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Angewandte
Pflanzenbiologie

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Witterungsextreme

Ein gesunder Wald vermag kurzfristige Witterungsextreme wie zum Beispiel ein Sturm oder Niederschlagsmangel besser zu verkraften als ein Wald, der durch Stressfaktoren wie zum Beispiel Bodenversauerung oder Schadstoffemissionen geschwächt ist. Dauert das Witterungsereignis länger an oder fällt es stärker aus, kann es zu Schäden oder sogar zum Absterben der Bäume kommen.

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Sturm

Der Schweizer Wald ist heute durch die verschiedenen Umweltbelastungen einem höheren Sturmschadenrisiko ausgesetzt. Die Windwurfanfälligkeit von Waldbäumen ist vor allem auf versauerten Böden und bei Stickstoffbelastung erhöht. Nach dem Sturm ‚Lothar’ war der Anteil geworfener Buchen in Waldflächen auf basenarmen Böden fast fünfmal und bei Fichten fast viermal grösser als auf basenreichen Standorten.

Sturm LotharBeziehung Basensättigung
   Links: Lothar-Sturmschaden in der IAP-Waldbeobachtungsfläche Muri.
   Rechts: Auf Böden mit einer tiefen Basensättigung war der Anteil durch Lothar geworfener Buchen und Fichten stark erhöht.

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Trockenheit

Im Zusammenhang mit dem Klimawandel kommt es vermehrt zu Trockenstress im Schweizer Wald. Dieser Stress wirkt sich zusammen mit den anderen Belastungsfaktoren aus und verstärkt sie teilweise. Messungen des Bodenwassers in unseren Beobachtungsflächen seit 2001 erlauben es, die Entwicklung des Trockenstresses zu dokumentieren und die Auswirkung direkt zu erkennen. Das über die Sommermonate gemittelte Bodenwasserpotential im Wald zeigt die Trockengebiete in der Schweiz: Wallis, Genf, Jurasüdfuss und die Nordschweiz. Die Messungen werden ergänzt durch die Anwendung von hydrologischen Modellen (Wasim-ETH), die eine räumliche und zeitliche Verallgemeinerung erlauben.

Bodenwassermessungen
   Bodenwassermessungen: mittleres Bodenwasserpotential April-Oktober 2011 und 2012.

Trockenheitsrisiko
   Modelliertes Trockenheitsrisiko für IAP-Dauerbeobachtungsflächen (Mittelwert über die Jahre 1981-2011).

Trockenschäden BucheTrockenschäden BucheTrockenschäden Buche
   Sichtbare Trockenschäden an Buchen- (links), Eichen- (mitte) und Ahornlaub (rechts).

Eichenwald bei La Sarraz
   Trockenschäden im Eichenwald bei La Sarraz im Sommer 2015.

Bei Trockenheit steigt die Wasserspannung in den verschiedenen Teilen des Baumes, das Wasserpotential sinkt. Je tiefer (d.h. je stärker negativ) das Wasserpotential ist, umso stärker ist der Stress für die Pflanze. Bei starker Spannung reisst der Wasserfaden in den Leitfgefässen (Kavitation). Damit sinkt die Wasserleitfähigkeit der Leitgefässe. Der Tod durch Trockenheit tritt dann ein wenn diese Wasserleitfähigkeit um 50% (Koniferen) bzw. 90% (Laubbäume) vermindert ist.
Das Wasserpotential im Stamm kann mittels Stammpsychrometern aufgezeichnet werden. Eine solche Messung wurde im Sommer 2015 an Eichen in Möhlin durchgeführt, parallel zu Messungen des Wasserflusses im Stamm mittels Stammflusssonden. Bei zunehmender Dauer der Trockenheit sinkt das täglich erreichte Minimum des Stammwasserpotentials. Trotzdem schränken die Bäume den Wasserverbrauch nur etwa auf die Hälfte ein, wie der gleichzeitig gemessene Wasserfluss im Stamm zeigt.

Psychrometer
   Ein Messgerät für die Wasserspannung im Stamm (Psychrometer)
   wird so angebracht, dass der Sensor die Leitgefässe im Holz berührt.

Stammwasserpotential
   Stammwasserpotential in einer Eiche in Möhlin im Sommer 2015, parallel
   zum Bodenwasserpotential. Letzteres ist logarithmiert. Ein pF-Wert von 4.2
   entspricht einem Wasserpotential von -1.5 MPa und bedeutet, dass das
   Wasser im Boden nicht mehr pflanzenverfügbar ist.

Wasserfluss
   Wasserfluss im Stamm der gleichen Eiche wie beim Stammwasserpotential.