Auswirkungen der Sommerdürre 2018 auf die Buche auf der Alpennordseite

Der Sommer 2018 war in der Schweiz wie auch in vielen anderen Gebieten Europas durch sehr warmes Wetter mit mehrwöchiger Trockenheit geprägt. So fielen in Teilen des Mittellandes nur etwa zwei Drittel der üblichen Regenmenge. Die ausgeprägte Trockenheit führte bei der Buche in verschiedenen Regionen der Schweiz zu einer frühzeitigen Blattverfärbung und anschliessendem Laubfall ab Juli und August (Abbildung 1). In der Folge stellte sich die Frage, ob dieser frühzeitige Laubfall eine Schutzreaktion darstellt, die den Buchen einen physiologischen Vorteil verschafft, oder ob es sich um ein deutliches Schwächesymptom handelt. Zudem interessiert, ob und wie sich die Buchen in den Folgejahren von der Trockenheit erholen.

Im Rahmen der WSL-Initiative Trockenheit 2018 wurde daher das Projekt ‘1000-Buchen’ ins Leben gerufen, in dem untersucht wurde, in welchem Masse sich Buchen mit frühem Laubfall im Jahr 2018 in den Folgejahren durch Schädigungsmuster von Buchen mit normalem Laubfall unterscheiden. Dazu wurden in den Regionen Baselland, Schaffhausen, Bremgarten (AG)/Knonauer Amt (ZH) 964 Buchen markiert und ihre Trockenheitsschäden beurteilt. Im darauffolgenden Sommer 2019 wurden dieselben Bäume erneut beurteilt. Am Projekt arbeiten verschiedene WSL-Forschungsgruppen mit (Störungsökologie, Ökophysiologie, Waldschutz Schweiz, Waldentomologie, Bodenfunktionen und Bodenschutz).

Im Frühjahr 2020 startete das Anschlussprojekt ‘Dürre & Buche’, welches die beiden Module ‘1000-Buchen’ und ‘Ajoie’ umfasst.

Alle Buchen wurden in den Jahren 2019, 2020 und 2021 erneut aufgesucht, um ihre Vitalität (Kronenzustand, Gesamtsterblichkeit) zu beurteilen. Zusätzlich wurden an allen Bäumen biotische Begleiterscheinungen wie Schleimfluss, Pilz- und Insektenbefall an den Stämmen erhoben (Abbildung 3), die mögliche Spätfolgen der Sommertrockenheit 2018 sein könnten.

Im Juli 2019 und 2020 wurden von einem Teil der Bäume Blätter aus dem Kronendach gesammelt (Abbildung 4). Diese wurden auf Schäden durch Insekten untersucht und die Blattinhaltsstoffe chemisch analysiert.

Im Weiteren wurden die Standorte bodenkundlich beurteilt. Von September bis November 2020 wurden von allen Buchen Bohrkerne entnommen, um mittels Jahrringanalysen die Trockenheitsgeschichte der einzelnen Bäume zu rekonstruieren.

Die Erhebungen zeigten, dass von den im Jahr 2018 ausgewählten Buchen im Verlaufe von vier Jahren 4.4 % abgestorben sind (Abbildung 5). Von den Buchen mit vorzeitigem Laubfall starben in der Region Schaffhausen rund 10 Prozent, in der Region Baselland rund 7 % und in der Region Knonaueramt/Bremgarten rund 4 % ab. Buchen, die ihr Laub 2018 zum normalen Zeitpunkt verloren zeigten deutlich geringere Mortalität; in Baselland waren es 2 %, während in der Region Knonaueramt/Bremgarten 2021 alle überlebten. Zusätzlich zu den toten Bäumen wurden 21 % der beobachteten Buchen im Laufe der Studie gefällt ― meist aus Sicherheitsgründen. Im zweiten Jahr nach der Sommerdürre (2020) erreichte der Anteil toter Äste in der Krone einen Höchststand von 25 % des Kronenvolumens (Abbildung 5). Danach sank der Totastanteil wieder leicht, weil neue Äste nachwuchsen. Diese Beobachtung könnte ein Anzeichen für eine – zumindest vorübergehende – Erholung sein.

Die Auswertung der verschiedenen Einflussgrössen zeigt, dass Buchen an Standorten mit einem trockeneren Klima und solche mit vorzeitigem Laubfall 2018 ausgeprägtere Kronenschäden aufwiesen. Zudem waren grössere Bäume im Mittel stärker geschädigt. Der Anteil Buchen, die Rindenläsionen mit frischem Schleimfluss aufwiesen, erreichte 2019 ein Maximum mit 22.1 % betroffenen Stämmen. Im Jahr 2021 wurden an 21.5 % der Buchen Bohrlöcher von Borkenkäfern gefunden. Diese beiden sekundären Schädigungen traten ebenfalls häufiger bei Bäumen mit früher Blattverfärbung oder vorzeitigem Laubfall auf und gingen oft auch mit höherer Kronenmortalität einher.

Die extreme Trockenheit im Jahr 2018 führte in der Ajoie (Kanton Jura) zu teilweise grossflächigen, starken Schäden an den Buchenbeständen (Abbildung 6). Dort unterscheidet sich das Schadensbild auf relativ kleinem Raum, teilweise sogar innerhalb der Bestände.

Im zweiten Modul werden deshalb mögliche prädisponierende Faktoren untersucht, die als Ursachen für die unterschiedlichen Trockenheitsschäden an den Buchen in Frage kommen.

Dazu werden das Lokalklima, die Bodeneigenschaften und das Genom untersucht. Zudem sollen Jahrringuntersuchungen zeigen, ob sich in den langjährigen Wachstumsmustern frühere Schwächungen der Bäume (z.B. durch Trockenheit oder Schädlinge) abzeichnen.

Im Sommer 2020 wurden von jedem Baum zwei Bohrkerne entnommen (Abbildung 8), um anhand der Jahrringe die langjährigen Wachstumsmuster zu untersuchen. Es wird erwartet, dass darin Hinweise auf mögliche Schwächungen gefunden werden, die an schmalen Jahrringen zu erkennen sind. Zudem wurde im Sommer 2020 und 2021 die Kronenmortalität der Buchen anhand des Prozentsatzes toter Äste und der Kronenverlichtung abgeschätzt. Im Herbst 2020 wurden in den neun Beständen Bodenprofile erhoben, die Bodenmächtigkeiten gemessen und weitere Parameter bestimmt. Aufgrund dieser Daten wird für jeden Bestand die Speicherkapazität des verfügbaren Bodenwassers bestimmt. Im Sommer 2021 wurde die Kronenmortalität der Buchen ein weiteres Mal abgeschätzt und es wurden zusätzliche Standortparameter erhoben, wie die Konkurrenzstärke zwischen den Bäumen.