Wie könnte sich eine Veränderung der relevanten Standorteigenschaft Wasserverfügbarkeit auf die Wachstumsleistung der Buche bis zum Ende des Jahrhunderts auswirken?

Die Menge an Wasser, die an einem bestimmten Standort einer Baumart (oder Waldstruktur) zu Verfügung steht, wirkt sich erheblich auf die Vitalität der Baumart aus. Es sind nicht alleine die Klimabedingungen oder die Wasserspeicherfähigkeit eines Bodens, die diese Verfügbarkeit bestimmen, sondern die komplexe Interaktion dieser Faktoren vor Ort. 
Die vom Klimawandel gestellte Herausforderung an die Standortskartierung (Gauer et al. 2011) wird hier über die interdisziplinäre Zusammenarbeit der Module Wasser (Casper et al. 2013) und Wald unter intensiver und praxisorientierter Einbeziehung der Außenstelle der Forsteinrichtung von Landesforsten Rheinland-Pfalz bearbeitet. Der folgende dargestellte Ansatz wurde in dieser Arbeit für die Buche durchgeführt. Die Buche ist aus ökologischer und ökonomischer Sicht eine ausgesprochen relevante Baumart in Rheinland-Pfalz, auf die angesichts einer neuen, möglicherweise mit Trockenstressanfälligkeit verbundenen Komplexkrankheit in der Zukunft auch Gefahren zukommen können (Block 2008). 
In welchem Ausmaß dies passieren kann, wird anhand der Simulation des Bodenwasserhaushaltes abgeschätzt. Dafür wird das Wasserhaushaltsmodell WaSiM-ETH mit definierten Randbedingungen und einer plausiblen Bodenparametrisierung eingesetzt. An 22 Klimastationen des Deutschen Wetterdienstes (DWD) werden virtuelle Standortbedingungen generiert, indem jeweils Standardböden mit unterschiedlichem Wasserspeichervermögen (Klassen der nutzbaren Feldkapazität (nFK): 50, 100, 150 und 200 mm), unterschiedlicher Topografie und mit einem 100-jährigen Buchenbestand als Referenzbestockung festgelegt werden. 

Schwellenwerte der Wasserversorgung oder Trockenheit sind aber weiterhin nicht einfach zu definieren oder objektiv zu quantifizieren (Pereira et al. 2006, McDowell et al. 2008). Spezifische Trockenheitsindikatoren setzen den mittleren Bodenwassergehalt im Wurzelraum in Relation zu systemkritischen Schwellenwerten. Für Rheinland-Pfalz wurde hierfür der Indikator „BWd9“ entwickelt (Grigoryan et al. 2010). Dabei wird angenommen, dass sich Bäume nicht mehr ausreichend mit Wasser versorgen können, wenn die nFK unter 50% der verfügbaren standortabhängigen Gesamtmenge an Wasser sinkt. Weitere systemkritische Schwellenwerte liegen bei 25% der nFK und am permanenten Welkepunkt (PWP), bei der die Pflanze kein Wasser mehr aufnehmen kann. Physiologischer Stress ist in solchen Situationen hoch wahrscheinlich. Einschränkend ist anzumerken, dass der Index nur für virtuelle Standortklassen ermittelt wurde. 

Um eine gesamte regionale Einschätzung auf der Grundlage des BWd9 zu erhalten, ist die flächige Übertragung des Indikatorwertes in Verbindung mit der räumlichen Verschneidung der drei Parameter (Klima, nutzbare Feldkapazität und Relief) erforderlich. Zu jeder der Landschaftseinheiten wird für jeden Zeitraum und jede Klimaprojektion der BWd9-Indikatorwert des potenziellen Trockenstresses (in %) (Mittelwert der 30-jährigen Trockenstressjahresfaktoren) zugeordnet. Die Darstellung der Entwicklung der Wasserverfügbarkeit für die Buche anhand des Indikators BWd9, begrenzt auf die Waldfläche, sowie für die verschiedenen Zeiträume bis Ende des Jahrhunderts bei den ausgewählten Klimaprojektionen zeigt die folgende Abbildung. 

Die flächeninterpolierte Darstellung des BWd9-Indikatorwertes erlaubt bei regionaler Betrachtung eine gute Differenzierung von Wasserverfügbarkeitszuständen für die Buche im rheinland-pfälzischen Wald. Bei Betrachtung des Referenzzeitraumes über die Messdaten sind die für die Buche günstigen Räume, in denen nahezu keine Trockenheitssituationen vorkommen, vor allem die montanen, submontanen und kollinen Lagen. Weniger günstige Lagen aus heutiger Sicht, bei denen im Mittel mit bis zu 40% Trockenheitssituationen in der Vegetationszeit gerechnet werden muss, werden im Nahetal abgebildet. Bei Betrachtung der Entwicklung des BWd9 bis zum Ende des Jahrhunderts ist eine deutliche Zunahme des potenziellen Trockenstresses zu bemerken. 

In der nahen Zukunft bestehen erst wenige markante Veränderungen, wobei dennoch eine leichte Zunahme des potenziellen Trockenstresses für die Buche erkennbar wird. Unter den Bedingungen der Klimaprojektionen für die ferne Zukunft sind sehr deutliche Hinweise auf eine relativ starke Veränderung bezüglich der Wasserverfügbarkeit und damit verbundenem potenziellem Trockenstress für die Buche erkennbar. Beim hier extremsten betrachteten Emissionsszenario A1B-trocken sind die Höhenlagen (Eifel, Westerwald, Hunsrück) weiterhin mit sehr geringem bis keinem potenziellen Trockenstress belastet, während sich die Hänge der großen Flusstäler bereits mit BWd9-Indikatorwerten von über 30% präsentieren, wobei auch hier das Nahetal Spitzenwerte um die 50% erreicht. Im wichtigen forstlichen Raum des Pfälzerwaldes sind unterschiedliche Intensitäten der Zunahme des potenziellen Trockenstress anzunehmen. Im nördlichen Teil, wo eher nachteilige klimatische und edafische Bedingungen zusammentreffen, zeigt sich eine intensivere Zunahme des potenziellen Trockenstresses (in Größenordnungen von 20 bis 50%), während der mittlere und südliche Pfälzerwald weiterhin geringe BWd9-Indikatorwerte, vor allem in höheren Lagen, bewahren kann.

Weitere Einzelheiten zur Methode und detaillierte Darstellung der Ergebnisse unter:
i)    Modulbericht Wasser ab Seite 61 
ii)   Modulbericht Wald ab Seite 119 bzw. 209.
Literaturangaben ab Seite 297.

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