Foto: Gilbert Projer/WSL

Trockenheit schädigt die Bäume und den Waldboden

Geobotaniker der Universität Trier haben die Auswirkungen ausbleibender Niederschläge in Experimenten untersucht.

Neben dem Borkenkäfer und Stürmen hat in den vergangenen Jahren insbesondere die außergewöhnliche Trockenheit die Wälder geschädigt. Wissenschaftler der projektleitenden Schweizer Forschungsanstalt und der Universität Trier in einem internationalen Konsortium haben herausgefunden, dass sich der „Trockenstress“ der Bäume auch auf den Waldboden negativ auswirkt. Somit stehen für Pflanzen weniger wichtige Mineralstoffe zur Verfügung. Allerdings genügen geringe Wassermengen, um die Prozesse wieder zu aktivieren.

Bäume sind für die Umwelt von großer Bedeutung, weil sie Kohlenstoff in Form von Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Luft aufnehmen und zu Zucker synthetisieren. Diese Kohlenstoffverbindungen und ihre Nebenprodukte verlagern sich innerhalb eines Baumes bis in den Wurzelbereich hinein. Sie werden an Pilze abgegeben, die mit dem Baum in Symbiose leben, und über die Wurzeln in den Boden, wo sie von Mikroorganismen wie Bakterien und Pilzen umgewandelt werden.

Regen erhöht Kohlenstoff-Umsatz

Die Wissenschaftler haben in einem Experiment die Verlagerung von Kohlenstoff in Bäumen in trockenen und in künstlich beregneten Waldbeständen untersucht. Dabei zeigte sich, dass in den Kronen beregneter Bäume mehr Kohlenstoff umgesetzt wird — bei unveränderter CO2-Aufnahme. Außerdem werden in bewässerten Bäumen etwa doppelt so viele organische Kohlenstoffverbindungen in den Wurzelbereich verlagert. Die Weitergabe in den Boden führt zu einer erhöhten Aktivität der dortigen Mikroorganismen, die organisches Material zersetzen und so essenzielle Mineralstoffe für die Pflanzen bereitstellen.

Die Forscher bezogen auch einen kurzen natürlichen Regen in ihre Versuche ein. Sie stellten fest, dass schon ein leichter Anstieg des Wassergehalts in den obersten Bodenschichten des trockenen Waldbestandes große Wirkung zeigt. In dieser Schicht ist die biologische Aktivität am höchsten. Ein Bodenwassergehalt von 15 Prozent reichte aus, um die Verlagerung von Kohlenstoffen in den Wurzelbereich der Bäume und somit die Tätigkeit der Bodenmikroorganismen deutlich zu steigern.

Trockenheit schränkt Aktivität im Boden ein

„Unsere Untersuchungen haben gezeigt, dass die Mikroorganismen im Boden ein wesentlicher Treiber der Kohlenstoffverlagerung im Waldökosystem sind. Sie weisen auch darauf hin, dass anhaltender Trockenstress nicht nur die Bäume schädigt, sondern auch die biologische Aktivität des Bodens einschränkt“, fasst Frank Thomas, Professor für Geobotanik an der Universität Trier, die Ergebnisse zusammen.

Die Geobotaniker der Universität Trier waren mit einem transportablen Isotopenverhältnis-Massenspektrometer an den Experimenten im schweizerischen Kanton Wallis beteiligt. Die internationale Forschungskooperation stand unter Federführung der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL, die seit fast 20 Jahren Daten in dem inzwischen 100-jährigen, natürlicherweise trockenen Waldkiefernbestand des Pfynwalds im Rhonetal erhebt.

Die Resultate der Studie wurden inzwischen in der renommierten Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht:

Joseph, J., …, Backes, B., …, Thomas, F.M., …, Werner, W., …, Gessler, A., 2020: Rhizosphere activity in an old-growth forest reacts rapidly to changes in soil moisture and shapes whole-tree carbon allocation. PNAS 117: 24885-24892. DOI: 10.1073/pnas.2014084117.

Kontakt

Prof. Dr. Frank Thomas
Geobotanik
Mail: thomasf@uni-trier.de
Tel. +49 651 201-2393