Spezifische Hitze- und Trockenheitstoleranz von Bäumen. Peter Uehre, Bildungszentrum Gartenbau Münster-Wolbeck

Transkript

1 Spezifische Hitze- und Trockenheitstoleranz von Bäumen Peter Uehre, Bildungszentrum Gartenbau Münster-Wolbeck

2 Foto Namibia Butterbaum Akazie

3 Klimawandel trockene Frühjahre, z.b fielen 55 mm Regen in 13 Wochen, 2011 wärmster und trockenster April seit Wetteraufzeichnung trockene Sommer, Grundwasser/Bäche/Flüsse auf Tiefstand Trockenster Oktober und November 2011 erhöhte Einstrahlung, d.h. hohe Transpiration Änderungen der Windrichtungen kalte Winter möglich Frost- und Schneeeinbruch März 2013

4 Hintergrund: Sommer-Sonnennekrosen (SSN) Trockenschäden Thesen: Temperaturprofile und Wasserversorgung verhindern Schäden Hitzetoleranz ist nicht auch Trockenheitstoleranz Peter Uehre, Sepp Herrmann Bildungszentrum Gartenbau und Landwirtschaft Münster-Wolbeck

5 Sommer-Sonnennekrose beginnende Sommer-Sonnennekrose

6 Sommer-Sonnennekrose fortgeschrittenene Sommer-Sonnennekrose

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8 Sommer-Sonnennekrose Nord Empirisch ermittelte Faktorenkombination für Schadensfall Alleeausrichtung Nord-Süd ostseitige Allee Windschutz an Ostseite Ostwind kleiner 1m/sec Lufttemperatur ab 30 C Einstrahlung über 80klx West <1ms -1 Ost Süd

9 Sommer-Sonnennekrose

13 Thesen: Entstehung von Stammschäden Freistellung / Deckung: Hecken, Mauern, Gebäude etc. auf der Windseite begünstigen Hitzeschäden Schadenshäufigkeit: Die Faktorenkombination zur letalen Schadensentstehung durch eine Temperatur von > 45 C im Kambium ist relativ selten. Stammneigung: bei Schrägstand erhöhte Sonneneinstrahlung, auch freistehende Bäume geschädigt Vitalität: vitale Bäume weniger geschädigt, große, gut belaubte Krone größerer, kühlender Wassertransport jährliche Zunahme (Addition) des Schadensausmaßes: kontinuierliche Zunahme abgeflachter Stämme, subletaler Risse bis Nekrosen mediterrane Gehölze: größeres Vermögen Wasser aufzunehmen, zu transportieren und zu verdunsten als heimische Bäume Stammkühlung

14 Sichtungsversuch Hitze- und Trockenheitstoleranz Ermittlung des Wasserentzuges von 48 Baumarten

15 Wolbecker Klimamatrix Sichtung auf Hitze- und Trockenheitstoleranz unter morphologischen und physiologischen Gesichtspunkten

16 Bäume aus dem Standardsortiment Acer buergerianum Acer campestre Acer platanoides 'Columnare Typ 1' Acer platanoides 'Emerald Queen' Acer pseudoplatanus Acer rubrum Acer saccharinum Acer x freemannii 'Elegant' Aesculus hipp. 'Baumanii' Alnus x spaethii Betula pendula Carpinus betulus Celtis austalis Corylus colurna Fagus sylvatica Fraxinus exelsior 'Westhof's Glorie' Gleditsia triacanthos Juglans nigra Juglans regia Liquidambar styraciflua Morus alba Morus nigra Ostrya carpinifolia Platanus x acerifolia Prunus avium 'Plena' Quercus cerris Quercus frainetto Quercus palustris Quercus petraea Quercus robur Robinia pseudoacacia Sophora japonica Tilia cordata 'Greenspire' Tilia platyphyllos Tilia tomentosa 'Brabant' Zelkova serrata

17 Wassertransport in Bäumen ringporig zerstreutporig l

18 Morphologische Unterschiede verschiedener Baumarten Ringporiges Holz Castanea Fraxinus Quercus Robinia Ulmus Leitungsgeschwindigkeit 4 bis 44 m/h Leitungsdurchmesser mµm Acer Aesculus Alnus Fagus Zerstreutporiges Holz Populus Salix Tilia Leitungsgeschwindigkeit 1 bis 6 m/h Leitungsdurchmesser mµm Apfel Buche Olive Berg-Ahorn Baumart Anzahl Stomata/mm² Peter Uehre, Sepp Herrmann Bildungszentrum Gartenbau und Landwirtschaft Münster-Wolbeck 18

19 Wasserverbrauch von Container-Bäumen ringporig zerstreutporig Ø 20l Ø 15l ringporige Bäume haben 25 Prozent mehr Wasser zur Stammkühlung als Zerstreutporige

20 Klimabaum: Funktionelle Eigenschaften der Bäume Wassertransport Tilia tomentosa Prunus padus zerstreutporig ringporig Sophora japonica halbringporig Peter Uehre, Sepp Herrmann, Bildungszentrum Gartenbau und Landwirtschaft Münster-Wolbeck

21 ohne Ringporer und Halbringporer (Juglans, Prunus) Acer buergerianum Acer campestre Acer platanoides 'Columnare Typ 1' Acer platanoides 'Emerald Queen' Acer pseudoplatanus Acer rubrum Acer saccharinum Acer x freemannii 'Elegant' Aesculus hipp. 'Baumanii' Alnus x spaethii Betula pendula Carpinus betulus Celtis austalis Corylus colurna Fagus sylvatica Fraxinus exelsior 'Westhof's Glorie' Gleditsia triacanthos Juglans nigra Juglans regia Liquidambar styraciflua Morus alba Morus nigra Ostrya carpinifolia Platanus x acerifolia Prunus avium 'Plena' Quercus cerris Quercus frainetto Quercus palustris Quercus petraea Quercus robur Robinia pseudoacacia Sophora japonica Tilia cordata 'Greenspire' Tilia platyphyllos Tilia tomentosa 'Brabant' Zelkova serrata

22 ohne Ringporer und Halbringporer (Juglans, Prunus) Acer buergerianum Acer campestre Acer platanoides 'Columnare Typ 1' Acer platanoides 'Emerald Queen' Acer pseudoplatanus Acer rubrum Acer saccharinum Acer x freemannii 'Elegant' Aesculus hipp. 'Baumanii' Alnus x spaethii Betula pendula Carpinus betulus Corylus colurna Fagus sylvatica Liquidambar styraciflua Ostrya carpinifolia Platanus x acerifolia Tilia cordata 'Greenspire' Tilia platyphyllos Tilia tomentosa 'Brabant'

23 Tilia tomentosa / Tilia platyphyllos Acer saccharinum / Acer platanoides

24 ohne Bäume mit hoher Transpirationsrate Acer buergerianum Acer campestre Acer platanoides 'Columnare Typ 1' Acer platanoides 'Emerald Queen' Acer pseudoplatanus Acer rubrum Acer saccharinum Acer x freemannii 'Elegant' Aesculus hipp. 'Baumanii' Alnus x spaethii Betula pendula Carpinus betulus Corylus colurna Fagus sylvatica Liquidambar styraciflua Ostrya carpinifolia Platanus x acerifolia Tilia cordata 'Greenspire' Tilia platyphyllos Tilia tomentosa 'Brabant'

25 ohne Bäume mit hoher Transpirationsrate Acer campestre Acer platanoides 'Columnare Typ 1' Acer platanoides 'Emerald Queen' Acer pseudoplatanus Aesculus hipp. 'Baumanii' Alnus x spaethii Betula pendula Carpinus betulus Corylus colurna Fagus sylvatica Liquidambar styraciflua Ostrya carpinifolia Platanus x acerifolia Tilia cordata 'Greenspire' Tilia platyphyllos

26 Betula pendula auf Rinde 41,7 C unter Rinde 41,8 C Logger 40,8 C Tilia cordata auf Rinde 45,8 C unter Rinde 45,2 C Logger 40,8 C

27 Klimabaum: Funktionelle Eigenschaften der Bäume Platanus: hellrindig reflektierend sonnenseitig alte, dunkle Partien abgeworfen Acer / Tilia / Aesculus? Unsere Problembäume Peter Uehre, Bildungszentrum Gartenbau Münster-Wolbeck 27

28 ohne Bäume mit Hitze abweisenden Rinden Acer campestre Acer platanoides 'Columnare Typ 1' Acer platanoides 'Emerald Queen' Acer pseudoplatanus Aesculus hipp. 'Baumanii' Alnus x spaethii Betula pendula Carpinus betulus Corylus colurna Fagus sylvatica Liquidambar styraciflua Ostrya carpinifolia Platanus x acerifolia Tilia cordata 'Greenspire' Tilia platyphyllos

29 ohne Bäume mit Hitze abweisenden Rinden Acer platanoides 'Columnare Typ 1' Acer platanoides 'Emerald Queen' Acer pseudoplatanus Aesculus hipp. 'Baumanii' Alnus x spaethii Carpinus betulus Fagus sylvatica Ostrya carpinifolia Tilia cordata 'Greenspire' Tilia platyphyllos

30 Problembäume Acer platanoides 'Columnare Typ 1' Acer platanoides 'Emerald Queen' Acer pseudoplatanus Aesculus hipp. 'Baumanii' Alnus x spaethii Carpinus betulus Fagus sylvatica Ostrya carpinifolia Tilia cordata 'Greenspire' Tilia platyphyllos

31 Problemstellung heimische Baumarten: Evolution in gemässigten Klima Temperaturspitzen: nicht über 30 C relative Luftfeuchte: hoch Transpirationskapazität: Leitungsbahnen/Blatteigenschaften Niederschlagsverteilung: Sommer/ Winter gleichmäßige Wasserverfügbarkeit Wurzelsysteme/Bodenvolumen: Erfordernissen angepasst Windrichtungen: überwiegend Westströmungen Frage: Gibt es Bäume mit den veränderten Klimabedingungen angepassten Strategien?? Unter welchen Bedingungen funktionieren die Problembaumarten??

32 Hitzetoleranz l von Alleebäumen - Blattflächenmessung Acer pseudoplatanus pseudoplatanus Bruchem rubrum Tilia cordata platyphyllos platyphyllos Rubra tomentosa Peter Uehre, Sepp Herrmann Bildungszentrum Gartenbau und Landwirtschaft Münster-Wolbeck

33 Baumspezifische Blattflächenmessung Acer (Nebennerv links und rechts des Hauptnerves) Tilia (längste und breiteste Stelle des Blattes) 1,04 Bsp. Acer: Blattfläche [cm²] = 13,5 cm * 12,5 cm * 1,04 = 175,5 cm ² Peter Uehre, Sepp Herrmann Bildungszentrum Gartenbau und Landwirtschaft Münster-Wolbeck

34 Kontrolle mit Lichtbildanalyse Lichtbildanalyse: 175,99 cm² Korrekturmodell: 175,5 cm² Abweichung: <0,3 %

35 Ergebnisse Wasserverbrauch von Alleebaumarten Versuchszeitraum: ,5 2,0 1,5 Wasserentzug [kg/m² KPF] ca. 50 % Differenz 1,0 0,5 0,0 Acer rubrum 'Somerset' Tilia cordata Tilia platyphyllos Tilia platyphyllos 'Rubra' Acer pseudoplatanus `Bruchem` Tilia tomentosa 'Brabant' Acer pseudoplatanus niedriger Wasserverbrauch: Acer rubrum trockenheitstolerant? hoher Wasserverbrauch: Tilia tomentosa hitzetolerant? Peter Uehre, Sepp Herrmann Bildungszentrum Gartenbau und Landwirtschaft Münster-Wolbeck

36 Hitzestrategie Bsp. Silber-Linde Wasserverbrauch mäßig warmer Tag Wasserverbrauch heißer Tag Witterung 09. bis 11. Juli C, heiter C, wolkig C, heiter bis wolkig Witterung 16. bis 17. Juli C, heiter C, heiter [l/m² Blattfläche/Tag] Peter Uehre, Sepp Herrmann Bildungszentrum Gartenbau und Landwirtschaft Münster-Wolbeck 36

37 Stammtemperatur/Verdunstungsrate im GWH: Luft 38 C / Substrat 25 C / windstill hohe Luftfeuchtigkeit Saftstrom steht freier Stand: Luft 26 C / Substrat 25 C / leichter Wind Transpiration bewirkt kühlenden Saftstrom im Stamm Messung am 9. Juli 2013 bei 31 C Peter Uehre, Sepp Herrmann, Bildungszentrum Gartenbau und Landwirtschaft Münster-Wolbeck 37

38 Baumgrube/ Wasserversorgung große Krone - Stamm ohne Schaden in großer Baumgrube kleine Krone Stamm mit Schaden auf eingeengter Baumgrube Acer platanoides (Straßkirchen Niederbayern September 2012) Peter Uehre, Sepp Herrmann Bildungszentrum Gartenbau und Landwirtschaft Münster-Wolbeck

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40 Hitze- und Trockenheitsstrategien Hitzetoleranz Ringporigkeit Leitungsbahnen im äußeren Mantel, schneller Transport Gefiederte Blätter, spezifische Blattstrukturen hohe Transpirationsrate der Krone, Winddurchlässigkeit (Leguminosen) Hohe Stomatazahl/mm2 Blattfläche Rindenfarben und strukturen Stammmikroklima (Robinia, Gleditia;Ailanthus) Ätherische Öle/Behaarung/Farbe Blatttemperatur (Eucalyptus, Sanddorn)

41 Überlebenskünstler Götterbaum Eigenschaften: Ringporer, d.h. schneller Rinde dünn, assimilierend, (Lentizellen) gefiederte Blätter hohe Wassertransport Verdunstung ventilierend Schutzmechanismus: siehe Eigenschaften Pioniergehölz hitzeresistent durch ätherische Öle Peter Uehre, Sepp Herrmann Bildungszentrum Gartenbau und Landwirtschaft Münster-Wolbeck

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43 Problembaum Linde Eigenschaften: Zerstreutporer, d.h. langsamer dickfleischige Rinde ohne (bis 20 Jahre) geschlossene Krone Verdunstung Wassertransport Strukturen geringe Schutzmechanismus: schleppenbildende Äste Stammschäden gegen Stammausschläge nicht vorhanden an Alleebäumen Peter Uehre, Sepp Herrmann Bildungszentrum Gartenbau und Landwirtschaft Münster-Wolbeck

44 Robinia pseud. Gleditia triac.

45 Ficus carica

46 Olea europea

47 Hitzetoleranz / Trockenheitstoleranz Beispiele hitze-, aber nicht trockenheitstoleranter mediterraner Gehölze Olivenbaum (Olea europaea) Flaum-Eiche (Quercus pubescens) Mittelmeer-Schneeball (Viburnum tinus) Feige (Ficus carica) Zerr-Eiche (Quercus cerris) Rosmarin (Rosmarinus officinalis) Beispiele hitze- und trockenheitstoleranter Pflanzen: Feigenkaktus (Opuntia) Agave (Agave americana) Hitzetoleranz ist nicht gleich Trockenheitstoleranz!!! Stein-Eiche (Quercus ilex) Pistazie (Pistatia lentriscus)

48 Überlebenskünstler Agava americana Hitze- und trockenheitsresistent!!!

49 Peter Uehre, Bildungszentrum Gartenbau und Landwirtschaft Münster-Wolbeck 49

50 Klimabaum: Funktionelle Eigenschaften der Bäume Gezielte Hitzeeinwirkung über definierte Zeiträume bei Tilia platyphyllos: bis 45 C keine Schäden an Kambium/Phloem ab 48 C letale Temperatur ab 50 C Xylemverbräunungen Peter Uehre, Sepp Herrmann, Bildungszentrum Gartenbau und Landwirtschaft Münster-Wolbeck

51 Klimabaum: Funktionelle Eigenschaften der Bäume Peter Uehre, Bildungszentrum Gartenbau Münster-Wolbeck 51

52 Hitzetoleranz Keinen Stammschutz benötigen: Alle ringporigen Bäume, z.b. Quercus, Robinia, Gleditsia Bäume mit besonderen Rindenstrukturen, z.b. Platanus, Corylus, Betula völlig freistehende oder im Schatten stehende Bäume Stammschutz benötigen: nur Ahorn- und Lindenarten auf gefährdeten Standorten (siehe Wolbecker Schema) viele Bäume müssten nicht geschützt werden!! Peter Uehre, Bildungszentrum Gartenbau und Landwirtschaft Münster-Wolbeck 52

53 Klimabaum: Beurteilungsmatrix Baumart Morphologie Leitungsbahnen Rinde Blatt Kronen Wurzelsystem Physiologie Hydrologie Standortspezifische Verwendung von Baumarten: geeignet bedingt geeignet ungeeignet Thermoregulation Biochemie Peter Uehre, Sepp Herrmann, Bildungszentrum Gartenbau und Landwirtschaft Münster-Wolbeck

54 Bewertung von Baumarten Acer buergerianum: keine gesicherten Aussagen über Hitze- und Trockenheitstoleranz, vermutlich wasserbedürftig, sieht oft wegen hängender Blätter etwas traurig aus Acer campestre: hitze- und trockenheitstoleranter, als Spitz- und Bergahorn Acer freemannii in Sorten: in Testung, recht wüchsig, benötigt viel Wasser Acer monspessulanum: Kleinbaum kein Strassenbaum!! Acer platanoides: hitze-und trockenheitsempfindlich, benötigt große, gute Baumgrube, sonst Absterbeerscheinungen!!! Acer pseudoplatanus: siehe Spitzahorn, benötigt sehr viel Wasser, Säufer!!! Acer rubrum in Sorten: in Testung, Chlorosen bei höheren ph-werten, sollten auf eigener Wurzel stehen

55 Alnus spaethii: vitaler Baum, unproblematisch, hierarchische Krone Celtis australis: häufig in mediterranen Regionen, hitzetolerant, hat Potential Corylus colurna: bleibt nach Pflanzung oft einige Jahre stehen, wenig Nachpflege Fraxinus excelsior in Sorten: Gefahr von Chalara!!! Resistente F.americana und F.pennsyslvanica-Sorten in Testung Gleditia in Sorten: Wuchsstärke/Aufastungshöhe beachten, lichte Krone Morus alba: mehr Potential, als bisher gedacht Platanus ac.: hitzeresistent, bedingt trockenheitsresistent, Massaria-Problem übertrieben!? Prunus padus: vermutlich Hitze- und Trockenheitsresistent

56 Quercus cerris: hitzeresistent, bedingt trockenheitsresistent, lockere Krone, festes Laub, wenig Mehltau Quercus frainetto: viel Potential, schönes, gesundes Laub, nicht ausreichend verfügbar, Saatgut??, bisher Veredelung Ostrya carpinifolia: hitzeresistent, bedingt trockenheitsresistent, interessante Blüte Quercus petraea: trockenheitstoleranter, geradschäftiger als Q.robur, sollte mehr Beachtung finden, zu wenig verfügbar, da meist nur Stieleiche ausgeschrieben und daher verfügbar, Baum des Jahres 2014 Sophora japonica: oft Totholz, schlechter Kronenaufbau, daher ungeeignet als Strassenbaum, vermutlich als Ringporer und mit Lentizellenrinde hitzetolerant

57 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!