Die Douglasie als Alternative Baumart im Klimawandel Hubert Hasenauer Institut für Waldbau Universität für Bodenkultur Wien

CO2 Konzentration am Mouna Loa “Dave Keeling” Kurve

Ohne natürliche Treibhausgase: Mittlere Temperatur: -18°C statt ca. + 15°C

Verteilung des anthropogenen Kohlenstoff Canadell et al. 2007, PNAS

45 % des CO2 Emission bleibt in der Atmosphäre

55 % des CO2 werden gespeichert Weltmeere (ca. 25 %) Vegetation (ca. 30 %)

Temperaturentwicklung 1960 bis 2008 Punkte der Öster. Waldinventur

20

Temperatur °C

Juni - Aug.= +2,1°C

15 Jahresmittel = 1.5°C

10 5

Dez.-Feb. = 2,1°C

0 -5 -10 1960

1970

1980

1990

Jahr

2000

2010

Quelle: Eastaugh et al. 2011

Niederschlagsänderungen 1960 bis 2008 Punkte der Öster. Waldinventur

Quelle: Eastaugh et al. 2011

Abnahme - Punkte: ( - 4mm/Jahr) schwarz < rot < grün < blau < 0 Zunahme - Kästchen: (+ 4mm/Jahr) grau > gelb > rosa > blau >0

Waldwirtschaft im Klimawandel Was können wir tun? 1. Minderung – Mitigation

– Kohlenstoffspeicherung – Verwendung von Holz – Ersatz fossiler Brennstoffe

2. Anpassung - Adaptation – Baumartenwahl – Anbau von Neophyten z.B. Douglasie

Natürliches Verbreitungsgebiet der Douglasie • Nordammerikanische Baumart – Küstendouglasie - Grüne Douglasie (Pseudotsuga menziesii var. menziesii) – Inlandsdouglasie - Blaue Douglasie (Pseudotsuga menziesii var. glauca) – Mexikanische Douglasie (Wei et al. 2011)

Little 1971

Douglasie in Europa • • • • •

Erste wiss. Beschreibung 1803 Eingeführt 1827 von David Douglas Anbau in Europa seit Ende des 19. Jhdt. heute in 37 europäischen Ländern Fläche = 848.202 ha oder 0.39% der europäischen Waldfläche -

Frankreich 420 000 ha Deutschland 217 604 ha UK 45 000 ha Spanien 25 400 ha Slowenien 18 066 ha Österreich 8 000 ha Tschechischen 5 800 ha Slowakei: 1 353 ha

(Bastien et al. 2013) (Federal Forest Inventory BWI 2012) (Forestry Statistics 2014) (National Forest Inventory 2012) (Slovenian Forest Service 2012) (Englisch 2008) (Slodicak et al. 2014) (Ťavoda 2007)

Douglasieneigenschaften Küste

Inland

höher

geringer

Kälteresistenz

geringer

höher

Schattentoleranz

geringer

höher

SO2Empfindlichkeit

geringer

höher

Schütteanfälligkeit (Rhabdocline pseudotsugae)

geringer

höher

Wüchsigkeit

Generell: trockenresistent und gute holztechnologische Eigenschaften

Mexiko

Douglasie eine Baumart im Klimawandel

Empfehlungen zur Herkunft • Tschechien (Orange) • Bayern (Violett)

• Slowakei (Gelb) • Österreich (Blau)

Douglasienanbau in Europa Warum? • • • • •

Hohe Wuchsleistung seht gute Holzeigenschaften Hohe genetische Variabilität daher Herkunft wichtig Weniger Schädlinge als Fichte – stimmt das? Douglasie hält lange Trockenperioden aus Potentielle Baumart im erwarteten Klimawandel – Adaptionsmaßnahme für Forstbetriebe - Ersatz für Fichte

• Douglasie gilt als Neophyt

Waldbauliche Möglichkeiten • Nischen für Douglasienanbau – Sekundäre Bestockung niederer Wuchsleistung – Instabile Fichtenbestände – Unproduktive Niederwälder • Waldbauliche Behandlung – Verjüngung unter Schirm – Pflege wichtig (Astung) – Rechtzeitiger Abtrieb des Schirms (Entwicklung zu Lichtbaumart)

Douglasienanbau in Mitteleuropa Klimawandel und Waldbau Woher stammen die alten Douglasien? • Genetische Charakterisierung … Bestimmung der geographischer Herkunft

• Naturverjüngungsdynamik • Standortsanalysen • Stoffkreislaufmodellierung … Warum ist die Douglasie trockenresistent?

Schritt 1: Beprobung für Referenzpopulationen • 38 Pop. aus dem gesamten natürlichen Verbreitungsgebiet – 21 Pop. aus Kambiumproben des IUFRO - Provinienzversuchs – 17 Pop. aus Saatgut aus den USA

Schritt 2: Beprobung und genetische Analyse 79 Bestände von 26 Forstbetriebe

Schritt 3: Laboranalyse • DNA - Gewinnung • DNA - Vervielfältigung • DNA - Auswertung • DNA – Mikrosatteliten • Bestimmung der genetischen Struktur und Diversität Jeder Balken ein Baum des Saatgutbestand (Programm STRUCTURE) Reine blaue Douglasie

Schritt 4: Genetische Charakterisierung 1. Varietäten-Zuordnung: Altbestand

- Analyse mit Software STRUCTURE 2.3.4

2. Geographische Herkunft: Altbestand - Analysen mit Software GeneClass 2.0 - Analyse auf 3 Ebenen (I + II + III)

I

II

III

Douglasie eine Baumart im Klimawandel

Ergebnisse geographischer Ursprung • geographische Zuordnung möglich • meisten Saatguterntebestände kommen aus dem Bereich westlich der Kaskaden in Washington und Oregon • Saatgut aus dortigen Samenzonen für Österreich empfohlen

Warum gilt die Douglasie trockenresistent ? • Im Herkunftsgebiet hohe Niederschläge • Lange trockene Sommer • Douglasie gilt als interessante Baumart im Klimawandel – WARUM? … Stoffkreislaufmodelles (BIOME-BGC) als diagnostisches Werkzeug

Trockenresistenz der Douglasie – Warum? • Volumenleistung und Kohlenstoffspeicherung auf Buchenstandorten für Buche, Fichte und Douglasie • Trockenstressrisiko der Baumarten • Daten: 28 Bestände mit detaillierten Bodenanalysen

Stoffkreislaufmodelle - diagnostische Werkzeuge im Klimawandel

Wie wird ein BGC-Modell verwendet: • Self Initilization oder Spin up run • Historische Landnutzungseffekte • Simulation der aktuellen Bestände • Vergleich der Ergebnisse • Für Douglasie ist das neu • Für Fichte und Buche bekannt

Schaftholzvolumen Dichtekorrigiert über SDI

Volumen und Kohlenstoffspeicherung Baumart Fagus sylvatica Picea abies Pseudotsuga menzisii

Schaftholz- Trockendichte Schrumpfmaß Anteil (kg m3) (%) 0.63 0.68 17.5 0.79 0.41 11.8 0.84

0.47

12.0

Ergebnis: •höherer Schaftholzanteil bei Fichte und Douglasie •Unterschiede bei StammKohlenstoff gering •Höheres Volumen ist nicht gleich höhere C-Speicherung

Trockenresistenz der Douglasie? NPP – NETTO PRIMÄR PRODUKTION (kg C m2 a-1)  Kohlenstoffspeicherung nach Abzug der Respiration von GPP

Gesteuert durch:  Temperatur  Luft- und Bodenfeuchte  Sonnenschein  Blattfläche  Assimilationseffizienz der Pflanze  CO2 Gehalt der Atmosphäre

 C-Allokationsmuster:    

Stamm Grobwurzeln Feinwurzeln Blätter

 WACHSTUM

Trockenresistenz der Douglasie? LEITFÄHIGKEIT DER SPALTÖFFNUNGEN FÜR H20 UND CO2  Spaltöffnungen schließen sich bei Trockenheit

Gesteuert durch:  Trockenheit im Boden/Blättern  Niederschlag  Wasserhaltefähigkeit des Bodens  Wasserverbrauch durch Verdunstung und Transpiration

Klimaszenario bis 2100

Verringerte CO2-Aufnahme  Verringertes Wachstum

Douglasie eine Baumart im Klimawandel

Zusammenfassung

• • • • • • •

Alten Douglasien kommen aus empfohlenen Gebieten Grüne Douglasie besser als Blaue Durchmischung gering und das ist gut so Douglasie hält längere Trockenperioden im Sommer aus Geringeres Stressrisiko und damit höhere Effizienz Hohes Wachstum sehr gute Holzqualität Eignet sich sehr gut im Mischbestand