Kurzfristig zuwachswirksame Ereignisse (wie Trockenheit) können an Stammanalysen und Bohrkernen abgelesen werden, noch detaillierte Ergebnisse bietet die kontinuierliche Erfassung des Baumumfangs mit elektronischen Umfangmaßbändern (Dendrometern).
Abbildung 1: Dendrometer
Mit dem Dendrometer (Abbildung 1) lassen sich Wachstumsvorgänge über verschieden lange Zeiträume verfolgen. Aufgrund erster Untersuchungsergebnisse lässt sich ableiten, dass das Wasserangebot (Niederschläge bzw. Bodenwasservorräte) im zuwachsentscheidenden Zeitraum von April bis Juli maßgeblich ist.
Analyse der Jahrringe
Der längerfristig mittlere Zuwachs der einzelnen Bäume wird im Wesentlichen durch Genetik, Konkurrenz und Bestandesbehandlung, dem Standort und dem Klima gesteuert. Die kurzfristige Variation des Zuwachses von Jahr zu Jahr ist hingegen überwiegend durch die Witterung beeinflusst und kann durch biotische Schadeinflüsse reduziert werden. Auch durch Samenjahre ist eine merkbare Reduktion der Zuwachsleistung möglich. Im Zuge der Österreichischen Waldinventur wurden in den letzten Jahrzehnten Bohrkerne gewonnen und ausgewertet.
Vergleicht man Jahrringserien von vielen Bäumen, so zeigen einzelne Jahre eine gleichläufige Zu- oder Abnahme der Jahrringbreiten. Solche Jahrringmuster von positiven oder negativen "Weiserjahren" entstehen, wenn der Holzzuwachs weniger von den individuellen Lebensumständen eines Baumes als mehr von der regional wirkenden Witterung geprägt wird.
In Abbildung 2 sind die Jahre 1913, 1948 und 1976 Beispiele für negative Weiserjahre. Das Jahr 1976 war durch eine europaweite Trockenperiode im Übergangszeitraum vom Frühjahr zum Sommer gekennzeichnet, was zu einer deutlichen und in weiten Teilen Mitteleuropas auftretenden Zuwachsreduktion führte.
Abbildung 2: Die Analysen der im Rahmen der Waldinventur gewonnenen Bohrkerne zeigen Jahresschwankungen im Radialzuwachs, die markanten Abweichungen (Weiserjahre) zeigen witterungsbedingte Wachstumsreaktionen.
Keineswegs waren alle Bäume in gleichem Ausmaß betroffen: Deutlichen Reduktionen im Zuwachs in tieferen Lagen stehen leichte Zuwachszunahmen der höheren Lagen gegenüber. Offenbar profitierten die Bäume in der hochmontanen bis subalpinen Höhenstufe von den überdurchschnittlich hohen Temperaturen im Juni und Juli, während sich die Trockenperiode von Ende Mai bis Anfang Juli in diesen Regionen nicht auswirkte. Die Ursache war vermutlich die vom Winter noch verfügbare Bodenfeuchte, die Trockenstress verhinderte. In tieferen Lagen hatte die höhere Temperatur hingegen keinen positiven Effekt und die Trockenperiode fiel genau in den Zeitraum des höchsten Wachstums und damit des größten Wasserbedarfs.
Permanente Messungen
Die zeitlich hoch auflösende, permanente Umfangmessung mit Dendrometern gehört zu einer der Spezialisierungen des Instituts für Waldwachstum und Waldbau und wird am BFW in Zusammenarbeit mit dem Institut für Waldökologie und Boden durchgeführt. Das Messverfahren ist so fein, dass Tagesgänge des Quellens und Schwindens beobachtet und mit Hilfe der Messdaten der Klimastation und der Bodenfeuchteerfassung interpretiert werden können.
Im Jahr 2002 wurden auf zwei Dauerbeobachtungsflächen an mehreren Bäumen Dendrometer installiert. Gleichzeitig wurden die Bodenfeuchte und –temperatur in mehreren Bodentiefen in unmittelbarer Nähe zu diesen Bäumen erfasst. Eine der Probeflächen liegt auf 1600 m Seehöhe in der Nähe von Murau in der Steiermark, die andere im Wienerwald auf 450 - 500 m Seehöhe.
Vorerst eine kurze klimatische Beschreibung der vier Beobachtungsjahre (Quelle: ZAMG, Wien): 2002 war es in großen Teilen Österreichs generell sehr warm bei überdurchschnittlichen Niederschlagsmengen. 2003 war allgemein überdurchschnittlich warm bei in großen Teilen Österreichs unterdurchschnittlichen Niederschlagsmengen. Das Jahr 2004 war bei unterschiedlichen Niederschlagsverhältnissen normal bis leicht übernormal temperiert. Auch 2005 wies unterschiedliche Niederschlagsverhältnisse auf und zeigte leicht unterdurchschnittliche Temperaturen. Diese Charakteristiken für das Jahr gelten auch für die Wachstumsperiode. Extrem trocken und warm war nur das Jahr 2003, während 2002 zwar etwas wärmer als 2003 war, jedoch ausreichende Niederschläge aufwies. Im Jahr 2003 waren der Juni und der August extrem trocken, verschärft wurde die Situation durch ein ebenfalls sehr trockenes Frühjahr.
Reaktionen der Buche
Erste Auswertungen (Abbildung 3) zeigen bei Buche einen alljährlichen Beginn der Umfangzunahme gegen Ende April bzw. Anfang Mai, darauf folgt eine ungefähr drei Monate dauernde Wachstumsperiode und gegen Mitte August ist der Radialzuwachs abgeschlossen.
Abbildung 3: Die Umfangentwicklung von Fichte und Buche zeigt einen unterschiedlichen Verlauf, die Wachstumsreduktion im Trockenjahr 2003 ist bei Fichte viel deutlicher ausgeprägt als bei Buche.
Je nach Niederschlägen und Bodenwasserverfügbarkeit zeigen sich Schwindungs- und Quellvorgänge im Hochsommer. Vor allem nach sommerlichen Regenfällen quellen die Stämme deutlich auf. Im Herbst bleiben die Durchmesser ziemlich stabil, während im Winter starke Schwankungen registriert werden, mit Minimalwerten bei Frost.
Das trockene Jahr 2003 weicht von diesem Verlauf ab: Das Dickenwachstum wird schon früher abgeschlossen und das sommerliche Schwinden und Quellen sind sehr ausgeprägt. Der durchschnittliche jährliche Umfangzuwachs beträgt in allen vier Jahren etwa 9 mm, das entspricht einer Durchmesserzunahme von etwa 3 mm pro Jahr.
Fichte reagiert etwas anders
Bei Fichte zeigt sich ein prinzipiell ähnliches Bild, das Jahr 2003 fällt aber im Vergleich zu allen anderen Jahren durch eine deutlich geringere Zuwachsleistung auf, die nur ein Drittel bis ein Viertel beträgt. Die alljährliche Durchmesserzunahme setzt etwas früher ein als bei Buche und die Periode starken Quellens und Schwindens im Sommer ist etwas ausgeprägter. Trotz des äußerst geringen Zuwachses im Jahr 2003 mit nur etwa 1 mm nimmt der Durchmesser in den vier Jahren insgesamt um 16 mm zu.
Interessantes Detail zu den Monaten Mai und Juni 2003: Trotz einiger Niederschläge nimmt die Bodenfeuchte fast kontinuierlich ab und erreicht Anfang Juni offenbar kritische Werte, sodass das Wachstum weitgehend eingestellt wird. Die wenigen feuchteren Tage Mitte Juni reichen nicht für einen wesentlichen Zuwachs aus, während in den anderen Jahren der Juni der Monat des stärksten Zuwachses war.
Klimaänderung – das Aus für Fichte?
Der Vergleich zwischen Buche und Fichte lässt eine höhere Empfindlichkeit der Fichte auf Trockenheit erkennen. Daraus muss man eine Erhöhung des Bewirtschaftungsrisikos für Fichte in klimatisch kritischen Randgebieten und tieferen Lagen ableiten. Nachdem dieses Risiko durch biotische Schäden noch wesentlich verstärkt wird, muss es durch waldbauliche Maßnahmen (Verringerung der allgemeinen Schadensdisposition, Stärkung der Einzelbaumvitalität und Maßnahmen der Waldhygiene) möglichst reduziert werden. Verstärktes Augenmerk auf standortgemäße Mischbaumarten kann das Risiko weiter verringern. Eine generelle Abkehr von der Fichte als wirtschaftliche Hauptbaumart in ihrem eigentlichen Verbreitungsgebiet in höheren Lagen erscheint jedoch nicht angebracht.
