Dynamisches Prädispositionsmodell für Buchdrucker

Die Wahrscheinlichkeit von Massenvermehrungen des Buchdruckers, Ips typographus, in fichtendominierten Wäldern Mitteleuropas wird maßgeblich von der Wasserversorgung der Bestände beeinflusst. Bestimmte baumphysiologische Parameter (z.B. Wasserpotential des Xylems) weisen auf eine Veränderung des Wasserstatus infolge akuten Wassermangels hin. Das beantragte Projekt geht folglich von der Möglichkeit aus, Schwellenwerte im Stresszustand von Bäumen zu identifizieren, die auf eine erhöhte Anfälligkeit gegenüber Borkenkäferbefall schließen lassen. Die geplanten Untersuchungen konzentrieren sich auf Interaktionen zwischen Bodenwasserhaushalt, Baumzustand und Befallsbereitschaft des Buchdruckers. Mit Hilfe von Abdeckungen soll der Niederschlag auf den Untersuchungsflächen im Lehrforst der Universität für Bodenkultur, Wien künstlich zurückgehalten und starker bzw. moderater Trockenstress an den Versuchsbäumen induziert werden. Während des dreijährigen Untersuchungszeitraums werden mikroklimatische, bodenspezifische, hydrologische, baumphysiologische und biometrische Parameter auf den Flächen erhoben, sowie Befallsexperimente an gestressten und unmanipulierten Bäumen durchgeführt. Ergebnisse der Feld- und Laboranalysen fließen in ein "Wasser Defizit Modell" ein, das auf dem hydrologischen Modell Brook90 zur Beschreibung von Zusammenhängen zwischen Bodenzustand und Wasserhaushalt basiert. Brook90 wird als geeignetes Instrument angesehen, um Wasserstress auf Bestandesebene zu modellieren und Grenzwerte bezüglich einer kritischen Baumwasserversorgung zu definieren. Projektziel ist, ein dynamisches Schätzmodell (DPAS) zu entwickeln, mit Hilfe dessen räumliche und zeitliche Veränderungen in der Prädisposition von Beständen gegenüber Buchdruckermassenvermehrungen aufgezeigt werden können und das eine tägliche Abschätzung der Befallswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von der Bestandeswasserversorgung ermöglicht. DPAS baut auf bereits bewährten (Brook90) und am Institut für Forstentomologie, Forstpathologie und Forstschutz entwickelten Modellsystemen (PAS, PHENIPS) auf. Vorteile eines dynamischen Prädispositions-Schätzmodells liegen in einer verbesserten Einschätzung des Borkenkäfer-Befallrisikos, da akute Stressoren des Wirtsbaums, wie Wassermangel, berücksichtigt werden können. Kurzfristige Prognosen, z.B. unter Zuhilfenahme von Wetterberichten sollen ebenso möglich sein wie retrospektive Analysen von Befallssituationen bzw. die Erstellung von Szenarios. Das häufiger werdende Auftreten überdurchschnittlich warmer und trockener Perioden in der Vegetationszeit und der Bedarf an geeigneten Monitoring- und Prognoseinstrumenten bezüglich biotischer Schadfaktoren wie Borkenkäfer, lassen ein hohes Anwendungspotential von DPAS sowohl für den Wirtschaftswald als auch für das Management von Schutzgebieten erwarten.

Trockenheit setzt Bäume unter Stress und macht sie anfällig für Schädlingsbefall! - Diese Annahme wurde in einem Freilandexperiment, bei dem der Baumart Fichte mit Hilfe einer aufwendigen Dachkonstruktion das Niederschlagswasser entzogen wurde, in Bezug auf Borkenkäferbefall bestätigt. Die Fichte ist ökologisch und wirtschaftlich gesehen eine der wichtigsten Baumarten Mitteleuropas. Fichten (reiche) Wälder prägen europäische Landschaften von Tieflagen bis in alpine Regionen, sind in ihrem Bestand jedoch zunehmend von Störungseinflüssen bedroht. Neben Sturmwurf oder Schneebruchschäden ist der Borkenkäfer einer der Hauptverursacher von Waldschäden. Es gibt viele Borkenkäferarten und nur wenige, wie der Buchdrucker (Ips typographus), haben das Potential, Bäume bzw. im Fall einer Massenvermehrung, ganze Wälder zum Absterben zu bringen. Massenvermehrungen sind möglich, wenn Käfer viele geschwächte oder frisch abgestorbene Bäume wie z.B. nach Windwürfen, zur Brutanlage vorfinden. Klimawandel-bedingte hohe Frühjahrs- und Sommertemperaturen und geringe Niederschlagsraten fördern die Vermehrung der Käfer und schwächen die Wirtsbaumart Fichte. Um diese Zusammenhänge besser zu verstehen und Prognosemöglichkeiten für Borkenkäferbefall zu optimieren, wurde ein komplexes Versuchsdesign in einem ca. 90-jährigen Fichtenhochwald umgesetzt. Über einen 3-jährigen Zeitraum wurde der Gesundheitszustand von Versuchsbäumen und ihre Anfälligkeit gegenüber Borkenkäferbefall auf 2 vollabgedeckten Waldflächen, 2 nur streifenweise abgedeckten und 2 Kontrollflächen, auf denen das Niederschlagswasser ungehindert den Boden erreichen konnte, überwacht. Wichtige Kenngrößen dabei waren der Saftfluss der Bäume, Änderungen in ihrem Dickenwachstum, der Wassergehalt der Rinde, der Harzfluss, das Zweigwasserpotential und das osmotische Potential der leitenden Rindenschichten. Zusätzlich wurden kontinuierlich die Wetterbedingungen von einer Klimastation und die Bodenwassergehalte auf den Versuchsflächen aufgezeichnet. Wiederholt wurde eine bestimmte Anzahl an Borkenkäfern in eigens konstruierten Befallsboxen in 6 m Höhe an die Baumstämme angebracht und kontrolliert, ob Käfer versuchten, sich in die Rinde einzubohren bzw. ob sich die Attraktivität der unterschiedlich trockengestressten Probebäume für die Rindenbrüter über eine Versuchs-Saison (Mai bis September) änderte. Insgesamt bohrten sich mehr Käfer erfolgreich an Bäumen ein, deren Stress-Zustand laut der gemessenen Kenngrößen höher war und die weniger Harz zur Abwehr zur Verfügung hatten. Zu stark gestresste Fichten schienen jedoch wieder weniger Käfer anzulocken. Die Versuchsergebnisse fließen in ein Risiko-Schätzmodell ein, das aus mehreren Komponenten besteht: Sub-Modelle zur Berechnung von Wasserbilanzen bzw. saisonaler Defizite, ein Schätzsystem zur Beurteilung der Befalls-Anfälligkeit von Waldbeständen anhand verschiedener Standorts- und Bestandes-Charakteristika und ein temperaturbasiertes Borkenkäferentwicklungsmodell.