LWF akuell 158
Trockenstress und Spätfrost – wie Extremereignisse das Waldwachstum beeinflussen
von Lothar Zimmermann, Joachim Stiegler, Christoph Josten, Stephan Raspe

Andere Witterungsextreme wie strenge Fröste (Tmin<–10 °C bis –15 °C) nehmen allerdings durch die Klimaerwärmung ab (DWD & Extremwetterkongress Hamburg 2025). Gleichzeitig beginnt die Vegetationszeit früher. Damit steigt auch das Risiko, dass Fröste zeitlich mit dem Blattaustrieb zusammenfallen und zum Absterben der wasserreichen Blätter führen. Damit handelt es sich zwar nicht um ein Extremereignis im klassisch meteorologischen Sinn, wohl aber um ein physiologisches Stressereignis. Dieses kann sich durch die Reduzierung der Photosyntheseorgane bis hin zum völligen Ausfall negativ auf das Wachstum auswirken.

Da bei Spätfrösten der Zeitpunkt des Auftretens für die phänologische Entwicklung eine entscheidende Rolle spielt, haben wir den Zeitpunkt des Blatt- und Nadelaustriebs für die Hauptbaumarten der Waldklimastationen ermittelt. Für die Untersuchungen wurde das Phänologiemodell von Menzel (1997) angewendet. Anschließend wurden Fröste in der Woche vor und nach diesen Austriebszeitpunkten identifiziert. Seit dem Jahr 2000 traten an den WKS lokal in der Zeit des Blatt- und Nadelaustriebs regelmäßig leichte Luftfröste bis zu –2°C auf. Regional lagen die Temperaturen in dieser sensiblen Phase der Vegetationsentwicklung jedoch nur selten unter –2°C. In den Jahren 2011, 2017 und 2019 war dies vor allem im süd- und ostbayerischen Flachland der Fall. In den Mittelgebirgen trat vor allem 2011 und 2020 starker Spätfrost auf. Spätfröste sind meist lokal begrenzt und ihre Wirkung hängt von der physiologischen Entwicklung der jeweiligen Baumart ab (Zimmermann & Raspe 2011). Daher muss hierbei immer der Blick auf den einzelnen Bestand gerichtet werden, wie dies in Abbildung 6 erfolgt.

Um die Wachstumsreaktionen der Bäume auf diese Stressfaktoren zu untersuchen, werden an den Waldklimastationen die Baumdurchmesser mithilfe von Permanent-Umfangmessbändern jährlich ermittelt. Die Anzahl der gemessenen Bäume schwankt je nach WKS und betrachteter Baumart zwischen 20 bis 109 (Abbildung 6). Die Permanent-Maßbänder haben durch eine Nonius-Ableseskala eine Genauigkeit von 0,1 mm.

Der Beobachtungszeitraum seit der Jahrtausendwende bildet eine aussagekräftige Zeitreihe, um die Auswirkungen der genannten Extremereignisse auf das Wachstum zu untersuchen. Dieser Zeitraum dient auch als Referenzperiode, zu der die gemittelten Zuwachswerte der einzelnen Jahre ins Verhältnis gesetzt werden. Hierbei wurden ausschließlich Bäume mit im dargestellten Zeitraum lückenlosen Messdaten berücksichtigt.

Bei den Kiefern der Waldklimastationen Altdorf (ALT) und Dinkelsbühl (DIN) fällt nach 2007 eine im Vergleich zu den Vorjahren deutlich gestiegene Grundflächenzunahme auf. Im Jahr 2007 herrschten günstige Wuchsbedingungen mit überdurchschnittlich hohen Niederschlagswerten vor, die das Dickenwachstum nachhaltig förderten. Der sprunghafte Wechsel im Zuwachsverhalten ab 2007 erschwert die Interpretation des Baumwachstums hinsichtlich anderer Einflussfaktoren wie Trockenheit und Spätfrost deutlich. Die Zuwächse an Kiefern brechen zwar häufig ein – etwa in den Jahren 2003, 2019 oder 2022 –, doch nicht immer sind Extremereignisse die Ursache. So sind beispielsweise im Trockenjahr 2015 keine Zuwachsdefizite zu verzeichnen. Ausschlaggebend hierfür könnte die noch gute Wasserversorgung bis in den Mai 2015 gewesen sein (Zimmermann & Raspe 2015). Für das seit 2018 tendenziell nachlassende Dickenwachstum dürften neben den häufigeren und intensiveren Trockenperioden des letzten Jahrzehnts u. a. auch das Diplodia-Triebsterben und verstärkter Mistelbefall mitverantwortlich sein.

In unteren bis mittleren Lagen werden auch die Baumarten Traubeneiche an den WKS Rothenbuch (ROT) und Würzburg (WUE) sowie die Buche an der WKS Würzburg untersucht. Die Auswirkungen der vergangenen Trockenjahre auf die Grundflächenentwicklung sind gering, wie die moderate Reduktion 2003 zeigt. Nennenswerte Zuwachseinbußen in begrenztem Umfang sind nur an der WKS Würzburg in den Jahren 2015 und 2018 festzustellen; hier wird das Dickenwachstum der Eichen zusätzlich durch wiederholten Raupenfraß gebremst. Die Traubeneichen an der höher gelegenen WKS Rothenbuch verzeichnen keine trockenheitsbedingten Zuwachseinbußen. Einzig der Spätfrost im Jahr 2011 zeigt sich in geringeren Zuwachswerten.

Auf die Buchen an der WKS Würzburg wirken sich nahezu alle Extremereignisse zeitnah und länger andauernd auf das Wachstum aus; insbesondere die Jahre nach dem Trockenereignis 2018/19 sind geprägt von einer bis heute anhaltenden »Zuwachsdepression«.

Die Ergebnisse der Zuwachsentwicklung bei Fichten in dieser Region basieren auf Untersuchungen an den WKS im Ebersberger Forst (EBE) sowie im Altöttinger Forst (AOE), wo sich deutliche Reaktionen auf Extremereignisse zeigen. Neben trockenheitsbedingten Auswirkungen auf die Grundflächenentwicklung zeigen die Bäume an der WKS Altötting im Spätfrostjahr 2011 einen starken Zuwachseinbruch. Trockenjahre beeinflussen das Baumwachstum oft bis ins Folgejahr.

Bei in dieser Klimaregion untersuchten Buchen an den WKS Freising (FRE) und Riedenburg (RIE) stellt sich die Situation sehr differenziert dar: Eine direkte Reaktion der Buchen auf Extremereignisse in den Jahren 2003 (Trockenheit) und 2011 (Spätfrost) ist an beiden Stationen zu erkennen. An der WKS Riedenburg kommt es zusätzlich – und zwar beginnend mit der Trockenperiode 2018/2019 – vermehrt zu Einbrüchen im Zuwachsverhalten. Das Trockenjahr 2015 hingegen zeigt an beiden Stationen keine Auswirkungen: Alle Buchen verzeichnen in diesem Jahr sogar überdurchschnittlich hohe Zuwächse. Ursache hierfür war vermutlich das erst relativ späte Einsetzen des Trockenstresses im Verlauf der Wachstumsperiode gegen Mitte Juli bzw. Anfang August in diesem Jahr.

In Riedenburg und Freising werden zudem Traubeneiche (RIE) und Stieleiche (FRE) untersucht. Zuwachseinbußen bei den Eichen aufgrund von Trockenereignissen sind an der WKS Freising im Jahr 2019 (–34 %) sowie an der WKS Riedenburg im Jahr 2015 (–25 %) zu verzeichnen. Insgesamt zeigt die als trockenresistent eingestufte Eiche (Klemmt et al. 2018, Wachtveitl et al. 2024) die geringsten trockenheitsbedingten Zuwachseinbußen.

Die Reaktion der Fichten an den beiden WKS Rothenkirchen (ROK) und Flossenbürg (FLO) auf die Extremereignisse ist markant: Zuwachseinbußen treten während bzw. nach fast jedem Extremereignis auf. Beide Hochlagen-Stationen konnten das Trockenjahr 2015 unbeschadet überstehen. Ab 2018 werden die Auswirkungen der in kürzeren Abständen aufeinanderfolgenden Trockenperioden allerdings deutlich sichtbar. An der WKS Rothenkirchen wirkte sich zudem die Massenvermehrung des Borkenkäfers negativ auf das Wachstum aus. Betrachtet man nur die Zuwachseinbußen aufgrund der Trockenereignisse, sticht das Jahr 2018 an der WKS Flossenbürg hervor, dessen Auswirkungen sich auch in den Folgejahren noch bemerkbar machen. Deutlich sichtbar ist das überregionale Spätfrostereignis 2011; zudem fällt an beiden Stationen auch ein moderater Spätfrost 2019 mit einer Wachstumsreduktion zusammen, gefolgt von einem stärkeren Effekt 2020 in Flossenbürg.

An den Buchen der WKS Mitterfels treten im Untersuchungszeitraum keine außergewöhnlichen Trockenstressereignisse auf. An der WKS Bad Brückenau findet eine Wachstumsreduktion in den Trockenjahren 2003 und 2019 statt, nicht aber in den Jahren 2018 und 2022. Gravierend negative Effekte auf das Zuwachsverhalten sind ferner auf Spätfrostereignisse im Jahr 2011 (MIT) und 2020 (BBR, MIT) zurückzuführen. Ab 2019 ist an beiden Buchen-Standorten eine nachlassende Zuwachsentwicklung erkennbar, die an der WKS Mitterfels besonders ausgeprägt ist. Als Ursache werden die Folgen der langanhaltenden Hitzeperiode diskutiert (Wachtveitl et al. 2024). Die Schäden sind hier offenbar schon so weit fortgeschritten, dass sich die Bäume nur langsam erholen. Dies wird auch mit einer zunehmenden Mortalität der Buche ab diesem Zeitpunkt untermauert. Hiebsmaßnahmen und Mastjahre während des Beobachtungszeitraums nehmen auf die Zuwachsentwicklung der (verbliebenen) Buchen kaum einen Einfluss. Lediglich die Mast im Jahr 2014 an der WKS Bad Brückenau führt zu nennenswerten Zuwachseinbußen.

An allen bayerischen Waldklimastationen sind infolge der beiden Trockensommer 2015 und 2018/2019 kaum Bäume unmittelbar abgestorben. Im Jahr 2015 erfolgte eine außerplanmäßige Nutzung von lediglich 16 Bäumen aus dem Untersuchungskollektiv (N=1.036), wobei es sich überwiegend um Fichten an der WKS Rothenkirchen handelte. Im Jahr 2018 wurden nur 14 Bäume außerplanmäßig genutzt. Damit bewegen sich die Werte im Bereich eines Normaljahres. Im Jahr 2003 und insbesondere beginnend mit dem Jahr 2022 sind deutlich mehr Ausfälle zu verzeichnen. Dies ist vor allem auf Borkenkäferbefall in Fichtenbeständen (v.a. WKS Rothenkirchen) sowie Trockenschäden in Buchenbeständen zurückzuführen.

Die vorliegenden Jahrringdaten bestätigen, dass Fichten sehr sensibel auf Trockenstress reagieren. Dies stimmt mit früheren Untersuchungen überein, die eine eingeschränkte Wasserversorgung in Kombination mit hohen Temperaturen als zentralen Treiber für vermindertes Wachstum der Fichte identifizieren (Zang et al. 2011; Obladen et al. 2021; Schmied et al. 2023). Die zunehmende Empfindlichkeit der Fichten gegenüber Trockenstress stützt die forstwirtschaftliche Anpassungsstrategie, Reinbestände in stabilere Mischbestände umzuwandeln.