für das forstliche Versuchswesen CH 8903 Birmensdorf

Eidgenössische Anstalt

für das forstliche Versuchswesen CH 8903 Birmensdorf

Institut federal

de recherches forestieres CH 8903 Birmensdorf lstituto federale di ricerche forestali CH 8903 Birmensdorf Swiss Federal Institute of Forestry Research CH 8903 Birmensdorf

August 1983 _Nr.253 253

Berichte Rapports Rapporti Reports

Fritz H. Schweingruber, Raymond Kontic, Amanda Winkler-Seifert

Eine jahrringanalytische Studie

zum Nadelbaumsterben in der Schweiz

Die Eidg. Anstalt für das forstliche Versuchswesen hat den Zweck, durch wissenschafcliche Versuche, Untersuchungen und Beobachtungen der schweizerischen Forstwirtscr.9ft in ihrem vollen Umfange eine sichere Grundlage zu verschaffen (Bundesbeschluß betreffend die Gründung der EAFV).

Die Anstalt stellt die Ergebnisse ihrer Arbeiten vorwiegend in der Form von Publikationen zur Verfügung von Praxis und Wissen- schaft. 1 n den MITTEILUNGEN erscheinen meist umfangreichere Arbeiten von längerfristigem Interesse. Die BERICHTE enthalten in der Regel kürzere Texte, die sich an einen engeren Leserkreis wenden.

Die Publikationen der EAFV, die den Inhabern schweizeri- scher Forstbeamtungen kostenlos abgegeben werden, sind als Amts- exemplare zu betrachten.

L'lnstitut federal de recherches forestieres a pour but de four- nir, en procedant

a

des essais scientifiques,

a

des recherches et

a

^des

observations, une base solide

a

l'economie forestiere suisse dans son emsemble (Arrete federal concernant la creation de I' 1 FR F).

L'lnstitut met les resultats de ses travaux

a

la disposition de la science, principalement sous forme de publications. La plupart des travaux importants et d'interet durable paraissent dans les MEMOIRES. Les RAPPORTS contiennent en regle generale des textes plus courts, qui s'adressent

a

un cercle plus restreint de lecteurs.

Les publications de I' 1 FR F remises gratu itement aux fonc- tionnaires forestiers doivent etre considerees comme des exemplaires de service.

L'lstituto federale di ricerche forestali ha per scopo di fornire mediante esperimenti, ricerche e osservazioni scientifiche, una base sicura per l'economia forestale in tutta la sua estensione (Decreto federale sull'istituzione dell'IFRF).

L'lstituto mette i risultati delle sue ricerche a disposizione della pratica e della scienza, principalmente sotto forma di pubbli- cazioni. Nelle MEMORIE compaiono per lo piu lavori importanti d'interesse durevole. 1 RAPPORT! contengono di regola testi piu brevi indirizzati ad una cerchia di lettori piu ristretta_

Le pubblicazioni dell'IFRF, rimesse gratuitamente ai funzio- nari dei servizi forestali, sono da considerare quali esemplari d'ufficio.

The purpose of the Swiss Federal Institute of Forestry Re- search is to furnish sound principles for all aspects of forestry in Switzerland, through scientific research, investigation and observa tion (Governmental decree on the founding of the SFIFR).

lts findings are, mainly through publishing, made available for application in practice and research. Texts of limited application are generally presented in the "Reports" (Berichte), while those of wider and more lasting interest appear in the "Communications"

(Mitteilungen).

Eidgenössische Anstalt

für das forstliche Versuchswesen CH 8903 Birmensdorf

Institut federal

de recherches forestieres CH 8903 Birmensdorf lstituto federale di ricerche forestali CH 8903 Birmensdorf Swiss Federal Institute of Forestry Research CH 8903 Birmensdorf

August1983 Nr.253

Berichte Rapports Rapporti Reports

Oxt.: 561.24: 48: 176.1: (494)

Fritz H. Schweingruber, Raymond Kontic, Amanda Winkler-Seifert

Eine jahrringanalytische Studie

zum Nadelbaumsterben in der Schweiz

Herausgeber:

Dr. W. Bosshard, Direktor

Adresse der auswärtigen Verfasser:

Raymond Kontic und Amanda Winkler-Seifert, beide am Botanischen Institut der Universität Basel,

Schönbeinstrasse 6, CH 4000 Basel

Die folgenden Institutionen und Personen haben wesentlich zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen:

die Forstämter der Kantone Aargau, Bern, Solothurn, Wallis und Zürich

W. Aldighieri, Dielsdorf

H. Egg er, Universität Neuenburg M. Leisinger, Oberwil AG M. Novotna

M. Sebek

Prof. Dr. H. Zoller, Univ. Basel

graphische Gestaltung Vermittlung bronzezeit- licher Jahrringkurven Satzherstellung Graphiken Graphiken

Betreuung der Diplo- manden

Der Kanton Wallis unterstützte die Diplomarbeiten von Herrn R. Kontic und Frau A. Winkler-Seifert.

Bildnachweis:

Abbildung 9 wurde von Herrn W. Lingg, Institut für Wald- und Holzforschung, ETH Zürich, zur Verfügung ge- stellt; wir danken ihm dafür.

Manuskript eingereicht am 11. April 1983 Zitierung:

Eidg. Anst. forstl. Versuchswes., Ber.

Kommissionsverlag:

F. Flück-Wirth, Internat. Buchhandlung für Botanik und Naturwissenschaften, CH-9053 Teufen

Umschlagbild:

Tannen-Stammscheibe aus dem schweizerischen Mittelland mit zwei Wachstumsreduktionen.

Eine erste, 6 Jahre dauernde Reduktion erfolgte 1963. Im Jahre 1969 erholte sich der Baum leicht, reduzierte aber sein Wachstum 1970 erneut, bis er dann im Winter 1981 /82 geschlagen wurde.

Die ganze vorliegende Arbeit beruht auf der Datierung der im Bild mit Pfeilen bezeichneten abrupten Wachstums-

reduktionen. 9,83 2200 23334

Abstracts

Eine jahrringanalytische Studie zum Nadelbaumsterben in der Schweiz

Offensichtlich kranke Nadelbiiume weisen abrupte Jahr•

ringbreitenreduktionen auf, die ohne Messungen datierbar sind. An einem umfangreichen Material aus verschiedensten Standorten und Regionen der Schweiz wurde festgestellt, wie gross der Anteil geschiidigter Baume pro Standort ist · und seit wann die Schiiden auftreten. Aufgrund geogra·

phisch und zeitlich unterschiedlicher Schadenbilder ist es teilweise moglich, Beziehungen zwischen klimatischen und immissionsbedingten Ereignissen herzustellen. Die grossen Schiiden an Tannenbestiinden beginnen in der Schweiz im Jahre 1956. Etwa dreiviertel aller über 60jiihrigen Tan·

nen im schweizerischen Mittelland weisen abrupte Jahrring·

breitenreduktionen auf. Lokale Schiiden treten im Wallis seit 1920 auf.

Une étude analytique des cernes de croissance concernant le dépérissement des résineux en Suisse

Chez des résineux visiblement malades, on constate une soudaine réduction de la largeur des cernes de croissance que l'on peut dater sans mesures. A l'aide d'un impor·

tant matériel provenant de différentes stations et régions de Suisse, on a déterminé la proportion des arbres endomma·

gés pour chaque station ainsi que l'époque d'apparition des dégâts. Sur la base de schémas de dégâts, de situations géographiques et d'époques différentes, des relations entre conditions climatiques et phénomènes d'immission peuvent être établies. Les gros dégâts aux peuplements de sapin blanc apparaissent en Suisse dès 1956. Environ les trois quarts de tous les arbres du Plateau suisse âgés de plus de 60 ans présentent une réduction abrupte de la largeur des cer·

nes de croissance. Des dommages locaux sont constatés dès 1920 en Valais.

Application of annual ring analysis in investigations of conifer die-back in Switzerland

Obviously unhealthy conifers show abrupt tree-ring growth reductions which are datable without measurements. By in·

vestigation of a large amount of samples on different sites in Switzerland we calculated the areal distribution of damaged trees and the damage occurence within time. Geo·

graphical distribution and time patterns yield to relations between climatic and pollution events. The heavy damages on tir started in Switzerland 1956. Approximately 75% of ail tirs in Switzerland's central plateau show growth redue·

tions. Lokal damages exist in the Rhone-valley since 1920.

3

Inhalt

Abstracts 3 4 Schäden in Abhängigkeit von endogenen und

exogenen Faktoren 18

Einleitung und Zielsetzung 6

Beziehungen zum Klima 18

2 Methode 7 Geologische Unterlage 18

Herkunft und Auswahl des Materials 7 Beziehungen zu Alter und Wuchsort 19

Alterung 8 Alter 19

Konkurrenz 8 Soziologische Stellung 19

Klima 8 Höhenlage 19

K ro nenschäden 8 Beziehungen zwischen Jahrringschäden und

Metallgehalten der Zellwand 20

Wurzelschäden 8 Ergebnisse 20

Krankhafte Schadenbilder in Jahrringabfolgen 9 Anhang 20

Nachweis der Schäden im Stamm 10 Variabilität der Schäden im Stamm 21

Abrupte Wachstumsreduktionen,

sogenannte Wachstumsknicke 10 5 Die Zukunft kranker Nadelbäume 22

Wachstumsknicke in den Jahrring-

Einzelmerkmalen 10 Agoniephase, irreversible Wachstumsreduktionen 22

Kontinuierlich abnehmendes Wachstum 10 Gesundung: Regeneration der kambialen Aktivität 22

Erkennen der Wachstumsknicke von Sensibilität der Individuen 22

blassem Auge 10

6 Folgerungen 23

3 Ergebnisse über räumliche und zeitliche Verbreitung

der Schäden

11

7 Zusammenfassung

23

Vergleich der Schäden in Krone und Stamm

11

^Resume: Une etude analytique des cernes de Datieren der Schaden- und der Erholungsphasen

12

croissance concernant le deperissement

des resineux en Suisse

24

Verbreitung der Baumschäden in Europa 13

Verbreitung des Tannensterbens in der Schweiz

13

Summary: Application of annual ring analysis Verbreitung der Schäden im Wallis

14

in i nvest igat io ns of ca n ifer die-back

in Switzerland 24

Das Ausmass der Schäden 14

Das zeitliche Auftreten der Schäden 15 8 Literatur 25

Interpretation der Befunde im Wallis 15

Baum- und Waldsterben in der Vergangenheit 16 9 Anhang: Ergebnisse der einzelnen Standorte 26 Das Baumsterben in der Schweiz im 20. Jh. 17

Tanne 17

Fichte 17

Föhre 17

5

1 Einleitung und Zielsetzung

Absterbende Bäume und Waldbestände gibt es wohl schon seit der Zeit des Devon, als Bäume und Wälder entstanden sind. Zahl reiche Insekten verschiedenster Gattungen haben Bäume jeder Art schon immer stark geschädigt. Pilze haben Artbestände dezimiert und die Konkurrenzbedingungen im Wald verändert. Die Schäden blieben jedoch stets begrenzt, sowohl im genetischen Spektrum als auch im Raum.

Heute sieht es anders aus (Abb. 1 }. Nach JOHNSON et al ., 1981, sind zahl reiche Arten über weite Gebiete stark gefäh r- det und einige Nadelholzarten zeigen einen offensichtlichen Wachstumsrückgang in den letzten Jahren. Es lag deshalb nahe, zu fragen, ob sich immissionsbedingte Störungen im Jahrringbild erkennen lassen und vor allem, wie sie sich von natürlich bedingten Erscheinungen abgrenzen lassen (SCHWEINGRUBER, 1983).

Da sich der grösste Teil der bisherigen Studien mit dem heu- tigen Gesundheitszustand der Bäume auseinandersetzt, wird mit der vorliegenden jahrringanalytischen Untersuchung die Frage nach der Zeit, das heisst, die Frage nach dem Auftre- ten und der Verbreitung der Schäden in den Vordergrund gerückt.

1 m Unterschied zu den meisten bisherigen dendrochrono- logischen Arbeiten suchen wir im Jahrringbild nicht nach B&

ziehungen zur Ökologie, sondern datieren bloss den Zeit- punkt des abrupten Wachstumsrückganges. Ohne zeitauf- wendige Jahrringbreitenmessung und mit geringstem appa- rativem Aufwand kann dieser Moment rasch und sicher an Stammscheiben und Bohrkernen ermittelt werden und es

1 assen sich innerhalb kurzer Zeit grosse Probemengen analy- sieren. Die Anzahl von Bäumen mit Wachstumsreduktionen und deren Zeitpunkt lässt sich nun in Beziehung setzen zum Standort, zum geographischen Raum und zu den Schaden- hypothesen. Nicht mit den gesamten Jahrringabfolgen we- niger Einzelbäume, sondern mit Einzelerscheinungen in Jahr- ringabfol gen vieler Bäume wird versucht, natürliche und im- missionsbedi ngte Phänomene zu klassieren.

Es liegt uns daran, aufzuzeigen, wie im Rahmeneinerlandes- weiten Waldschadenerhebung die praxisbezogene Jahrring- analyse rationell eingesetzt werden könnte.

Die Studie ist bewusst breit angelegt worden, damit mehre- re wesentliche Hypothesen zu den Ursachen des Waldster-

bens in Beziehung zu dendrochronologischen Ergebnissen gebracht werden können (Abb.2}. Alle gemachten Aussa- gen über den Gesundheitszustand von Tannen, Föhren und Fichten beziehen sich auf die 3'800 Stämme, die von uns analysiert worden sind.

Die Informationen über die 80 Tannen- und Föhrenstand- orte im Wallis basieren auf den unveröffentlichten Diplom- arbeiten von R. KONTI C und A. WI N KLE R-SEI FERT, Botanisches Institut der Universität Basel.

Abbildung 2

Entwicklung der Luftverschmutzung seit 1966 in der BRD.

Der Verdacht ist gross, dass die vom Menschen erzeugten Agentien wie Staub, Schwefeldioxid und anderes mehr die 6 Bäume zum Absterben bringen. Aus SCHÜTT, 1982.

Abbildung 1

Durchscheinende Kronen infolge schwacher Benadelung sind typisch für kränkelnde Bäume. Aus SCHÜTT, 1982.

%

t

^Staub Schwefeldioxid Stickoxide Kohlenmonoxid Kohien- wasserstojfe I00-.,---.1,---,lr----,lrmrmmTffl'TTm"Tftlm=~==

50

Kraftwerke Fernheizwerke

2 Methode

Herkunft und Auswahl des Materials

Alles Material stammt aus der Schweiz. Aufgrund der vielen Fragestellungen waren für uns folgende Gesichtspunkte massgebend:

Region:

geologische Unter-

Wallis, Querprofil durch Jura - Mittel- land - Emmental (Abb. 3 und 4).

lage: Kalk, Molasse, Urgestein Höhenlage: Höhenprofil imWallis

Klima: Jura= subozeanisch

Wall is = subkontinental

kalkreiche Gesteine _ _ _

/ /f

/ Kai kgesteine

U mwel tbel astu ng (Sü2, F):

Baumart:

Lage im Baum:

Alter:

Anzahl:

Frauenfeld

stark belastete Gebiete, Wallis, Fricktal, Solothurn;

wenig belastet, Emmental, Tessin Tanne, Waldföhre

Proben aus Stammbasis bis Baumwipfel Meistens rezentes Material.

120 Proben aus Bronzezeit.

Proben aus 3'800 Stämmen.

mm Höchenschwand (1005ml 100

g

⁸⁰

::2 u

&l 0

ai 60 5,7. °C 100 1027mm C

1' ~

~ 40 -20 ~

20 10

~

o+--..c,_ _____ --3,,_~o

^~ E Jan Schwarzwald Tanne Jan.

mm 100

g

80 .c

&l 60

1' ai

·"" 40

z

Zürich (569ml

0 u

C

20

2

ro

20 10 ~

E 0-1---L---...3,,-+ 0 ~

Jan. Mittelland Tanne Jan.

rnm Langnau '685ml

g

80 .c

&l 60

1' ai

~ 40 20

0 u

C

20

z

ro 10 ~ 0 +-_,,c;_ _ _ _ _ _ _ ___,--+ 0 ~ E

Jan. Emmental Tanne Jan.

Abbildung 3 Geographische, geologische und klimatologische Lage-des Untersuchungsmaterials.

Die Proben stammen aus den schraffierten Flächen.

1500 Schwarzwald- - - -- Fricktal H Laufental - Jura- - - Oberaargau- -- - - ' - - Ern mental

1 4 0 0 . . , - - - + - + - - - C l l - - - + - - - - -

~ 1 ~ 0 - - - ' ~ ! , c - - - + + - - - -- - - -

~ - - - + - - - - -

~ 1200

-5 - - - + - - - - -

1100 C - - - ::J - - - + - - - F ' -

~ Cl) ~

_8 1000

-5

E - - -

fü - - - -

,:::, 900 ID ---+---t---1+---_ -~-~-_-c:n

1

800 CD - - - . 1 - -

,o 7 0 0 - - - -

=J_~~~~=--~~~~s~::=

I 6 0 0 - - - ~ 5 0 0 - - - -

4 0 0 - - - ' ' - : k : : a i l " t - - - - ~ . . - - - + - f i - - - + - - - - - Granite, Gneise (Silikatgestein) Löß:

sehr starke Schäden

Kai kgestein Sandstein, Nagelfluh ,

deutliche, ± starke Schäden wenig Schäden

nach Schütt, 1982 nach Jahrringuntersuchungen

Abbildung4 überhöhtes Querprofil vom Schwarzwald ins Fricktal und vom Laufental ins Emmental. 7

Abbildung5 Normale Jahrringbilder.

111,,, 1 I I __ ^{II l _} lllltllltllll

A: langsame Breitenabnahme als Alterserscheinung,

C Q,)

Licht

I j I

^{Licht 1}

III 111; ^JJ IJJHII

Schatten Schatten

B: Wechselnde Jahrringbreite als Folge unterschiedlicher Lichtverhältnisse,

f ,

Weiserjahre

' ^'

ff JJlll

¹

u -

C: Auffallend schmale oder breite Jahrringe sind in der Regel Folge extremer klimatischer Verhältnisse, Alterung

(Foto A, Abbildung 5)

Die kambiale Aktivität und die Aktivität der Spätholzzellen lassen mit dem Alter nach, die Werte nehmen langsam ab.

Von Bäumen aus Beständen sind regelmässige Alterungsbil- der praktisch nur in der Kronenregion zu beobachten. In Scheiben tieferer Stammlagen zeichnen sich die Bestandes-

Konkurrenzverhältnisse deutlicher ab.

Konkurrenz

(Foto B, Abbildung 5)

In Bäumen gleichaltriger Bestände zeigt sich oft der fort- schreitende Kronenschluss, bzw. der Lichtmangel, durch kontinuierliche Jahrringbreitenabnahme. Wird der Baum freigestellt, wechseln die Breiten von schmal zu breit; sie sind deutlich zu erkennen und leicht zu verstehen. Nicht leicht zu erklären sind dagegen die oft ersichtlichen Wechsel von breit zu schmal. Charakteristisch für solche Wechsel ist die Regenerationsfäh igkeit des Baumes. 1 nsbesondere über die Tanne weiss man, dass sie mehrjährige Schattenphasen schad! os überstehen kann.

Klima

(Foto C, Abbildung 5)

Extreme klimatische Ereignisse begrenzen das Wachstum der Jahrringe für ein bis zwei Jahre. In der Dendrochronologie werden diese Jahre als „Weiserjahre" bezeichnet. Es ist her- vorzuheben, dass sich an Jahrringserien allein nicht feststel- len lässt, welcher Faktor limitierend war.

Abbildung 6

Kurven der maximalen Dichten (oben) und der Jahrring- breiten von einem Holz mit Lärchenwicklerbefall. Der Baum regeneriert sich nach jedem Befall innerhalb von zwei bis drei Jahren. Stamm aus Münster, Wallis, 1'400 m ü.M.

8 Periode im 15. Jahrhundert.

Kronenschäden

Kronenschäden zeichnen sich, je nach Ausmass, im Jah rring- bild ab. Am deutlichsten kommt dies bei Lärchenwickler- Attacken zum Ausdruck. Nach einmaligem Befall erlangt der Baum spätestens nach vier Jahren wieder seine volle Vitalität, bzw. seine normale Jahrringbreite (Abb. 6). Erfolgen Wickler- schäden auf zwei sich folgenden Jahren, sterben etliche Bäu- me ab.

Bei immergrünen Nadelbäumen wirkt sich intensiver Insek- tenbefall in der Regel letal aus. Erfolgt der Befall im Spät- sommer, nach Abschluss des Jah rrings, ist ein solcher Befall im Jahrringbild nicht nachweisbar. Dagegen zeichnen sich, je nach Intensität, Brand-, Sturm- und Schneedruckschäden sowie Aufastungsmassnahmen mehr oder weniger deutlich ab.

Wurzelschäden

Auch mechanische Schäden im Wurzelbereich wirken sich auf den Jahrring aus; die Breiten sind geringer und die Gewe- be sind I oc kerer (Abb. 7).

Werden Bestände kurzfristig überflutet, so zeichnet sich der Sauerstoffmangel durch schmälere Jahrringe ab.

Die Liste ist nicht vollständig. Die hier kurz besprochenen Erscheinungen sollen nur auf die Reaktionsfähigkeit des Jahr- rings hinweisen. 1 m weiteren sei auf die jahrringanalytische Literatur verwiesen (SCHWE I NGR U BER, 1983).

vorher

Abbildung 7

nachher Jahrringgrenzen

Drastische Jahrringbreitenabnahme in einer Weide nach einer starken Wurzelverletzung. Emme bei Burgdorf.

(SCHWEINGRUBER,

· gabfolgen rkennen

b"lder in Jahmn blassem A,ge

w

e

kh fte

Schaden I

sicher von ESS 1981 ) . Kran a phase ra k nkerNadelbäume hsre- 1983,v.AUFS ,

. letzten Lebeos . abrupte

z,wac

d ,ab,upton

De, Beg'_"n de, Jahccingbild d,cch e,nernchnitten leicht "°d I hmale, Jah„inge nach. ~ruoh ve,glichen

'"'"rt

^s,ch_

^,m

S eile istan Stammq,e nen. Die Anzah_ ,. 'dem Wachttum,.,n

duktion. D,ese t ke, und gesunde, Tan An,ahl Jahmnge vo heiben.

Jahrringbilder kran ird mit der gleichen chliffenen Stammsc W

chsverminderun_g w ) Reprofotos von ges

---:c;~968i=:R<)%

u d Figuren . Abbildungs

!Zahlen link• e, Ab 1968 _

80

%

h duktionen 56 Reduktion um

khafte z,wac sce Ab 19 ~90%

Offensichtliche, kr_an Ab 1962 o Reduktion um - m ~701/o

Ab 1974 Reduktion um ~601/o o Reduktion u

' - . d,ktion . den Bestand

- _{. .} Stamm auftreten de z,wachsce langsam h ne Tanne.

,n

Einse1t1g am Talseitige Lage d kt·1on eingewac se

Oh ne Zuwachsre u Die Jahrringe ver- m

Hangseitige Lage k . n schmälern sich langsa .

mit Zuwachsredu tI0

· den

w··

hsige Tanne in .

uc Wenig

letzten Jahr~n.

unterdrückt in der

~ ~

~

9

10

Nachweis der Schäden im Stamm

Abrupte Wachstumsreduktionen, sogenannte Wachstums- knicke

Offensichtliche physiologische Schädigungen führen zu ab- rupten Wachstumsreduktionen. Wir bezeichnen sie als Wachstumsknicke.

Erkennen der Wachstumsknicke von blassem Auge

An polierten Stammscheiben oder Bohrkernen ist der Beginn und das Ausmass der Wachstumsreduktion leicht und sicher festzustellen. Dies belegen die Bilder der Abbildung 8.

Wachstumsknicke in den Jahrring-Einzelmerkmalen

Durch das Auflösen des Jahrrings in seine Einzelmerkmale und dessen Darstellung in Form von Kurven wird das Fest- legen der Grenzen zwischen normalem und reduziertem Wachstum erschwert, teilweise sogar verunmöglicht. (Abbil- dung 9.)

Beim Zerlegen des Jahrrings in Teilgrössen, kommt jedoch das Verhalten einzelner Merkmale zum Ausdruck.

Kontinuierlich abnehmendes Wachstum

KIENAST et al., 1981; LENZ und LINGG mündl., stellten in Jahrringabfolgen eine kontinuierliche Breiten- und Dichte- abnahme lange vor der abrupten Wachstumsreduktion fest.

Dabei handelt es sich wohl um eine erste, leichte physiologi- sche Schädigung des Baumes (Abb. 10). Die von SCHWEIN- GRUBER et al., 1978, festgestellten Dichteabnahmen seit etwa 1950 in Föhren und Fichten borealer und subalpiner Standorte der nördlichen Hemisphäre könnten erste An- zeichen einer solchen Schwächung sein (Abb. 11).

Die Ursachen der Wachstumsreduktionen I assen sich mit der von SCHÜTT, 1982, postulierten Hypothese der latenten Schädigungen vereinbaren. Toxische Agentien, die längere Zeit die Physiologie der Bäume geschwächt haben, werden erst dann im Kronen- und Jahrringbild erkennbar, wenn ein zusätzlicher Schadfaktor die Lebensbedingungen erschwert.

Belastend können klimatische Ereignisse, mechanische Schä- den oder lokal stark wirkende Agentien wie SO2, Fluor und andere sein. Vorbelastete, physiologisch geschwächte Bäume sind nach solchen Ereignissen nicht mehr in der Lage, sich voll zu regenerieren. Im Jahrringbild sind einmalige und mehrmalige, stufenweise Reduktionen häufig.

Jahrringbreite

Frühholzbreite Spätholzbreite

maximale Dichte

, 11111111 l l l/1/i

1940 1950 1960 1970

Abbildung 9

Wachstumsabnahme bei einzelnen Jahrringgrössen.

Nach LINGG, unveröffentlicht.

Abbildung 10

1980

Kontinuierliche (Bohrkern 2) und abrupte Jahrringbreiten- abnahme (Bohrkern 4) in Föhren im Wallis.

Nach KIENAST et al., 1981.

1850 1900 1950

Abbildung 11

überdurchschnittliche Abnahme der maximalen Dichte seit etwa 1950 in Nadelbäumen der nördlichen Hemi- sphäre. Nach SCHWEINGRUBER, 1983.

3 Ergebnisse über räumliche und zeitliche Verbreitung der Schäden

Vergleich der Schäden in Krone und Stamm

Im Rahmen jahrringanalytischer Arbeiten wird oft die Frage nach dem Zusammenhang zwischen Baumhabitus, Trieb- und Nadellänge und dem Zuwachs des Jahrringes gestellt (Abb. 12). Wenn es um das Erfassen von Schäden über weite Gebiete geht, ist der Kronenzustand in diesem Zusammen- hang von besonderer Bedeutung. Okulare Taxation der Bäu- me, das heisst, das Luftbild und der Stammzuwachs sollten korrelierbar sein. Diese Korrelation ist jedoch problematisch, denn die Erfassung des Gesundheitszustandes eines Baumes anhand der Krone ist recht schwierig. Im Wallis stellten wir beispielsweise fest, dass von 20 dicht benadelten Tannen zwei bis vier und von 20 Föhren bereits sechs Jahrringreduk- tionen aufwiesen. Anderseits fanden sich sogenannt schütte- re Kronen, die im Stamm keine Jahrringredu kt ionen zeigten.

Diese Diskrepanzen haben keinen systematischen Charakter (Abb. 13). Anhand des zahl reichen Materials sind aber den- noch Zusammenhänge erkennbar. 1 m Wall is wiesen von 600 analysierten Föhren 53 Prozent schüttere Kronen auf und ebenfalls 53 Prozent zeigten Jahrringreduktionen.

Im Einzelfall ist die Beurteilung der Krone durch folgende Faktoren erschwert:

- An feuchten Standorten ist die Nadeldichte von Natur aus höher als an trockenen.

- Werden Beurteilungen in verschiedenen Jahren vorgenom- men, sind die Ergebnisse nicht direkt vergleichbar, da die Trieblängen und der Nadelanteil von Jahr zu Jahr ändern. Folglich sind Schadenkartierungen anhand von Luftbildern, die in verschiedenen Jahren aufgenommen wurden, nur be- dingt vergleichbar.

- Kronenbeurteilungen variieren von Person zu Person und sind daher oft schwer vergleichbar, da jeder BeLJrteiler seinen persönlichen Massstab anwendet.

- Nebel bzw. Sonne verursachen ungleiche Lichtbedingun- gen und beeinflussen in der Regel eine Beurteilung ebenfalls u ntersch iedl ich.

Schadenbeurteilungen dürften deshalb nur in Kombination mit Bohrkernanalysen objektiv ausfallen.

Abbildung 12

Typisches Bild einer kranken Föhre aus Saxon, Wallis.

Schüttere Benadelung und Mistelbefall.

Tanne Föhre

Krone Jahrring Krone Jahrring

Les Evouettes, 1540 m Ollon, 800 m

~~ 0~

Yvorne, 1100 m Bois Noir, 520 m

e)~ • •

Vionnaz, 1360 m Martigny, 1020 m

e•

Ollon, 860 m

^et~

Martigny. 570 m

~~-·

^{Morcles. 1160 m} Chiboz, 1400 m

eeo~

La Rasse, 1030 m Chiboz, 1550 m

~~~~

Abbildung 13

Vergleich zwischen Benadelung und Jahrringbild in Tannen und Föhren aus dem Wallis. Dargestellt ist der prozentuale Anteil von Bäumen mit schütterer Benadelung (Fläche mit horizontaler Schraffur), der prozentuale Anteil von Bäumen mit abrupter Wachstumsreduktion (Fläche mit vertikaler Schraffur) und Erholungsphasen (Fläche mit R).

In jeder Fläche wurden 16 Bäume untersucht. Durchschnitt- lich zeigten die Kronen der Bäume im Wallis (Sommer 1982) ein schlimmeres Krankheitsbild als die Jahrringabfolgen.

Dies mag mit der schwierigen, nicht immer eindeutig defi- nierbaren Beurteilung des Kronenbildes zusammenhängen.

Ergebnisse der Taxierungen von Jahrringabfolgen und Kro-

nen weichen im Einzelfall meistens stark voneinander ab. 11

12

Abbildung 14

Schematische Darstellung der Datierung der abrupten Wachs- tumsverminderung.

eI en e- Jahrringe

1 ~ - -

a en er Jahrringe an

/1

Festlegen der Knickstelle an

~/;~~si~ter ~telle . / 1 minimaler Stelle

I ///

I Prüfung des Ergebnisses anhand der Weiserjahre

Abbildung 15

Quantifizierung des Wachstumsrückganges und der Erholung.

Erkennbar sind Wachstumsreduktionen um mehr als einen Viertel. Mit!!, Rund (R) wird der Grad der Reduktion angegeben.

normales Wachstum

B ^100%

R 100%

(R) 100%

Reduktion

50%

ROO"n;~II~ rrnr

200%

~ ~

Abbildung 16 Praktisches Beispiel einer Datierung.

1. Festlegen der abrupten Wachstumsreduktion.

2. Zählen der Jahrringe und Verifizierung des Jahrgangs mit Hilfe der Weiserjahre

(STOKES et al., 1968).

Datieren der Schaden- und der Erholungsphasen

Mit der absoluten Datierung vermerken wir den Eintritt der Schaden-, bzw. der Erholungsphase und schaffen so die Grundlage zu weitreichenden Vergleichen. Der Arbeitsgang geht folgendermassen vor sich:

a) Festlegen der Weiserjahre

An Bäumen mit gutem Zuwachs werden die extrem schma- len oder die extrem breiten Jahrringe - die sogenannten Weiserjahre - bestimmt. Diese bilden das Datierungsgerüst beim Festlegen der abrupten Wachstumsreduktion, wobei jeder Standort seine eigenen Weiserjahre aufweist.

b) Lagebestimmung am Stamm

Die Stelle mit dem geringsten Zuwachs am Stamm zeigt uns die Lage der abrupten Wachstumsreduktion; an der wüchsi- geren Stammstelle werden die Jahrringe gezählt.

c) Datierung der abrupten Wachstumsreduktion

Durch Abzählen der Jahrringe von der Waldkante her und der Verifizierung des Jahrgangs mit Hilfe der Weiserjahre gelingt eine absolute, auf das Jahr genaue Datierung.

d) Quantifizierung des Wachstumsrückgangs

Die Breite der Jahrringe in der geschädigten Phase wird mit der Breite derselben Anzahl Jahrringe in der ungeschädigten Phase verglichen.

(Siehe Abbildungen 14-16.)

Problemlos sind Wachstumsreduktionen auf einen Drittel zu erkennen. Der Wachstumsrückgang auf die Hälfte ist noch erkennbar, nicht jedoch derjenige um einen Viertel. Diese optische Methode erfasst folg! ich nur schwere Schäden

(Abb. 15).

e) Abschätzen des forstwirtschaftlichen Ver! ustes

Die Messung am Einzelradius gibt blass eine Vorstellung über die reduzierte Leistung. Bessere Resultate sind zu erzielen, wenn Messungen am Baum an mehreren Radien, auf verschie- denen Höhen vorgenommen werden.

Wenn bei jeder Erhebung auch die ökonomische Bedeutung des Baumes in Betracht gezogen wird, ist der aus der Minder- leistung des Baumes resultierende finanzielle Fehlbetrag ab- schätzbar.

Festlegen der abrupten Wachstumsreduktion

Verbreitung der Baumschäden in Europa

Über die Verbreitung der Baumschäden in Europa sind wir schlecht unterrichtet (Abb. 18). Einzig in der Bundesre- publik Deutschland wurde der Gesu·ndheitszustand der Tan- nen in weiten Gebieten kartiert. Nach Angaben verschiede- ner Autoren ist die Tanne im zentralen und nördlichen Ver- breitungsareal geschädigt und ihre Erkrankung in Ausdeh- nung begriffen. Nach unseren Beobachtungen sind südlich der Alpen, zum Beispiel in Nord-Jugoslawien, der Toskana, dem Bai kan und in Siebenbürgen Tannenschäden eindeutig vorhanden. 1 nnerhal b des jeweiligen Krankheitsareals be- stehen lokal noch weitgehend schadenfreie Gebiete, zum Beispiel das Emmental oder Täler im Tessin oder gewisse Tei- le in Transsilvanien (Siebenbürgen). Nicht befallen sind, soweit unsere Beobachtungen dies erkennen lassen, Bestände der Abies alba in den Pyrenäen, in Korsika und im Süden Italiens. Gesund sind auch die Bestände der Abies borisii- regis und Abi es cephal onica in Südosteuropa (Abb. 17).

o keine Schäden beobachtet

Abbildung 17

Die Verbreitung des Tannensterbens in Europa.

Nach KRAMER, 1982, ergänzt.

Verbreitung des Tannensterbens in der Schweiz

Die Schäden sind weit verbreitet, wir wissen aber im einzel- nen noch sehr wenig. Nur für das Wallis sowie einige Test- gebiete liegt eine auf einheitlicher Basis beruhende Unter- suchung vor. Aufgrund dieser Erhebung und einer Befra- gung verschiedener Forstämter vermuten wir, dass im schweizerischen Mittelland ein grosser Prozentsatz der über 50jährigen Tannen erkrankt ist.

Im Tannengürtel, zum Beispiel im Emmental, weisen zwei bis zehn Prozent der älteren Tannen abrupte Wachstumsre- duktionen auf. Wir nehmen an, dass es sich bei diesem ge- ringen Anteil um kranke Bäume handelt.

Der einzige, von uns im Tessin untersuchte Tannen-Altbe- stand weist keine Wachstumsreduktionen auf. Alle Bäume sind völlig gesund.

Fichte:

Über die Beziehungen zwischen Jahrringabfolge und Kronen- schäden bei Fichten in der Schweiz wissen wir wenig.

Punktuelle Untersuchungen an offensichtlich geschädigten Beständen ergaben unterschiedliche Ergebnisse. Recht selten sind Wachstumsreduktionen vorhanden. Häufig jedoch sind die Jah rringabfolgen normal, obwohl die Kronen eindeutig schütter sind. Die Fichte scheint sich, im Vergleich zu Föh- ren und Tannen, anders zu verhalten.

D

Tannenanteil gering

D

^{bis 5% gesund}

5-15% kränkelnd

-

^{über 15% krank}

0 50 km

...

•-==--=::::1--'--

Abbildung 18

Durchschnittlicher Nadelverlust der Tannen in Baden- Württemberg (nach SCHOTT, 1982).

Unterwallis Mittelwall is

Laufental Fricktal Tessin Emmental

Burgdorf Solothurn Zürich Frauenfeld

Abbildung 19

Durchschnittliche Anteile von Tannen mit Wachstumsreduk- tionen (schraffierte Fläche) und Erholungsphasen (schraffier- te Fläche mit R) in verschiedenen Gebieten der Schweiz. 13

14

Verbreitung der Schäden im Wallis

Das Ausmass der Schäden (Abbildung 20)

Im Rahmen eines interdisziplinären Projektes über Wald- schäden im Wall is wurden an etwa 40 verschiedenen Stand- orten jah rringanalytische Beobachtungen von Tannen und Föhren vorgenommen. Die Ergebnisse aller Standorte sind miteinander vergleichbar. Wir haben an je 16 herrschenden Bäumen 1 '300 Bohrkerne entnommen, um nachfolgende Fragen abzuklären:

t~1230 V°

• Montreux

Tanne, Wallis

Föhre, Wallis

- Wo, wann und in welchem Ausmass sind abrupte Zu- wachsreduktionen und wieder eintretende Erholungsphasen im Jahrringbild feststellbar?

- Bestehen Beziehungen zwischen Wachstumsreduktionen im Stamm und dem Standort, zum Beispiel feucht - trok- ken, Höhenlage, Silikat - Kalk?

Abbildung 20

Prozentuale Anteile von Tannen und Föhren mit abrupten Wachstumsreduktionen und Erholungsphasen im unteren und mittleren Wallis. Auf jeder Fläche wurden 16 herr- schende und mitherrschende Bäume angebohrt.

Signaturen:

1000 m - 75% (12 Bäume)

Höhenlage

~

mit Wachstumsreduktion des Standorts davon 25% (4 Bäume)

mit Erholung

,_ \

Visp•

1030 1350

~ 1520

Visp

•

Das zeitliche Auftreten der Schäden (Abbildungen 21, 22) Neu auftretende Wachstumsreduktionen sind in der nach- folgenden Darstellung bei Tannen und Föhren in den Jahr- ringabfolgen festgehalten (schwarze Blöcke). Die Erholungs- phasen sind mit weissen Blöcken dargestellt. Aufgetragen ist die Anzahl Bäume mit datierbaren Ereignissen.

Tanne

Villeneuve, 1230 m

Miex, 1020m Yvorne, 1100 m

Vionnaz, 1360 m

~ t l-li-,o-is_li_o_rre-n+t,-12_4_0_m_-+-.___..._+----i---__.----!!!~""'-.lfll

.Q

;; 1---4----~~-+----+---;l---+---.1.-. _::, al a:

Ardon, 1050 m Saviese, 1160 m

Chippis, 1030 m

1920 1930

Föhre Yvorne, 800 m

1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980

Interpretation der Befunde im Wallis

An jedem untersuchten Standort im unteren und mittleren Wal I is sind Schäden vorhanden. Sogar an ihrer Obergrenze ( 1 '500 m} der Verbreitung zeigen Tannen und Föhren noch Schäden. Zwischen feuchten und trockenen, kal kreichen und kalkarmen Standorten sind keine Unterschiede festzu- stellen. Tannen zeigen nicht die gleichen Schaden- und Er- holungsmuster wie die Föhren.

Tanne: (Abbildungen 20/21)

Die Schäden konzentrieren sich auf den orographisch linken Tal hang (Schattenseite} des Unterwall is. Durchschnittlich sind mehr als zwei Drittel der Stämme pro Standort geschä- digt.

An allen anderen Untersuchungsorten weisen ungefähr ein Drittel bis die Hälfte der Bäume eines Standortes Wachs- tumsreduktionen auf.

Die Schäden haben im Wall is gleichzeitig kurz vor oder zu Beginn der 70er Jahre eingesetzt .

Viele der geschädigten Tannen regenerieren sich seit unge- fähr 1977, im grossen Schadengebiet des Unterwallis inten- siver als andernorts.

Etwa ein Viertel aller untersuchten Tannen zeigen heute keine Regeneration.

Föhre: (Abbildungen 20/22)

Das Schadenbild ist im ganzen Wallis ungefähr gleich.

Durchschnittlich weisen die Hälfte bis dreiviertel aller Bäu- me pro Standort Wachstumsreduktionen auf.

Die Schäden haben um 1920 eingesetzt. Schadenschübe gab es 1921, 1933, 1934, 1942, 1944, 1962, 1972. Wie auch bei der Tanne, treten seit 1970 die Schäden häufiger auf.

Einige Föhren - im Vergleich zur Tanne weniger - regene- rieren sich, insbesondere solche auf besseren Standorten in tieferen Lagen (N- und W-Exposition, tiefgründig}.

Etwa die Hälfte aller Föhren zeigen heute keine Regenera- tion.

Abbildungen 21, 22

Jährliche, neu auftretende Wachstumsreduktionen (schwar- ze Blöcke) und Erholungsphasen (weisse Blöcke) in Jahrring- abfolgen. Aufgetragen ist die Anzahl Bäume mit datierba-

ren Ereignissen. 15

16

Baum- und Waldsterben in der Vergangenheit Es ist bekannt, dass seit Beginn der Industrialisierung Rauch- schäden an Bäumen auftreten (HASELHOFF et al., 1903).

Über Baumschäden vor diesem Zeitabschnitt wissen wir we- nig; historische Dokumente geben keinen Aufschluss. Aus diesem Grunde haben wir aus einer archäologischen Grabung (Auvernier, Bronze-Nord, Neuenburg) im Gebiet mit starken rezenten Schäden Tannenpfähle untersucht (Abb. 23/24).

Diese Analysen lassen sich gut mit heutigen vergleichen.

Da wir wissen, dass sich die Menschen in prähistorischer Zeit das Holz aus nächster Nähe beschafften, dürften die Stämme aus einer Höhe von 500 bis 900 Metern stammen.Die Analy- se von 122 dendrochronol ogisch datierten Stämmen mit Waldkall'ten aus dieser Pfahlbausiedlung hat folgende Zahlen über Wachstumsreduktionen bei Tannen ergeben:

9 Stück von 55, Alter 45 - 70 Jahre, 16 % 4 Stück von 67, Alter 71 - 137 Jahre, 6 % 13 Stück von 97, Alter 783 - 806 v. Chr.12.6%

1 Stück von 25, Alter 807 - 847 v. Chr. 4 %.

801 v.Chr.

793 v.Chr.

+I-H+++-lf++-l-.l+l-!-l+l-!-1-1-H-l+l-!-l+l-!-l+l-!-l+l-!-I-I-H-l+l-!-l+l-!-~Hl+Hlt+ll+-H-++++H 1

791 v.Chr.

Abbildung 23

Jahrringbreitenkurven bronzezeitlicher Tannen aus Auver- nier, Neuenburg. Wachstumseinbrüche und Regenerationen sind nicht selten.

Pfeil abwärts: Wachstumseinbruch Pfeil aufwärts: Regeneration.

Diese Tannen wurden, nach EGG ER, mündlich, im Zeitraum von 783 bis 84 7 v. Chr. geschlagen. 1 n 48 von 122 Stämmen aus der gesamten Siedlungszeit (783 - 84 7 v. Chr.) sind im laufe des Baumlebens Wachstumseinbrüche und Regenera- tionen vorhanden. Die Wachstumsreduktionen aus bronze- zeitlichen Stämmen unterscheiden sich von den heutigen durch folgende Merkmale:

_'.Wachstumsrückgänge während und am Ende des Baum- lebens konzentrierten sich nicht auf bestimmte Jahre.

- Die Anteile von Bäumen mit Wachstumsreduktionen am Ende des Baumlebens liegen bedeutend tiefer als vergleich- bare rezente Stämme (damals waren etwa 10 Prozent des Bestandes im Wachstum reduziert, heute sind es 75 Prozent). - Es ist deshalb anzunehmen, dass zu allen Zeiten des Baum- lebens Wachstumsreduktionen durch die soziologische Stellung der Tannen stattgefunden haben (Schattenlagen und Freistellungsphasen).

Keine Wachstumsreduktionen in den letzten Lebensphasen zeigen 10 Bäume aus dem 14. Jahrhundert der Stadt Zürich sowie 14 Pfähle aus dem 19. Jahrhundert der Stadt Zürich (alter Kohlehafen).

793 v.Chr.

790 v.Chr.

791 v.Chr.

Abbildung 24

langsame und abrupte Wachstumsabnahmen am Ende des Baumlebens sind nicht selten. Möglicherweise sind es unter- brochene Phasen.

Punkt mit Pfeil: Beginn der Jahrringbreitenabnahme.

n= 58

t)

1

Bronzezeit, Neuenburgersee

lljil, J i i 1 ,lljil, 1 1 , , , 1 1 ,lljl)lljil, ,lljil, ,,, 1 1

820 v.Chr. 810 800

n= 500

E)

heute, Emmental

1950 n.Chr. 1960 1970

Abbildung 25

~

^{2 ... .Q} E ~ ^C 1 ,lljil I l ~~

=>:;;

"" E

~3

10 ~

"5

C ro

5 <(s

1980

Das Auftreten abrupter Wachstumsrückgänge in bronzezeit- lichen Pfählen aus den Regionen der heutigen Schadengebie- te. Im Unterschied zu heute treten die Rückgänge in der Bronzezeit zufällig verteilt auf der Zeitachse auf. Im Emmen- tal konzentrieren sich die Schäden heute auf ein bestimmtes Jahr.

Das Baumsterben in der Schweiz im 20. Jahrhundert

Die abrupten Wachstumsreduktionen betrachten wir hier als Beginn der akuten Schädigungen. Wir sind uns jedoch be- wusst, dass die physiologische Schädigung schon früher ein- gesetzt hat.

Tanne

Ende der 40er Jahre treten die ersten Wachstumsredu ktio- nen auf, zum Beispiel im Fricktal. Das Tannensterben nimmt seinen Anfang im Jahre 1956 und tritt danach in zu- nehmendem Masse auf (Abb. 26). Das Schadenbild ist je- doch geographisch und zeitlich uneinheitlich (Abb. 27).

Die Schäden haben begonnen im

Fricktal Ende der 40er, anfangs der 50er Jahre Mittelland Ende der 50er Jahre

Laufental Mitte der 60er Jahre

Ern mental. Mitte der 50er Jahre erste Anzeichen, Beginn 1970 und 1973

Tessin: Keine Schäden bis heute

Die Schäden häufen sich im

C QJ C 0

Wallis 1972 bis 1976 Emmental 1970, 1973 und 1974 F ricktal,

Oberhof 1956, 1964 Mittelland,

Äsch,Zürich 1958, 1967und 1973

Abbildung 26

Anzahl Tannen mit beginnender Wachstumsreduktion im schweizerischen Mittelland und im nördlichen Jura. Kumu- lative Darstellung. Die heftigen Schäden haben 1956 be- gonnen. Ab 1970 ist eine Steigerung des Schadenbildes offensichtlich.

1 n der Region Burgdorf sind drei Schübe erkennbar; der erste zu Beginn der 60er Jahre, der zweite Mitte der 70er Jahre und der letzte in den späten 70er Jahren. Eine Beru- higungs- und Erholungsphase ist zwischen 1966 und 1970 zu beobachten.

In der benachtbarten Region Solothurn sind die Verhältnis- se anders; hier dominieren einzelne Schadenjahre, zum Beispiel 1966/1967, 1970, 1974, 1976, 1978.

Gesamthaft betrachtet zeichnen sich zwei Gruppen der Schädigu ngsphasen ab:

- Die Schäden sind praktisch auf Einzeljahre beschränkt, zum Beispiel Ern mental, Oberhof, Fricktal, Unterwall is.

- Die Schäden treten praktisch seit 1950 jährlich auf, zum Beispiel Solothurn, Burgdorf, Birmensdorf.

Fichte

An den drei untersuchten Standorten folgt sie dem Schadenmuster der Tanne. Die Schäden der Fichte sind bedeutend geringer als bei der Tanne.

Föhre (Abbildung 28)

Untersuchungen liegen nur aus dem Wallis vor. Hier zeichnen sich deutlich folgende Jahre ab: 1921, 1933/1934, 1942, 1944, 1962, 1972 und Häufungen in den folgenden Jahren.

Im Kanton Thurgau sind Wachstumsreduktionen beobachtet worden.

10 Wallis, 3 Standorte 5

C 70 E mmental, Wasen

1l 0 5 0::

:c ~ 10 Fricktal, Oberhof

<! 5

10 ZUrich, Aesch 5

1920 1930 1940 1950 1960 1970

Abbildung 27

Anzahl neu auftretender Schadenphasen pro Jahr in Tannen.

Im Mittelland beginnen die Schäden 1956, im Wallis mei- stens erst 1970.

50 _Wallis,

~ ^~

38 Standorte

40 '' ''

-g ffi 30 0::

:c ~ 20

<!

10

0

1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980

Abbildung 28

Anzahl neu auftretender Schadenphasen pro Jahr in Föhren des Wallis. Die Schäden beginnen 1921 und konzentrieren sich hernach meistens auf bestimmte Jahre, z.B. 1933, 1944, 1962, 1973.

17

4 Schäden in Abhängigkeit von endogenen und exogenen Faktoren

Beziehungen zum Klima

Es ist unbestritten, dass extreme, trockene Witterung in mehr oder weniger grossem Masse reduziertes Jahrringwachs- tum auslösen kann. K I E NAST et a,I., 1981, belegen diese Tendenz an Föhren aus Trockenstandorten des Wallis (Ab- bildung 40). Die gleichen Beobachtungen konnten wir in mesophilen Tannenbeständen des schweizerischen Mittel- landes machen. Kein einziges klimatisches Ereignis hat bei-

E BOO Sommerniederschläge (x = langjähriges Mittel)

1:

.s

¹⁰⁰

5

~ 600

~ ~ ⁵⁰⁰

- 0.

~ ~ 400 Hnt-\rrrrarm!ml\f-'"'>./--',1fHf----t-',f-'lm"efl\i1TI111!T1fuJ-'"t-'<J-->L"-'rrtwrnrl-irrf'-<llllff',,rrrntx

j

I

³⁰⁰

Z <t 200 0-'---t~--+,r---h---t----,,-C-+-,-,,-,,rl-''----r..,.._,d-r--bl-

~

20

Relative Haufigkeit von Waldföhren mit Beginn reduzierter kambialer Aktivität(= Wachstumshemmung) in % aller Probebäume

1901 1910 1920 1930

Abbildung 29

1940 1950 1960 1970

Beziehungen zwischen den Sommerniederschlägen und der Anzahl Bäume mit Wachstumshemmungen. Für die Jahre 1901 bis 1976 sind die Niederschlagssummen der Monate April bis September sowie die prozentuale Anzahl Wald- föhren mit Wachstumshemmungen aufgetragen.

20 Emmental n=l 330 10

20 Burgdorf n=176 10

20 ^Laufental 10

20 10

n=56

0 -j--....lllllWW.-..UW...IJ.WIID.llfL-IZl'--

1950 1960

Abbildung 30

1970 1980

Anzahl Tannen mit neu auftretenden Schäden in Jahrring- abfolgen in benachbarten Gebieten des schweizerischen Mittellandes und des Nordjuras. Die Schadenbilder sind un- einheitlich von Standort zu Standort und von Region zu Region.

Die Schadenbilder können nicht klimatologisch erklärt werden; kein klimatischer Faktor wirkt räumlich dermas- 18 sen beschränkt.

spielsweise alle alten Bäume in dieser Region in gleichem Masse beeinflusst (Abb. 41 ).

1 n besonders günstigen Jahren nehmen keine oder nur wenig Tannen Schaden. ¹ n der Schweiz, nördlich der Alpen, sind dies seit 1965dieJahre 1969, 1971, 1975, 1977, 1979. In Jahren mit extremen klimatischen Ereignissen dagegen wer- den überdurchschnittlich viele Bäume im Wachstum ge- hemmt, zum Beispiel 1970, 1973, 1976 (Abb. 41 ).

Leider bestätigen alle Aufzeichnungen nördlich der Alpen den Eindruck, dass die Vitalität der Bäume in der heutigen Zeit drastisch abnimmt. Das Wachstum vieler Bäume ist selbst in klimatisch günstigen Jahren, zum Beispiel 1982, gehemmt (SCHRÖTER, mündlich).

Geologische Unterlage

Mit Ausnahme der Tannenbestände im Tessin und der Tan- nen- und Föhrenwälder bei Martigny im Wall is stammen alle untersuchten Bäume aus mehr oder weniger kal kreichen Ge- bieten. Föhren und Tannen sind auf kalkreichen und kalk- armen Unterlagen in gleichem Masse befallen. Von den un- tersuchten Bäumen in der Schweiz stocken die am stärksten und seit langer Zeit geschädigten Tannen auf Rendzinen im Jura und die vitalsten Tannen über saurem Urgestein im Tessin.

Tanne, Unterwallis

7480 1080 1240 1040

~~99

Föhre, Mittelwallis

1550 1300 1060 760

~~~~

Abbildung 31

Vergleich der Schadenanteile in je vier Beständen mit je 16 Proben auf Silikat- und Kalkunterlage im Wallis.

Es bestehen keine Unterschiede in den Schadenanteilen.

Beziehungen zu Alter und Wuchsort

Alter

Junge Kambien reagieren weniger auf Umweltbelastungen als alte. Dies gilt sowohl für junge Kambien in der Wipfelregion älterer Bäume als auch für Kambien in der Stammregion jüngerer Bäume. Dies zeigt ein Vergleich der Prozentsätze der Wachstumsreduktionen bei jungen und alten Kambien aus dem Mittelland (Abb. 37). Eine Ausnahme von dieser Beobachtung machen die Bäume im Wallis.Junge und alte Föhren werden in gleichen Jahren geschädigt. Es ist aber festzuhalten, dass ältere Bäume das Wachstum eher re- duzieren als jüngere, anderseits jüngere (70 Jahre und weni- ger) besser regenerationsfäh ig sind als ältere ( 130 Jahre und mehr).

Tannen aus demselben Gebiet verhalten sich hinsichtlich Regeneration· unterschiedlich. Bei den untersuchten Exem- plaren zeigen insbesondere die älteren, die über 1 00jährigen, eine erhöhte Erholungsfähigkeit.

Widersprüchlich zu den Befunden im schweizerischen Mit- telland und im Wallis sind diejenigen aus dem Tessin und dem Emmental. Das Tessin weist im untersuchten Tannen- bestand sowohl bei jungen als auch bei alten Beständen kei- ne Schäden auf. Im Emmental zeigen ausgerechnet die ältesten, oft über 200jährigen Bäume keine abrupten Wachstumsreduktionen.

Aufgrund unseres Materials ist es nicht möglich, die allge- mein höhere Vitalität jüngerer Bäume zu belegen.

junge Tannen 30-50 J.

Abbildung 32

ältere Tannen

>50J.

Vergleich der prozentualen Anteile von jungen und alten Tannen aus dem schweizerischen Mittelland mit Wachs- tumsreduktionen. Junge Bäume oder junge Kambien sind hier vitaler als ältere.

Abbildung 33

Vergleich der Schadenanteile in Beständen hoher und tiefer Lagen. Zwischen 500 und 1'500 m ü. M. sind keine eindeu- tigen Unterschiede vorhanden.

Soziologische Stellung

Die Ansicht ist weit verbreitet, dass Bäume in der Unter- schicht stärker betroffen sind als diejenigen aus der Ober- schicht. Wir versuchten herauszufinden, ob die aus Durch- forstungen stammenden Proben ein repräsentatives Bild

über den aktuel I en Stand der Waldschäden abgeben.

Aus der Oberschicht stammen alle entnommenen Proben aus dem Wallis. Die Bohrkerne haben wir nur herrschenden und mitherrschenden Tannen und Föhren entnommen.

Durchschnittlich weisen mehr als die Hälfte der Tannen und mehr als dreiviertel der Föhren Wachstumsreduktionen pro Standort auf.

Aus Durchforstungen stammen die meisten Proben ausser- halb des Wallis. Da in den schweizerischen Wäldern haupt- sächlich Hoch du rchforstu ngen durchgeführt werden, dürfte ein grösserer Teil des untersuchten Materials ebenfalls aus der Oberschicht stammen.

Nach LEI BUNDGUT, 1966, erstrecken sich die Pflegemass- nahmen vorwiegend auf den Hauptbestand. Es erstaunt nicht, dass die Befallswerte von Proben aus Beständen, in denen jeder Baum begutachtet wurde, nicht zu unterschei- den sind von Proben aus Durchforstungen. Aufgrund dieser Beobachtungen sind wir der Meinung, dass das vorliegende Material einen repräsentativen Querschnitt durch die Wälder der untersuchten Gebiete darstellt.

Höhenlage

Es ist schwierig, allgemeingültige Zusammenhänge zu er- kennen. Im Wallis sind die Schäden oberhalb 1'300 Meter oft geringer. Eindeutig ist der Zusammenhang zwischen Höhenlage und Jahrringbild nicht nachzuweisen (Abb. 39).

Unterhalb dieser Höhe ist eine Differenzierung nicht mög- lich. Diese Erscheinung wird mit den lnversionslagen im Tal in Beziehung gebracht. An anderen Orten sind die Verhält- nisse widersprüchlich und nicht vergleichbar. Im Schwarz- wald zum Beispiel sind Tannen auf einer Höhe von etwa 1 '000 m stark geschädigt, im Emmental auf gleicher Höhe aber praktisch gesund.

Tanne, Unterwal I is

1540 1530 900 970

~9~9

Tanne, Mittelwallis

1500 1 520 1 050 1 030

~~~s

Föhre, Wall is

1240 1500 640 500

~~~8

¹⁹

20

Beziehungen zwischen Jahrringschäden und Metallgehalten der Zellwand

Probenbeschaffung F.H. SCHWEINGRUBER Chemische Analyse S. McLAUGHLIN

Messungen chemischer Elemente in Jahrringen von Bäumen aus Immissionsgebieten brachten bislang wenig konkrete Resultate. Unbestritten ist, dass sich in Bäumen in unmittel- barer Nähe von starken Emittenten gewisse Metalle in be- stimmten Jahrringen ablagern und dass bei veränderten chemischen Umweltbedingungen die chemische Zusammen- setzung der Zellwand ändert (ROBATAILLE, 1981;

Mc LAUGHLIN, mündlich). Nach BAUCH, 1983, reagiert der Chemismus im Stamm von Tannen weit träger als der- jenige von Wurzeln. In den vorliegenden Untersuchungen haben wir zwei einfache Fragen gestellt:

a) Ändern sich die chemischen Verhältnisse in Jahrringab- folgen von Bäumen aus Standorten, die Schadensympto-

me aufweisen, aber nicht in unmittelbarem Einzugs- bereich starker Emittenten stehen?

b) Bestehen Beziehungen zwischen normal und abnormal gewachsenen Jahrringen und den metallischen Elemen- ten?

Wir analysierten deshalb Jahrringproben auf ihren Metallge- halt von je drei gesunden und fünf kranken Tannen, einer gesunden und einer kranken Fichte, aus verschiedenen Tei- len der Schweiz, aus den 50er und den 70er Jahren.Wir ha- ben folgende Methode angewendet: Saubere, gedarrte Holz- proben wurden verascht und in 1.2-normale HNO3 abgefüllt.

Die Analyse der chemischen Elemente erfolgte mit der ICP-OES-Methode ( lnductively coupled plasma-optical emis- sion spectroscopy).

Fricktal x Al-Fabrik

e

Unterforst

e

Ta 300 m Fi

Boden ~~~stung

Braun- milßig erde

®

Oberhof.® Read

700m

@

^zina

Mittelland x Papierfabrik

e

^Solothurn

©450m Altwis • Seetal, 450 m@

Emmental

e

Heimisbach

@

900m

Abbildung 34

Braun- stark erde

gering

70- 70 74 70-

75 75 78 74

HH~

^{56- 56- 56- 56-}

60 60 60 60

78- 78- 70- 70-

81 81 74 74

HH

^{56-60 56-60}

73- 76

1

^56-60

56- 56-

60 60

Schematische Darstellung der Herkunft der Proben in der Schweiz (Fricktal, Mittelland, Emmental) und in den Jahr- ringabfolgen. Punkt in breitem Raster bedeutet Probe in gesunden, Punkt in schmalem Raster Probe in geschwäch- ten Jahrringabfolgen.

Ergebnisse

Frage b) ist eindeutig zu beantworten. Die Morphologie der Jahrringe korrespondiert in keinem Falle mit den Metall- gehalten; schmale und breite Jahrringe desselben Standortes und Jahrganges können gleiche Metallgehalte aufweisen.

Dies kann bedeuten, dass die analysierten Metalle nicht physiologische Schlüsselpunkte im Metabolismus der Pflan- ze darstellen oder auch, dass die Sensibilität der Individuen unterschiedlich ist.

Frage a) ist nicht generell zu beantworten. Ganz allgemein ist wenig Gemeinsames festzustellen. Nur Cu-Gehalte steigen von 1960 bis 1974 in allen Proben. Steigende Ten- denz weist Fe, fallende Tendenz Ca auf. Aus den gemessenen Proben sind generell keine regionalen, chemischen Ver- änderungen abzulesen.

Anhang

Folgende Gehalte (ppm) sind approximativ vorhanden:

Erdmetalle: A1 3-6, B 3-10,max.26,Oberhof;

Erd-Alkalimetall: Ca 500-900, max. 3'800, Oberhof;

Mg 80-100, max. 580, Oberhof;

Ba 1-4, max. 14, Fichte Unterforst;

Sr 1.6-2.2, max. 6.0, Solothurn/Oberhof Alkalimetalle: K 300-100, Na 50-100

Schwermetalle: Cd 0.1-0.8; Cu 0.5-1.6; max. 2.2;

Fe 2-6, max. 9.6, Solothurn;

Zn 2-4, max. 20, Oberhof und Fichte Unterforst, Ti 0.2-0.5.

Zwei Standorte weisen Besonderheiten auf:

Oberhof, Fricktal: Seit 1970 extrem hohe Sr-, K-, Mg-Werte und ein hohes Ca/K-Verhältnis (vor 1970 0.6, nach 1970 3.5).

Unterforst, Fricktal, Fichte: Seit 1970 hohe Mn- und Mg-Gehalte. Hoher Ba-Gehalt.

Ern- Seetal mental Altwis ppm Tanne Tanne

10

Al 5

10

5

2,0

1,0

Solothurn Fricktal Ober- Unterforst

hof

Tanne Tanne Fichte

0+-.li.il..--J-.L.J....liiiil~...I..JL...J. ... µ~~..J...JL...J. ... .j....L..LJ~

Jahr 56 73 56 70 56 78 Abbildung 35

49 70 56

56 70 56 74

Metallgehalte in normal gewachsenen Jahrringen (weisse Säulen) und in geschwächten Jahrringen (schraffierte Säulen). Die Werte sind entsprechend ihrem Jahrgang dargestellt. Tendenzen sind mit einem Pfeil vermerkt.

Variabilität der Schäden im Stamm

Über die Variabilität der Schäden im Stamm ist uns wenig bekannt. Je besser eine Stammstelle ernährt wird, desto grösser ist das Wachstum, selbst unter erschwerten Bedin- gungen. Dieser Vorgang kommt auf Stammscheiben zum Ausdruck.

1 m Bereiche ausserhalb des Druckholzes scheint die lokale Wasserversorgung die kambiale Aktivität zu beeinflussen.

Am Stammfuss kann die Wachstumsreduktion nicht eindeu- tig erkannt werden, weil Bäume in der Lage sind, lokal auf schädigende Einflüsse zu reagieren und deren Wirkungen aus-

= _~

=

~ ^.

^1cm

-

Abbildung 36

Variable Jahrringverhältnisse im Wurzelanlauf. Auf ~en schwach ernährten Stellen fehlen oft Jahrringe: sie keilen innerhalb kurzer Distanzen aus. Nach NOGLER, 1981.

• 4.1 .., . . . , ... __ .,... . . ~ . , , . . . C . , . # ~ ...

~ . , . ... .--.

n _'!:!

^{24 m}

il

UQ& t

:a

Q aq

iZi:i :i siäü1 ^t et. i _i

_{J iS C}

1 cm

Abbildung 37

Jahrringe aus verschiedenen Stammhöhen. In der Kronen- region (24 m) sind die Breiten normal, in tieferen Stamm- lagen dagegen reduziert, sowohl in der Breite als auch zum Teil in der Anzahl.

zugleichen. Selbst in Mangelsituationen kann der Baum die kambiale Aktivität an der für ihn notwendigen Stelle sti- mulieren, das heisst die Wasserzufuhr steuern (Abb. 33).

Vergleichbare Ergebnisse über Wachstumsrückgänge in Stäm- men von 1 bis 20 Metern liefern sowohl Untersuchungen von NOGLE R, 1981, wie auch unsere eigenen Beobachtun- gen (Abb. 37 und 38).

Im oberen Kronenbereich zeichnen sich Wachstumsreduk- tionen kaum ab. Nach NOGLER, 1981,weisen dieJahrringe im Wipfel eines Baumes selbst in Schadenphasen normale Breiten auf.

Probenentnahme in

1 m 10-20m

9~

ⁿ

⁼

^{26 n}

⁼

³⁶

Abbildung 38

Vergleich der prozentualen Anteile von Tannen mit Wachs- tumsreduktionen. Proben in 1 m und 20 m Höhe über Bo- den derselben Bäume von einem Bestand bei Möhlin, Frick- tal .

Abbildung 39

Abb. 1: Schematische Darstellung eines Baumstammes mit drei Jahrringen.

Jahr 1 (hellgrau): normal ge- wachsener, gesunder Jahrring.

Die ganze Mantelfläche des Stam- mes (und der Äste) ist bewachsen.

Jahr 2 (grau): gegen unten aus- keilender Jahrring. Die Mantelflä- che wird nicht mehr vollständig überwachsen. In der oberen Baumhälfte und an rasch wach- senden Stellen der Stammbasis treten die Jahrringe f/eckenartig auf.

Jahr 3 (dunkelgrau): sehr schwach ausgebildeter Jahrring.

In kranken Tannen treten vor al- lem in Trockenjahren Jahrringe sehr lücken- und fleckenhaft auf.

Schematische Darstellung eines Baumstammes mit drei Jahrringen.

21