Dr. Jürg 8. Bucher
Innerhalb der Sektion arbeiten die drei Gruppen Bioche-mie, Bioindikationen und Immissionsschutz, bedingt durch ihre gemeinsame Thematik «Immissionseinfluss auf den Wald» und die zusammen genutzten Versuchsanlagen in WSL-Projekten (z.B. 3.79.539) und internationalen Fremdprojekten (z.B. EUROSILVA), interdisziplinär eng zusammen. Der Bau der neuen Versuchsanlage Immis-sionsschutz war 1992 das wichtigste Ereignis für diese Gruppen. Die neue Anlage wird es in Zukunft erlauben,
junge Bäume über mehrere Jahre in Lysimetern gleichzei-tig verschiedenen Schadgasen auszusetzen und die Wir-kungen in einem multifaktoriellen Ansatz zu untersuchen.
Ein weiteres wichtiges Ereignis war die Pensionierung von Dr.Dr.h.c. Theo Keller, der die Leitung der Gruppe Bioindikationen nach 35 Jahren erfolgreicher Tätigkeit in der Forschung für den Wald und die Umwelt an seinen Mitarbeiter Rainer Matyssek weitergab.
Die Gruppe Phytopathologie befasst sich mit Forst-schutzfragen im «klassischen» Sinn. Innerhalb der WSL arbeitet sie mit der Arbeitsgruppe Forstschutz, dem Phytosanitären Beobachtungs- und Meldedienst (PBMD) und der Sottostazione zusammen. Dank der Übernahme der Schweizer Koordination derCOST 813-Aktion «Krank-heiten und Schädlinge in Forstbaumschulen» entwickelten sich neue Kontakte zu Forstgartenleitern und mehreren Forschungsgruppen, die nun aktiv auf diesem Gebiet ar-beiten.
Immissionsschutz Dr. Jürg B. Bucher
Die Gruppe Immissionsschutz hat in Klimakammern Pap-peln mit unterschiedlicher Stickstoffversorgung erhöhten Konzentrationen von Stickstoffdioxid ausgesetzt und auch in diesem wiederholten Versuch feststellen können, dass diese Bäume die Schadgasbelastung im wesentlichen als Dünger verwenden können, ohne dass sich Schädigungen zeigten. In einem anderen Versuch, in dem bei gleichen Bedingungen noch eine Exposition mit Ozon erfolgte, traten aber stark schädigende Wirkungen auf. Neben der Mitarbeit am COST-614-Projekt über den Einfluss von erhöhten Kohlendioxidkonzentrationen und Luftverunrei-nigungen auf die Baumphysiologie wurde die Zusammen-arbeit mit dem Paul-Scharrer-Institut verstärkt: Mit Prof. A.
Wyttenbach und dem neurekrutierten Patrick Schleppi wurde ein Nationalfonds-Projekt über die Dynamik der Elementgehalte in Fichtennadeln in Angriff genommen, und zusammen mit Dr. R. Siegwolf, der sich bereits an den Klimakammer-Versuchen beteiligt, wurden über Xylem-Stammflussmessungen an Bäumen in der süddeutschen Rheinebene (HARTEX) und im Südtirol (INTEGRALP) neue Kontakte zu internationalen Projekten geknüpft.
Abb. 5. Bau der neuen Begasungsanlage.
Lautende Projekte
3.79.539: Experimentelle Ermittlung von Immissions-schutz-Grenzwerten
3.92. 770: Dynamisches Verhalten der Elemente in sukzes-siven Nadeljahrgängen der Fichte
3.92.774: Xylem-Stammflussmessungen an Föhren und Buchen
Methodenvergleich und Projektplanung Abgeschlossene Projekte
3.88.543: Einfluss elektromagnetischer Felder auf Fichten und Buchen
Die Bäumchen wurden im Freiland während 3 1/2 Jah-ren permanent mit Mikrowellen mit einer Frequenz von 2,45 GHz bestrahlt. Die Strahlungsleistungsdichte lag im Versuchsfeld zwischen 7x10-4 und 30 mW/cm2. Bei 30 mW/cm2 waren Temperaturerhöhungen von bis zu 4
°C zu erwarten. Die Bestrahlung bewirkte keine sichtba-ren Schäden, auch wurde die Benadelungsdichte der Fichte und die Chlorophyll-Fluoreszenz von Buchen-blättern nicht von der Leistungsdichte der einfallenden Mikrowellen beeinflusst. Im Bereich der hohen Lei-stungsdichte waren die Konzentrationen von Kalzium und Schwefel in Buchenblättern nach 1- und 2-jähriger Exposition herabgesetzt; da dieser Effekt im 3. Jahr nichtmehr auftrat, liegt keine durch Mikrowellen er-zeugte kumulative Verarmung an diesen Elementen vor.
Die Resultate dieser Studie stützen die Annahme nicht, dass Mikrowellensender grossräumige Waldschäden verursachen.
3.89.611: REM-Untersuchungen an Fichtennadeln in den Alpen und in Polen
Mit diesem Projekt kam ein Wissenschafteraustausch zwischen Polen und der Schweiz zustande. Prof. St.
Godzik aus Zabrze/PL besuchte für 3 Wochen die Schweiz und untersuchte Fichtennadeln mit dem Ra-sterelektronenmikroskop. Es zeigte sich, dass die pol-nischen Proben einen deutlich höheren Verschmut-zungsgrad aufwiesen, die schweizerischen Nadeln aber auch nicht der erwarteten Norm entsprachen.
Anlässlich eines 2wöchigen Gegenbesuches im polni-schen lser- und Riesengebirge wurden mit modernen Chemilumineszenz-Geräten Luftmessungen durchge-führt, um einen Anhaltspunkt über die Qualität der dort gebräuchlichen nasschemischen Verfahren zu erhal-ten. Trotz der (zu) kurzen Messkampagnie war interes-sant zu sehen, wie im Lee eines grossen Kohle-kraftwerkkomplexes die Schwefeldioxidkonzentratio-nen - allerdings bei hohen Spitzen - im Mittel relativ niedrig waren, Ozonkonzentrationen - erstmalig in Po-len gemessen - aber schweizerische Verhältnisse er-reichten.
3.91. 7 49: Forstschutz-Datenbank
Mit diesem Vorprojekt sollte geklärt werden, ob sich die Software «askSam» für eine textorientierte Datenbank zur Informationsverarbeitung aus Lehr- und Diagnose-büchern des Forstschutzes eignet. Für den persönli-chen Bedarf lässt sich vorhandene Textinformation ein-fach strukturieren und entsprechend datenbankmässig bearbeiten. Der Einbezug von Bildinformation war je-doch nur indirekt möglich und benötigte einen hohen Speicherbedarf; handgescannte Farbbilder aus
Dia-gnosebüchern genügten den wissenschaftlichen An-forderungen nicht. Für einen professionellen Einsatz einer solchen Forstschutz-Datenbank wäre ein grösserer Programmieraufwand nötig, und für den Aus-bau zu einem eigentlichen Expertensystem müssten noch andere Wege evaluiert werden.
Biochemie Dr. Werner Landolt
Im Berichtsjahr beanspruchte die Feinplanung für die neue Versuchsanlage Immissionsschutz einen wesentlichen Teil der Arbeitszeit der Gruppe Biochemie. Insbesondere galt es, die verschiedenen Anforderungen an Begasung, Beregnung und Steuerung bei minimalem Kostenaufwand optimal aufeinander abzustimmen, so dass ein möglichst flexibler, aber trotzdem störungsfreier Betrieb garantiert werden kann. Parallel dazu wurden bereits erste Planungs-arbeiten für ein grösseres C02-Projekt vorgenommen.
Gemeinsam mit der Gruppe Bioindikationen und wei-teren Beteiligten wurde ein grenzüberschreitender, inter-disziplinär angelegter Birkenversuch im Rahmbn des Eurosilva-Programmes begonnen, und verschiedene bio-chemische Parameter wurden gemessen. Ziel dieses Projektes ist die kausalanalytische Erfassung des ozon-bedingten Schädigungsvorganges in Forstpflanzen.
Zu den weiteren Aufgabenbereichen der Gruppe Bio-chemie gehörte die Betreuung der Begasungseinrichtun-gen und der Luftmessstation der Sektion.
Laufende Projekte
3.90.629: Einfluss der Luftverschmutzung auf physiolo-gische Prozesse von Waldbäumen
Abgeschlossene Projekte
3.90.625: Standortsunterschiede von Nährstoffgehalten in Koniferennadeln an der oberen Waldgrenze
In der Aufforstungsfläche Stillberg bei Davos wurden die Nährstoffgehalte von Arve und Bergföhre auf drei verschiedenen Expositionen untersucht. Dabei traten standortsspezifische Unterschiede auf, die sich aber in den beiden Baumarten verschieden äusserten. Auf-grund der erhaltenen Resultate ist es nicht möglich, die Wachstumsunterschiede in den Aufforstungen auf ein-fachem Wege über die Nährstoffgehalte der Nadeln zu erklären.
Phytopathologie Dr. Ursula Heiniger
Mit der Einladung zum Internationalen Kastanien-Kon-gress in den USA lag ein Schwergewicht der Arbeiten im ersten Halbjahr auf der Kastanie. In Zusammenarbeit mit Marco Conedera von der Sottostazione wurde die Ge-schichte der Kastanie in der Schweiz aufgearbeitet. Martin Bissegger machte eine erste Auswertung seiner Untersu-chungen in zwei Kastanien-Stockausschlag-Flächen: So-wohl virulente als auch hypovirulente Krebse nahmen im Untersuchungszeitraum zu. Die Anzahl der vegetativen Kompatibilitäts-Gruppen (v-c Gruppen) ist höher als
ur-sprünglich angenommen und scheint auch im Tessin durch sexuelle Kreuzungen zuzunehmen. Mit Versuchen zur Stecklingsvermehrung der Kastanie erzielte K. Peter Law-renz vielversprechende Resultate: 38% der Stecklinge bildeten Wurzeln; einzelne Klone bewurzelten bis zu 100%.
Daniel Rigling befasste sich mit dem COST-813-Projekt
«Produktion von Sämlingen für die montane und subalpine Stufe». Es wurden Topfpflanzenquartiere an der WSL und auf dem Stillberg angelegt.
In Bodenproben von 72 WSI-Stichprobeflächen wurden Fichtenkeimtests durchgeführt. Bodenbürtige Keimlings-krankheiten waren selten. Hingegen wurden in 50% der Bodenproben Hallimasch-Rhizomorphen gefunden. Mit zunehmender Höhe waren weniger Rhizomorphen vor-handen. Es zeigte sich ein Einfluss der Bodenproben auf das Abschliessen der Keimlinge.
Mit einer Umfrage bei Forstgartenleitern wurden die wichtigsten Probleme ermittelt: Unkräuter wurden am häu-figsten genannt, gefolgt von Mäusen und abiotischen Faktoren. Pilzliche Krankheiten und Schädlinge sind mit unterschiedlicher Intensität überall vorhanden.
Laufende Projekte
3.88.595: Bestimmung von Basidiomyceten in Kultur 3.89.578: Möglichkeiten der biologischen Bekämpfung
mit hypovirulenten Erregern
Untersuchungen zur Populationsstruktur des Erregers des Kastanienrindenkrebses (Cryphonectria parasitica) erklären die Ausbreitung der hypovirulenten Erreger-Rassen.
3.89.576: Überwachung der Krankheitsentwicklung in speziellen Versuchsflächen der subalpinen Stufe Die Wirts-Spezifität der verschiedenen Gremmenie/la-Arten und - varietäten wird untersucht.
3.89.577: Welke-resistente Ulmen
Holländische Ulmen-Klone und einheimische Ulmen werden auf ihre Ulmenwelke-Anfälligkeit geprüft.
3.91. 752: COST 813: Produktion von Sämlingen für die montane und subalpine Stufe
Der Einfluss der Höhenstufe auf die Entwicklung der Keimlinge, auf Keimlingskrankheiten und auf die Mykorrhizierung wird studiert.
3.92.773: COST 813: Wirkung von Regenwurmkompost auf bodenbürtige Schadpilze, die Mykorrhiza-Entwick-lung und den Nematodenbefall bei Jungbäumen in Baumschulen
3.91.805: Phytopathologische Diagnosen
Beratung des PBMD und der Forstdienste
Bioindikationen
Dr.Dr.h.c. Theo Keller (bis 31.10.1992) Dr. Rainer Matyssek (seit 1. 11. 1992)
Zu Beginn des Jahres 1992 wurde das vom internationalen EUREKA-EUROSILVA-Programm befürwortete und vom Bundesamt für Bildung und Wissenschaft in Bern finan-zierte Drittmittel-Projekt «Der Einfluss unterschiedlicher Düngung auf die Ozon-Empfindlichkeit eines Birkenklones (Betula pendula)» bewilligt; Laufzeit: 3 Jahre. Es handelt sich um ein Gemeinschaftsprojekt der Gruppen Bioindika-tionen, Biochemie, Rasterelektronenmikroskopie (R.
Ma-tyssek, W. Landolt, M.S. Günthardt-Goerg, Ch. Scheideg-ger} zusammen mit dem deutschen Partner Prof. Dr. R.
Hampp (Lehrstuhl für Botanik der Universität Tübingen).
Die Projektleitung liegt bei der Gruppe Bioindikationen (R.
Matyssek}. Das Vorhaben ist verknüpft mit dem ebenfalls 1992 bewilligten NFP-31-Projekt «Stabile Isotope in Bäu-men als Klima- und Stressindikatoren» der Antragsteller Prof. Dr. U. Siegenthaler (Physikalisches Institut der Uni-versität Bern) sowie R. Matyssek und F.H. Schweingruber.
Aufgrund der Drittmittel konnte die Gruppe Bioindika-tionen personell erweitert werden (um einen Doktoranden, eine Laborantin, kurzzeitig beschäftigte Hilfskräfte} und umfangreiche Untersuchungen zu Phänologie, Blattgas-wechsel, Stammatmung, Biomasseproduktion, Kohlen-stoff-, Wasser-, Nährstoffhaushalt sowie zur (fein)struktu-rellen Differenzierung der Ozon-exponierten Versuchs-bäume durchführen. Die Gruppe koordiniert die Untersu-chungen der anderen beteiligten Arbeitsgruppen. Die Dritt-mittel-Projekte stellen eine wesentliche Erweiterung der langfristigen Forschungspläne der Gruppe Bioindika-tionen dar.
Im Rahmen dieser Forschungspläne wirkte die Gruppe auch in einem NO2-Begasungsexperiment an Pappeln mit (Untersuchung von Struktur und Gaswechsel der Blätter) in Zusammenarbeit mit P. Schmutz, J.B. Sucher (Gruppe Immissionsschutz) und R. Siegwolf (Paul-Scherrer-lnsti-tut}. Die Auswertungen der verschiedenen Experimente sowie Literaturarbeiten wurden fortgeführt. Ergebnisse aus Untersuchungen der Vorjahre wurden in Fachzeit-schriften publiziert.
laufende Projekte
3.71.546: Blattanalysen zur Beweissicherung von Emittenten
Das Projekt übernimmt die langfristige Überwachung des Betriebes einer Kehrichtverbrennungsanlage durch Laubanalysen (Blattinhaltsstoffe} benachbarter Buchen-bäume.
3.84.551: Luftverunreinigungen und Nadelwachse Es wird die Wirkung von Immissionen auf die Struktur und die chemische Zusammensetzung der Nadel-wachse von Waldbäumen untersucht. Eine abschlies-sende Publikation ist in Arbeit.
Die folgenden drei Projekte sind thematisch eng ver-knüpft und werden als eine Einheit kommentiert:
3.89.585: Bioindikationen von Holzpflanzen unter Immis-sionsstress
3.89.586: Veränderungen der Blatt-Feinstruktur von Wald-bäumen durch Immissionen
3.92.760: Der Einfluss unterschiedlicher Düngung auf die Ozon-Empfindlichkeit eines Birkenklones (Betula pendu/a); Projekt im Rahmen des internationalen EUREKA-EUROSILVA-Programmes
Ziele dieser Projekte sind Erkennen und Verstehen von Bioindikationen (Reaktionen} in Holzpflanzen unter um-weltrelevanter Immissionsbelastung. Die pflanzlichen Reaktionsmechanismen werden unter kontrollierten experimentellen Bedingungen analysiert. Hierbei wird geklärt, wie sich visuelle Symptome, strukturelle Verän-derungen, Stoffwechselprozesse und Wachstums-verhalten bei Einwirkung verschiedener Luftschad-stoffe und Kombinationen aus mehreren, auch
natürli-chen Umweltfaktoren unterscheiden. Wie lässt sich
«Schädigung» im Vergleich zu nicht-limitiertem Wachs-tum definieren, welches sind die Gesetzmässigkeiten nicht-limiterten Baumwachstums überhaupt? Ein
«ganzheitliches» Verstehen von Holzpflanzen wird an-gestrebt, das die verschiedenen, miteinander vernetz-ten, pflanzeninternen Prozesse und strukturellen Diffe-renzierungen integriert.
3.89.587: Grundlagen der experimentellen Pflanzenöko-logie
Erarbeitung eines Handbuches.