Woher kommen die Trockenschäden im Wald?

Projekt 1718: Y4DRY - Waldschäden besser verstehen

Die Wälder in Baden-Württemberg befinden sich nach den heißen und trockenen Jahren 2018, 2019 und 2020 in einem besorgniserregenden Zustand. Die Ergebnisse der jährlich durchgeführten Waldzustandserhebung, welche den Vitalitätszustand der Wälder Baden-Württembergs beschreiben, belegen für 2020 das höchste mittlere Schadniveau seit Beginn der Datenaufnahme 1985. (Waldzustandsbericht 2020) Fast die Hälfte aller erhobenen Bäume in Baden-Württemberg weist deutliche Schäden auf. Immer mehr dieser Schäden sind bedingt durch Trockenstress und den damit verbundenen nachfolgenden Herausforderungen wie Insekten- oder Pilzbefall. Längst ist nicht mehr nur die häufigste Baumart Baden-Württembergs, die flachwurzelnde und für Borkenkäferbefall anfällige Fichte, betroffen. Auch die anderen Hauptbaumarten Tanne, Buche und Eiche weisen in den letzten Jahren ein erhöhtes Schadgeschehen auf.

Zielsetzung

Deshalb ist das Ziel des Notfallplanprojekts Y4DRY (Why are forests dry?), die Ursachen für Trockenschäden sowie das Absterben der Hauptbaumarten aufgrund von extremer Witterung besser zu verstehen. So sollen unter anderem überlebenskritische Grenzwerte der Wasserversorgung abgeleitet werden, die für viele Baumarten noch nicht genau bekannt sind. Durch ein verbessertes Verständnis des baumartenspezifischen Schadgeschehens soll eine zusätzliche Grundlage für Empfehlungen hinsichtlich des klimaangepassten Waldumbaus und der Wiederbewaldung nach Schadjahren geschaffen werden.

Vorgehensweise

Dafür werden in statistischen Modellen Zusammenhänge zwischen berichteten Schäden und standortspezifischen Informationen zu Klima, Boden-, Nährstoff- und Wasserhaushalt untersucht.
Die Zielgrößen sind der Nadel-/Blattverlust, welcher die prozentuale Kronenverlichtung eines Baumes in Bezug zu einem gesunden Referenzbaum beschreibt, sowie die jährliche Mortalität, welche Aufschluss über den Anteil jährlich abgestorbener Bäume gibt. 

Des Weiteren soll ein besonderer Fokus auf das Schadgeschehen der letzten Jahre gelegt werden. Die Identifizierung besonders betroffener Schadflächen mittels Fernerkundung ist ein Ziel des Notfallplan-Projekts 1704 - Fernerkundungsbasierte Waldschadenskarten. An besonders betroffenen Standorten, wie z.B. in der Modellregion Landkreis Waldshut, sollen auf den identifizierten Schadflächen intensive Ursachenanalysen durchgeführt werden. Im Gegenzug können die Fernerkundungsergebnisse mit den terrestrischen Aufnahmen der Waldzustandserhebung validiert werden („groud truth“).

Wald(schaden)versteher – Werkstattbericht zum Projekt

Simon Trust

Die enormen Waldschäden der letzten Jahre können wir sehen - die hohen Temperaturen können wir fühlen. Aber welche Einflussgrößen sind es wirklich, die unseren Wäldern so zusetzen? Und wie hängen sie vielleicht auch zusammen? Dem versuchen die Waldschadensversteher vom FVA-Notfallplanprojekt nachzugehen. Finden Sie mehr heraus im Interview mit dem Projektleiter oder anhand eines Fallbeispiels der Mortalitätsanalyse.

Die Forschung an der FVA hat das Ziel den aktuellen Herausforderungen im Klimawandel zu begegnen. Ihr Projekt beschäftigt sich mit dem Thema Vitalität von Bäumen – wie passt Ihre Forschung in die Thematik des Klimawandels?

Der Einfluss des Klimawandels macht sich auch in Baden-Württemberg bemerkbar. Extreme Hitze und Trockenheit machen den Wäldern bereits seit mehreren Jahren zu schaffen.

Die Ergebnisse des Waldzustandsbericht 2020 bestätigen den dringenden Handlungsbedarf, die Wälder Baden-Württembergs widerstandsfähiger für den Klimawandel zu machen. Denn längst ist nicht mehr nur die Fichte betroffen. Auch die anderen Hauptbaumarten Tanne, Buche und Eiche weisen in den letzten Jahren mehr Schäden auf.

In unserem Projekt wollen wir die genauen Schadursachen und das Zusammenspiel von unterschiedlichen Schadfaktoren an diesen Baumarten untersuchen. Denn ein verbessertes Verständnis des baumartenspezifischen Schadgeschehens ist wichtige Grundlage für die Anpassung der Wälder an den Klimawandel.

Was ist der aktuelle Stand des Projekts?

Wir haben große Mengen an Umweltdaten aus den Bereichen Boden, Klima, Deposition, Topographie und Waldbestand zusammengestellt, um deren Einfluss auf die Waldgesundheit mittels statistischer Modelle zu untersuchen. Die modellierte Zielgröße, welche den Vitalitätszustand der Wälder beschreibt, ist der Nadelblattverlust. Er gibt an, wie dicht die Baumkrone mit Blättern oder Nadeln besetzt ist und wird seit 1985 jährlich während der Waldzustandserhebung erhoben. Für die verschiedenen Hauptbaumarten wurden separate Modelle gerechnet, um artenspezifische Unterschiede (in Bezug auf das Trockenstressrisiko) zu ermitteln.

Wie geht es jetzt weiter?

Neben dem Nadelblattverlust möchten wir auch die Mortalität, also das tatsächliche Absterben der Bäume, modellieren und die Ergebnisse vergleichen. In der Folge wollen wir bewerten, bei welcher der untersuchten Einflussgrößen wir wirklich einen Einfluss auf die Waldvitalität bestimmen können (und bei welchen nicht ) und wie wir diese, z.B. in Form von Risikokarten, an die Waldbesitzenden übermitteln können. Eine weitere spannende Aufgabe ist die Auswertung von Schadflächen, welche über Satellitendaten ermittelt wurden. Diese Form der Waldzustandsbewertung könnte in Zukunft die Aufnahmen am Boden unterstützen.

Gibt es spezielle Herausforderungen und wie gehen Sie damit um?

Die Modellierung von komplexen, ganz unterschiedlichen Umweltsystemen und Wäldern birgt viele Herausforderungen. Ein Modell ist immer nur der Versuch einer stark vereinfachten Annäherung an die Wirklichkeit. Die Bewertung des Schadgeschehens in Wäldern ist aufgrund der sich überlagernden kurz- und langfristigen Effekte schwierig zu beurteilen. Auch fehlende Daten sind eine große Herausforderung. Die Ergebnisse der Modelle sind also kritisch zu interpretieren. Auch müssen wir bei unserer Forschung berücksichtigen, dass das Baumalter bei den Hauptbaumarten Buche und Fichte den mit Abstand größten Einfluss auf deren Vitalität nimmt und andere Umweltgrößen im Vergleich nur einen geringen Einfluss nehmen.

Inwiefern profitieren Waldbesitzende und Waldbewirtschaftende in der Praxis von den Ergebnissen?

Wir haben das Ziel, den Waldbesitzenden die wichtigsten Einflussgrößen auf die Vitalität der verschiedenen Baumarten zu vermitteln. Dies könnte für statische Einflussgrößen z.B. in Form von Risikokarten geschehen.

Falls die Ergebnisse konkrete Aussagen zu Schadanfälligkeit zulassen, könnten für bestimmte Baumarten auch Regionen mit erhöhter Gefährdung für Trockenschäden identifiziert werden . Waldbesitzende in diesen Regionen könnten sich dann ggf. besser auf Schadgeschehen vorbereiten.

Auch zeichnet sich ab, dass wir mittels Klimaprojektionen besser beurteilen könnten, wo welche Baumarten sich überhaupt noch zur Anpflanzung eignen und wo nicht.

Mortalitätsanalyse: Kaplan-Meier Überlebenswahrscheinlichkeitskurven

Eine bewährte Methode in der Mortalitätsanalyse sind Kaplan-Meier Kurven. Sie stellen die Überlebenswahrscheinlichkeit über eine zeitliche Größe, z.B. das Baumalter oder das Kalenderjahr, dar. Mittels dieser Kurven lässt sich ein schneller Überblick über die Daten gewinnen. Im abgebildeten Fall können wir beispielsweise beobachten, dass die Überlebenswahrscheinlichkeit für Fichte mit zunehmendem Baumalter am stärksten abnimmt, was sich mit den Ergebnissen der Nadelblattmodellierung deckt. Des Weiteren sehen wir, dass die Stichprobe der erhobenen Douglasien zu gering ist, um verlässliche Ergebnisse zu produzieren.

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