Stadtbäume für die Zukunft : Beurteilung der Eignung von einheimischen und fremdländischen Baumarten im urbanen Raum und Ermittlung ihrer Kühlleistung sowie ihrer Trockenstressverträglichkeit mithilfe baumphysiologischer Messungen

Schubert, Lea

doi:10.21256/zhaw-24105

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Publication type:	Master thesis
Title:	Stadtbäume für die Zukunft : Beurteilung der Eignung von einheimischen und fremdländischen Baumarten im urbanen Raum und Ermittlung ihrer Kühlleistung sowie ihrer Trockenstressverträglichkeit mithilfe baumphysiologischer Messungen
Authors:	Schubert, Lea
Advisors / Reviewers:	Baumann, Nathalie Saluz, Andrea Gion
DOI:	10.21256/zhaw-24105
Extent:	118
Issue Date:	2021
Publisher / Ed. Institution:	ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
Publisher / Ed. Institution:	Winterthur
Language:	German
Subjects:	Stadtbäume; Zukunftsfähige Baumarten; Schwammstadt; Kühlungseffekt; Grüne Infrastruktur; Saftfluss-messungen; Klimawandel; Wärmeinseleffekt; Ringporige Gehölze; Zerstreutporige Gehölze; Auen- und Ufergehölze; Lebensbereich; Trockenstressverträglichkeit; Baumphysiologie
Subject (DDC):	580: Plants (Botany)
Abstract:	Im Angesicht des Klimawandels und der globalen Verstädterung, werden Bäume zunehmend zum zentralen Element des Stadtgrüns, um Hitzebelastung zu reduzieren. Dabei übernehmen Bäume eine wichtige Rolle, um das Mikroklima durch Transpiration und Verschattung zu verbessern. Doch durch die extremen Standortfaktoren im Strassenraum, können viele einheimische Arten den gestellten Anforderungen nicht mehr gerecht werden. So steigt die Notwendigkeit, das Wissen über die Reaktionsmuster von Stadtbäumen auf Trockenstress sowie ihren Einfluss auf das Mikroklima zu erweitern. Das Ressourcenangebot des ursprünglichen Lebensraumes einer Spezies scheint dabei ihre Umwelttoleranz zu beeinflussen. Erste Studien zeigen, dass fremdländische im Vergleich zu mitteleuropäischen Arten sensibler auf Trockenheit reagieren und ihre Transpiration einschränken. Um Baumstandorte zu optimieren und damit die Ökosystemleistungen klassischer Baumarten zu steigern, wird im Theorieteil dieser Arbeit das Schwammstadtkonzept vorgestellt. Diese Arbeit hat das Ziel, anhand von Saftflussmessungen auf Stammebene und der Messung der Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf drei Stammhöhen, die Kühlleistung und Trockenstressverträglichkeit von drei Baumarten an einem Strassenstandort der Stadt Zürich zu messen. Bei den Baumarten und Sorten handelt es sich um Gleditsia triacanthos `Skyline`, Ulmus `Rebona` und Salix alba `Liempde`. Insgesamt werden je drei Bäume einer Art untersucht. Dabei enthält die statistische Auswertung aufgrund von Vandalismus am Untersuchungsstandort keine Messergebnisse der Rebona-Ulme. Die Resultate zeigen, dass der Wasserverlust der Arten in engem Zusammenhang mit Klimafaktoren steht. Der Saftfluss steigt mit zunehmender Temperatur, während sinkende Temperaturen, eine höhere Luftfeuchtigkeit und Nieder-schlag die Raten reduzieren. Die Gleditschien und die Silberweiden weisen dabei trotz ihrer gemeinsamen Zuordnung zum Lebensbereich der Auengehölze, artspezifische Reaktionen auf Trockenheit auf. Während die Gleditschie eine hohe Sensitivität gegenüber atmosphärischer Trockenheit zeigt und den Wasserverbrauch stark reguliert, hält die Silberweide ihre stomatäre Leitfähigkeit auch unter trockenen Bedingungen aufrecht. So weist die Gleditschie trotz grösserer transpirierender Blattfläche eine geringere Saftflussrate als die Silberweide auf. Die Resultate lassen darauf schliessen, dass die Gleditschie als ringporige Art, dem isohydrischen Strategietyp und die Silberweide als Zerstreutporer den anisohydrischen Spezies zugeordnet werden kann. Ein Kühleffekt, der auf die Transpirationsmenge zurückzuführen wäre, ist aufgrund der jungen Bäume mit kleinen Kronen noch nicht möglich. Die nicht signifikanten Temperaturunterschiede können dennoch auf erste Beschattungseffekte der Bäume sowie geringeren Oberflächentemperatur der vegetativen Strukturen zurückgeführt werden. Die Eigenschaft, den eigenen Wasserverbrauch einschränken zu können, bewahrt die Gleditschie vor Vitalitätseinbussen, resultiert jedoch in geringeren Kühleffekten. Daher kann die Gleditschie für stark sonnenexponierte Standorte mit weniger Wasserverfügbarkeit empfohlen werden. Die Silberweide wird mit zunehmendem Alter einen hohen Kühleffekt aufweisen, was in verdichteten Stadtgebieten die Aufenthaltsqualität steigern kann. Sie sollte jedoch an Standorte mit genügend Zugang zur Bodenfeuchtigkeit gepflanzt werden, die darüber hinaus, nicht ganztägig voll besonnt sind. In the face of climate change and global urbanization, trees becoming the central element of urban green spaces to reduce heating stress. They play an important role in improving the microclimate through transpiration and shading. However, due to the extreme site factors in the street places, many native species can no longer meet our requirements for city trees. Thus, there is a growing need to increase knowledge about the response patterns of urban trees to drought stress as well as their influence on the urban microclimate. The resource availability of the original habitat of a species seems to influence its environmental tolerance. First studies show that foreign species react more sensitively to drought compared to Central European species and limit their transpiration with limited resources. In order to optimize tree sites and thus increase the vitality and ecosystem services of classical tree species, the concept of Sponge City is presented in the theoretical part of this thesis. The present work aims to measure the cooling performance and drought stress tolerance of three tree species at a street site in the city of Zurich, using sap flow measurements at stem level and temperature and humidity measurements at different stem heights. The tree species are Gleditsia triacanthos 'Skyline', Ulmus 'Rebona' and Salix alba 'Liempde'. A total of three trees of each species are examined. Thereby, the statistical analysis does not include measurement results of Ulmus `Rebona` due to vandalism at the study site. The results show that the water loss of the species is closely related to climatic factors. Sap flow increases with increasing temperature, while decreasing temperatures, higher humidity and precipitation reduce the rates. In this regard, Gleditsia triacanthos and Salix alba despite their affiliation to the riparian trees, exhibit species-specific responses to drought and heat. While Gleditsia triacanthos shows a high sensitivity to atmospheric drought and strongly regulates water consumption, Salix alba maintains its stomatal conductance even under drying conditions. Thus, despite a larger transpiring leaf area Gleditsia triacanthos has a lower sap flow rate than Salix alba. The results suggest that Gleditsia triacanthos as a ring-porous species, can be assigned to the stress-avoiding, isohydric strategy type and the willows as diffuse-porous species to the stress-stolant, anisohydric species. A direct cooling effect, which would be due to the transpiration amount, is not yet possible due to the young trees with reduced sap flow and small crowns. Nevertheless, the non-significant temperature differences can be attributed to initial shading effects of the trees as well as the lower surface temperature of the vegetative structures. The ability to limit its own water consumption protects Gleditsia triacanthos from loss of vitality, but results in lower cooling effects. Therefore, Gleditsia triacanthos can be recommended for strongly sun-exposed sites with less water availability. Salix alba will have a high cooling effect as it ages, which may increase the quality of life in dense urban areas. However, this species should be planted in locations with sufficient access to soil moisture, which in addition, are not fully sunlit all day.
URI:	https://digitalcollection.zhaw.ch/handle/11475/24105
License (according to publishing contract):	CC BY 4.0: Attribution 4.0 International
Departement:	Life Sciences and Facility Management
Appears in collections:	Masterarbeiten Umwelt und Natürliche Ressourcen

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Schubert, L. (2021). Stadtbäume für die Zukunft : Beurteilung der Eignung von einheimischen und fremdländischen Baumarten im urbanen Raum und Ermittlung ihrer Kühlleistung sowie ihrer Trockenstressverträglichkeit mithilfe baumphysiologischer Messungen [Master’s thesis, ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften]. https://doi.org/10.21256/zhaw-24105

Schubert, L. (2021) Stadtbäume für die Zukunft : Beurteilung der Eignung von einheimischen und fremdländischen Baumarten im urbanen Raum und Ermittlung ihrer Kühlleistung sowie ihrer Trockenstressverträglichkeit mithilfe baumphysiologischer Messungen. Master’s thesis. ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften. Available at: https://doi.org/10.21256/zhaw-24105.

L. Schubert, “Stadtbäume für die Zukunft : Beurteilung der Eignung von einheimischen und fremdländischen Baumarten im urbanen Raum und Ermittlung ihrer Kühlleistung sowie ihrer Trockenstressverträglichkeit mithilfe baumphysiologischer Messungen,” Master’s thesis, ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, Winterthur, 2021. doi: 10.21256/zhaw-24105.

SCHUBERT, Lea, 2021. Stadtbäume für die Zukunft : Beurteilung der Eignung von einheimischen und fremdländischen Baumarten im urbanen Raum und Ermittlung ihrer Kühlleistung sowie ihrer Trockenstressverträglichkeit mithilfe baumphysiologischer Messungen. Master’s thesis. Winterthur: ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften

Schubert, Lea. 2021. “Stadtbäume für die Zukunft : Beurteilung der Eignung von einheimischen und fremdländischen Baumarten im urbanen Raum und Ermittlung ihrer Kühlleistung sowie ihrer Trockenstressverträglichkeit mithilfe baumphysiologischer Messungen.” Master’s thesis, Winterthur: ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften. https://doi.org/10.21256/zhaw-24105.

Schubert, Lea. Stadtbäume für die Zukunft : Beurteilung der Eignung von einheimischen und fremdländischen Baumarten im urbanen Raum und Ermittlung ihrer Kühlleistung sowie ihrer Trockenstressverträglichkeit mithilfe baumphysiologischer Messungen. ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, 2021, https://doi.org/10.21256/zhaw-24105.