Einleitung: Ein Sommer, der die Wälder am Rhein veränderte
Der Sommer 2018 brachte im Raum Karlsruhe eine Combination aus Hitze und Dürre, wie sie in dieser Region bis dahin nicht erfasst worden war. In den Stadtwäldern am rechten Rheinufer begann die Kronenverlichtung damals flächig vor sich her zu gehen, und die Schäden wurden in einer Feldinventur nach der Extremsaison Bilanz gezogen. Wie sich diese Schäden auf die einzelnen Baumarten, auf die Größe der Bäume und auf das räumliche Gefüge im Bestand verteilen, war bis dahin unklar. Genau diese Frage haben Forschende der Universität Freiburg und des Karlsruher Instituts für Technologie jetzt für den Raum Karlsruhe untersucht.
Die Ergebnisse sind für die Waldwirtschaft im Umfeld einer Großstadt von unmittelbarem Nutzen. Sie zeigen nämlich, dass zwei Faktoren, die in der Forstpraxis oft als gleichbedeutend behandelt werden, keineswegs dieselbe Wirkung haben: eine hohe Baumzahl auf der Fläche wirkt sich anders aus als eine ungleichmäßige Kronenverteilung. Und sie legen nahe, dass die Baumartwahl in Zeiten der Hitze stärker über den Erfolg entscheidet als die bisherige Orientierung an der bloßen Stammzahl auf der Fläche.
So wurde geforscht: 2578 Bäume in 68 Waldstücken
Die Grundlage bildet eine Feldinventur, die nach der Hitze- und Dürresaison 2018 erhoben wurde. Erfasst wurden 2578 Bäume aus 51 verschiedenen Baumarten, verteilt auf 68 per Zufall ausgewählte Waldflächen in den Stadtwäldern der Region Karlsruhe. Für jeden Baum erfassten die Forschenden den Umfang der Kronenverlichtung und ordneten sie anschließend mit einer Reihe von Merkmalen in Beziehung, die in der Forstwissenschaft als bedeutsam gelten.
Dazu zählten die artspezifische Trockenheitstoleranz und die anatomischen Eigenschaften des Holzes, die Größe des Baumes, die Oberflächentemperatur der Baumkrone, die Bestandsdichte, der Shannon-Diversitätsindex und der Gini-Koeffizient der Baumhöhen als Maß für die Ungleichverteilung der Kronen. Die Auswertung erfolgte über Regressionsmodelle, mit denen sich die einzelnen Faktoren und ihre Wechselwirkungen voneinander trennen ließen. Damit war es möglich, Größeneffekte, Artenwirkungen und Bestandsstruktur getrennt zu betrachten statt sie in einer Gesamtwirkung zu verschwimmen.
Fünf zentrale Befunde
Der erste Befund betrifft die Baumgröße, und er ist für die Waldwirtschaft der bemerkenswerteste. Kleine Bäume erwiesen sich als deutlich empfindlicher gegen Kronenschäden als große. Jeder Meter zusätzlicher Baumhöhe ging mit einer Verringerung der Kronenverlichtung um 0,8 Prozent einher. Umgekehrt bedeutet dies, dass ein Bestand, in dem die Bäume überwiegend jung sind, unter derselben Hitze- und Dürrelast stärker leidet als ein Bestand mit älterem, höherem Holz. Für die Verjüngung ist das eine unmittelbar relevante Größe.
Der zweite Befund relativiert diese Aussage allerdings sofort: Der Zusammenhang zwischen Höhe und Schaden ist nicht bei allen Baumarten gleich gerichtet. Bei zwölf Arten mit einem statistisch belastbaren Zusammenhang zwischen Höhe und Kronenverlichtung zeigten immerhin neun Arten eine negative Korrelation, drei Arten dagegen eine positive. Bei diesen drei Arten nimmt die Schädigung mit der Baumhöhe also zu. Eine pauschale Empfehlung, große Bäume seien gegen Hitze und Dürre generell robuster, trägt daher nicht.
Der dritte Befund betrifft die Bauart des Holzes und führt am weitesten in die forstliche Praxis. Bäume, die Trockenheit und Kavitation gut widerstehen, waren deutlich weniger betroffen. In der Untersuchung wiesen 21 Arten ein diffusporöses Xylem auf, ein Merkmal, das hier beispielhaft für trockenheits- und kavitationstolerante Arten steht. Bewertet man die Trockenheitstoleranz auf einer Punkteskala, so ging jede zusätzliche Punktstufe mit einer Verringerung der Kronenverlichtung um 14,35 Prozent einher. Das ist ein Vielfaches dessen, was der Größeneffekt erreicht. Die artspezifische hydraulische Ausstattung ist damit der stärkere Einzelfaktor.
Der vierte Befund lautet, dass die Kombination aus hoher Nachbarzahl und hoher Artenvielfalt die Kronenschäden eher verstärkte. Bäume, die zugleich hohe Oberflächentemperaturen der Krone aufwiesen, zeigten mehr Kronenverlichtung. Der fünfte Befund geht in die Gegenrichtung und ist der praktisch wichtigste: Eine hohe strukturelle Ungleichverteilung, gemessen am Gini-Koeffizienten der Baumhöhen, war mit geringerer Kronenverlichtung verbunden. Wo die Kronen ungleich verteilt sind und einzelne Bäume über ihre Umgebung hinausragen, dürfte für diese Bäume mehr Luftbewegung und damit geringere Hitzebelastung entstehen.
Was das für die Praxis bedeutet
Die Ergebnisse liefern vor allem Argumente gegen eine pauschale Verdichtung von Beständen. In Zeiten wiederkehrender Hitzeperioden kann eine hohe Stammzahl auf der Fläche den Hitzestau in der Krone verstärken, statt ihn zu mindern. Für die Forstwirtschaft folgt daraus, dass die Größe des Einzelbaums, die Höhe der Krone und der Luftaustausch zwischen den Kronen stärker in die Planung einbezogen werden sollten als die bloße Stammzahl je Hektar.
Der zweite Ansatzpunkt ist die Baumartenwahl. Die Differenz von 14,35 Prozent pro Punktstufe Trockenheitstoleranz ist deutlich und bietet einen belastbaren Anker. Wer in periurbanen oder stadtnahen Wäldern mit Hitze und Dürre rechnen muss, sollte die hydraulische Robustheit der Baumart zum Auswahlkriterium machen und nicht allein den Zierwert oder die Verfügbarkeit über die Baumschulware entscheiden lassen.
Der dritte Ansatzpunkt betrifft die Bestandsstruktur: ungleich verteilte Kronen erscheinen in dieser Untersuchung als wirksamer Schutz für die am stärksten exponierten Bäume. In der Praxis spricht das für eine Waldbauplanung, die Höhenspannung im Bestand bewusst anstrebt, statt in gleichmäßige, geschlossene Bestände hinein zu wachsen. Ob sich dieser Zusammenhang auch über längere Zeiträume hält und ob er in Wirtschaftswäldern genauso wirkt wie im Stadtwald, muss die künftige Forschung zeigen.
Grenzen der Untersuchung
Die Studie ist eine Momentaufnahme: erhoben in der Saison nach dem Extremjahr 2018, ohne Wiederholungsmessung in späteren Jahren. Ob die einmal geschädigten Kronen sich vollständig erholt haben oder ob die Schädigung dauerhaft bestehen bleibt, lässt sich daraus nicht ablesen. Zudem ist die Untersuchung auf periurbane Wälder im Raum Karlsruhe begrenzt. Das untersuchte Klima, die Bodenverhältnisse und die Nutzungsintensität dieser Bestände lassen sich nur eingeschränkt auf Wälder in anderen Regionen übertragen.
Auffällig ist außerdem, dass die Vorgeschichte der Flächen nicht im Detail berücksichtigt wurde. Wie stark die Vorschädigung durch die vorangegangenen Hitze- und Dürrejahre die Messwerte beeinflusst hat, lässt sich aus den Daten nicht abschätzen. Die Auswertung beschreibt damit klar erkennbare Zusammenhänge zwischen Kronenschaden, Baumart, Größe und Bestandsstruktur, bleibt aber bei der Ursache. Dass die Vielfalt auf der Fläche in dieser Untersuchung nicht schützend wirkte, sollte zudem nicht als allgemeines Gesetz verstanden werden, sondern als Befund für die untersuchten Standorte.
Quelle
Crown die-back of peri-urban forests after combined heatwave and drought was species-specific, size-dependent, and also related to tree neighbourhood characteristics. Science of the Total Environment 913, 169716, 2024. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.169716
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