Die Forschungsplattform Pfynwald

Zu Beginn dieses Jahrhunderts zeigten im Kanton Wallis zahlreiche Waldföhren 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 Waldföhren auf bewässerten Waldparzellen mit solchen, die weiterhin nur die natürliche Niederschlagsmenge erhalten.

Seit 2024 wenden wir einen zusätzlichen, weltweit einzigartigen Ansatz an, um die von atmosphärischen und bodenbezogenen Dürren betroffenen Prozesse zu entflechten. Weitere Einzelheiten finden Sie unter VPDrought-Experiment.

Wer die mittel- bis langfristigen Auswirkungen von Dürreperioden auf Wälder besser verstehen möchte, braucht Ergebnisse aus Versuchen in Trockengebieten mit längeren lokalen Messreihen.

Der Pfynwald (Kanton Wallis; 46° 18' N, 7° 36' E, 615 m ü. M.) bietet dafür die besten Voraussetzungen. Dort legte ein Forschungsteam der WSL für die Dauer von 30 Jahren ein Langzeitexperiment im grössten zusammenhängenden Waldföhrenwald der Schweiz an. Die mittlere Jahresdurchschnittstemperatur beträgt dort 10.6°C (Mittelwert 1995-2014), die jährliche Niederschlagssumme 575 mm (Durchschnitt 1995-2014). Die Waldföhren sind etwa 130 Jahre alt und 12 m hoch. Das 1,2 ha grosse Versuchsfeld mit ca. 800 Bäumen ist in acht Versuchsparzellen von je 1'000 m2 aufgeteilt (Abb. 4). Zwischen April und Oktober werden vier Versuchsparzellen 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 bildeten die Föhren seit 2004 breitere Jahrringe 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 erholten. 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 Waldföhren nicht (Bose et al. 2022).

Für Feldaufnahmen kann die Karte heruntergeladen und in A3 oder A0 ausgedruckt werden.

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).

Links zum Thema: Langfristige Waldökosystemforschung LWF, Sanasilva Inventur

Mitwirkende

WSL-Publikationen

Warum können Steine schwimmen, sind die Tage des Aletschgletschers gezählt, wieso archivieren Bäume das Klima? Acht Wanderungen durch das Mittel- und Oberwallis führen an Orte, die Antworten auf solche Fragen liefern – dorthin, wo geforscht wird. Die Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL befasst sich in dieser Region seit dreissig Jahren mit Lebensräumen und Naturgefahren und gibt nun entlang von Wanderwegen faszinierende Einblicke in ihre Arbeit. Hintergrundinformationen zu einzelnen Tier- und Pflanzenarten und eine App für unterwegs ergänzen den reich bebilderten Wissenschafts- und Wanderführer.

2021
Verfügbare Sprachen: DeutschFranzösisch

Publikationen

Um Studien und Daten von Pfynwald angemessen zu zitieren, beachten Sie bitte die folgende Angabe in den Danksagungen:

"Die Auswertungen basieren auf Daten der experimentellen Langzeitforschungsplattform Pfynwald, die Teil der Forschungsinfrastrukturen von Swiss Forest Lab und eLTER ist. Unser Dank gilt X, der die Daten Z zur Verfügung gestellt hat, und dem Pfynwald-Kernteam für seine Unterstützung."
 
"Evaluations are based on data from the long-term experimental research platform Pfynwald, which is part of the Swiss Forest Lab and the eLTER research infrastructures. We are in particular grateful to X who provided the Z data and the Pfynwald core team for their support."

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Projekte

INSIghtForest will accompany the Cost Action WATSON "WATer isotopeS in the critical zONeproposes" by establishing a unique data set of high frequency in-situ measured water isotopes located in a long-term irrigation experiment Pfynwald in the naturally dry valley of Valais, Switzerland.

Mit dem VPDrought-Experiment werden die Einflüsse und Auswirkungen von Luft- und Bodentrockenheit auf den Wald wissenschaftlich untersucht. Der weltweit erstmalige Versuch in dieser Kombination und Qualität wird im Pfynwald auf der bereits bestehenden Forschungsfläche der WSL umgesetzt.

Tree-ring d13C variations are a valuable archive of climatic information. A novel laser-ablation isotope-ratio mass-spectrometer enables to study variations within a single tree ring. We therefore plan to determine the occurrence of dry and wet periods of the past with unprecedented resolution.

We evaluate the potential of thermal imaging with unmanned aerial vehicles (UAV) to detect drought stress in Pinus sylvestris in a long-term irrigation experiment in the Pfyn forest in Valais (southern Switzerland).

TreeNet ist ein internationales Beobachtungs- und Forschungsnetzwerk, in dem Punktdendrometer automatisch die täglichen Stammradiusschwankungen von Bäumen erfassen. Der kontinuierliche Fluss von Daten liefert Echtzeitinformationen über die Wasserverhältnisse im Baum und das radial Stammwachstum

In this project, we investigate the potential of spectral proxies, obtained from unmanned aerial vehicles (UAV) high-resolution multispectral and thermal imaging, to detect trees pre-visual drought stress responses.

DRYSOM assesses soil organic matter (SOM) to drought in a long-term irrigation experiment (Pfynwald). Responses range from a suppressed processing through microbial and faunal communities, decreases in carbon inputs from trees into soils, to shifts in soil carbon storage.

We want to explore a stable isotope tree-ring approach for analyzing physiological drought responses of trees. The results are expected to provide a novel diagnostic tool for understanding causes of tree decline.

Long-term research on the interactions between changes in land use and climate and their consequences regarding forest health and dynamic in the pine forests at low elevation of Central Alps

Multimedia

In den Medien

Dans le bois de Finges, des chercheurs étudient les effets de la sècheresse sur les arbres au moyen de brumisateurs géants

Reportage du 19h30 (RTS La Première) le 28 août 2024

Un brouillard artificiel pour tester l'impact du changement climatique sur les forêts

Dossier de la RTS La Première du 29 août 2024, reportage de La Matinale (2') et sujet de CQFD (14'49")

Neue Studie im Pfynwald zeigt: Trockenheit hemmt Kohlenstoffspeicherung durch Regenwürmer.

Regenwürmer im Dürreschlaf: Aufgrund des Klimawandels werden die Trockenperioden immer länger, das setzt den Bodenlebewesen zu. Wie sehr, zeigt jetzt eine langjährige Studie im Pfynwald (Kanal 9, 9.06.2022).

Michèle Ursprung

Forscher: Trockene Waldböden können langfristig weniger CO2 speichern

Trockene Waldböden haben einen negativen Effekt auf den Klimawandel, weil insbesondere Regenwürmer nicht mehr gut zur Fixierung von Kohlenstoff in den Böden beitragen könnten, erklärt der Stoffkreislaufexperte Frank Hagedorn im Dlf. Regenwürmer zersetzten bei Trockenheit weniger Laubstreu. Langfristig würde so weniger Kohlenstoff und damit auch klimawirksames CO2 im Boden gespeichert. (Rafl Krauter, Deutschlandfunk | 1.6.2022)

Geheimnisvolles Netzwerk: Wie Bäume im Wald miteinander verbunden sind

Eine Reportage von [w] wie Wissen über das 'Wood Wide Web' im Pfynwald, mit Martina Peter und Mitarbeitenden aus ihrem Team (Das Erste, 26.09.2020).

Ökoakustik: Die Tonspur des Klimawandels. SRF Einstein

Wie tönt es im Boden? Wie klingt der Wald in einem trockenen Sommer? Ökoakustiker wie der Schweizer Klangforscher Marcus Maeder beschreiben mithilfe von Tonaufnahmen die Natur völlig neu. Der Klang wird zum Gradmesser eines Ökosystems. «Einstein» zeigt, welche Chancen die Ökoakustik eröffnet. (Einstein, SRF | 21.11.2019)

Föhrensterben im Wallis - Forscher hüllen die Bäume in Plastik ein.

Die Föhrenwälder im Wallis sind bedroht. In einigen Regionen sind während der letzten zwei Jahre bis zu 40 Prozent der Bäume abgestorben. Dies, weil es besonders heiss und trocken war. Der Schutz, den die betroffenen Wälder vor Steinschlag und Lawinen bieten wird dadurch reduziert. (Schweiz Aktuell, SRF | 14.9.2017)

Metadaten und Karten

Metadaten & Gerüste

  • Starten Sie eine neue Studie oder aktualisieren Sie eine aktuelle Studie? Bitte laden Sie die folgende Excel-Datei mit den Pfynwald-Metadaten herunter, vervollständigen Sie Ihre aktuellen Informationen in rot und senden Sie die Datei per E-Mail an Marcus Schaub.
  • Pfyn_Metadata_vrs49.xlsx

 

Karte

 

Nutzungsbedingungen und Sicherheitskonzept

Die Zusammenarbeit auf der Pfynwald Forschungsplattform ist sehr willkommen! Zu Ihrer Sicherheit und zur Wahrung der Integrität des Waldökosystems bitten wir die Mitwirkenden, die folgenden Nutzungsbedingungen und das Sicherheitskonzept zur Kenntnis zu nehmen.

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