Bewertung von Waldbaumarten anhand der KLimaArtenMatrix (KLAM-Wald)

Baumartenwahl im Klimawandel Bewertung von Waldbaumarten anhand der KLimaArtenMatrix (KLAM-Wald) Von Prof. Dr. Andreas Roloff und Britt Grundmann* Derzeit beschäftigt viele Forstpraktiker und -planer die Frage, wie auf die Prognosen des Klimawandels bei der Baumartenwahl und -verwendung reagiert werden kann. Nachfolgend wird ein neuer Ansatz vorgestellt, die heimischen und nichtheimischen Baumarten hinsichtlich ihrer Anpassungsfähigkeit im Hinblick auf Trockenresistenz und Frosthärte zu bewerten. Dafür wurde mit verschiedenen Methodiken und Ergebnissen je eine KLimaArtenMatrix (KLAM) für den urbanen Bereich (KLAM-Stadt) [17-20], für die freie Landschaft (KLAM- Landschaft) [22] sowie für Waldökosysteme (KLAM-Wald) [21] entwickelt, von denen hier letztgenannte nachfolgend zur Diskussion gestellt wird. Welche Eigenschaften erhalten oder erhöhen die Anpassungsfähigkeit von Waldbäumen an die erwarteten Veränderungen? Bis zum Jahr 2100 soll es laut dem neuesten Bericht des IPCC [7] zu einer Erhöhung der globalen Temperatur um 2-4 C kommen. Die zugrundegelegten Szenarien lassen unterschiedlich dramatische Prognosen zu. Doch gleichgültig welches Anwendung findet, mit einer erhöhten Temperatur geht auch immer eine Veränderung der Wasserverfügbarkeit einher. Während in Europa die Niederschläge in den Wintermonaten zunehmen werden, kommt es zu einem Rückgang der Niederschläge in der Vegetationsperiode. Die Zunahme von Extremereignissen, wie lange Trockenperioden, Sturmereignisse, Starkregen und Überflutungen, wird bereits spürbar. Welche heimischen und nicht heimischen Baumarten besitzen nun die Fähigkeit, häufigere Dürreperioden zu überstehen und sind gleichzeitig an tiefe Wintertemperaturen angepasst? Ein weiterhin bestehendes Risiko wird die Spätfrostgefahr sein. Die Eigenschaften Trockenheitstoleranz und Frostresistenz sind daher neben der Stand-

ortsangepasstheit wesentlich, um das dauerhafte Überleben und die Fortpflanzung von Arten zu gewährleisten. Diese individuelle Toleranz ist nicht nur artabhängig, sondern auch die Herkünfte einer Art beeinflussen sie [4, 27, 30]. Der zukünftige Waldbau muss daher Baumarten mit bestmöglicher Anpassungsfähigkeit auswählen. Die zunehmenden Stresssituationen führen im bestmöglichen Fall zu Resistenzen der Pflanzen, doch kann es auch zu Zuwachsverlusten, sichtbaren Schäden, sogar bis hin zum Absterben und zum gänzlichen Ausfall einer Art kommen [1, 8]. Künftig werden auf einigen Standorten bestimmte Baumarten nicht mehr geeignet sein und auf andere Standorte ausweichen, oder es werden andere Arten hinzukommen [32, 33, 35]. Zudem ist davon auszugehen, dass andere Nutzungsaspekte des Waldes neben der Holznutzung an Bedeutung gewinnen werden, z.b. ökologische, gesundheitliche und ästhetische Funktionen. Vorgehensweise bei der Bewertung der Waldbaumarten Zur Einschätzung der Eignung einer Baumart für den Waldbau in naher Zukunft wurden bereits veröffentliche Arbeiten zu Trockenheitstoleranz und Frostresistenz [3, 5, 12, 13, 15, 16, 24, 25, 28, 31, 34] herangezogen. Ein weiterer Aspekt für nützliche Hinweise auf die Fähigkeiten einer Baumart, Trockenphasen zu überstehen, ist ihre Eignung als Stadtbaum [6, 15, 17-20, 23]. Die klimatischen Bedingungen innerhalb der Städte wirken um ein Vielfaches verstärkt und unmittelbar auf den Einzelbaum. Daher wurde diese Eignung ebenfalls in die allgemeine Bewertung mit einbezogen. Der ökologische Waldbau hingegen musste sich schon immer an den gegebenen Standortsverhältnissen orientieren. Daher fließt das potenzielle Vorkommen jeder einzelnen Baumart in natürlichen Waldgesellschaften, worunter sich die Eignung für nasse, frische oder trockene Standorte verbirgt, in die Bewertung mit ein [5, 26, 28]. Nachfolgend werden vier Standortsbereiche unterschieden: nass bis sehr frisch, ziemlich frisch bis frisch, mäßig frisch bis mäßig trocken und trocken bis sehr trocken. Als Ergebnis dieser Studie wurde jede einzelne Baumart auf der Basis umfassender Literaturstudien anhand ihres natürlichen Verbreitungsgebietes und ihres physiologischen Potentials, Standorte unterschiedlicher Wasserversorgung zu besiedeln, bewertet sowie hinsichtlich ihrer Frostresistenz beurteilt. Diese Wertung wurde durch Noten von 1 bis 4 vorgenommen. Baumarten, die eine eingeschränkte Frostresistenz (Note 3 oder 4 für Spätfrost- oder Winterfrostresistenz) aufweisen, wurden in die nächst tiefere Wertung herabgestuft. Die Benotung wurde abschließend für die ge-

nannten vier unterschiedlich wasserversorgten Standorte in der geläufigen Form von 1 bis 4 vorgenommen, wobei gilt: 1 = sehr gut geeignet; 2 = gut geeignet; 3 = bedingt geeignet; 4 = ungeeignet. Schlussfolgerungen und KLAM-Wald (KlimaArtenMatrix für Waldbaumarten) Die Ergebnisse dieser Vorgehensweise werden in Tabelle 1 in der sog. KLimaArten- Matrix für Waldbaumarten (KLAM-Wald) vorgestellt. Hieraus wird die auch weiterhin große Auswahlmöglichkeit unter für die Forstwirtschaft geeigneten Baumarten deutlich. Eine solche Bewertung ist bisher noch nicht vorgenommen worden, so dass es sich um einen neuen Ansatz handelt, der hiermit zur Diskussion gestellt wird. Die heimischen Waldökosysteme werden auch in Zukunft Bestand haben und ihre vielfältigen Funktionen erfüllen können, wenn auch ihre Artenzusammensetzung und ihre Struktur teilweise anders gestaltet sein werden oder auch müssen. Besonders die Bedeutung der heute noch selteneren Neben- und Mischbaumarten wie z.b. Spitz- und Feld-Ahorn, Vogel-Kirsche, Wild-Apfel, Elsbeere oder Speierling wird zunehmen, denn dies sind zum größten Teil Baumarten, welche die erwünschten Eigenschaften mit sich bringen. Um den Anteil dieser Arten zu erhöhen, bietet sich an, aufkommende Naturverjüngung zu erhalten, wie auch ein aktives Einbringen dieser Arten zunächst an den Waldrändern, von wo aus sie sich selbstständig ausbreiten werden [14]. Beide Vorgehensweisen haben gegenüber der Saat oder Pflanzung einen kosteneinsparenden Aspekt und zudem den Vorteil des klimatisch bedingten Selektionsdruckes, der die bestgeeigneten Individuen fördert. Die kürzlich vorgestellten Klimahüllen [10, 11] sind aus unserer Sicht für eine Bewertung der Baumarten im Hinblick auf den Klimawandel ungeeignet, da sie die physiologische Amplitude und Anpassungsfähigkeit von Waldbaumarten zu weitgehend außer Acht lassen [2]. Dies wird besonders bei konkurrenzschwachen und selteneren Baumarten deutlich und führt z.b. bei der Wald-Kiefer zu einer deutlichen Fehleinschätzung ihrer 'Klimawandel-Tauglichkeit'.»Grundsätzlich zeigt sich, dass das physiologische Anpassungspotenzial von Bäumen an diese Witterungsextreme deutlich höher ist als üblicherweise angenommen. Entscheidend ist, dass die physiologische Vielfalt der Reaktionsmuster hoch ist, so dass immer ausreichend Baumindividuen vorhanden sind, die den Stress tolerieren.«(kätzel 2008 [9])

Doch nicht nur in Form von neu begründeten artenreichen, horizontal und vertikal gut strukturierten Mischwäldern mit einer modifizierten Artenwahl lassen sich stabile Waldökosysteme für die Zukunft etablieren, sondern auch in bestehenden Beständen kann durch Veränderungen der waldbaulichen Behandlung, wie z.b. durch verkürzte Umtriebszeiten oder Weitbestandskonzepte [2], auf die erwarteten Risiken reagiert werden. Natürlich sind für eine abschließende Bewertung noch weitere Aspekte mit einzubeziehen wie z.b. die Höhenlage (die hier getroffenen Aussagen gelten für tiefere Lagen bis einschließlich der submontanen Stufe), das Nährstoffangebot oder die Pathogenanfälligkeit der einzelnen Baumarten. Allerdings ist zu letzterem Risikofaktor eine ausreichend abgesicherte Prognose für die nächsten Jahrzehnte schwierig bis unmöglich. Hierfür hilft jedoch eine Einschätzung der heutigen Pathogensituation schon weiter (sofern sie nicht zu pessimistisch ausfällt). Des Weiteren muss der jeweilige Forstbetrieb seine Prioritäten für z.b. Holznutzung, Erholungs- oder Schutzfunktionen der Baumarten mit einbeziehen (und ggf. unter dem Aspekt des Klimawandels überdenken/verändern), was an den diesbezüglichen Unterschieden z.b. zwischen Stadtwäldern, Natur(schutz)wäldern und Hochleistungsforsten deutlich wird. Hierfür werden ja derzeit z.b. im Raum Köln interessante Experimente realisiert [29]. Literaturhinweise: [1] Ammer, Ch.; Kölling, Ch. (2007): Waldbau im Klimawandel Strategien für den Umgang mit dem Unvermeidlichen. Unser Wald, 4: 12-14 [2] Bolte, A.; Ibisch, P.; Menzel, A.; Rothe, A. (2008): Anpassung der Wälder an den Klimawandel Was Klimahüllen uns verschweigen. Allg. Forstztschr. / Der Wald 63: 800-803 [3] Breckle, S.-W. (2005): Möglicher Einfluss des Klimawandels auf die Waldvegetation Nordwestdeutschlands? LÖBF-Mitteilungen, 2: 19-24 [4] Czajkowski, T.; Bolte, A. (2006): Unterschiedliche Reaktion deutscher und polnischer Herkünfte der Buche (Fagus sylvatica L.) auf Trockenheit. Allg. Forst- u. Jagdztg., 177 / 2: 30-40 [5] Ellenberg, H. (1996): Vegetation Mitteleuropas mit den Alpen - in ökologischer, dynamischer und historischer Sicht. Ulmer, Stuttgart [6] GALK (2006): Straßenbaumliste 2006. Gartenamtsleiterkonferenz des Deutschen Städtetages, http://www.galk.de [22.8.2008] [7] IPCC (2007): Climate Change 2007 Mitigation of climate change. IPCC (IntergovernmentalPanel on Climate Change), Genf [8] Jacob, D.; Göttel, H.; Lorenz, P. (2007): Hochaufgelöste regionale Klimaszenarien für Deutschland, Österreich und die Schweiz. Mitt. Dt. Meteorol. Ges., 1: 10-12 [9] Kätzel, R. (2008): Klimawandel Zur genetischen und physiologischen Anpassungsfähigkeit der Waldbaumarten. Archiv f. Forstwesen u. Landsch.ökol., 42: 9-15 [10] Kölling, C. (2007): Klimahüllen für 27 Waldbaumarten. Allg. Forstztschr. / Der Wald 62: 1242-1244 [11] Kölling, C.; Zimmermann, L.; Walentowski, H. (2007): Klimawandel: Was geschieht mit Buche und Fichte? Allg. Forstztschr. / DerWald 11: 584-588. [12] Krüssmann, G. (1977): Handbuch der Laubgehölze. Parey, Berlin / Hamburg, 3-bändig [13] Krüssmann, G. (1983): Handbuch der Nadelgehölze. Parey, Berlin / Hamburg

[14] Pietzarka, U.; Roloff, A. (1993): Waldrandgestaltung unter Berücksichtigung der natürlichen Verjüngungsdynamik. Forstarchiv 64: 107-113 [15] Roloff, A. (2006): Bäume in der Stadt was können sie fernab des Naturstandortes ertragen? Forst u. Holz, 61: 350-355 [16] Roloff, A.; Bärtels, A. (2006): Flora der Gehölze Bestimmung, Eigenschaften, Verwendung. Ulmer, Stuttgart [17] Roloff, A.; Bonn, S.; Gillner, S. (2008a): Baumartenwahl und Gehölzverwendung im urbanen Raum unter Aspekten des Kimawandels. Forstwiss. Beitr. Tharandt / Contr. For. Sc. Beiheft 7: 92-107 [18] Roloff, A.; Bonn, S.; Gillner, S. (2008b): Klimawandel und Baumartenwahl. Deutsche Baumschule, 3: 36-38 [19] Roloff, A.; Bonn, S.; Gillner, S. (2008c): Klimawandel und Baumartenwahl in der Stadt Als Straßenbäume geeignete Arten bei verändertem Klima. AFZ/Der Wald, 63: 398-399 [20] Roloff, A.; Bonn, S.; Gillner, S. (2008d): Konsequenzen des Klimawandels Vorstellung der Klima-Arten-Matrix (KLAM) zur Auswahl geeigneter Baumarten. Stadt+Grün, 57: 53-60 [21] Roloff, A.; Grundmann, B. (2008): Waldbaumarten und ihre Verwendung im Klimawandel. Archiv f. Forstwesen u. Landsch.ökol. 42: 97-109 [22] Roloff, A.; Meyer, M. (2008): Auswirkungen des zu erwartenden Klimawandels: Eignung der heimischen und möglicher nichtheimischer Gehölze in der Landschaft und Konsequenzen für die Verwendung. Grün ist Leben Sonderheft 08: 4-29 [23] Roloff, A.; Pietzarka, U. (2007): Zur Baumartenwahl am urbanen Standort Welche Bedeutung hat die Unterscheidung von Pionier- und Klimaxbaumarten. Jahrbuch der Baumpflege 2007, Thalacker: 157-168 [24] Roloff, A.; Rust, S. (2007): Reaktionen von Bäumen auf die Klimaänderung und Konsequenzen für die Verwendung. In: Roloff, A., Thiel, D., Weiß, H. (Hrsg.): Urbane Gehölzverwendung im Klimawandel und aktuelle Fragen der Baumpflege. Forstwiss. Beitr. Tharandt / Contrib. For. Sc., Beiheft 6: 16-28 [25] Sakai, A.; Larcher, W. (1987): Frost Survival of Plants Responses and adaption to freezing stress. Ecological Studies, Springer-Verlag, Berlin / Heidelberg, 62 [26] Schmidt, P.A.; Freistaat Sachsen, Sächsisches Staatsministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Forsten (Hrsg.) (1995): Übersicht der natürlichen Waldgesellschaften Deutschland. Schriftenreihe der Sächsischen Landesanstalt für Forsten, 4 [27] Schraml, C.; Rennenberg, H. (2002): The different reactions of beech tree (Fagus sylvatica L.) ecotypes to drought stress. Forstw. Cbl., 121: 59-72 [28] Schütt, P.; Weisgerber, H.; Lang, U.M.; Roloff, A.; Stimm, B. (1994-2008): Enzyklopädie der Holzgewächse: Handbuch und Atlas der Dendrologie. Ecomed, Landberg [29] Stadt Köln (2008): Projekt "Zwischen schnellen Wegen" Suburbaner Bördewald Köln. http://www.regionale2010.de/de/projekte/grun/projekte_grun/regio_grun/index.html [22.8.2008] [30] Tognetti, R.; Johnson, J.D.; Michelozzi, M. (1995): The response of European beech (Fagus sylvatica L.) seedlings from two Italian populations to drought and recovery. Trees, 9: 348-354 [31] Warda, H.D. (2001): Das große Buch der Garten- und Landschaftsgehölze. Bad Zwischenahn: Bruns Pflanzen [32] Walther, G.-R. (2003): Plants in a warmer world. Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics, 6: 169-185 [33] Walther, G-R. (2006): Palmen im Wald? Exotische Arten nehmen in Schweizer Wäldern bei wärmeren Temperaturen zu. Forum für Wissen, Wald und Klimawandel: 55-61 [34] Walther, H.; Breckle, S.-W. (1999): Vegetation und Klimazonen: Grundriss der globalen Ökologie. Ulmer, Stuttgart [35] Wohlgemuth, T.; Bugmann, H.; Lischke, H.; Tinner, W. (2006): Wie rasch ändert sich die Waldvegetation als Folge von raschen Klimaveränderungen? Forum für Wissen, Wald und Klimawandel: 7-16

Tabelle 1: KLAM-Wald (KLimaArtenMatrix für Waldbaumarten); Bewertung: 1 = sehr gut geeignet, 2 = gut geeignet, 3 = bedingt geeignet, 4 = nicht geeignet nass bis sehr frisch ziemlich frisch bis frisch mäßig frisch bis mäßig trocken trocken bis sehr trocken sehr gut geeignet sehr gut geeignet sehr gut geeignet sehr gut geeignet Alnus glutinosa Acer pseudoplatanus Acer campestre Acer campestre Alnus incana Betula pendula Acer platanoides Acer platanoides Betula pubescens Populus nigra Acer pseudoplatanus Betula pendula Populus nigra Populus tremula Betula pendula Carpinus betulus Prunus padus Prunus padus Carpinus betulus Pinus nigra Salix alba Quercus petraea Larix decidua Pinus strobus Sorbus aucuparia Quercus robur Pinus cembra Pinus sylvestris gut geeignet Quercus rubra Pinus nigra Populus tremula Fraxinus excelsior Salix alba Pinus sylvestris Prunus avium Quercus robur Sorbus aucuparia Populus tremula Quercus petraea Ulmus laevis Tilia cordata Prunus padus Robinia pseudoacacia Ulmus minor Tilia platyphyllos Quercus petraea Sorbus aria bedingt geeignet Ulmus glabra Quercus rubra Sorbus domestica Acer pseudoplatanus gut geeignet Robinia pseudoacacia Sorbus torminalis Betula pendula Abies alba Sorbus aria Tilia cordata Carpinus betulus Abies grandis Sorbus aucuparia gut geeignet Pinus sylvestris Acer campestre Sorbus domestica Abies grandis Populus tremula Acer platanoides Sorbus torminalis Acer pseudoplatanus Quercus petraea Alnus glutinosa Taxus baccata Buxus sempervirens Tilia cordata Alnus incana Tilia cordata Castanea sativa Tilia platyphyllos Betula pubescens Tilia platyphyllos Fraxinus ornus nicht geeignet Carpinus betulus gut geeignet Juglans regia Abies alba Fagus sylvatica Abies alba Larix decidua Abies grandis Fraxinus excelsior Abies grandis Malus sylvestris Acer campestre Juglans regia Alnus incana Pyrus pyraster Acer platanoides Larix decidua Betula pubescens Quercus cerris Buxus sempervirens Picea abies Buxus sempervirens Quercus pubescens Castanea sativa Pinus cembra Castanea sativa Quercus robur Fagus sylvatica Pinus strobus Fagus sylvatica Quercus rubra Fraxinus ornus Pinus sylvestris Fraxinus excelsior Sorbus aucuparia Ilex aquifolium Pseudotsuga menziesii Fraxinus ornus Taxus baccata Juglans regia Robinia pseudoacacia Ilex aquifolium Tilia platyphyllos Larix decidua Sorbus domestica Juglans regia Ulmus glabra Malus sylvestris Sorbus torminalis Malus sylvestris bedingt geeignet Picea abies Ulmus laevis Pinus strobus Alnus incana Pinus cembra Ulmus minor Populus nigra Betula pubescens Pinus nigra bedingt geeignet Prunus avium Fagus sylvatica Pinus strobus Buxus sempervirens Pseudotsuga menziesii Fraxinus excelsior Prunus avium Fraxinus ornus Pyrus pyraster Ilex aquifolium Pseudotsuga menziesii Ilex aquifolium Quercus cerris Pinus cembra Pyrus pyraster Malus sylvestris Quercus pubescens Prunus padus Quercus cerris Pinus nigra Quercus robur Pseudotsuga menziesii Quercus pubescens Prunus avium Ulmus glabra Ulmus laevis Quercus rubra Pyrus pyraster Ulmus laevis Ulmus minor Robinia pseudoacacia Quercus pubescens Ulmus minor nicht geeignet Sorbus aria Sorbus aria bedingt geeignet Abies alba Sorbus domestica Taxus baccata Picea abies Alnus glutinosa Sorbus torminalis nicht geeignet Salix alba Picea abies Taxus baccata Castanea sativa nicht geeignet Populus nigra Ulmus glabra Quercus cerris Alnus glutinosa Salix alba