Der Anbauversuch mit nicht heimischen Baumarten in Mutrux im Jahr 2024, zwölf Jahre nach dem Versuchsstart.Foto: PhenoAdapt-Projekt, WSL

Zeitschriften | Verband & Politik – Lesezeit 2 min.

Neue Ansätze zur Bewertung nicht heimischer Baumarten

Versuche mit nicht heimischen Baumarten auszuwerten, ist aufwendig, und das Informationspotenzial wird nicht voll ausgeschöpft. Merkmale wie Frost- und Trockenresistenz sollten stärker in den Fokus rücken. Drohnentechnologie ermöglicht eine effiziente Auswertung.

Petra D’Odorico¹⁾, Ginevra Fabiani²⁾, Yann Vitasse²⁾, Jonas Glatthorn²⁾, Peter Thür³⁾* | Waldmanagement kann entscheidend dazu beitragen, Schweizer Wälder widerstandsfähiger gegenüber dem Klimawandel zu gestalten. Eine viel diskutierte Massnahme ist die assistierte Migration: Dabei werden gezielt Baumarten oder Herkünfte aus anderen Regionen eingeführt, in der Annahme, dass sie besser an künftige Klimabedingungen angepasst sind. Meist handelt es sich um Arten aus Regionen, in denen heute schon ein Klima herrscht, wie es hier in Zukunft erwartet wird. Doch dieser Ansatz ist nicht ohne Risiko. Denn das Wissen über die Umweltfaktoren, welche die Anpassungsfähigkeit von Bäumen beeinflussen, ist nach wie vor begrenzt. Jede Einführung fremder Arten muss durch praxisnahe Studien wissenschaftlich begleitet werden.

Ein effektives Instrument dafür sind sogenannte Arten- und/oder Herkunftsversuche. Auf grossen Versuchsflächen werden dabei nicht heimische Baumarten oder Bäume mit deutlich anderer Provenienz unter einheitlichen Bedingungen gepflanzt, um deren Entwicklung vergleichend zu beobachten. In der Schweiz reichen erste Herkunftsversuche bis ins Jahr 1900 zurück. Heute – im Zeichen des Klimawandels – entstehen weltweit neue Versuchsnetzwerke, um klimaresiliente Baumarten und Herkünfte systematisch zu identifizieren.

Ein solcher Anbauversuch wurde 2012 auch in Mutrux (VD) auf einer Fläche von 2,8 Hektar gestartet [1]. Von sechs bisher wenig untersuchten, nicht heimischen Arten wurden je rund 1000 Jungbäume gepflanzt. Die ausgewählten Arten haben unterschiedliche Herkünfte: So stammt die Türkische Tanne (Abies bornmuelleriana) aus dem nordwestlichen Teil der Türkei, während die Libanonzeder (Cedrus libani) natürlicherweise in den Gebirgen der Türkei, des Libanons und Syriens vorkommt. Die Orientbuche (Fagus orientalis) ist in mediterranen und nahöstlichen Regionen rund um das Schwarze und das Kaspische Meer verbreitet. Die Silberlinde (Tilia tomentosa) hat ihre Herkunft auf der Balkanhalbinsel sowie in Teilen der nordwestlichen und südzentralen Türkei. Das grösste natürliche Verbreitungsgebiet weist die Westliche Hemlocktanne (Tsuga heterophylla) auf: Es reicht entlang der amerikanischen Westküste von British Columbia in Kanada bis nach Kalifornien [2]. Wachstumsleistung und Überlebensfähigkeit der genannten Baumarten werden im Vergleich zur heimischen Traubeneiche (Quercus petraea) bewertet. Gleichartige Versuche in Deutschland und Österreich bewerten die Anpassungsfähigkeit unter verschiedenen Umweltbedingungen [2]. Die nach 13 Jahren vorliegenden Ergebnisse zu Mortalität und Wachstum der Baumarten sind vielversprechend.

Baumarten besser verstehen

Das Interesse an diesen Anbauversuchen ist gross – ihr Potenzial wird aktuell allerdings noch nicht voll genutzt. Wird nur das Baumwachstum betrachtet, muss wegen des langen Lebenszyklus lange auf Ergebnisse gewartet werden, und die wichtige Frage, warum eine bestimmte Baumart besser oder weniger gut gedeiht, wird nicht beantwortet. Um diese Frage zu beantworten, braucht es neue, tiefgreifendere Ansätze, etwa die Echtzeitbeobachtung physiologischer Reaktionen während kritischer Phasen der Vegetationsperiode. Besonders der Übergang vom Winter zum Frühling oder Hitzeperioden im Sommer liefern wertvolle Einblicke in die kurzfristige Anpassungsfähigkeit nicht heimischer Baumarten.

Ein weiterer Aspekt, der im Fokus aktueller Entwicklungen steht, ist die effiziente Erfassung dieser Baummerkmale bei grossen Versuchen. Klassische Durchmesser-Messungen und visuelle Vitalitätsbewertungen wie zum Beispiel Kronenverlichtung sind zeitaufwendig und stossen bei wachsender Anzahl Stichproben schnell an Grenzen. Neue, drohnengestützte Sensortechnologien ermöglichen dagegen eine schnellere Bilddatenerfassung, welche die Herleitung wichtiger Merkmale für Tausende von Bäumen gleichzeitig erlaubt – ein vielversprechender Schritt hin zu einer teilweisen Automatisierung der Bewertung.

Genau auf diese beiden Aspekte fokussiert das von der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) geleitete Projekt PhenoAdapt [3]. Sein Ziel ist, die Auswertung grossflächiger Anbauversuche zu verbessern, und zwar sowohl hinsichtlich des Erkenntniswertes der erfassten Merkmale als auch punkto Anzahl analysierter Bäume. Diese Forschung erfolgt auf dem bereits erwähnten Versuch in Mutrux und an weiteren Standorten der Projektpartner von ThüringenForst und der Bayerischen Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft in Deutschland.

Drei zentrale Aspekte unter der Lupe

Frostereignisse nehmen schweizweit infolge milderer Bedingungen im Winter und im Frühling tendenziell ab. Doch dieser Trend kann trügen, denn obwohl die Zahl der Frosttage insgesamt abnimmt, beginnt die Vegetationsperiode früher. Dadurch werden junge Triebe anfälliger für Spätfröste. Besonders in höheren Lagen steigt das Risiko, dass Austrieb und letzte Kälteeinbrüche zeitlich näher zusammenrücken. Gerade potenzielle Zukunftsbaumarten mit hoher Trockenheitstoleranz gehören häufig zu den früh austreibenden Arten. Dies ermöglicht ihnen zwar, ihr Wachstum tendenziell vor dem Einsetzen sommerlicher Dürreperioden abzuschliessen, erhöht jedoch gleichzeitig ihre Anfälligkeit gegenüber Spätfrösten.

PhenoAdapt untersucht das Zusammenspiel dreier zentraler Aspekte nicht heimischer Baumarten: der phänologischen Plastizität, also der Fähigkeit, den Blattaustrieb an Klimabedingungen anzupassen, der Frostresistenz und der Trockenheitstoleranz. Erste vorläufige Ergebnisse deuten darauf hin, dass nicht heimische Arten im Allgemeinen früher austreiben als ihre heimischen Verwandten innerhalb derselben Gattung (Bild Seite 11). Erfreulicherweise zeigten sich diese fremden Baumarten im Durchschnitt als nicht frostempfindlicher. In einigen Fällen, etwa bei der Türkischen Tanne, erwiesen sich die Knospen sogar als frostresistenter als jene der heimischen Art, hier die Weisstanne. Weiter zeigten sich innerhalb der nicht heimischen Baumarten deutliche Unterschiede. Phänologische Beobachtungen über zwei Jahre hinweg haben ergeben, dass die Silberlinde den frühesten Austrieb ab etwa Mitte April hat, dicht gefolgt von der Orientbuche. Immergrüne Nadelbäume hingegen trieben später aus. Am spätesten war die Türkische Tanne, die Ende Mai austrieb (Bild Seite 11 oben).

Türkische Tanne zeigt höchste Kälteresistenz

Die Frostresistenz wurde zunächst für alle Arten anhand der Knospen gemessen. Dabei zeigte die Türkische Tanne unter den nicht heimischen Baumarten im Durchschnitt die höchste Resistenz, bis zu einer Temperatur von –24,6 °C, dicht gefolgt von der Silberlinde. Als am empfindlichsten erwies sich die Orientbuche, die im Durchschnitt bis –18,3 °C vitale Knospen aufwies und damit ähnlich resistent ist wie heimische Buche und Eiche (Bild Seite 11 unten).

Bei Laubbaumarten sind frostresistente Knospen nicht ausreichend, da die empfindlichste Entwicklungsphase – die der austreibenden Blätter – noch bevorsteht. Die Messungen im Projekt wiesen dabei interessante Unterschiede gegenüber heimischen Arten auf. So zeigte beispielsweise die Orientbuche aus Knospensicht zwar eine vergleichbare Frostresistenz wie die heimische Rotbuche, doch ihre frisch austreibenden Blätter waren widerstandsfähiger, im Durchschnitt bis –7,1 °C im Gegensatz zu den –5,9 °C der Rotbuche, was auch den früheren Blattaustrieb erklärt (Bild Seite 11 Mitte). Silberlinde trieb früher aus als die heimische Sommerlinde und zeigte zugleich eine höhere Frostresistenz der neuen Blätter (Bild Seite 11 Mitte).

Nun wird die Trockenheitstoleranz erforscht

Doch haben nicht heimische Baumarten auch eine höhere Trockenheitstoleranz? Das wollen die Forscherinnen und Forscher in diesem Sommer rausfinden, indem sie sowohl klassische Methoden wie die Bestimmung hydraulischer Merkmale als auch moderne, drohnengestützte Verfahren der spektralen Bilderhebung anwenden.

Aus Bilddaten leiten sie so her, wie gut Baumkronen das einfallende Licht nutzen. Unter guten Wasserversorgungsbedingungen verwenden Bäume die Lichtenergie vor allem für die Photosynthese – die Grundlage ihres Wachstums. Unter Trockenstress müssen sie überschüssige Energie anders ableiten. Das zeigt sich im Reflexionsverhalten, das mit speziellen Drohnensensoren erfasst wird. Damit können auf der 2,8 Hektar grossen Versuchsfläche Stressinformationen für alle der dort beobachteten 6000 Bäume in weniger als einer Stunde erfasst werden. Und das bereits in einem sehr frühen Stadium, bevor Symptome von blossem Auge erkennbar werden. Die Auswertung dieser spektralen Stressinformationen ist jedoch nicht einfach, vor allem, wenn Baumarten mit unterschiedlicher Kronenstruktur verglichen werden.

Das Ziel dieser Forschung ist, zur Verbesserung der Evaluationsprotokolle für Versuche mit nicht heimischen Baumarten beizutragen. Gleichzeitig sollen Forstpraktikerinnen und -praktiker auf diese Weise fundierte Empfehlungen zum Potenzial dieser Arten als Kandidaten für die assistierte Migration erhalten.

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