NONNATIVE - Über die Trockenstressresistenz nicht-heimischer Baumarten und deren Potenzial für einen klimagerechten Waldumbau

Abstract

Projektbeschreibung: Eine waldbauliche Möglichkeit den klimatischen Veränderungen des 21. Jahrhunderts gerecht zu werden ist die Einführung von Gastbaumarten, welche ein begrenztes invasives Potenzial aufweisen. Da jedoch eine Klimaähnlichkeit zwischen Ursprungs- und Anbaugebiet in Deutschland angestrebt wurde bleibt es fraglich, inwiefern solche nicht-heimische Baumarten der kühlgemäßigten nordamerikanischen bzw. ostasiatischen Region tatsächlich eine höhere Trockenstressresistenz als heimische Vertreter der gleichen Gattung aufweisen. Nur in diesem Fall sollte jedoch ihre Anbaufläche erhöht werden. Um diese Wissenslücke zu schließen wurde die Trockenstressresistenz von nicht-heimischen mit der von heimischen Nadel- und Laubbaumarten der gleichen Gattung verglichen. Hierfür wurden Jungbäume von 16 Baumarten bis zur Mortalität hin ausgetrocknet. Für den Artvergleich wurden zusätzlich Altbäume auf strukturellen und funktionellen Holz- und Blatteigenschaften hin untersucht, wodurch die wichtigsten Altersstadien von der Etablierung bis zur Erntereife abgedeckt wurden. Die Aufnahme ökophysiologisch relevanter Merkmale ermöglichte eine Charakterisierung der Trockenstressresistenz der untersuchten Arten, welches mit einer retroperspektivischen Klimasensitivitätsanalyse verglichen wurde. Hierdurch sollte festgestellt werden, ob gewisse nicht-invasive Gastbaumarten trotz der angestrebten Klimaähnlichkeit eine höhere Trockenstresstoleranz aufweisen. Darüber hinaus soll überprüft werden, ob gewisse Herkünfte der nicht-heimischen Baumarten eine erhöhte Trockenstressresistenz und somit Anbauwürdigkeit aufweisen. Hierfür können für eine Auswahl der Nadelbäume (Douglasie, Küsten- und Weißtanne) bereits etablierte langjährige Herkunftsversuche genutzt werden. Der hierdurch abgedeckte Niederschlags- und Temperaturgradient ermöglicht eine Abschätzung der innerartlichen Plastizität und dementsprechend der Anpassungsfähigkeit der jeweiligen Art. Projektergebnisse: Die Wälder der gemäßigten Breiten sind mit zunehmenden Baumsterbeereignissen infolge extremer Dürreperioden konfrontiert. Es ist daher entscheidend die Mechanismen zu verstehen, die den Reaktionen der Bäume auf Trockenheit zugrunde liegen. Diese Reaktionen sind zwar komplex, lassen sich aber in zwei verschiedene Phasen unterteilen: Die erste Phase dauert bis zum Schließen der Stomata (tsc), die zweite bis zum Erreichen kritischer hydraulischer Schwellenwerte im Xylem (tcrit). Wir haben an 16 temperaten Laub- und Nadelbaumarten Trockenversuche durchgeführt, um tsc und tcrit zu bestimmen. Wir konnten zeigen, dass die erste Austrocknungsphase tsc eng mit der Anfälligkeit des Xylems gegenüber Trockenstress verbunden ist. Die zweite Austrocknungsphase tcrit wiederum wird von der Wasserspeicherung und dem Wasserverlust nach Stomataschluss beeinflusst. Trotz der Unterschiede zwischen Nadelbäumen und Laubbäumen konnte unser Modell tcrit zuverlässig vorhersagen. Wir konnten zeigen, dass die Koordination der Reaktion auf Trockenheit zwar komplexer ist als bei einem Ansatz mit nur einem einzigen Merkmal, dass sie aber mit Hilfe der hier erhobenenen Pflanzeneigenschaften wirksam erfasst werden kann. Die hier gewonnen Ergebnisse erlaubten darüber hinaus ein Vergleich der Trockentoleranz von Jungbäumen innerhalb der gleichen Gattungen. Hier musste festgestellt werden, dass unsere heimischen Vertreter bei den meisten Paarungen eine höhere Trockentoleranz aufweisen als die nicht-heimischen Vertreter. In Folgeprojekten sollen diese Ergebnisse auf Altbäume übertragen werden für eine mechanistisch-fundierte Einschätzung der Trockentoleranz temperater Baumarten. Bei der Gradienten-Studie zeigten Douglasien-Herkünften aus dem nördlichen Landesinneren der Pazifikküste in Nordamerika Merkmale einer erhöhten Trockentoleranz verglichen mit den üblicherweise verwendeten Küsten-Herkünften.