WF-Projekt:Bark-BeAT: Bewertung von Trockenstress- und Borkenkäferanfälligkeit von österreichischen Wäldern unter Einsatz stabiler Isotope
Projektleitung
Rebecca Hood-Nowotny
Forschungseinrichtung
Universität für Bodenkultur Wien
Projektnummer
101688Projektlaufzeit
-
Finanzierungspartner
Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus
Allgemeine Projektinformationen
Schlagwörter (deutsch)
Borkenkäfer, Stabile Isotope, Forstschutz, Bodenökologie, Pflanzenphysiologie, Trockenstress, Entomologie
Titel (englisch)
Assessment of climate change induced drought stress and bark beetle susceptibility in Austrian forests with stable isotope approaches
Abstract (englisch)
Stable isotope data obtained from archived and freshly collected spruce annual rings from the Austrian Forest Inventory (ANFI) and from selected \"problem areas\" provide us with the basis to identify the susceptibility of spruce stands to drought and subsequently to bark beetle infestation (Ips typographus). The focus of this project is, on the one hand, to determine climate-induced changes in spruce physiology (using stable isotope analysis in annual rings (> 60 years) from samples of suitable ANFI and soil inventory sites) and, on the other hand, to assess forest susceptibility to bark beetle infestation using the isotopic signature of archived and newly collected cores from across Austria. The stable-isotope data will be used i) to determine if and how drought stress has affected infestations in the past, and ii) to predict how stands will respond under future climate change scenarios. Tree physiological response data will be combined with site-specific forest and soil property data available from the ANFI and the Austrian Forest Soil Inventory to test the relationship between soil water status, vapor pressure deficit, and isotopic chronologies. Translation of isotopic results into drought susceptibility information by closely examining intrinsic water use efficiency, stomatal conductance, temporal water use balance, and photosynthetic capacity will serve as the basis for creating drought susceptibility maps.
Projektziele
Die Ziele des Projektes können wie folgt skizziert werden:
1. Es soll die Anfälligkeit von Wäldern für Borkenkäferbefall anhand von archivierten Jahrringproben auf nationaler Ebene mit Hilfe von Messungen stabiler Isotope und Bilddaten (Infrarot-Temperatur-Bildgebung/multispektrale Bildgebung) ermittelt werden.
2. Klimabedingte Veränderungen des physiologischen Zustands von Bäumen, die an ausgewählten Standorten der Österreichischen Wald- und Bodeninventur beprobt wurden, sollen mittels Stabilisotopenanalyse von Baumringen und historischen Isotopenniederschlagsdaten (ANIP) identifiziert und untersucht werden.
3. Diese Bild- und Isotopenresultate sollen in Informationen über die Trockenheitsanfälligkeit übersetzt werden, indem die daraus abgeleitgeten Erkenntnisse über die intrinsische Wassernutzungseffizienz, die stomatäre Leitfähigkeit, zeitliche Informationen über den Quellwasserverbrauch und die photosynthetische Kapazität analysiert werden.
4. Die Informationen sollen zur Erstellung von Dürreanfälligkeitskarten und zur Validierung und Iteration des klimasensitiven Durchmesserzuwachs-Algorithmus des Baumwachstums-/Waldproduktionsmodells CaldisVâtis verwendet werden und für die entspechenden Interessensvertreter als Entscheidungshilfe vorbereitet werden.
Hypothesen:
1. Es gibt eine nachweisbare Verbindung zwischen standortspezifischem, klimawandelbedingtem Trockenstress (gemessen durch Baumring-Isotopensignale) und den vorherrschenden, spektralen Signaturen, die eine Identifizierung von borkenkäfergefährdeten Waldbeständen ermöglicht. Ein einfacher Ansatz mit Drohnen soll getestet werden.
2. Veränderungen in den Mustern der Niederschläge und/oder der Anwesenheit/Abwesenheit/Dauer der Schneedecke haben zu erhöhtem Wasserstress der Bäume als Folge des Klimawandels geführt, was wir in der Baumring-Isotopenchronologie nachweisen können.
3. Historische Baumringsignaturen mit 13 C liefern eine robuste Validierung von Waldwachstumsmodellen. Dies erlaubt uns, die Modelle zu kalibrieren und die Auswirkungen zukünftiger Klimaszenarien sicher vorherzusagen.
Die Überwachung der Borkenkäferprävalenz in Österreich ist angesichts des Geländes und der Größe des Waldgebiets eine herausfordernde Aufgabe. Ein wissenschaftlich fundiertes Entscheidungsinstrument, das die Zielgebiete für die Intensivierung der Überwachung sowohl unter aktuellen Bedingungen als auch in zukünftigen Klimaszenarien priorisieren kann, würde die Effizienz und Effektivität der Bekämpfung erheblich steigern.
1. Es soll die Anfälligkeit von Wäldern für Borkenkäferbefall anhand von archivierten Jahrringproben auf nationaler Ebene mit Hilfe von Messungen stabiler Isotope und Bilddaten (Infrarot-Temperatur-Bildgebung/multispektrale Bildgebung) ermittelt werden.
2. Klimabedingte Veränderungen des physiologischen Zustands von Bäumen, die an ausgewählten Standorten der Österreichischen Wald- und Bodeninventur beprobt wurden, sollen mittels Stabilisotopenanalyse von Baumringen und historischen Isotopenniederschlagsdaten (ANIP) identifiziert und untersucht werden.
3. Diese Bild- und Isotopenresultate sollen in Informationen über die Trockenheitsanfälligkeit übersetzt werden, indem die daraus abgeleitgeten Erkenntnisse über die intrinsische Wassernutzungseffizienz, die stomatäre Leitfähigkeit, zeitliche Informationen über den Quellwasserverbrauch und die photosynthetische Kapazität analysiert werden.
4. Die Informationen sollen zur Erstellung von Dürreanfälligkeitskarten und zur Validierung und Iteration des klimasensitiven Durchmesserzuwachs-Algorithmus des Baumwachstums-/Waldproduktionsmodells CaldisVâtis verwendet werden und für die entspechenden Interessensvertreter als Entscheidungshilfe vorbereitet werden.
Hypothesen:
1. Es gibt eine nachweisbare Verbindung zwischen standortspezifischem, klimawandelbedingtem Trockenstress (gemessen durch Baumring-Isotopensignale) und den vorherrschenden, spektralen Signaturen, die eine Identifizierung von borkenkäfergefährdeten Waldbeständen ermöglicht. Ein einfacher Ansatz mit Drohnen soll getestet werden.
2. Veränderungen in den Mustern der Niederschläge und/oder der Anwesenheit/Abwesenheit/Dauer der Schneedecke haben zu erhöhtem Wasserstress der Bäume als Folge des Klimawandels geführt, was wir in der Baumring-Isotopenchronologie nachweisen können.
3. Historische Baumringsignaturen mit 13 C liefern eine robuste Validierung von Waldwachstumsmodellen. Dies erlaubt uns, die Modelle zu kalibrieren und die Auswirkungen zukünftiger Klimaszenarien sicher vorherzusagen.
Die Überwachung der Borkenkäferprävalenz in Österreich ist angesichts des Geländes und der Größe des Waldgebiets eine herausfordernde Aufgabe. Ein wissenschaftlich fundiertes Entscheidungsinstrument, das die Zielgebiete für die Intensivierung der Überwachung sowohl unter aktuellen Bedingungen als auch in zukünftigen Klimaszenarien priorisieren kann, würde die Effizienz und Effektivität der Bekämpfung erheblich steigern.
Praxisrelevanz
Die Verwendung eines einfachen DANS-Ansatzes (Degrees Above Non-Stressed Canopy), der mit Isotopendaten validiert wird, könnte eine pragmatische Innovation sein, die für Förster interessant ist. Wir werden auch andere Standard-Spektralindizes (SR, (G/M)NDVI, NDRE) untersuchen, die das Ausmaß von Baumkronenstress aufzeigen. Dieses Projekt bietet die Möglichkeit, auf unserer aktuellen Forschungsexpertise in der Messung stabiler Isotope von Baumringen (Terz-Projekt) aufzubauen und erste Tests dieses einfachen Ansatzes durchzuführen. Unsere Strategie profitiert von i) den jüngsten Änderungen der EU-Drohnenfluggesetze, die die Technologie leicht zugänglich und einfach machen, ii) der neuen erschwinglichen Thermometrie-Bildgebungstechnologie und iii) dem Erwerb einer österreichischen (2020) und EU-weiten (2021) Drohnenpilotenlizenz durch die Antragstellerin.