WF-Projekt FORSEE

Allgemeine Projektinformationen

Titel (deutsch)

Saatgut für Österreichs klimafitte Wälder der Zukunft

Titel (englisch)

Austria’s Future Forest Seeds

Abstrakt (englisch)

Austrian forests are experiencing severe climate change impacts, both directly through the shifts of abiotic conditions and habitat suitability, as well as indirectly through the increased frequency and intensity of disturbances such as wind throws and bark beetle outbreaks. Successful restoration of the affected areas will require afforestation or natural recruitment, both of which depend on the quality and quantity of seed production by climate resilient tree species. Because seed production in most temperate forest trees varies strongly over time in a synchronized manner, a phenomenon termed masting, available seed quantities for replanting and natural regeneration vary extensively between years. Masting patterns also respond to climate change, as they are a consequence of direct and indirect weather effects on the sequential development stages of seeds, from flower induction over pollination to seed maturation. Moreover, climate and masting events strongly affect seed quality and the genetic diversity of the obtained seeds and thus the adaptive capacity of future tree populations.
A forward-looking strategy for the restoration of Austria’s forests therefore requires a thorough understanding of the mechanistic drivers of the quantity and quality of seed production to develop strategies that optimize seed harvests, both in certified seed stands as well as in seed orchards.
The goal of this research project is to investigate the key drivers of seed production, seed quality, and seed genetic diversity of Austria’s most important forest tree species, to determine the effects of climate change thereon, and to assess strategies that improve the reliability and quality of seeds available for afforestation. The project will test and apply innovative seed orchard management practises to improve seed production for oak and silver fir. Furthermore, natural recruitment dynamics and their limitations throughout the seed and seedling phase, e.g. by pollen limitation or insect and rodent predation, will be quantified to evaluate “hands-off” management approaches. The project will aim to include small-scale forest owners, whose seed harvesting efforts could help mitigate national shortages, while their involvement also increases awareness for forest management issues in the changing climate. In close coordination with practitioners, we aim to derive recommendations and methods to increase yields and maintain genetic diversity of seed crops.

Schlagwörter (deutsch)

Samenproduktion, genetische Vielfalt, Klimawandel, Samenqualität, Mastsaaten, Bestäubung, Verjüngungsökologie, Saatguterntebestände, Samenplantagen, Samenfraß, Keimlingsverbiss

Projektleitung

Georg Gratzer

Forschungseinrichtung

Universität für Bodenkultur Wien

Finanzierungspartner

Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus

Projektnummer

101656

Projektlaufzeit

-

Projektziele

Übergeordnetes Ziel des Projektes ist die Untersuchung von Samenproduktion, Samenqualität und genetischer Vielfalt von wichtigen Waldbäumen in Österreich hinsichtlich ihrer treibenden Faktoren, wie Klima, Wetter und Standort, sowie der Einflüsse von Herbivoren auf die Verfügbarkeit von Samen und Keimlingen in der frühen Verjüngungsphase. Die Projektergebnisse sollen die Bereitstellung von hochwertigem und anpassungsfähigem Saatgut sowohl für die Saatgutproduktion in Samenplantagen und Erntebestände als auch in der Naturverjüngung verbessern. In enger Zusammenarbeit mit der Praxis soll auch das ökologische und ökonomische Potential von Saatgutproduktion und -beerntung durch Waldbesitzer*innen erhoben und kommuniziert werden. Das Hauptaugenmerk wird auf Baumarten gerichtet, die zu klimafitten Wäldern in Österreich beitragen, inkl. Eiche, Tanne, Buche, Weißkiefer, Birke, Bergahorn und Edellaubbaumarten.

In den letzten Jahren wurden in Österreich insbesondere bei den Baumarten Weißtanne und Eiche (Stiel- und Traubeneiche) verstärkt sinkende Keimprozente bzw. Missernten beobachtet. Gerade diesen beiden Arten wird aber großes Potential für die heimische Forstwirtschaft zugeschrieben, da sie als Tiefwurzler mit der Sommertrockenheit und hohen Temperaturen relativ gut zurechtkommen. Von beiden Arten wird im Klimawandel viel Saatgut benötigt, die Qualität (besonders Tanne) und Quantität (besonders Eiche) nimmt aber ab. Daher ist es grundlegend, die Produktion von Saatgut dieser Arten auch physiologisch so zu verstehen, dass eine ausreichende Produktion kontinuierlich gewährleistet werden kann.

In Samenplantagen können einige Faktoren für die Saatgutproduktion kontrolliert werden, um Mangeljahre ausgleichen zu können, etwa durch Düngung und Bewässerung bzw. Frostberegnung sowie Pflanzenschutzmaßnahmen. Derzeit sind die forstlichen Samenplantagen bereits eine ergiebige und kontinuierliche Quelle für Saatgut im Vergleich zu den Erntebeständen. Gleichzeitig besteht aber dringender Forschungsbedarf um die Zusammenhänge zwischen Nährstoffversorgung, Klima und Wasserversorgung besser zu verstehen und bei der Plantagenbewirtschaftung steuernd eingreifen zu können, um Missernten zu vermeiden und die Keimprozente signifikant zu verbessern. Eine Intensivierung der Plantagenbewirtschaftung (ev. auch der Einsatz von Phytohormonen) ist daher unabdingbar, um künftig die kontinuierliche Saatgutversorgung und -qualität sicherstellen zu können.

Neben der Saatgutproduktion selbst sind auch die Ernte und Aufbereitung (Klengung) des Saatgutes wichtige Faktoren. Gerade bei den zunehmend nachgefragten Arten wie Tanne und Eiche gibt es hier Verbesserungsbedarf in der Prozessgestaltung, d.h. in der Ernte-, Transport-, Aufbereitungs- und Lagerlogistik. Auch diese Problemstellungen sollen im vorgeschlagenen Projekt praxisnah und in Kooperation mit der ÖBF-Klenge, der größten und wichtigsten Klenge in Österreich, bearbeitet werden.
Klimawandel beeinflusst auch die Ausprägung und Häufigkeit von Mastsaaten, was kaskadische Effekte auf Nahrungsnetze in Ökosystemen erwirken kann. Dies führt auch zu Änderungen der Populationen von Gilden von Samenfressern, welche in der Phase zwischen der abgeschlossenen Samenproduktion und der Etablierung der Baumverjüngung zu einer hohen Mortalitätsrate führen und damit die Verjüngung und den zukünftigen Waldbestand in hohem Maße mitbestimmen. In diesem Lebenszyklus der Bäumen nimmt insbesondere die Gruppe der Kleinsäuger Einfluss auf das Schicksal vieler Samen. Vergleichbar mit dem selektiven Verbiss von Jungbäumchen durch Schalenwild, verändern sich in Mischwäldern potentiell bereits beim Saatgut die Anteile verschiedener Baumarten durch Samenprädation. Über den konkreten Einfluss dieser Herbivorengilden ist allerdings noch wenig bekannt. Vor allem im Hinblick auf klimafitte und artenreiche Mischwälder ist es daher auch wichtig zu erforschen, welche Tierartengruppen in welchem Ausmaß auf welche Baumarten Einfluss nehmen.

Innerhalb des Projektes werden die Teilziele in der Form von 5 Arbeitspaketen verfolgt:

AP 1 Untersuchung der Einflüsse von treibenden Klimafaktoren auf Samenproduktion
1. Erhebung der Datenlage und Zusammenführung historischer Daten zur Samenproduktion in Österreichs Waldbaumarten, inkl. Tanne, Eiche, Fichte, Bergahorn, Birke, Esche, Lärche, Rotbuche, Weißkiefer
2. Erstellung statistischer und mathematischer Modelle der Klimaeinflüsse auf Samenproduktion und Wachstum anhand existierender Daten; Projektionen für verschiedene Klimawandelszenarien.
3. Erstellung eines Monitoringkonzeptes zur bundesweiten Samenproduktion für die ökonomisch und ökologisch wichtigsten Arten
4. Explorative Arbeiten zur Erstellung von Prognosen von jährlichen Saatguterträgen

AP 2 Wechselwirkungen von genetischer Vielfalt mit Samenproduktion und Samenqualität
1. Quantifizierung des Einflusses von kleinen und fragmentierten Saatguterntebeständen auf die Samenqualität
2. Quantifizierung des Einflusses von kleinen und fragmentierten Saatguterntebeständen auf die genetische Vielfalt der Saatguts
3. Analyse des Zusammenhangs zwischen Saatgutqualität und genetischer Vielfalt der Saatguts
4. Erstellung von evidenzbasierten Empfehlungen für die Ausweisung und Evaluierung von Saatguterntebeständen

AP 3 Saatgut für klimafitte Wälder: neue Strategien für Plantagenmanagement, Saatgutlagerung und Keimfähigkeitsuntersuchung
1. Manipulationsexperimente in Saatgutplantagen zur Steigerung von Qualität und Quanität des Saatgutes
2. Optimierung der Ernte- und Lagerungslogistik bei Tanne und Eiche
3. Optimierung der Keimuntersuchung Tanne

AP 4 Herbivoreneinfluss auf frühe Stadien der Waldverjüngung
1. Der Einfluss von Herbivoren-Gilden auf die Etablierung von Naturverjüngung wird mittels Ausschlussexperimenten auf verschiedenen Waldstandorten in Österreich charakterisiert.
2. Untersuchungen, ob Saatgutmanipulationen (Phytohormone etc.) sich auf die Prädationspräferenzen von Granivoren und Herbivoren auswirken.
3. Literaturstudie zu potentiell relevanten Grani-/Herbivoren (inkl. historischer Quellen) für wichtige Baumarten, inkl. Weißkiefer, Bergahorn, Fichte, Tanne, Lärche, Eichen
4. Analyse der kleinräumigen Habitatfaktoren, die sich auf die Aufenthaltswahrscheinlichkeit von Kleinsäugern in Wäldern auswirken.

AP 5 Koordination, Kommunikation und Dissemination
1. Organisation von Workshops und Meetings der Arbeitsgruppe, des Beirates und mit Vertreter*innen der Praxis bzw. Waldbesitzer*innen
2. Das Potential zur Einbindung von Waldbesitzer*innen in die Samenproduktion soll evaluiert werden um langfristig eine gute Abdeckung verschiedener Waldgesellschaften zu gewährleisten und auch, um Bewusstsein für Waldbewirtschaftung zu schaffen
3. Die Projektaktivitäten der verschiedenen Arbeitspakete werden in diesem Arbeitspaket koordiniert

Praxisrelevanz

Das Projekt liefert eine wesentliche Grundlage für die Bewältigung des Klimawandels in der Forstwirtschaft, indem es die ausreichende Versorgung mit Saatgut guter Qualität, sowohl für Naturverjüngung, als auch für Kunstverjüngung, in den Blick nimmt.
Gerade die Versorgung mit Saatgut wird in der forstlichen Praxis in Österreich derzeit als problematisch eingeschätzt. Die Baumschulbetreiber beklagen den Mangel an Saatgut der besonders empfohlenen Baumarten bzw. Herkünfte sowie die sinkende Keimfähigkeit. In Hinblick auf das stark gestiegene Ausmaß der Kalamitätsflächen und dem damit einhergehenden Aufforstungsbedarf bzw. auch mit den ehrgeizigen Zielen der europäischen Forstpolitik (Aufforstung von 3 Milliarden zusätzlichen Bäumen in Europa bis 2030 [European Green Deal]), besteht hier dringender Handlungsbedarf um die Versorgungssicherheit mit Saatgut dauerhaft herzustellen. Die zu erarbeitenden Ergebnisse im vorgeschlagenen Projekt in Hinblick auf das Mastverhalten in Saatguterntebeständen, den Einfluss des Klimawandels darauf, aber auch die Untersuchung wie Waldbesitzer verstärkt motiviert werden können Bestandesbeerntungen durchzuführen, haben eine große Bedeutung um hier möglichst rasch und effizient im Sinne der nachhaltigen Waldbewirtschaftung gegensteuern zu können.

In Samenplantagen können einige Faktoren für die Saatgutproduktion kontrolliert werden, um Mangeljahre ausgleichen zu können, etwa durch Düngung und Bewässerung bzw. Frostberegnung. Generell ist zu beobachten, dass die Samenplantagen regelmäßiger beerntet werden als Erntebestände und daher eine immer wichtigere Rolle in der Saatgutversorgung spielen. Dies insbesondere auch in Hinblick auf die steigenden Probleme mit (teilweise eingeschleppten) Schadorganismen. Gleichzeitig ist es allerdings auch hier nötig Optimierungen in der Bewirtschaftung durchzuführen, da insgesamt die Qualität des Plantagensaatgutes derzeit nicht besser als in den Erntebeständen ist. Die im Projekt zu erarbeitenden Maßnahmen für eine vor allem qualitativ verbesserte Saatgutproduktion hat daher eine weitere sehr große praktische Bedeutung für die nachhaltige Versorgungssicherheit.

Im Projekt werden auch Maßnahmen in direkter Kooperation mit der Praxis erarbeitet, um Richtlinien zu erarbeiten, die die Effizienz der Saatguternte, der Saatgutaufbereitung und -lagerung sowie die Verlässlichkeit von Angaben zur Saatgutqualität zu steigern. Dies beinhaltet (i) die Ausarbeitung von verbesserten Richtlinien zur Anerkennung von Waldbeständen als Saatguterntebestände (Beachtung von genetischer Vielfalt im Bestand und damit Erhöhung der Mindestanzahl von Bäumen der betreffenden Art pro Ernteeinheit) basierend auf fundierten genetischen Untersuchungen; (ii) die Ausarbeitung von verbesserten Handlungsempfehlungen für die Saatguternte (Erntezeitpunkt, Logistik bei der Beerntung, Zwischenlagerung bis zur Klengung) sowie die Saatgutaufbereitung (Temperatur und Dauer der Trocknung, Entflügelung) sowie der Konditionierung für die Einlagerung sowie die Einlagerung (artspezifischer Wassergehalt) selbst (Kühltemperatur, Luftfeuchte); (iii) die Entwicklung von verbesserten und objektiven Protokollen zur Laboruntersuchung der Keimfähigkeit insbesondere bei Tannensaatgut. Es wird auch das wirtschaftliche Potential von Saatgutproduktion und -beerntung erhoben und die Rolle von und evtl. Herstellung einer adäquaten Förderlandschaft dargestellt. Zusätzliche Einnahmequellen können gerade für von vermehrten Störungen (Windwurf, Borkenkäfer) betroffene Waldbesitzer*innen eine wichtige ökonomische Stütze darstellen.

Die im Projekt behandelten Fragestellungen wurden im Stakeholder-Dialog entwickelt und werden daher bestmöglich dazu beitragen, Lösungsansätze für die Praxis zu entwickeln.