussfaktoren hängt von den physiologischen Eigenschaften der Baumarten ab. Die Eiche zeigte in der vorliegenden Untersuchung den höchsten Nettoeffekten im Zuwachs.
Bestandeszuwachs der Ertragstafeln im Vergleich zum aktuellen Zuwachs mit Darstellung eines Trockenstressereignisses

Ergebnisse der rheinland-pfälzischen Versuchsfläche:

Die Versuchsfläche liegt im rheinland-pfälzischen Forstamt Bad Dürkheim. Dort wurden jeweils ein Reinbestand von Buche und Kiefer sowie ein Mischbestand Buche/Kiefer untersucht.

Verlauf des relativen jährlichen Volumenzuwachse der Rein- und Mischbestände des Tripletts Bad Dürkheim 1071 aus Kiefer und Buche im Zeitraum 1993-2014 im Vergleich zu den Ertragstafeln (1.0-Linie) von WIEDEMANN (1943) bzw. SCHOBER (1967), jeweils für mäßige Durchforstung

Die Kiefer wächst im Reinbestand im letzten Jahrzehnt um 100 % besser als die entsprechenden Ertragstafeln es erwarten lassen. Bei der Buche liegt der Volumenzuwachs zwischen 50 und 100 % über den Ertragstafelwerten. Auch in dem Mischbestand werden die Ertragstafelwerte um fast 100 % übertroffen, mit der Besonderheit, dass der Anstieg, deutlich erkennbar, kontinuierlicher verläuft als in den Reinbeständen. Die auf Trockenheit zurückgehenden Schwankungen der jährlichen Zuwächse sind im Mischbestand weniger ausgeprägt. Offensichtlich wirkt sich die Mischung positiv und vor allen Dingen stabilisierend auf den Zuwachs in Trockenjahren aus.
In der Folge der Trockenjahr 2003 und 2004 zeigten beide Baumarten erhebliche Zuwachsverluste. Trotzdem lag der Zuwachs auch in den Trockenjahren noch deutlich über den entsprechenden Ertragstafelwerten. Interessanterweise erholte sich die Buche schon ab dem Jahr 2005, während die Kiefer erst 2 Jahre später folgte. Grundsätzlich scheint es so zu sein, dass die Kiefer deutlicher auf Trockenheit reagiert und sich dieser Effekt im Mischbestand noch verstärkt, während die Buche bei Trockenheit vom Mischbestand profitiert

Mittlere relative Grundflächenzuwächse des Trockenjahres 2003 in Bezug zur Vorperiode