Agrarforschung
Differenzialdiagnostische Untersuchungen zum Eichensterben

Dr. H. Schröter, Dr. D. Seemann, Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt; Freiburg, Abteilung Waldschutz 
Juli 1995 - Juni 1998

Problemstellung

In Baden-Württemberg wurden von 1990 an von Forstämtern vermehrt über Schäden an Eichen berichtet. Während z.B. 1992 12 Forstämter Eichenschäden meldeten, waren es 1996 bereits 48. Zunächst glaubte man regionale Schwerpunkte erkennen zu können. Heute muss man jedoch feststellen, dass alle Eichengebiete des Landes mehr oder weniger betroffen sind. Es wurden zahlreiche Modelle zur Klärung der Krankheits- und Absterbeerscheinungen vorgestellt. Sie erklären zwar näherungsweise den Gesamtkomplex der Eichenschäden. Für die Überprüfung oder Diagnose der Eichenschäden in einem bestimmten Untersuchungsbestand treffen jedoch jeweils nur wenige Parameter des Modells zu.

Ziel

Das ursprüngliche Eichenprojekt (Beginn Juli 1995) sah die Untersuchung der Standortseignung bei Stiel- und Traubeneichen, Untersuchungen des Lagerungszustandes von Böden im Hinblick auf die Durchwurzelungstiefe und die Gesundheit der Wurzel vor. Ein weiterer Schwerpunkt war das Schadmonitoring und die Untersuchungen zum Einfluss von phyllophagen Insekten auf den Gesundheitszustand der Eichen.

Für diese Untersuchungen wurde das seit 1987 bestehende Netz von Dauerbeobachtungsflächen genutzt. Darüber hinaus wurden 10 zusätzliche Untersuchungsflächen eingerichtet. Dieses Netz von Flächen war Grundlage für die Bewilligung der Projekte "Genetischer Vergleich geschädigter Stiel- und Traubeneichen" (Beginn 1996) und des Projektes "Gesundheit der Fein- und Feinstwurzeln an Stiel- und Traubeneichen in Bezug zu Bodenparametern", (Beginn August 1997) durch das PEF Karlsruhe. Beide Projekte wurden Bestandteil des Eichenprojekts.

Auf Veranlassung der Landesforstverwaltung Baden-Württemberg und des Office National des Forêts (ONF) Straßburg, wurde zusätzlich ein EU-Interregprojekt "Waldschäden im Rheintal" beantragt. Dieses wurde im Juni 1997 bewilligt. Die

UFO-Förderung des Landes diente der Kofinanzierung. Schwerpunkt dieses Projekts war eine Infrarotluftbild-Interpretation der Schadenssituation in ausgewählten Waldgebieten im Interreg-Gebiet Oberrhein-Süd.

Die UFO-Förderung finanzierte die Koordinationsstelle für das gesamte Projekt. Sowohl die PEF-Projekte als auch das Interreg-Projekt nutzten die gesamte damit aufgebaute Infrastruktur. In der Abteilung Waldschutz wurden alle Teilprojekte koordiniert, die Untersuchungsflächen betreut und einzelne Teilprojekte bearbeitet. Alle am Eichenprojekt beteiligten Abteilung steuerten Eigenmittel bei.

Ergebnisse der Teilprojekte

Jährliche Berichte zum Zustand der Eichen auf den Eichenbeobachtungsflächen (Abt. Waldschutz)

Das seit 12 Jahren bestehende Monitoring auf den Eichenbeobachtungsflächen wurde weitergeführt und sowohl die Aufnahmen als auch die Auswertungen intensiviert. So wurde durch die Beobachtung des Fraßes blattfressender Insekten eine verbesserte Interpretation der Befunde über die Blattverluste ermöglicht.

Einfluss des Fraßes phyllophager Insekten auf den Gesundheitszustand der Eichen (Abt. Waldschutz)

Der im August erhobene Kronenzustand der Eichen hängt im wesentlichen vom Ausmaß des Frühjahrsfraßes durch Blattinsekten ab. Da bei leichtem Fraß die Bäume nicht mit der Bildung einer Regenerationsbelaubung reagieren, wird die Wirkung des aktuellen Fraßes überschätzt, während dagegen starker Fraß durch die danach einsetzende Wiederbelaubung ausgeglichen wird und daher vom Ausmaß her nicht mehr erkannt wird. Dadurch erfolgt eine Unterschätzung der Fraßwirkung bei der Sommerbonitur im August. Bei mehrjähriger Betrachtung des Fraßes zeigt sich, dass Fraß eine Verschlechterung des Gesundheitszustandes bei den betroffenen Bäumen bewirken kann. Es kann aber festgestellt werden, dass Fraß allein nicht zum Absterben von Eichen führt. Dies erfolgt nur, wenn zusätzliche Stressfaktoren wie bestimmte Standortseinflüsse hinzukommen.

Ausarbeitung eines Boniturschlüssels zur Erfassung des Gesundheitszustandes der Eichen im Winter (Abt. Waldschutz)

Insbesondere in dicht stehenden zweischichtigen Beständen ist die Erfassung des Gesundheitszustandes im Sommer auf Grund fehlender Sicht terrestrisch nicht möglich. Für die Auswertungsarbeiten musste daher der Gesundheitszustand anhand des Feinreisigs erhoben werden. Die Grundlage für den derzeit bundesweit in Abstimmung stehenden Boniturschlüssel wurde im Rahmen dieses Projekts erarbeitet.

Bestandesgeschichtliche Untersuchungen auf den Projektflächen (Abt. Waldschutz, Abt. Botanik und Standortskunde)

Nicht in jedem Fall konnten die Bestände bis in ihre Ursprünge zurück verfolgt werden. Es handelte sich bei den untersuchten Beständen meist um ehemalige Mittelwälder, aber auch Schälwälder, Viehweide und Hochwälder waren als frühere Nutzungsformen angegeben. Die Verjüngungsverfahren für die heutigen Bestände waren sowohl Naturverjüngung als auch Pflanzung und Saat. Reine Naturverjüngung kam nie vor. Die Nachforschungen lassen die Aussage zu, dass es sich bei den Untersuchungsbeständen in keinem Fall um einen reinen autochthonen Eichenbestand handelt.

Einfluss des Standortes auf den Zustand der Eichen (Abt. Waldschutz und Abt. Botanik und Standortskunde)

Grundlage für diese Auswertungen waren die Erstellung eines Feinreisigschlüssels zur Kronenansprache und die Feinkartierung des Standorts. Erste Auswertungen zeigen, dass höher anstehende Tone einen negativen Einfluss auf den Gesundheitszustand der Eichen haben. Diese Arbeiten sind noch nicht abgeschlossen.

Infrarotbefliegung zum Zustand der Eichenwälder (Abt. Waldschutz)

Hier erfolgt derzeit in Zusammenarbeit mit dem ONF Straßburg und der Firma Badische Luftbildmessung (Auftragnehmer für die Befliegung und die Interpretation) eine Auswertung und Zusammenstellung der Ergebnisse. Sie werden in Form eines Interreg-Berichtes erscheinen.

Rinden- und holzbrütende Käfer (Abt. Waldschutz in Zusammenarbeit mit ONF und FVA Rheinland-Pfalz)

Der Einfluss von Prachtkäfern auf den Absterbeprozess wurde intensiv untersucht. Insbesondere der Zweipunkt-Eichenprachtkäfer (Agrilus biguttatus) führt zum vorzeitigen Absterben stark vorgeschwächter Eichen. Der Käfer führt jedoch die Schwächung der Eichen nicht herbei, sondern nutzt sie aus. Derzeit erfolgt die Ausarbeitung eines Interreg-Berichtes. Dieser soll auch Empfehlungen für die Praxis über die weitere Behandlung von prachtkäfergeschädigten Eichenbeständen beinhalten.

Feinstwurzelgesundheit in Abhängigkeit zum Gashaushalt und Standort (Abt. Waldschutz in Zusammenarbeit mit Abt. Bodenkunde und Waldernährung)

Die Fläche mit dem schlechtesten Belüftungswert zeigte den höchsten Pathogenbeatz. Aus der Gruppe der Pathogene wurden insbesondere Cryptosporiopsis radicicola und Cylindrocarpon destructans isoliert. Phytophthora-Arten wurden nicht gefunden. Die Wurzelspitzen waren unabhängig von Eichenart, Bodenart und Bodenzustand zu fast 100% mykorrhiziert. Für dieses Projekt wurde ein PEF-Bericht erstellt (PEF-Projekt 1 97 003).

Bodenchemischer Zustand, Bodenstruktur und Feinwurzelverteilung von Eichenstandorten Baden-Württembergs (Abt. Bodenkunde und Waldernährung)

Im Sinne einer Differenzialdiagnose kann die Erfassung und Bewertung des bodenchemischen Zustandes und der Bodenstruktur im Hinblick auf die Wurzelraumfunktion einen Beitrag zur Erklärung von Vitalitätsverlusten von Eichenbeständen leisten. Hierfür wurden auf 16 Eichenprojektflächen, die die Schwerpunkte und die Standortsvariabilität der Eichenverbreitung in Baden-Württemberg charakterisieren, die Bodenstruktur, die Durchwurzelung und die Bodenbelüftung untersucht. In drei Forstbezirken wurde auf jeweils zwei unterschiedlich gut belüfteten Feinlehmstandorten der Einfluss der Bodenbelüftung auf die Durchwurzelung untersucht.

Charakteristisch für den bodenchemischen Zustand der Mineralböden auf den Untersuchungsflächen sind niedrige pH-Werte und niedrige Basensättigungen. Bis auf einen Standort befinden sich alle untersuchten Standorte in der Tiefenstufe 10 - 30 cm im Aluminium - Eisen Pufferbereich. Damit ist im Hauptwurzelraum (50 - 85 % der gesamten Feinwurzelmasse befinden sich in den obersten 30 cm) die Puffer- und Speicherkapazität des Mineralbodens für Makronährelemente nahezu erschöpft. Die Eichen sind zur Deckung ihres Nährelementbedarf auf den untersuchten Standorten zunehmend auf den "kleinen Nährstoffkreislauf" angewiesen.

Während der bodenchemische Zustand eine flächenübergreifende Nivellierung zeigt, ist bei der Bodenstruktur eine deutliche Abhängigkeit von der Bodenart des Ausgangssubstrates festzustellen. Auf den sandig-kiesigen Auensubstraten ist die Strukturbildung deutlich günstiger zu beurteilen als auf den lehmigen oder tonigen Substraten. Insbesondere auf primär strukturarmen Schlufflehmsubstraten kann ein intaktes Sekundärporensystems, das ein wesentlicher Faktor für die Bodenbelüftung darstellt, nur durch ständigen biogenen Energieinput aufrecht erhalten werden.

Die Erschließung des Standorts mit Feinwurzeln, insbesondere die Tiefenerschließung, wird wesentlich von dem Belüftungspotential des Bodens mitbestimmt. Auf den Intensivflächen Langenau, Tauberbischofsheim und Müllheim zeigte sich, dass mit zunehmender diffusiver Gasdurchlässigkeit (Belüft-ungspotential) die Respirationsrate des Bodens zunimmt. Alle quantitativen Wurzelparameter zeigen auf den besser belüfteten Vergleichsflächen eine signifikant intensivere Durchwurzelung. Neben einer geringeren Durchwurzelung fanden sich in den schlecht strukturierten Bereichen auch deutlich erhöhte CO 2 -Konzentrationen im Oberboden.

Bei den untersuchten Eichen auf den schlechter belüfteten tonigen Böden zeigte sich eine Konzentration der Feinwurzelmasse im Oberboden, während die Eichen auf den sehr gut belüfteten kiesig sandigen Substrate noch vergleichsweise hohe Feinwurzelanteile im Unterboden ausbilden konnten.

Unter vergleichbaren Standortsbedingungen scheint die Bodenbelüftung bei der Eiche einen entscheidenden Einfluss auf die Durchwurzelung des Bodens zu haben. Störungen im Bodenlufthaushalt sind insbesondere auf strukturschwachen und gegenüber Strukturstörungen sensiblen Feinlehm-standorten zu erwarten und können u.a. durch flächige Befahrung ausgelöst werden.

In der Forstpraxis wird die Eiche als besonders wurzelaktive und gegenüber Belüftungsengpässen unempfindliche Baumart eingeschätzt. Diese Aussage besitzt, wie die vorliegenden Ergebnisse zeigen, keine Allgemeingültigkeit. Sollte sich dieser Sachverhalt bei den weiteren Untersuchungen bestätigen, sollten die Anbauempfehlungen für die Eiche überdacht werden.

Die hohe Versauerungsintensität im Oberboden der Eichenbestände (bis 30 cm) lässt erwarten, dass Störungen der Bodenstruktur durch biologische Aggregatneubildung nur verzögert ausgeglichen werden, da durch Boden-Versauerung insbesondere die für die Strukturbildung besonders wichtige Bodenmakrofauna geschädigt wird.

Genetischer Vergleich geschädigter und nicht geschädigter Stiel- und Traubeneichenbestände (Quer-cus robur L. und Quercus petraea (Mattuschka) Liebl.) in Baden-Württemberg unter besonderer Berücksichtigung von Standort, Bestandesaufbau, bisheriger Bestandesbehandlung und anthropogenen Umweltbelastungen (Abt. Botanik und Standortskunde)

In Stiel- bzw. Traubeneichen-Beständen mit Symptomen neuartiger Waldschäden in Baden-Württ-emberg (10 Forstbezirke) sollte geklärt werden, ob Zusammenhänge zwischen genetischer Struktur und Schadsymptomen bestehen. Alle Probebäume wurden im Winterzustand hinsichtlich ihrer Kronenstruktur und ihres Feinreisigverlustes bonitiert und zu "sensitiven" (geschädigten) bzw. "toleranten" (nicht geschädigten) Teilkollektiven zusammengefasst. Zur Beschreibung der genetischen Strukturen wurden Isoenzyme als Genmarker verwendet (Isoenzymanalyse).

Individuen (1.915 Bäume) sind als nicht geschädigt anzusehen. Der Anteil deutlich geschädigter Stieleichen lag mit 14,3 % (274 Bäume) über dem Anteil geschädigter Traubeneichen mit 10,9 % (209 Bäume). Hinsichtlich ihrer Verteilung innerhalb der einzelnen Bestände waren bei den geschädigten Individuen visuell keine räumlichen Konzentrationen erkennbar. Lediglich für die Traubeneiche ergab sich ein statistisch gesicherter Zusammenhang zwischen Gesundheitszustand und Standortwasserhaushalt.

Auf den Untersuchungsflächen sind Traubeneichen hochsignifikant weniger geschädigt als Stieleichen. Traubeneichen scheinen mithin in der Lage zu sein, unter den gegebenen Standortbedingungen physiologisch besser mit Umweltstress fertig zu werden als Stieleichen. Die Analyse verschiedener genetischer Maße zeigt, dass "tolerante" und "sensitive" Kollektive über beide Eichenarten hinweg sich nicht nur bestandesbezogen, sondern auch insgesamt deutlich unterscheiden: das "tolerante" Kollektiv ist genetisch vielfältiger und signifikant diverser. D.h., die physiologische Reaktionsnorm dieses Kollektivs scheint in Bezug auf Umweltbelastungen höher zu sein. Aussagen auf den Einzelbaum bezogen sind nicht möglich.

Jahrringanalytische Untersuchungen an kranken und gesunden Eichen in den Forstbezirken Oberkirch und Lauda-Königshofen (Abt. Waldwachstum)

In den Forstbezirken Oberkirch und Lauda-Königs-hofen wurden die Radialentwicklung und die Konkurrenzverhältnisse an kranken und gesunden Eichen untersucht. Witterungsdaten und Informationen über biotische Schädigungen wurden mit einbezogen, um mögliche Ursachen des aktuellen Gesundheitszustandes herauszuarbeiten.

Deutlich geschädigte Eichen der Baumklassen 1 und 2 waren nur vereinzelt vorhanden. I.d.R. führten mehrere aufeinander folgende Schadereignisse (Frost, Trockenheit, Eisbruch, Insektenfraß), deren Beginn z.T. mehrere Jahrzehnte zurückreicht, zu der festgestellten Schädigung, im Einzelfall bis zum Absterben.

Die gesunden Eichen waren i.d.R. konkurrenzkräftiger und vitaler als die geschädigten Eichen. In Oberkirch weisen die Baumparameter Dürrastbereich und Kronenschirmfläche auf eine mangelnde Kronenpflege bei den geschädigten Eichen hin.

Die Trockenheit, ausgedrückt durch den Ariditätsindex in der Vegetationszeit, zeigte in den von uns untersuchten Beständen nur 1976 straffe Zusammenhänge mit den Radialzuwächsen, teilweise sind sogar gegenläufige Reaktionen zu erkennen.

Die Frostjahre, untersucht anhand der Jahrestiefsttemperaturen, wirkten sich 1956 deutlich (Lauda-Königshofen) oder erkennbar (Oberkirch) auf den Radialzuwachs aus. Die Frostjahre 1985-87, mit vergleichbaren Jahrestiefsttemperaturen wie 1956, bewirkten keine markanten Zuwachseinbrüche. Offensichtlich muss der Temperaturverlauf in die Betrachtungen einbezogen werden. So lässt sich die negative Radialzuwachsreaktion auf den anhaltenden tiefen Februarfrost 1956, mit vorhergehendem warmen Januar und einem folgenden Temperatursturz erklären.

Der vorgesehene Vergleich mit biotischen Schädigungen war wegen mangelnder Datengrundlage nur sehr eingeschränkt möglich.

Die Ergebnisse der Vitalitätsansprache anhand des Feinreisigs im Winterzustand spiegeln sich in Oberkirch bei allen untersuchten Eichen in den Radialzuwächsen der letzten Jahre wider. In Lauda-Königshofen stimmten die Ergebnisse bei 9 von 12 untersuchten Eichen überein, die Abweichungen traten alle beim Kollektiv der kranken Eichen auf.

Die unterschiedliche Bestandesgeschichte, Baumart, Alter und Standort der untersuchten Bestände erschwert eine gemeinsame Betrachtung. Während in Oberkirch die deutlich geschädigten Eichen als "soziale Absteiger" betrachtet werden können, lassen die Ergebnisse in Lauda-Königshofen keine einheitliche Schlussfolgerung zu. Obwohl einzelne vitale Eichen deutlich geschädigt, im Einzelfall (Lauda-Königshofen) auch abgestorben waren, ist eine akute Gefährdung für die Bestände aus diesen Untersuchungen nicht abzuleiten.

Anmerkung

Aufgrund der unterschiedlichen Förderzeiträume der assoziierten Projekte und der damit verbundenen Abgabefristen für Schlussberichte konnte innerhalb der Förderzeitraumes noch kein zusammenfassender Bericht erstellt werden.

Literatur

• FISCHER, R. (1999): Folgen von Insektenfraß für den Gesundheitszustand der Eichen. AFZ/Der Wald 54, 355-356
• FISCHER, R.; SEYD, C. (1999) : Bestandesgeschichte einiger Eichenwälder in der Oberrheinebene. Interreg-Bericht, (ohne weitere Angabe)
• GAERTIG, T., v. WILPERT, K., SCHACK-KIRCHNER, H. (1999): Bodenbelüftung als Steuergröße des Feinwurzelwachstums in Eichenbeständen. Allg. Forst- u. J.-Ztg., 170,5-6, S 81-87
• SANDER, T.; FRANKE, A. (1999): Genetischer Vergleich geschädigter und nicht geschädigter Stiel- und Traubeneichenbestände (Quercus robur L. und Quercus petraea (Mattuschka) Liebl.) in Baden-Württemberg unter besonderer Berücksichtigung von Standort, Bestandesaufbau, bisheriger Bestandesbehandlung und anthropogenen Umweltbelastungen. Forschungsbericht KfK-PEF, 1 96 001
• WEZEL, K.; METZLER, B.; SEEMANN, D.; SCHRÖTER, H. (1999): Gesundheit der Fein- und Feinstwurzeln an Stiel- und Traubeneichen in Bezug zu Bodenparametern. PEF-Bericht Projekt 1 97 003

MLR   |   Agrarforschung