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Zu Beginn dieses Jahrhunderts zeigten im Kanton Wallis zahlreiche Föhren auffällige Trockenheitssymptome. Das Rhonetal zwischen Brig und Sion ist eines der trockensten inneralpinen Täler der europäischen Alpen.. Viele ältere Bäume waren bereits abgestorben. Auf der Suche nach den Ursachen des Föhrensterbens legte die WSL im Sommer 2003 im Bereich des Naturparks Pfyn-Finges ein kontrolliertes Langzeit-Bewässerungsexperiment an und vergleicht seitdem die Veränderungen von mehreren hundert Föhren auf bewässerten Waldparzellen mit solchen, die weiterhin nur die natürliche Niederschlagsmenge erhalten.
Wer die mittel- bis langfristigen Auswirkungen von Dürreperioden auf Wälder besser verstehen will, braucht Ergebnisse aus Versuchen in Trockengebieten mit länger dauernden, lokalen Messreihen.
Der Pfynwald (Kanton Wallis; 46° 18' N, 7° 36' E, 615 m ü. M.) bietet dafür beste Voraussetzungen. Dort legte ein Forschungsteam der WSL für die Dauer von 30 Jahren ein Langzeitexperiment im grössten zusammenhängenden Föhrenwald der Schweiz an. Die mittlere Jahresdurchschnittstemperatur beträgt dort 9.2°C, die jährliche Niederschlagssumme 657 mm (Durchschnitt 1961-1990). Die Föhren sind in der Mitte des Waldes etwa 120 Jahre alt und 11 m hoch. Das 1,2 ha grosse Versuchsfeld mit 876 Bäumen ist in acht Parzellen von je 1'000 m2 aufgeteilt (Abb. 4). Zwischen April und Oktober werden vier davon mit Sprinkleranlagen bewässert und erhalten jährlich zusätzlich 600 mm Niederschlag. Die Bäume in den anderen vier Parzellen wachsen unter natürlichen, also relativ trockenen Bedingungen.
Bisherige Ergebnisse
Fast unmittelbar nach dem Beginn der Untersuchungen im Jahr 2003 nahm auf den bewässerten Teilflächen die Produktion von Mykorrhiza-Fruchtkörpern deutlich zu. Mit einer Verzögerung von einem Jahr bilden die Föhren seit 2004 breitere Baumringe und längere Nadeln als zuvor. Die Länge der Höhen- und Asttriebe und die Bestandesdichte nahmen in der Folge ebenfalls zu. Die Bewässerung vergrösserte auch das Wurzelwachstum und führte ab Sommer 2006 vor allem bei den Feinwurzeln zu mehr Biomasse (Brunner et al. 2009). Die Wachstumsperiode verlängerte sich für die bewässerten Bäume um 2-5 Wochen (Eilmann et al. 2010).
Während des gesamten Versuchszeitraums von 2003 bis 2019 konnten wir mit dem Bewässerungsexperiment verfolgen, wie sich die Bäume und das gesamte Ökosystem von der natürlichen Trockenheit erholen. Die Überwachungsdaten über 16 Jahre zeigten, dass die Bewässerung die Wasserverfügbarkeit im Boden verbesserte und 120 Jahre alte Kiefern ihre Vitalität wiedererlangen konnten: Ihre Triebe und Nadeln wurden länger, die Blattfläche grösser, die Kronen dichter.
Wir stellten fest, dass die oberirdischen Eigenschaften der Bäume schneller und stärker reagierten als die unterirdischen. In den ersten Jahren der Bewässerung vergrösserte sich deshalb der Wasserbedarf. Die Bäume passten sich an, indem sie in den späteren Jahren der Bewässerung ihre Wurzelbiomasse vergrösserten, was die Überlebensrate der Kiefern in den bewässerten Parzellen verbesserte. Im Jahr 2006 jedoch erreichten die Veränderungen einen Höchststand und in den folgenden Jahren waren die Auswirkungen der Bewässerung auf verschiedene Merkmale der Bäume geringer. Das könnte daran liegen, dass der Wasserbedarf wegen der erhöhten Aktivität der Vegetation immer weiter anstieg, während die Wasserzufuhr konstant blieb.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die erhöhte Wasserverfügbarkeit langfristig die Eigenschaften der Bäume und des Ökosystems verändert hat. Ein neues Gleichgewicht zwischen Bodenwasserverfügbarkeit und Wasserbedarf hat sich eingestellt, was die Rahmenbedingungen des Ökosystems veränderte. Durch die Bewässerung zersetzen sich die Blätter auf Ökosystemebene nun schneller, die Biomasse der Pilzfruchtkörper wurde grösser und Laubbaumarten verjüngen sich häufiger. Trotz der Anfälligkeit auf Trockenheit förderte die Bewässerung die Verjüngung von Waldkiefern nicht (Bose et al. 2022).
In der Schweiz betrug der Temperaturanstieg am Ende des 20. und zu Beginn des 21. Jahrhunderts mehr als das Doppelte des globalen Durchschnitts. Klimamodelle lassen für das 21. Jahrhundert einen weiteren Anstieg erwarten. In Zusammenhang mit der wärmebedingten Zunahme der Verdunstung und häufigeren Hitzewellen ist davon auszugehen, dass sich die Wasserversorgung für Bäume zunehmend verschlechtert und in den Sommermonaten vermehrt mit Starkniederschlägen zu rechnen ist. Letztere werden den Oberflächenabfluss des Wassers verstärken und nicht versickern, so dass die Pflanzen häufiger unter Trockenstress leiden werden.
Somit werden die Vitalität und das Wachstum der Föhren abnehmen. Langfristig dürfte die Trockenheit dazu führen, dass immer mehr Bäume absterben und sich die Vegetationszonen verschieben. Das gilt in besonderem Masse für die Waldökosysteme in den inneralpinen Trockentälern wie dem Wallis (Rigling et al. 2013).