Forschungsprojekte

A. Riedenklau / A. Roloff

Was zeichnet eigentlich einen alten Baum aus und welche Charakteristika machen ihn zu einem schutzwürdigen Baum? In einer Masterarbeit an der TU Dresden in Tharandt ist untersucht worden, wie der ästhetische, ökologische und kulturelle Wert alter Bäume erfasst werden kann.

Alte Bäume üben eine starke Faszination auf Menschen aus. Ihre Dimensionen, hohlen und knorrigen Stämme sowie ihre interessanten Standorte und Historien sind kaum zu begreifen oder nachzuvollziehen. Vor allem das mögliche Alter von Bäumen, die zu der Gruppe der langlebigen Baumarten gehören (> 400 Jahre Lebenserwartung), führt zur großen Bewunderung und Wirkung einzelner Individuen. Doch die Anzahl wirklich alter Bäume ist in Deutschland gering und verringert sich zunehmend aufgrund zu hoher Sicherheitserwartungen an viele alte Bäume.

Dabei sind Bäume eine der wenigen lebenden Verbindungen zur Vergangenheit und zeigen ihren Widerstand gegen Naturgewalten, Schädlinge und auch gegen menschliche Eingriffe und Anpassungsmechanismen auf eine besondere und eindrucksvolle Weise. Welchen ästhetischen, ökologischen und kulturellen Wert kann also ein (ur-)altes Baumindividuum haben? Und wie definiert man diese Eigenschaften, sodass sie zum Erhalt dieser besonderen Bäume beitragen?

Um dies herauszufinden, sind Eigenschaften und Kriterien erarbeitet worden, die einen alten Baum auszeichnen. Ein umfassender und ein Schnell-Erfassungsbogen wurden entwickelt und sollen nun getestet und optimiert werden.

Erfassungsbögen Altbäume - Erläuterungen

Erfassungsbogen Altbäume - Kurzfassung

Erfassungsbogen Altbäume - Langfassung
 

A. Solger, D. Krabel

TV 2: Von der wissenschaftl. Analyse bis zur Umsetzung.

BMBMF: 033L219B

Förderdauer: 01.04.2020 - 31.03.2023

https://www.projekt-olga.de/

Wie bei vielen deutschen Großstädten, so existieren auch zwischen der sächsischen Landeshauptstadt Dresden (LHD) und ihrem weiteren Umland erhebliche Diskrepanzen hinsichtlich zahlreicher wichtiger Lebensbedingungen. Während sich in Städten höhere Einkommen und Kapital auf geringem Platz für Arbeit und Wohnen konzentrieren, sind in ländlichen Räumen häufig geringere Einkommen sowie flächenintensive Nutzungen wie

Land- und Forstwirtschaft, Rohstoffgewinnung oder Naturschutzgebiete zu finden. Gleichzeitig gibt es eine starke emotionale Verankerung der ländlichen Bevölkerung mit ihrer Heimat, und das zunehmende Gefühl einer Benachteiligung im Vergleich zu den prosperierenden Großstädten führt zu einer wachsenden sozialen Entfremdung. Deshalb müssen Maßnahmen für eine nachhaltige Entwicklung neben der konkreten wirtschaftlichen und ökologischen Entwicklung auch den Bau von emotionalen Brücken beinhalten.

Zur Beförderung der langfristig tragfähigen regionalen Entwicklung wird das geplante Vorhaben einen positiven Beitrag leisten, indem es die Projektregion Dresden intensiver verzahnt, regionale Wirtschaftskreisläufe stärkt, Ökosystemfunktionen verbessert und zu gegenseitigem Verständnis beiträgt.

Ziel des Projektes OLGA ist es, mehrere untereinander verzahnte Module zu bearbeiten, die sich an der deutschen Nachhaltigkeitsstrategie und den Sustainable Development Goals der UNO (insb. affordable and clean energy, climate action, life and land, sowie sustainable cities and communities)

orientieren: Im Modul Fließgewässer und Holznutzung werden Möglichkeiten zur optimalen Gestaltung von Fließgewässern aus Sicht von stofflicher und energetischer Holznutzung, Gewässerökologie und mikroklimatischer Wohlfahrtswirkung untersucht. Im Modul Regionale Vertriebswege und Biodiversität in der Landwirtschaft werden brachliegende Potenziale für die Versorgung der Stadt Dresden mit Lebensmitteln aus der Region erschlossen und zudem untersucht, wie sich Ernährung, Naturschutz und eine Regionalwährung für eine stärkere Verflechtung von Stadt und Umland optimal verknüpfen lassen. Durch das Modul Konzeption und Evaluation von Partizipation und Citizen-Science-Vorhaben wird die Öffentlichkeit aktiv in die Maßnahmen der vorgenannten Module einbezogen und diese Beteiligung zudem systematisch beforscht. Das Modul Regionale Integration und Projektmanagement agiert als Schnittstelle innerhalb der Projektpartner sowie zur breiten Öffentlichkeit. Hier fließen alle Informationen zur regionalen Zusammenarbeit, zu Interessenkonflikten und zu den rechtlichen Anforderungen und Normen zusammen mit dem Ziel, eine langfristig tragfähige organisatorische Basis für die weitere regionale Kooperation (auch auf anderen Feldern) zu schaffen und konkrete Lösungen dafür zu implementieren.

Ming Liu

1 Overview

This project concerns a series of potential impacts directly or indirectly caused by climate change and climate events on urban trees, such as elevated air temperature and precipitation change, etc. Based on both flora of China and Germany, the urban tree species with high adaptation and vitality will be selected out. A framework of “climate change–tree species selection–ecosystem services” is to be established to assess urban trees providing ecosystem services in the context of climate change.

2 Objectives and Contents

2.1 Expansion of Chinese and German Tree Species for Citree Database

In past years, many tree species in China and central Europe have been introduced with each other. However, due to global warming, the selection of the urban trees considering climate change becomes the hot topic, advanced methods are explored to cope with the impacts of climate change on urban trees. TU Dresden has developed the Citree database (https://citree.de/?language=en), focusing on more than 350 indigenous and introduced woody plants in Germany to address the many parameters of tree species selection in urban conditions. Taking advantage of both China and Germany, it is necessary to increase supplementary tree species into the Citree database.

2.2 Assessment of urban trees in response to climate change

The systematic assessment of the adaptability of urban tree species for the introduction and domestication is significant. Many impacts directly and indirectly related to climate change affect the selection process, such as urban floods, rising sea levels, soil salinization, heat and drought, pests and diseases, etc. These require further in-depth research and discussion.

2.3 Resilience strategies for urban tree species adapted to climate change

Climate adaptation strategies for urban trees have attracted widespread. As a proactive measure, urban green space should choice adaptive tree species for sustaining ecosystem services. The selection framework for urban trees adapted to climate change is explored to meet the actual needs of multi-objective and multi-functional urban green spaces. It provides useful reference and guidance for urban tree species planning.

B. Reiche, J. Tippmann, D. Krabel

Teilvorhaben 2

Förderdauer: 01.10.2018 – 30.09.2021

Projektträger: BMEL über die FNR; FKZ: 22004318

Die Gemeine Fichte (Picea abies) zählt auf Grund ihrer hohen Produktivität, ihren Holzeigenschaften und waldbaulichen Vorteile zu den bedeutenden Baumarten in der Forstwirtschaft und der holzverarbeitenden Industrie. Die im Anbau befindlichen Fichten-Herkünfte zeigen deutliche Unterschiede in ihrer Anpassungsfähigkeit (z.B. Pathogenresistenz, Trockentoleranz) an den jeweiligen Standort. Obwohl die mit Fichte bebaute Waldfläche kontinuierlich abnimmt, wird sie eine bedeutende Baumart bleiben. Deshalb wird Fichten- Vermehrungsgut, das mit regionaler Anpassung und erhöhter Widerstandsfähigkeit in Samenplantagen erzeugt wird, eine zunehmende Bedeutung zukommen. Für eine nachhaltige Waldbewirtschaftung muss daher die Erzeugung und Herkunft von Vermehrungsgut nach gesetzlich festgelegten Qualitätsanforderungen überprüft und sichergestellt werden. Ziel des Verbundprojektes ist es, ein auf repetitiver DNA basiertes molekulares Markersystem für die Identitätssicherung von Ausgangsmaterial und Forstvermehrungsgut der Fichte als Maßnahme für eine nachhaltige Waldbewirtschaftung zu entwickeln, bereitzustellen und auf seine Anwendungsmöglichkeit an anderen Nadelbaumarten zu testen.

K. Morgenstern, J.-U. Polster, B. Reiche, I. Szut, D. Krabel

FKZ: 22026416 vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über die Fachagentur nachwachsende Rohstoffe (FNR)

Bei der Qualität von forstlichem Vermehrungsgut wird die Gesundheit des Saatgutes wenig beachtet, obwohl die Auswahl von Saatgut für eine erfolgreiche Pflanzenproduktion und die Begründung von Waldbeständen unverzichtbar ist. Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Qualitätssicherung und Verringerung des wirtschaftlichen Risikos bei der Produktion von Forstgehölzen. Am Beispiel der Douglasie und des Erregers Rostige Douglasienschütte werden Methoden zur Inaktivierung des Pilzes in Pflanzenzellen erarbeitet sowie, basierend auf der Loop-mediated Isothermal Amplification (LAMP), ein schnelles und kostengünstiges Nachweisverfahren zur frühzeitigen Identifizierung eines Befalls entwickelt. In Anlehnung an die im Obstbau gängige Praxis, wird der Forstwirtschaft eine Technik zur Verfügung gestellt, die es dem Waldbesitzer/Baumschüler ermöglicht, Saatgut mit niedrigem oder keinem Erregerbefall zu verwenden.

Dendromass4Europe

M. Meyer, K. Morgenstern, N. Opfermann, K. Schaeffer, D. Krabel

Dendromass4Europe zielt auf die Etablierung nachhaltiger, regionaler Anbausysteme für die landwirtschaftliche Produktion von Dendromasse auf marginalen Standorten ab. Dazu werden Kurzumtriebsplantagen (KUP) angelegt. Die in den Plantagen produzierte Dendromasse (v.a. holzartige Biomasse, Rinde und Holz) wird an spezielle bio-basierte Wertschöpfungsketten geliefert. Diese schaffen zusätzliche Beschäftigungsmöglichkeiten in ländlichen Gebieten. Die Lieferketten werden auf eine optimale Effizienz bei der Beschaffungslogistik ausgerichtet. Dadurch kann der Ausstoß von CO₂-Emissionen reduziert werden. Die aus der Dendromasse produzierten, innovativen bio-basierten Materialien werden dazu beitragen, fossile Materialien zu ersetzen.

ZIELE

• Anlage und Erweiterung von 2.500 ha Kurzumtriebsplantagen mit Pappeln auf marginalen oder auf derzeit ungenutzten landwirtschaftlichen Flächen in ländlichen Gebieten

• Demonstration der Markteinführung und der Anwendung von 4 neuen bio-basierten Materialien (NBBM) im Zusammenhang mit der Schaffung von 4 neuen bio-basierten Wertschöpfungsketten, basierend auf der separaten Aufwertung des Holzes und der Rinde der Pappeln

• Senkung der Dendromassekosten durch Anpassung und Optimierung innovativer Ernte- und Lagerungssysteme

• Monitoring der Plantagen und laufende, anwendungsbezogene Forschung, um die Qualität der Plantagen, die Stabilität der Produktion, die optimale Auswahl der Pappelsorte und die Vermeidung von Risiken sicherzustellen

• Validierung der erwarteten positiven, ökologischen Auswirkungen durch Bewertung der Lebenszyklen der NBBM entlang der Wertschöpfungsketten (Ökobilanz)

ARBEITSPAKETE

Arbeitspaket 1 zielt darauf ab, die rechtlichen und konzeptionellen Grundlagen zu schaffen, die es D4EU ermöglichen, 2.500 ha Pappelplantagen auf landwirtschaftlichen Flächen zu errichten und zu betreiben. Dieses Land wird derzeit nicht oder kaum genutzt oder es handelt sich um Grenzertragsflächen. Ein weiteres Ziel ist die Planung von angemessenen Möglichkeiten der Landvalorisierung sowie von Bodenverbesserungs- oder Sanierungsmaßnahmen. D4EU kann so dazu beitragen, ungenutzte Böden wieder in Produktion zu bringen.

Arbeitspaket 2 umfasst die erfolgreiche Etablierung von 2.500 ha Kurzumtriebsplantagen sowie die damit verbundenen Lieferketten für die Dendromasse getrennt nach Holz und Rinde. Dies beinhaltet auch die Erprobung, Entwicklung und Demonstration relevanter Erntetechnologie. Im Zusammenhang damit steht die Entwicklung effizienter Lagerungs- und Konservierungsmethoden für eine mehrmonatige Erhaltung der Stämme. Das ist vor allem für die Industriepartner von großer Bedeutung: Die Möglichkeit, Stämme über einen längeren Zeitraum lagern zu können, gewährleistet eine kontinuierliche Versorgung mit Holz und Rinde in der gewünschten Qualität über das gesamte Jahr hinweg. Ein drittes Ziel ist die operative Überwachung der Plantagen. Da Pflanzenwachstum und -ertrag von den Standort- und Bodenparametern abhängen, ist es wichtig, diese Parameter sorgfältig zu untersuchen.

Arbeitspaket 3 beinhaltet die Ermittlung geeigneter Parameter für die Nutzung von Plantagenholz bei einer großindustriellen Verarbeitung. In einem weiteren Schritt werden die Ergebnisse der Industrieversuche genutzt, um die Vollkosten und die Produktauswirkungen des neuartigen Rohstoffs auf den Produktionsprozess zu analysieren.

Arbeitspaket 4 zielt darauf ab, fungizide Verbindungen in der Pappelrinde zu identifizieren. Dies geht mit der Suche nach den Pappelarten mit dem höchsten Gehalt an fungiziden Substanzen einher. Darüber hinaus muss eine neue Behandlungsmethode zur Fixierung der Fungizide im Materialgemisch entwickelt werden. Mit den Versuchen soll bestimmt werden, wie hoch der erforderliche Anteil an natürlichen Fungiziden in den neuen bio-basierten Materialien sein muss um eine größtmögliche Schutzwirkung zu erzielen.

Arbeitspaket 5 umfasst die Begleitung der Forschung und Entwicklung im Produktbereich durch Lebenszyklus- und Akzeptanzanalysen. Somit werden alle Aktivitäten sowie die Etablierung der Wertschöpfungsketten anhand ökologischer und sozio-ökonomischer Kriterien bewertet. Weitere Ziele sind die Ableitung von Möglichkeiten zur Steigerung der Akzeptanz von Kurzumtriebsplantagen und die Identifikation von Spielräumen für weitere Systemverbesserungen in Bezug auf ökologische Effizienz.

Arbeitspaket 6 wird sich auf die Kommunikation, Nutzung und Verbreitung von Projektergebnissen konzentrieren. Damit möchte Dendromass4Europe dazu beitragen, die bio-basierte Industrie in Europa durch die Steigerung in den Punkten Effizienz, Rentabilität, Wettbewerbsfähigkeit und optimaler Ressourcenverbrauch zu stärken.

Arbeitspaket 7 ist für die Koordinierung des Projekts verantwortlich. Dazu gehört die technische, administrative, finanzielle und rechtliche Verwaltung des Projekts. Das Ziel des Arbeitspakets 7 besteht in der Sicherstellung eines effektiven Managements bei der Verwaltung, der Projektkoordinierung und der Überwachung der laufenden Arbeiten von Dendromass4Europe.

DAAD-Doktorandenstipendium sowie Staatsstipendium der Mongolei für Frau Bayartaa Nyamjav, Mongolei
As a reaction on various case-scenarios and forward-looking statements concerning climate change discussions, foresters started to focus their interest on mechanisms of adaptability of the tree species and the mechanisms of a plant to react on a changing environment. In this context a number of questions have to be discussed:
- Do species or populations have different abilities to react on such a challenge like climate change?
- If yes, which are the mechanisms of such species/populations which are more adaptable than other species/populations?
- Are those species/populations the most adaptable in the future, which are the most adaptable at the moment?
- Which traits are suitable for measuring adaptability?
Due to their long life, their attachment to one place and a comparably fast changing environment the survival of a tree species or tree population dependents on the capacity to adapt to different environmental situations. This capacity (adaptability) has to be regarded on the level of the individual or on the population level. On the level of an individual the capacity is expressed as a specific phenotype. Concerning forest trees there exist a number of possibilities how the plant might react on different situations. The mechanism of leave abscission as one reaction to drought stress or the differentiation of reaction wood as a result of mechanical forces are two examples. On the level of the population adaptability and adaptedness to a specific environment is expressed in specific genetic structures which means the occurrence of specific genetic variants and their distribution within the population. As a result of this strategy and by the process of selection specific morphological and/or physiological subpopulations might be generated. In some cases these subpopulations are adapted to very specific environmental conditions.

Aim of the Project

• Determination of the genetic structures from oak (Quercus spec. L.) populations (seeds) from extreme sites
• Evaluation of selection by determination of the genetic structures of young seedlings which survived drought treatment
• Determination of the influence of water supply during the phase of bud induction and leaf development and other phenotypic characteristics during the following vegetation period
• Studies on genetic conditionality of morphological/anatomical traits by investigating the progeny of different provenances on one and the same stand
• Investiagtion on trait variation of different oak provenances, originating from stands with different water supply and the reaction on varying water supply
• Intermediate-term observations on the influence of varying water supply on growth, morphology, anatomy and phenology as well as physiology on the oak provenances

K. Stetzka

Bioindikation, pH-Wert, Eutrophierung, Biomonitoring

 

Van Thi Yen

Eurycoma longifolia Jack is a well-known medicinal plant, which was researched and developed in Vietnam as well as in other Asian countries. The extensive harvest of wild-grown trees for medicinal use has led to rapid thinning of the natural populations and a potential loss of genetic diversity of this species. Although there have been several research reports on distribution and bioactive components of this species in Vietnam, the surveys are preliminary and the incomplete data. Moreover, there is little to no detailed information on the ecological distribution areas and genetic diversity of this species in Thua Thien Hue province. The aim of proposed project is not only focusing on the natural distribution areas and genetic diversity of E. longifolia populations in lowland and highland mountains but also in sandy areas in order to identify genotypes with and to catalogue the genotypes in three different ecological zones in Thua Thien Hue province, Vietnam. In addition, species distribution and genetic diversity studies are essential for providing information for propagation, domestication and breeding programs as well as conservation of forest genetic resources. Therefore, the following questions should be discussed:

- How is the distribution of E. longifolia populations in three ecological areas?

- How are the population genetic structures? 

- Are there differences in genetic variation within populations and between populations?

- How is the correlation between phenotype and genotype of this species?

Aims of the Project:  

- To determine the ecological distribution zones of E. longifolia in the study area;

- To analyze the genetic diversity between and within different ecological zones of E. longifolia;

- To estimate the genetic population structure of E. longifolia.

M. Binder / A. Roloff

Das Wachstumsverhalten von Taxus baccata und Ilex aquifolium bei vermehrtem Strahlungsgenuss z.B. durch Auflichtung des Oberstandes folgt nicht den Strategien der meisten heimischen Baumarten, die ihr Höhenwachstum in diesem Falle steigern. Die beiden Baumarten behalten ihr langsames Wachstum bei.

Es soll untersucht werden, ob die Eigenschaften des hydraulischen Systems als limitierender Faktor auf die Photosyntheseleistung wirken. Daraus sollen auch Aussagen zum Anpassungsvermögen der Baumarten in Hinblick auf den Klimawandel abgeleitet werden. Um die Messwerte von Ilex und Taxus einordnen und vergleichen zu können, sollen die Werte ebenso an Rotbuche am selben Standort gewonnen werden.
Zur Klärung der Fragestellung werden im Freiland ausgehend von der Wasserverfügbarkeit im Boden (Bodenfeuchtemessung) über den Wassertransport im Zweig (Xylemsaftflussmessung) bis hin zum Blatt (Gaswechselmessung zur Bestimmung der Photosyntheserate; Blatt-Wasserpotentialmessung) Untersuchungen durchgeführt. Im Labor werden anschließend Leitfähigkeitsmessungen durchgeführt und anhand von Dünnschnitten der Zweige die Xylemanatomie untersucht.

M. Forker / A. Roloff

Die Caatinga zählt in Südamerika zu den saisonalen Trockenwaldgebieten mit der größten Ausdehnung. Die Dürren von 2012 und 2013 unterstreichen die Bedeutung von Forschung zu nachhaltigen Landnutzungformen in diesen Gebieten, die Klimaänderungen aushalten. Wenig ist bekannt zu Regeneration abgeholzter Trockenwaldbereiche. Außerdem mangelt es an geeigneter Bestimmungsliteratur als Grundlage von Waldinventuren. Ziele des Promotionsvorhaben: a) Wie unterscheidet sich die Artenzusammensetzung zwischen jüngeren (< 3 Jahre) und älteren (mind.>10 J.) Sukzessionsstadien? b) Welche Auswirkungen gibt es für die oberirdische Biomasse?

Untersuchungsgebiet: Naturdenkmalsfläche “Grota de Angico” (2,183 ha), im Nordwesten von Sergipe in den Munizipien Canindé do São Francisco und Poço Redondo. Es wird im Nordosten durch den Fluss São Francisco begrenzt. Das Klima ist semiarid mit Jahresdurchschnittstemperaturen von 26-28°C, und einem jährlichen Niederschlag von 500-700 mm mit ausgeprägter Trockenzeit.

Methoden: Der Ansatz erforderte ein stratifiziertes Sampling-Design, die Untersuchungsflächen wurden innerhalb der beschriebenen Vegetationstypen zufällig gewählt. Auf 40 Plots (20x20 m) wurden jeweils Artenzusammensetzung, BHD, und Höhe aller Individuen > 2,5 cm BHD erfasst. Folgende Vegetations- bzw. Habitattypen lassen sich unterscheiden und wurden (mit Ausnahme des ersten Typs) durch Vegetationsaufnahmen belegt: 1) Spülsaumgesellschaften am Flussufer, 2) Baum- und Strauchgesellschaften auf etablierten Dünen und Sandbänken entlang des Flusses, 3) Kakteen-dominierte steinige Hänge, 4) Hochwüchsige Formationen, an den Seitentälern entlang ephemerer Bäche, 5) ältere Sekundärvegetationsstadien, 6) ein 3 Jahre altes Sukzessionsstadium.

Ergebnisse: Die Artenzahl sowie die Biomasse liegen in den jüngeren Sukzessionsstadien deutlich unter denen der älteren Stadien und anderer Vegetationstypen. Die Abholzung zur Schaffung von Weideflächen verhindert dauerhaft die Verjüngung mit naturnahen Caatinga-Beständen, da sich auf den häufig gestörten Flächen nur Pionierbaumarten halten können.

Mit der Software  Lucid 3 Builder wurde ein sogenannter multiple entry key erstellt, mit dessen Hilfe 99 Gattungen aus 43 Familien des Untersuchungsgebietes bestimmt werden können. Der Schlüssel wird online zugänglich gemacht.

K. Morgenstern, J.-U. Polster, D. Krabel

Entwicklung von Schnelltests zur Qualitätssicherung bei der Forstpflanzenproduktion und Bereitstellung von leistungsstarkem Saat- und Pflanzgut

Gefördert vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über die Fachagentur nachwachsende Rohstoffe (FNR)
Förderkennzeichen: 2220WK06X4

Die Erzeugung von gesundem Saat- und Pflanzgut ist eine grundlegende Voraussetzung für die Begründung ökologisch stabiler und wirtschaftlich leistungsfähiger Waldbestände. Dennoch ist die Forstpflanzenproduktion heute, wie in der Vergangenheit gleichermaßen, durch biotische Schadfaktoren bedroht und neue, invasive Arten gewinnen in Folge von Klimawandel und Globalisierung zunehmend an Bedeutung.

Das Erkennen und Identifizieren von Pathogenen ist eine wesentliche Voraussetzung, um die Ausbreitung von Krankheitserregern zu reduzieren und Pflanzenschutzmaßnahmen effektiv umzusetzen. Von besonderem Interesse ist dabei der frühzeitige Nachweis in Saatguterntebeständen, Samen und Jungpflanzen. Hierfür werden effiziente und praxistaugliche Diagnoseverfahren benötigt.

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines DNA-basierten Schnelltests, der bisherigen Standardverfahren (Bsp. Kultivierung, PCR-basierte Verfahren) im Hinblick auf Sensitivität, Arbeitsaufwand und Kosten überlegen ist. Darüber hinaus wird die Verbreitung ausgewählter Pathogene in deutschen Saatguterntebeständen untersucht, um das Risiko einer Übertragung über Saatgut zu bewerten.

In das Vorhaben werden die Kiefern-Pathogene Gibberella circinata (Pechkrebs der Kiefer; EPPO A2), Sphaeropsis sapinea (Diplodia-Triebsterben der Kiefer) und Lophodermium seditiosum (Kiefernschütte) einbezogen. Die Auswahl der Pathogene erfolgte anhand der forstwirtschaftlichen Bedeutung der Wirtspflanze, dem aktuellen Schadpotenzial der Pilze sowie der erwarteten zunehmenden Beeinträchtigung der Wirtsbaumart durch die ausgewählten Pathogene aufgrund klimatischer Veränderungen.

B. Kniesel

Wasserhaushalt  und Totholz als entscheidende Steuerfaktoren in einem sich verändernden Klima

Gefördert durch den Waldklimafonds

Projektpartner:
Institut für Bodenkunde und Standortslehre (Prof. Karsten Kalbitz (Antragsteller), Prof. Karl-Heinz Feger), Institut für Allgemeine Ökologie und Umweltschutz (Prof. Goddert von Oheimb)

Naturnahe Waldwirtschaft oder ein völliges Einstellen der Bewirtschaftung sollte sich positiv auf die Kohlenstoff (C)-Speicherung der Wälder auswirken. Allerdings erfolgen derzeit dramatische Änderungen im Boden- und Standortswasserhaushalt (lange und intensive Trockenperioden, Starkniederschläge) mit unbekannten Auswirkungen auf die C-Speicherung z.B. in naturnahen Buchenwäldern. So ist weitgehend unbekannt, wie sich eine Steigerung an ober- und unterirdischem Totholz durch Nutzungsverzicht auf die langfristige C-Speicherung im Boden in Abhängigkeit von der Bodenfeuchtedynamik auswirkt und welche Rückkopplungsreaktionen auf den Bodenwasserhaushalt zu erwarten sind. Die Wechselwirkungen zwischen verfügbarem Bodenwasser, Totholz, lebenden Bäumen mit ihren Wurzelsystemen und der C-Speicherung im Boden sind unter sich stark verändernden Umweltbedingungen wenig erforscht. Vor diesem Hintergrund soll im „Buchenwaldgebiet Kossa“ in der Dübener Heide (NW Sachsen) quantifiziert werden, wie räumlich-zeitliche Muster in der Bodenfeuchte die ober- und unterirdische C-Speicherung beeinflussen. Natürliche Gradienten im Standortswasserhaushalt werden genutzt, um die Folgen der klimawandelbedingten Änderungen im Feuchteregime auf die C-Speicherung der Buchenwälder zu erfassen und daraus Szenarien für die zukünftige Entwicklung abzuleiten. Im Fokus des interdisziplinären Forschungsansatzes steht die Quantifizierung der Auswirkungen eines veränderten Bodenwasserhaushalts auf die Wuchsleistung der Buchen (ober- und unterirdische Biomasse), das Totholzaufkommen sowie die langfristige C-Speicherung im Boden. Gleichzeitig soll geklärt werden, welche Rückkopplungen eine eventuelle Erhöhung der organischen Bodensubstanz durch Totholz auf die Bodenfeuchtedynamik hat. Hierfür wird ein langfristiges, integriertes Monitoring wichtiger Standorts- und Bestandesparameter mit Freilandexperimenten, modernsten Analysemethoden im Labor sowie Modellierungsansätzen kombiniert.

S. Gillner / A. Roloff

Seit dem frühen Altertum wird der Olivenbaum im Mittelmeergebiet kultiviert. Damit zählt er zu einer der ältesten Kulturpflanzen der Erde. Es ist bekannt, dass Olivenbäume ein hohes Alter erreichen können. Bei der Recherche zum Alter besonders alter Exemplare zum Beispiel der Bäume auf Kreta, Stara Maslina in Montenegro, Tavira in Portugal oder in S’Ozzastru in Italien existieren für die meisten Bäume Angaben zu den Höhen, den Umfängen oder den Durchmessern. Diese Daten sind relativ schnell und unkompliziert durch Messungen zu ermitteln, geben allein aber keine Auskunft über das Alter, sondern eben nur über die enormen Ausmaße der Bäume. Altersangaben bis 2.000 Jahren sind für diese Bäume häufig zu finden, teilweise werden Angaben bis zu 5.000 Jahren gemacht. Diese Informationen werden bis auf wenige Ausnahme ausschließlich ohne Quellen und Dokumentation verbreitet, so zum Beispiel auch für den angeblich ältesten Olivenbaum der Welt in Vouves auf Kreta.

Ziel der vorliegenden Untersuchung war auf Basis der Dendrochronologie (dendron = griech. Baum, chronos = griech. Zeit und logos = griech. Lehre) das Alter von drei mächtigen Olivenbäumen auf Korfu zu schätzen. Die Durchmesser der Stämme und die Höhen der Bäume zeichnen sie als besonders imposant aus und liefern vergleichbare Daten wie für die ältesten Olivenbäume der Welt.

Die Ergebnisse aus dem linearen Regressionsmodell der Untersuchung schätzen das Alter des jüngsten Baumes auf ca. 735 Jahre und das des ältesten Baumes auf ca. 1.120 Jahre.

A. Dreßler / A. Roloff, P. Scheewe

Mit dem Projekt AdapTree sollte auf dem Gebiet der angewandten Klima- und Gehölzforschung die Grundlage für ein optimiertes und wissenschaftlich fundiertes Verfahren zur Vorbehandlung von Baumschulware gegen Trockenstress erarbeitet werden.

Ziel dieses Forschungsvorhabens war die Ermittlung einer Bewässerungsstrategie, die zu einer Erhöhung der Trockenheitstoleranz junger Baumschulpflanzen und damit zur Steigerung ihrer Überlebenschancen am trockenen Stadtstandort führt. Beurteilt wurden die Physiologie, die Anatomie und die jährlichen Zuwächse der Pflanzen.

Im Rahmen des zweijährigen Freilandversuches wurden jeweils 450 Pflanzen der fünf Baumarten Sorbus aucuparia, Tilia platyphyllos, Styphnolobium japonicum, Acer campestre und Populus nigra 'Italica' bei drei unterschiedlichen Bewässerungsstrategien im Jahr 2013 im Freiland kultiviert. Im Folgejahr wurden diese Bäume während der Vegetationsperiode Trockenheit ausgesetzt. Durch die Abdeckung des Bodens mit einer grünen, wasserundurchlässigen Gewebeplane konnte der Wassereintrag durch natürliche Niederschläge minimiert und die gesteuerte Bewässerung mittels Tropfschläuchen gewährleistet werden.
Anhand von ökophysiologischen Messungen (Gaswechsel, Chlorophyllfluoreszenz, Wasserpotentiale) und morphologisch-anatomischen Untersuchungen (Höhen- und Dickenwachstum, Trockenmassen, Gefäßgrößenverteilung) wurde die Entwicklung der Baumarten bei den jeweiligen Bewässerungs­strategien sowie bei Trockenheit im Folgejahr erfasst. Daraus wurden bewässerungsbedingte Reaktionen auf und Anpassungen an Trockenheit für die jeweiligen Baumarten abgeleitet.

U. Pietzarka / A. Roloff

Konkurrenz, Keimung, Schattentoleranz, Photosynthese, Höhenwachstum, Gefährdung

B. Kniesel/ A. Roloff

Trockenstressanpassung, Blattmorphologie, -anatomie, Dendroklimatologie

D. Krabel, M. Meyer, S. Rust, H. Pelikan
Biotechnologie-Förderung des Freistaates Sachsen

S. Gillner / A. Roloff

Mortalität, Ökologie, Dendrochronologie

M. Meyer, A. Solger, D. Krabel

„Erschließung und Erhaltung genetischer Ressourcen von Baumarten für den landwirtschaftlichen Anbau“ im Rahmen des vom BMVEL geförderten Verbundprojektes „Züchtung schnellwachsender Baumarten für die Produktion nachwachsender Rohstoffe im Kurzumtrieb (FASTWOOD)

M. Meyer, A. Solger, D. Krabel

„Erschließung und Erhaltung genetischer Ressourcen von Baumarten für den landwirtschaftlichen Anbau“ im Rahmen des vom BMVEL geförderten Verbundprojektes „Züchtung schnellwachsender Baumarten für die Produktion nachwachsender Rohstoffe im Kurzumtrieb (FASTWOOD II)

FastWOODIII: Züchtung schnellwachsender Baumarten für die Produktion nachwachsender Rohstoffe im Kurzumtrieb

TP 5: Beurteilung und Optimierung wesentlicher anatomisch/ physiologischer Parameter für die Züchtung schnellwachsender Baumarten im landwirtschaftlichen Anbau

01.12.2014 - 30.11.2017

Förderkennzeichen: 14NR008, Bundesmisterium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz

Einem Mangel an Holz, welcher für die nahe Zukunft prognostiziert wird, kann zukünftig, zumindest für spezifische Sortimente, durch die Bereitstellung von Holz schnellwachsender Baumarten in geeigneter Qualität und Biomasseleistung, entgegengewirkt werden. Es sollen deshalb im Teilprojekt 5 des Projektverbundes FastWOOD folgende Ziele erreicht werden:

1.holzanatomische u. –physiologische Charakterisierung von verschiedenen Pappel-Genotypen mit dem Ziel einer Beschreibung der Zellcharakteristika Faserlänge, Holzdichte, Energiegehalt als Basisparameter für die stoffliche und thermische Verwertbarkeit dieses Rohstoffes. 2. Darstellung der Bewurzelungsfähigkeit verschiedener Pappelgenotypen und der frühen Wurzel- und Spross-Entwicklungsphase unter verschiedenen Nährstoff- und Bewässerungsbedingungen als Grundlage für eine gezielte Steuerung der Wuchsbedingungen während der Etablierungsphase auf der Plantage, 3. Die Eingrenzung der Parameter, die für eine frühzeitige Blühinduktion verantwortlich sind, 4. Sammlung neuer Akzessionen.

Projektpartner:

Nord-West-Deutsche Forstliche Versuchsanstalt, Hann-Münd

Thünen-Institut, Großhansdorf

Staatsbetrieb Sachsenforst, Pirna/Graupa

Amt für Saatzucht und Pflanzenproduktion, Teisendorf

Landeskompetenzzentrum Forst Eberswalde, Eberswalde

Forschungsinstitut für Bergbaufolgelandschaften e.V.Finsterwalde                      

A. Roloff

Konkurrenz, Stresstoleranz, Wasserhaushalt, Vitalität, nichtheimische Baumarten

S. Gillner / A. Roloff

Der bereits stattfindende Klimawandel mit ansteigenden Temperaturen, einer Zunahme von Trockenperioden und Hitzewellen während der Vegetationsperiode wird das Risiko von Trockenstress für Bäume und Sträucher erheblich erhöhen. Eine der Herausforderungen ist daher die erfolgreiche Etablierung von gesunden, langlebigen und an die spezifischen urbanen Standorte adaptierten Bäume, um die ökologischen und ökonomischen Wohlfahrtswirkungen städtischen Grüns auch in Zukunft zu  gewährleisten. Durch die vergleichsweise geringen Wurzelvolumina, die Bodenverdichtung und die generell höheren Temperaturen auf versiegelten Standorten sind Stadtbäume in besonderer Weise einem negativen Wachstumsumfeld durch Hitzestress, eine geringe Luftfeuchtigkeit und Bodentrockenheit ausgesetzt. In Zukunft sollten die Trockenstress-Resistenz und eine hohe Vitalität unter urbanen Standortbedingungen neben den ästhetischen Gesichtspunkten Hauptkriterien für die Baumartenwahl sein. Das Ziel dieser Arbeit im Verbundprojekt REGKLAM war es deshalb, sowohl die Eignung einiger häufig verwendeter Straßenbaumarten für stark versiegelte Straßenbaumstandorte als auch deren Toleranz gegenüber Trockenstress am Beispiel von Dresden zu identifizieren.

Laufzeit des Vorhabens:         01.07.2010 – 30.06.2014

FKZ 0315817C, Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMF)

Das Ziel des Verbundvorhabens Klon-Forst bestand darin, erstmals Mehrklonsorten bei der Baumart Douglasie (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco) mit jeweils spezifischer Eignung für die reguläre Forstwirtschaft (Bsp. Erzeugung von Qualitätsholz) sowie für Schnellwuchsplantagen (Bsp. Erzeugung von Energieholz und Biomasse) zu schaffen. Die klonale Vermehrung der Douglasie sollte durch biotechnologische Verfahren unter Nutzung der somatischen Embryogenese erfolgen. Hierfür wurden grundlegende Probleme der somatischen Embryogenese an Gewebe adulter Elitebäume bearbeitet und Verfahren zur verlustarmen Akklimatisierung somatischer Keimpflanzen einschließlich der Nutzung von Mykorrhizapilzen etabliert. Parallel dazu wurde an der Entwicklung molekularer Marker für eine frühzeitigen Bewertung von Qualitäts- und Resistenzmerkmalen gearbeitet. Insgesamt sollte mit dem Vorhaben erstmals ein verallgemeinerungswürdiges Beispiel für die Anwendung biotechnologischer Verfahren für die Züchtung und Verwertung forstwirtschaftlich wichtiger Nadelholzarten in Deutschland geschaffen werden.

Aufgabe der AG Molekulare Gehölzphysiologie im Verbundprojekt war die genetische Kartierung von Quantitative Trait Loci (QTL) zu relevanten physiologischen und morphologisch/anatomischen Eigenschaften der Douglasie. Damit sollte eine Bewertung der Merkmale Stammqualität, Astigkeit und Resistenz gegenüber dem Erreger der Rostigen Douglasienschütte (Rhabdocline pseudotsugae Syd.) bereits im Zellkulturstadium ermöglicht werden. Darüber hinaus wurden Untersuchungen zu Infektions- und Verbreitungswegen von R. pseudotsugae durchgeführt. So wurde im Rahmen des Vorhabens R. pseudotsugae erstmals mit molekulargenetischen Methoden endophytisch in verschiedenen Gewebetypen der Douglasie nachgewiesen und Saatgut als potenzielle Infektionsquelle identifiziert.

Projektpartner:          

Humboldt-Universität zu Berlin, Institut für Biologie, Gruppe                                        Entwicklungsbiologie, Invalidenstr. 42, 10115 Berlin                                 

Technische Universität Dresden, Institut für Forstbotanik und Forstzoologie, AG Molekular Gehölzphysiologie, Pienner Str. 7, 01737 Tharandt

Institut für Pflanzenkultur e.K., Solkau 2, 29465 Schnega

Staatsbetrieb Sachsenforst, Bonnewitzer Str. 34, 01796 Pirna

Baumschulen Oberdorla GmbH, Burgstraße 57, 99986 Vogtei OT Oberdorla

Reinhold Hummel GmbH + Co. KG, Köstlinstraße 121, 70499 Stuttgart

B. Kniesel

Klimaänderung, intra- und interspezifische Konkurrenz, Dendrochronologie

M. Meyer, K. Morgenstern, D. Krabel
Auftraggeber / Kooperator: R. Brandt, Staatsbetrieb Sachsenforst

B. Kniesel

Neuere Untersuchungen haben gezeigt, dass die Frequenz und Intensität von Störungsereignissen wie Dürre und Frost die Zusammenstellung und Dynamik von Pflanzengemeinschaften stark beeinflussen können. Unser gegenwärtiges Verständnis der zu Grunde liegenden ökologischen Prozesse und ihrer Interaktionen mit anderen Stressoren sind sehr begrenzt, jedoch essentiell für eine Vorhersage der Konsequenzen von veränderten Störungs- und Stressregimen. Das vorgeschlagene Projekt zielt auf ein mechanistisches Verständnis der Reaktionen von Wäldern auf Störungsereignisse und Stressoren. Dafür werden wir dendrochronologische Analysen, Punktmusteranalysen, individuen-basierte Modellierung und moderne statistische Verfahren zur Modellselektion miteinander kombinieren. Als spezielles Untersuchungssystem werden Buchen-Eichen-Mischwälder entlang eines Feuchtegradienten ausgewählt. Dendrochronologische Untersuchungen und Analysen der Holzanatomie werden Informationen auf Individuenebene über die Reaktionen des Baumwachstums auf verschiedenartige Umweltsignale liefern. Für eine Vorhersage der Konsequenzen dieser Reaktionen auf den nächst höheren hierarchischen Systemebenen (Bestand und Wald) werden individuen-basierte Waldmodelle benutzt, die alternative Hypothesen über die lokalen Interaktionen benachbarter Bäume testen, und prüfen, welche Konsequenzen Veränderungen in der Morphologie und Leistungsfähigkeit der Bäume infolge von Nachbarschaftskonkurrenz, Trockenstress und Störungen haben. Mit Hilfe moderner statistischer Verfahren wird das plausibelste individuen-basierte Modell ausgewählt. Auf der Basis von Simulationsexperimenten werden Akkumulationseffekte von Störungen und Stress auf die Baummortalität und charakteristische räumliche und zeitliche Muster auf Bestandesebene prognostiziert.

Unsere Ergebnisse werden fundierte mechanistische Kenntnisse über die Pufferkapazitäten von Mischwäldern bezüglich aktueller und vorhergesehener Änderungen im Klimaregime unter besonderer Berücksichtigung der Sequenz und Intensität extremer Ereignisse zur Verfügung stellen.

S. Heemann / K. Stetzka, A. Roloff

Biodiversität, Flora, Neophyten, Artenspektrum, Gehölzarten, Naturschutz

M. Meyer, K. Morgenstern, D. Krabel, U. Pietzarka
Stiftung Naturschutz Schleswig-Holstein

Projektpartner im Verbundprojekt "Stadtbäume als Klimabotschafter"

S. Gillner, A. Dreßler

Laufzeit: September 2017 bis Oktober 2019

• Gefördert durch – Sparkling Science – ein Forschungsprogramm des Bundesministeriums für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft (ehemaliges BMWF)

© sparkling science

Die Grüne Infrastruktur im Allgemeinen und Stadtbäume im Besonderen gelten aufgrund ihrer Ökosystemleistungen als ein besonders wichtiges Element städtischer Klimaanpassungsstrategien. Wie viel vermögen sie wirklich zu leisten und welche Baumarten sind dem Klimawandel angepasst? Projektziel ist, zu einem besseren Verständnis des Zusammenhangs zwischen dem Wachstum, der Phänologie und Ökosystemleistungen von Stadtbäumen beizutragen.

Schüler*innen aus verschiedenen mitteleuropäischen Städten und Gemeinden (Salzburg, Wien, Weer, Dresden, Szeged) sammeln mit einer Web App Daten zur Phänologie (Blattaustrieb, Blühen, Fruchten, Laubverfärbung), die sie gemeinsam mit den Wissenschaftler*innen vergleichend im Projektverbund auswerten. Diese Datenanalyse veranschaulicht das Reaktionsmuster verschiedener Baumarten auf den Witterungsverlauf in einer Stadt und das Reaktionsmuster derselben Arten auf den Witterungsverlauf in verschiedenen Städten. Da Stadtbäume die Klimaregion der Stadt widerspiegeln, lernen Schüler*innen Klimaregionen anhand von Witterungsverläufen, Klima- und Phänologiedaten zu charakterisieren und die Wechselwirkungen zwischen Stadtklima und Stadtnatur zu verstehen. Zukunftsszenarien des Klimawandels werden durch jene Städte im Projektverbund charakterisiert, die bereits heute durch trockenere, heißere Sommer und durch häufigere Starkregenereignisse geprägt sind. Zusätzlich zu den phänologischen Beobachtungen erfolgen Messungen zur Blattfläche, Absenkung der Oberflächentemperatur durch den Baumschatten und kontinuierliche Mikroklimamessungen an Baumstandorten.

Ausgehend von den gemessenen Daten erstellen Schüler*innen nicht nur quantitative Bewertungen der klimatischen Regulationsleistungen dieser Stadtbäume, sondern setzen ihre Untersuchungsergebnisse und Projekterfahrungen künstlerisch um. Damit können sie aus ihrer Perspektive die Bedeutung von Stadtbäumen kreativ darstellen. Das Aufeinandertreffen verschiedener Perspektiven ermöglicht zudem eine wertvolle interkulturelle Lernerfahrung.

A. Roloff / D. Krabel

Quercus robur ssp. robur, ssp. petraea, Morphologie, Physiologie, Genetik.

Vor dem Hintergrund zu erwartender klimatischer Veränderungen und zunehmender Urbanisierung soll im Rahmen des Forschungsprojekts eine anwendungsoptimierte Planungssoftware citree zur Auswahl von Gehölzen für urbane Räume entstehen, die zu einer effektiven und effizienten städtischen Grünplanung beitragen soll. Dabei soll nicht nur die Artspezifik der Gehölze berücksichtigt werden, sondern auch Aspekte der Planungspraxis, der physischen Gesundheit (insb. in Hinblick auf Luftreinheit und Allergiepotenzial) sowie der subjektiven Bewertung.

Verbundforschung: Projekt ISOWOOD-BREEDING

Zitterpappeln - Energie- und Rohstoffquelle der Zukunft?

Bis zum Jahr 2020 wollen die Staaten der EU den Anteil erneuerbarer Energien auf 20% des gesamten Energie­ver­brauches erhöhen. Diese Ziel­setzung eröffnet einen enormen Markt­­zu­wachs für regenerative Energien, so auch für Holzhack­schnitzel und Pellets. Der Anbau schnellwachsender Baum­arten in Kurz­um­­triebs­plantagen (KUP) stellt Dendromasse sowohl für eine CO₂ neutrale Wärme­erzeugung, als auch für die Produktion von Papier oder Dämmstoffen bereit. KUP helfen den Nutzungsdruck auf die Wälder zu senken, bieten gegenüber Ackerland eine bessere Lebensraumfunktion (Boehmel, 2008) und schützen vor Erosion. Neben diesen ökologischen Vor­­teilen ist jedoch vor allem die Wirt­schaft­lich­­keit von Kurzumtriebsplantagen das entscheidende Kriterium für Landwirte, sich für eine derartige Landnutzungsform zu entscheiden. Ziel muss es daher sein, dass Potenzial der KUP als erneuerbare Energieträger und Rohstofflieferanten voll­ständig aus­zu­schöpfen.

In Mitteleuropa werden für eine Bewirtschaftung im Kurzumtrieb vorwiegend Weiden- und Pappelarten angebaut. Bei der Europäischen Zitterpappel (Populus tremula) handelt es sich um ein ein­heimisches Gehölz mit zonaler Verbreitung (Abb. 1). Bezüglich der Wasser­ver­sorgung sowie der Nähr­kraft und Durchlüftung des Bodens ist P. tremula anspruchsloser als andere Pappelarten. Gemessen an Ihren Wuchs­leistungen im Kurzumtrieb scheint P. tremula nach bisherigen Untersuchungen den Pappeln anderer Sektionen unter­legen zu sein.

Bereits in den fünfziger Jahren erkannte man das Potenzial dieser schnellwachsenden Baumart und so wurden deutschlandweit Zitterpappelsorten mit dem Ziel gezüchtet und angebaut, eine gute Stammqualität bei gleichzeitig guter Wüchsigkeit zu erzeugen. Dieses Holz wurde für die Wert-, Streichholz- und Papier­produktion benötigt (Schönbach und Dathe, 1962). Für einen Anbau in Kurzumtriebsplantagen sind jedoch vor allem die für eine energetische Nutzung relevanten Merk­male wie Zuwachs, Resistenzen und Holzinhaltsstoffe maßgeblich. Da in den vergangenen Jahr­zehnten alle Züchtungsaktivitäten an Pappel in Deutschland nahezu eingestellt wurden, ist die heutzutage für den KUP‑Anbau zur Verfügung stehende Sortenvielfalt keinesfalls ausreichend.

Die Bereitstellung „neuer Pappelsorten“ mit wirtschaft­lich konkurrenzfähigem Bio­masse­ertrag ist deshalb eine Grundvorrausetzung zur Etablierung von Kurzumtriebsplantagen in Deutschland. Im Rahmen von zwei Forschungsprojekten widmet sich die Arbeitsgruppe Molekulare Gehölzphysiologie der TU Dresden aktuell dieser Fragestellung. In einem Teilprojekt, des vom BMELV-geförderten Verbundvorhabens „FASTWOOD“ (FKZ: 22011507), sollen zunächst die bereits im Rahmen des Forstvermehrungsgutgesetzes zugelassenen und noch in vorhandenen Sammlungen vorliegenden Pappelklone physiologisch und anatomisch charakterisiert und auf ihre Eignung für den KUP‑Anbau untersucht werden. In einem zweiten, vom BMBF geförderten Verbundvorhaben „ISOWOOD‑BREEDING“, bearbeitet die Arbeitsgruppe einen mehr auf den molekularbiologischen Grund­lagen basierenden Lösungsansatz.

Unter der Koordination der AG molekulare Gehölzphysiologie, TU Dresden arbeiten in diesem Projekt Partner aus der Wissenschaft (GFZ in  Potsdam, Institut für Forstnutzung der TU Dresden) und Wirtschaft (P&P Dienstleistungs GmbH & Co. KG) in verschiedenen Teilprojekten zusam­men (Tab. 1). Ziel des gemeinschaftlichen Vorhabens ist es, mittels natürlich im Genom vor­kommen­der Unterschiede so genannter Polymorphismen, wie etwa „Single Nucleotid Polymorphisms“ (SNP) oder „Simple Sequence Repeats“ (SSR), Bereiche im Pappelgenom zu identifizieren, die an der Verschlüsselung züchtungsrelevanter Eigen­schaften beteiligt sind. Eine dieser Eigenschaften ist die Wassernutzungseffizienz der Pflanzen. Bäume benötigen gegenüber einjährigen Kulturpflanzen vergleichsweise große Wasser­mengen. Die in der Regel für Kurzumtriebsplantagen zur Verfügung stehenden bzw. vom Landwirt bereitgestellten Flächen sind jedoch, bezogen auf den Wasserhaushalt, Grenzstandorte. Dies bedeutet, dass solche Arten beziehungsweise Genotypen identifiziert werden müssen, die eine hohe Wassernutzungseffizienz bei gleichzeitig ausreichendem Ertrag aufweisen (Monclus, 2005). Ausgehend von den Klima-Beobachtungen der vergangenen Jahre sind zudem in Zukunft, während der Vegetationsperiode, Phasen mit stärkerer Bodentrockenheit zu erwarten (siehe „For a Sustainable Germany“, 2008). Diese Perioden wirken bei den Pflanzen als Stressfaktor, was sich ebenfalls negativ auf die Produktion von Biomasse auswirkt. Aus diesem Grund werden als weitere Eigenschaften auch die physiologischen und holz­anatomischen Anpassungs­möglich­keiten an Trockenheit, welche nicht an einen Ver­lust von Bio­masse gekoppelt sind, im Projekt untersucht. Eine wichtige Kenngröße in diesem Zusammenhang (daher auch der Projektname „ISOWOOD‑BREDDING“) stellt die Isotopensignatur des Kohlenstoffs im Holz dar. Anhand der Menge und Verteilung der Kohlenstoffisotope ¹³C und ¹²C, welche aus der Umgebungsluft von der Pflanze aufgenommen und in Kohlenstoffverbindungen eingebaut werden, kann die Wassernutzungseffizienz des betreffenden Baumes abgeleitet und eine mögliche Stresssituation retrospektiv bestimmt werden.

Um die natürliche Variabilität der Zitterpappelvorkommen bezüglich des quantitativen Merkmals Wassernutzungseffizienz zu erfassen, werden als Untersuchungsmaterial Pflanzen ausgewählt, welche in freier Sukzession erwachsen sind. Dabei werden solche Standorte beprobt, die sich hinsichtlich ihrer Wasserverfügbarkeit unterscheiden. Um anschließend Aussagen über die genetische Komponente des Merkmals Wassernutzungseffizienz treffen zu können, werden diese Pflanzen in einem nächsten Schritt vermehrt und im Feldversuch bei unterschiedlicher Wasserverfügbarkeit auf oben genannte Eigenschaften getestet.

Die in den kommenden drei Jahren gewonnenen Ergebnisse des Verbundes sollen für die Entwicklung einer DNA‑Marker‑basierten Züchtungs­strategie nutzbar gemacht werden. Das bedeutet für die Züchtung von Bäumen und hier speziell von Zitterpappeln, dass bereits in einem frühen Entwicklungsstadium solche Genotypen ausgewählt werden können, für die die erwünschten physiologischen und anatomischen Eigenschaften bekannt sind. Im Gegensatz zur klassischen Züchtung von Waldbäumen ermöglichen markergestützte Züchtungsstrategien für schnellwachsende und im Kurzumtrieb zu bewirtschaftende Baumarten, eine vergleichsweise zeit- und kostengünstige Hochdurchsatz-Selektion sehr junger Pflanzen.

D. Krabel, M. Meyer, S. Rust, S. Horwath
Biotechnologie-Förderung des Freistaates Sachsen

Wood for Industry

gefördert durch das BMEL über die FNR, FKZ: 22020316

A. Solger, D. Krabel

01.03.2017 bis 29.02.2020

Hintergrund und Ziele

Die Nachfrage nach dem Rohstoff Holz hat in den letzten Jahren zugenommen. Die Züchtung von Baumarten bietet eine Möglichkeit, diese steigende Nachfrage nach Holz zu kompensieren. Die Züchtung von Waldbäumen hat vor allem bei Aspe, Douglasie und Lärche in den vergangenen Jahrzehnten erhebliche Fortschritte gemacht. Von den entstandenen Züchtungsprodukten steht nunmehr Forstvermehrungsgut der Kategorie „Geprüft“ zur Verfügung, welches von land- und forstwirtschaftlichen Betrieben verwendet werden kann. Dieses Potenzial zur Erhöhung der Produktivität wird durch die Betriebe jedoch weitgehend nicht genutzt.

Ziele des Vorhabens sind im Einzelnen:

• Die Ermittlung eines umfassenden Eigenschaftsprofils ausgewählter Sorten und Ableitung des potenziellen Einsatzspektrums zugelassener Züchtungsprodukte in der Massivholz-, Holzwerkstoff- und chemischen Industrie;
• Die Erstellung eines holztechnologischen Steckbriefes für jede untersuchte Sorte;
• Die Definition von Züchtungszielen für weiterführende Züchtungsarbeiten, die optimiertes Material für den jeweiligen stofflichen Einsatzbereich erzeugen sollen;
• Die Erarbeitung einer Bereitstellungsstrategie zur Verbesserung der Versorgung mit Vermehrungsgut existierender Sorten für Forst- und Agrarsysteme.

Aufgaben

Neben einer Bewertung der Züchtungsprodukte im Hinblick auf Sorteneigenschaften, Rundholz- und Schnittholzqualität werden sowohl die physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften des Holzes untersucht als auch mikrostrukturelle Eigenschaften wie Jahrringbau, Gewebestruktur und Fasermorphologie. Weiterhin wird die Verarbeitbarkeit des Holzes für Holzwerkstoffe, Zellstoff und Bioraffinerie geprüft. Anhand der erhobenen Daten wird die genetische Kontrolle ausgewählter Holzmerkmale evaluiert. Die Arbeiten werden mit der Formulierung verwendungsorientierter Züchtungsziele und der Erarbeitung von Strategien zur Bereitstellung von Rohholz sowie zur Erzeugung, Lagerhaltung und Vermarktung von züchterisch verbessertem Vermehrungsgut abgeschlossen.

Status Quo

Hemmnisse bei der Verwendung dieser Züchtungsprodukte sind unter anderen in zwei Gründen zu suchen: Zum einen ist züchterisch verbessertes Vermehrungsgut derzeit nur sporadisch marktverfügbar. Zum anderen sind die tatsächlichen Holzeigenschaften und die Verarbeitbarkeit des erzeugten Holzes im Vergleich zu züchterisch nicht bearbeiteten Produkten weitgehend unbekannt. Das Projekt „Wood for Industry“ soll dies ändern, Hybridlärchenholz bekannter und langfristig für den Markt verfügbar machen.

Vorteile

Durch die Kenntnis differenzierter Eigenschaftsprofile der untersuchten Züchtungsprodukte kann abgeschätzt werden, für welchen spezifischen. Einsatzbereich diese geeignet sind bzw. welche Anpassungen der Bearbeitungsprozesse gegebenenfalls notwendig sind. Die gewonnenen Erkenntnisse erlauben Entscheidungen zur Anlage von Anzucht- und Produktionsflächen sowie zu den damit verbundenen Investitionen. Aus den Projektergebnissen können neue Züchtungsstrategien abgeleitet werden. Die beständige Verfügbarkeit von züchterisch verbessertem Vermehrungsgut wird signifikant verbessert.