Effects of reduced precipitation and advanced spring phenology on intra- and interspecific competition between beech, oak and linden saplings

European beech is Central Europe's most widespread broadleaf forest tree. Besides producing highly valued timber, beech forests provide numerous essential regulating, supporting and cultural ecosystem services. However, beech is threatened by increasingly warmer and drier climates, as exemplified by the premature defoliation and crown dieback observed after the recent extreme droughts and heat waves that hit Europe in 2015, 2018 and 2022. Therefore, forest managers are seeking more drought-tolerant forest species to mitigate drought stress and gradually adapt forests to future climatic conditions. However, studies rarely investigate the intra- and interspecific competition of forest trees for water and nutrients at the recruitment phase and how this competition changes under reduced precipitation and warming-induced spring phenological advance. Here, we studied European beech, sessile oak and small-leaved linden saplings growing either in monocultures or mixtures of two species in experimental mesocosms. After 1 year of acclimation, the saplings were subjected to precipitation reduction, passive warming during spring or a combination of the two for two subsequent years. In this period, we studied the treatment-induced changes in leaf physiology, phenology and sapling growth. Precipitation reduction restricted growth and induced higher leaf bulk delta 13C values for beech and linden indicating a more conservative water use for these species, whereas no effect of this treatment was observed for oak. Beech and oak saplings grew best in interspecific competition with linden, possibly due to both species being more competitive for soil nitrogen sources than linden. However, the exact reason for this remains unclear. In contrast, advanced leaf-out by warming had no significant effect on water use, nutrient competition or sapling growth. Synthesis: Our results suggest that beech saplings are more drought-tolerant than previously thought and remain, despite being considerably restricted in growth, strong competitors under reduced precipitation, particularly when growing in beech-linden mixtures. Linden saplings, on the other hand, promoted beech and oaks' shoot and root growth and presumably exacerbated the exposure to soil drought of intra- and interspecific competitors. However, as lindens are relatively shade-tolerant, they may, depending on the location, be equally promising for forest regeneration at sites affected by beech dieback from a forest management perspective than the more drought-tolerant oak species.Die Europ & auml;ische Buche ist der am weitesten verbreitete Laubbaum Mitteleuropas. Neben der Produktion von hochwertigem Holz erbringen Buchenw & auml;lder zahlreiche regulierende, unterst & uuml;tzende und kulturelle & Ouml;kosystemleistungen. Zunehmend w & auml;rmere und trockenere Klimabedingungen gef & auml;hrden jedoch die Buche, wie vorzeitige Entlaubung und das Absterben der Baumkronen nach den j & uuml;ngsten extremen D & uuml;rren und Hitzewellen der Jahre 2015, 2018 und 2022 in Europa zeigen. Daher wird in Forschung und Praxis gezielt nach trockenheitstoleranteren Waldbaumarten gesucht, um den Trockenstress zu mildern und die W & auml;lder schrittweise an zuk & uuml;nftige klimatische Bedingungen anzupassen. Allerdings gibt es nur wenige Studien, die sich mit der intra- und interspezifischen Konkurrenz junger Waldb & auml;ume um Wasser und N & auml;hrstoffe befassen und untersuchen, wie sich diese Konkurrenz unter reduzierten Niederschl & auml;gen und einer Verfr & uuml;hung der Fr & uuml;hjahrsph & auml;nologie ver & auml;ndert. In dieser Studie untersuchten wir den Jungwuchs der Europ & auml;ischen Buche, der Traubeneiche und der Winterlinde, die entweder in Monokulturen oder in Mischkulturen aus zwei Arten in experimentellen Mesokosmen wuchsen. Nach einer einj & auml;hrigen Akklimatisierungsphase wurden die B & auml;umchen zwei Jahre lang einer Niederschlagsreduktion, einer passiven Erw & auml;rmung im Fr & uuml;hjahr oder einer Kombination beider Behandlungen ausgesetzt. W & auml;hrend dieser Zeit untersuchten wir die durch die Behandlung hervorgerufenen Ver & auml;nderungen der Blattphysiologie, der Ph & auml;nologie und des Wachstums. Die Verringerung des Niederschlags hemmte das Wachstum und f & uuml;hrte zu h & ouml;heren delta 13C-Werten im Blattgewebe der Buche und der Linde, was auf einen sparsameren Wasserverbrauch dieser Arten bei Wasserknappheit hindeutet. Bei der Traubeneiche zeigten sich hingegen keine Effekte der Niederschlagsreduktion. Buchen- und Eichenjungwuchs wuchs am besten in interspezifischer Konkurrenz mit Linden, m & ouml;glicherweise aufgrund der geringeren Konkurrenzkraft der Linden um bodenverf & uuml;gbaren Stickstoff. Der genaue Grund daf & uuml;r bliebt jedoch unklar. Im Gegensatz zur Verringerung des Niederschlags hatte das durch k & uuml;nstliche Erw & auml;rmung beschleunigte Austreiben im Fr & uuml;hjahr keinen signifikanten Einfluss auf Wasserverbrauch, N & auml;hrstoffkonkurrenz oder Wachstum der Jungb & auml;ume. Synthesis: Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Buchenjungwuchs trockenheitstoleranter ist als bisher angenommen und trotz verringertem Wachstum unter Niederschlagsreduktion konkurrenzstark bleibt, insbesondere in Buchen-Linden-Mischbest & auml;nden. Der Jungwuchs der Winterlinde hingegen f & ouml;rderten das Spross- und Wurzelwachstum von Buche und Eiche, versch & auml;rfte jedoch die Bodentrockenheit in den Mesokosmen sowohl f & uuml;r intra- als auch interspezifische Konkurrenten. Insgesamt deutet das Experiment darauf hin, dass sowohl Traubeneichen als auch Winterlinden unter geeigneten Standortbedingungen vielversprechende Arten in Mitteleuropa sein k & ouml;nnen.