Einleitung: Der Sommer, der einen Wald veränderte
Das extreme Trockenjahr 2018 hat in Südwestdeutschland nicht nur einzelnen Bäumen zugesetzt, sondern ganze Bestände umgekrempelt. Am deutlichsten lässt sich das an der Forschungsstation Hartheim im Oberrheingebiet beobachten, wo ein 1963 gepflanzter Bestand der Waldkiefer seit Jahrzehnten über das Messnetz des europäischen Beobachtungssystems ICOS lückenlos überwacht wird. Dort zeigte sich nach dem Trockenjahr, dass die Kiefern nicht nur Stresssymptome trugen, sondern in einem Ausmaß abstarben, das die Forschung über Einzelbäume unterschätzt hatte. Die entscheidende Frage lautet daher: Wie lange hält ein solcher Schaden nach, und was geschieht mit dem Kohlenstoffhaushalt eines gezeichneten Waldes?
Eine neue Untersuchung der Universität Freiburg geht dieser Frage auf drei Messebenen nach. Sie verbindet die Physiologie einzelner Bäume, die Beobachtung des Bestands aus der Luft und die Kohlenstoffbilanz über dem Kronenraum. Das Ergebnis ist für die Forstpraxis bedeutsam: Das Ökosystem hat seine Rolle als Kohlenstoffsenke weitgehend verloren, und dieser Verlust hält auch in kühlen und feuchten Jahren an. Zugleich zeigt der Bestand, dass die Verjüngung nicht ausbleibt, sondern von Laubbäumen übernommen wird.
So wurde geforscht: Messungen auf drei Ebenen
Die Forschungsstation Hartheim liegt im Oberrheingebiet auf 201 Metern über Normalnull, rund 20 Kilometer südlich von Freiburg. Die Station wurde 1974 eingerichtet, der Bestand 1963 mit Waldkiefern bepflanzt. Das Klima ist trocken: Die mittlere Jahreslufttemperatur liegt bei 10,6 Grad Celsius, der Niederschlag bei 646 Millimetern pro Jahr im Referenzzeitraum 1991 bis 2020. Zwei Kronenzugangstürme erfassen die Flüsse von Wärme, Wasser und Kohlendioxid über dem Bestand dauerhaft.
Für die Auswertung wurden drei Datensätze zusammengeführt. Auf der Ebene des Einzelbaums wurden 2023 der radiale Saftfluss an sieben Waldkiefern und sechs Hainbuchen gemessen, ergänzt um die Wasserspannung vor Sonnenaufgang bei fünf Kiefern und sechs Hainbuchen. Auf der Ebene des Bestands lieferte eine Phänokamera in 8,4 Metern Höhe Aufnahmen, aus denen sich der Laubausbruch der Unterwuchsvegetation ableiten ließ; der Vegetationsindex stammte aus Satellitendaten in 250 Meter Auflösung. Die Kohlenstoffbilenz ergab sich aus den Turm-Messungen.
Ausgewertet wurden die Jahre 2019 bis 2023 im Vergleich zu 2003 bis 2006. Als Referenzjahr diente 2005, in dem der Bestand mit minus 603 Gramm Kohlenstoff pro Quadratmeter und Jahr die stärkste Senkenleistung erzielte. Gefördert wurde die Arbeit durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Schwerpunktbereich SFB 1537.
Die wichtigsten Ergebnisse
Der erste Befund betrifft die Bestandsstruktur. Rund 60 Prozent der Waldkiefern waren bis 2023 abgestorben, rund 13 Prozent mehr als zum Stand im September 2020. Die Lücke füllte sich mit Unterwuchs aus Laubbaumarten, deren Anteil erheblich ist: Winter-Linde 32 Prozent, Hainbuche 24 Prozent und Buche 15 Prozent. Diese Schicht erreichte 2023 eine durchschnittliche Höhe von 10 Metern und im Juni einen Blattflächenindex von 5,05 Quadratmetern pro Quadratmeter. Der Bestand bleibt zweischichtig: größere Kiefern über einer Laubbaumschicht.
Der zweite Befund betrifft das Verhalten der beiden Baumarten im Dürrejahr 2023. Die Waldkiefer erwies sich als auffallend untätig. Ihr Saftfluss erreichte im Frühjahr nur selten 50 Kubikzentimeter pro Quadratmeter Stammquerschnitt und Tag, mit einem Höchstwert von 55,6. In der Juniaustrocknung versiegte er nahezu vollständig und blieb den Rest des Jahres niedrig. Im inneren Xylem lag die Saftstromdichte im Mittel um 49 Prozent unter dem äußeren Xylem. Die Hainbuche zeigte das gegenteilige Bild: Ihr Saftfluss erreichte im Frühjahr 228,1 Kubikzentimeter und lag über den Sommer hinweg rund viermal höher als bei der Kiefer, erholte sich nach der Juniaustrocknung rasch.
Der dritte Befund betrifft die Reaktion auf Trockenheit. Von Anfang August an fiel das Wasserpotenzial vor Sonnenaufgang der Kiefer nur geringfügig von minus 0,26 auf minus 0,52 Megapascal. Die Hainbuche reagierte deutlich stärker und fiel signifikant auf minus 2,26 Megapascal. Im September hatte sich die Hainbuche wieder auf Werte nahe null erholt, die Kiefer stand bei minus 0,49. Die Kiefer schützt ihren Wasserhaushalt durch frühzeitigen Verschluss der Spaltöffnungen, die Laubbuche öffnet sie weiter und verbraucht dafür mehr Wasser. Diese Strategie hatte sich 2018 als problematisch erwiesen, als die Nadel-Wasserspannung auf minus 7,5 Megapascal fiel und Embolien im Xylem auslöste.
Der vierte Befund ist der für das Klimasystem wichtigste: der Wechsel von der Senke zur Quelle. Vor 2018 lag der Wert des netten Ökosystem-Kohlenstoffaustauschs im Mittel bei minus 391 Gramm pro Quadratmeter und Jahr. Im Jahr 2021, das kühl und feucht war und keine deutlichen Stressbedingungen aufwies, betrug der Wert plus 13. Der Unterschied zum Referenzjahr 2005 belief sich damit auf plus 616 Gramm pro Quadratmeter und Jahr, obwohl weder 2005 noch 2021 deutliche Stressbedingungen aufwiesen. In den übrigen Jahren nach 2018 wurde das Ökosystem zur Kohlenstoffquelle, mit einem Höchstwert von plus 329 im Rekordjahr 2022.
Der fünfte Befund beschreibt den Mechanismus. Die Bruttoprimärproduktion stieg nach 2019 an und erreichte 2023 mit 1909 Gramm Kohlenstoff pro Quadratmeter und Jahr einen Höchstwert; die enge Kopplung an den Vegetationsindex zeigt, dass der Bestand real grüner wurde. Aber die Ökosystematmung stieg mit, auf 1973 Gramm im selben Jahr. Weil der Anstieg der Atmung den Zuwachs der Produktion übersteigt, blieb die Bilanz positiv. Bemerkenswert ist die Schwelle: Der Rückgang der Monatsbilanz trat erst oberhalb von 15 Grad Celsius Monatsmitteltemperatur auf, bei einem maximalen Dampfdruckdefizit von 2,4 Kilopascal und einem Bodenwassergehalt von 10,1 Prozent.
Was das für die Praxis bedeutet
Für die Forstwirtschaft folgt aus den Daten eine nüchterne Warnung, die sich klar von der üblichen Waldschadensrhetorik abhebt. Ein Bestand, der 1963 mit 800 Kiefern pro Hektar gepflanzt wurde, hat innerhalb von fünf Jahren mehr als die Hälfte seiner Bäume verloren. Das spricht dafür, Bestände auf Extremstandorten frühzeitig auf genetische Eignung zu prüfen.
Der Wechsel der Bestandszusammensetzung hin zu Laubbaumarten ist kein Unglück, sondern eine Chance, allerdings eine, die man nicht steuern kann, sondern nur vorbereiten kann. Die Hainbuche hat in diesem Bestand die Eigenschaften, die der Kiefer fehlen: höhere Photosyntheseleistung bei voller Sonneneinstrahlung, aktive Nutzung des Bodenwassers und rasche Erholung. Für Verjüngungen unter Kieferbeständen in den trockenen Lagen Südwestdeutschlands spricht daher mehr für die Förderung von Laubbaumunterwuchs als für die Nachpflanzung von Kiefer.
Für die Bewertung von Waldschäden bedeutet der Befund außerdem, dass die Bilanz des Standorts nicht im Jahr des Schadens abgeschlossen ist. Wer die Auswirkungen des Trockenjahres 2022 anhand einer Schadensaufnahme im selben Jahr bewertet, erfasst nur einen Teil der Wirkung. Schadensbilder sollten daher über mehrere Jahre fortgeschrieben werden.
Grenzen der Untersuchung
Die Studie beruht auf einem einzigen Bestand. Zwar liefert die Hartheimer Station durch die lange Messreihe und die Aufnahme in das europäische Beobachtungssystem eine hohe Datenqualität, doch die Übertragbarkeit auf andere Standorte, Baumarten oder Bestandsalter bleibt begrenzt. Die untersuchte Kiefernkultur mit 800 Stämmen pro Hektar, gepflanzt 1963 und seither ohne waldbauliche Eingriffe, bildet einen Extremfall ab. Zudem lässt sich der Anteil von atmosphärischer und bodenseitiger Trockenheit am Rückgang der Bilanz nicht sauber trennen, weil beide gemeinsam auftraten.
Schließlich bleibt die Frage, wie sich der eingeschlagene Kurs weiter entwickelt. Die Hainbuche hat ihre Stresssymptome im September 2023 vollständig zurückgebildet, doch wie lange dieser Zustand anhält und wie die Laubbaumschicht in einem Jahrzehnt mit weiteren Extremjahren übersteht, ist offen. Der Umbau, den die Daten belegen, ist erst in seiner Anfangsphase dokumentiert. Seine späteren Phasen zeigen, ob der Standort die Senkenleistung zurückgewinnt.
Quelle
Recurrent hot droughts cause persistent legacy effects in a temperate Scots Pine forest. Plant Biology 28 (3), 622-636, 2026. DOI: 10.1111/plb.70066
Dieser Artikel wurde mit Hilfe von KI erstellt und dient der allgemeinen Information. Keine Rechts- oder Beratungsempfehlung.