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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-25639
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/2563/


Katja Bleile

Vorkommen und Analyse von Zugholz bei Buche (Fagus sylvatica L.) als Ursache von Spannungen im Rundholz und Verwerfungen des Schnittholzes

Analysis and distribution of tension wood in beech Fagus sylvatica (L.) as a cause of growth stresses in wood and warp of sawn timber

Dokument1.pdf (2.072 KB) (md5sum: 165c55881621eb523964056f045c63f5)

Kurzfassung in Deutsch

Buchenholz wird aufgrund seiner günstigen mechanischen Eigenschaften, seiner homogenen Holzstruktur sowie seiner hellen Farbe in vielfältiger Weise von der holzverarbeitenden Industrie eingesetzt. Als wichtiges qualitätsbeeinflussendes Merkmal gelten neben dem Rotkern vor allem auch Wachstumsspannungen, durch die die Be- und Verarbeitung des Holzes erschwert werden beziehungsweise eine höherwertige Verwendung zum Teil sogar ganz ausgeschlossen wird.
In einigen früheren Untersuchungen wurden die Ursachen für Wachstumsspannungen im Buchenholz geprüft. Dabei fand immer wieder auch das Vorkommen von Reaktionsholz entsprechende Berücksichtigung. Diese Untersuchungen konnten jedoch aufgrund der schwierigen Erfassung des Zugholzes bei Buche den Zusammenhang zwischen den Wachstumsspannungen und dem Reaktionsholz nicht abschließend klären und lassen somit auch kaum konkrete Schlussfolgerungen für die zukünftige waldbauliche Behandlung der Buche beziehungsweise für die Verarbeitung von Buchenschnittware zu.

Mit der vorliegenden Arbeit sollte diese Kenntnislücke geschlossen werden. Konkret wurden folgende Ziele verfolgt:
1. Entwicklung eines computergestützten Verfahrens zur Erfassung des Zugholzes bei Buche
2. Darstellung der räumlichen Verteilung des Zugholzes bei Buche in stammradialer und stammaxialer Richtung
3. Prüfung der Zusammenhänge zwischen der Bildung von Zugholz bei Buche und dem Auftreten von Wachstumsspannungen
4. Prüfung des Einflusses von am Stammquerschnitt erfassten Zugholz auf die Formstabilität von Buchenschnittholz

80 Buchen aus zwei Bestandeskollektiven wurden im südlichen Schwarzwald ausgewählt. An diesen Bäumen wurden die Stammdimension und Stammform, die Kronenform sowie die Astigkeit des Rundholzes erhoben. Die Wachstumsspannungen wurden sowohl an den 80 stehenden Bäumen als auch an den liegenden Stämmen in der Stammperipherie nach der "single-hole-drilling-Methode" FOURNIER ET AL. (1994) erfasst. Nach der Fällung wurden für weitergehende holztechnologische Untersuchungen jeweils 18 Bäume pro Bestand ausgewählt. Aus den Versuchsbäumen wurden bis zu drei Abschnitte gewonnen. Für diese Abschnitte wurden die äußeren Holzqualitätsmerkmale erhoben und die Güte nach HKS und europäischer Norm EN 1311-1 sortiert.
Zusätzlich wurden Stammscheiben entnommen und an diesen Vorkommen und Lage des Reaktionsholzes untersucht. Die Auswertung der Spannungswerte und der Reaktionsholzanteile erfolgte im radialen und im stammaxialen Verlauf sowie differenziert nach den Haupthimmelsrichtungen.
Aus den Stammabschnitten wurde mittels Gattersäge unbesäumte Bohlenware hergestellt, an denen sowohl die Schnittholzmerkmale als auch die Formstabilität erfasst wurden. Die Güteklassifizierung des Schnittholzes erfolgte nach der europäischen Norm 975-1 entsprechend dem Aussehen. Zur Erfassung der Formstabilität wurden die Verwerfungen des Schnittholzes vor und nach der technischen Trocknung erhoben. Um den Einfluss des Trocknungsverfahrens auf die Formstabilität abschätzen zu können, wurde jeweils eine Hälfte des Schnittholzes im Konvektionsverfahren und die andere Hälfte der Schnittware im Vakuumtrockner technisch getrocknet.


Die Ergebnisse der Arbeit lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1. Die peripher gemessenen Wachstumsspannungen weisen in stammradialer Richtung eine systematische Verteilung mit einem deutlichen Maximal- bzw. Minimalwert auf. In stammaxialer Richtung konnte keine eindeutige Werteentwicklung festgestellt werden. Bäume, die zum Zeitpunkt der Fällung noch unter hohem Konkurrenzdruck standen, wiesen tendenziell höhere Spannungswerte auf.
2. Die beiden Versuchsbestände unterscheiden sich hinsichtlich der Verteilung und der Höhe der peripher gemessenen Spannungswerte. Ein Anstieg des Spannungsniveaus ist mit zunehmender Stammhöhe zu beobachten.
3. Die Verteilung der Spannungsniveaus entlang der Stammachse ist bei den Bäumen sehr uneinheitlich und lässt keinen Trend erkennen.
4. Die Analyse des relativen Reaktionsholzanteils zeigt, dass alle Stammscheiben Zugholz in unterschiedlicher Flächenausdehnung aufweisen. Mit zunehmender Stammhöhe und damit abnehmender Stammquerschnittsfläche ist tendenziell eine Abnahme des Reaktionsholzes zu beobachten. Ebenso zeigte sich eine eher zonale Ausbildung des Reaktionsholzes im Stammquerschnitt.
5. Es ließen sich signifikante Zusammenhänge zwischen der Lage und der Verteilung des Reaktionsholzes im Querschnitt und den peripher gemessenen Spannungswerten nachweisen.
6. Die Mittelwerte der Verwerfungsvariablen weisen eine geringere Formstabilität nach der technischen Trocknung auf.
7. Die Korrelationsanalyse zeigt einen statistisch gesicherten Zusammenhang zwischen den Wachstumsspannungen und der Breitseitenkrümmung.
8. Der Reaktionsholzgehalt übt einen deutlichen Einfluss auf die Querkrümmung und Verdrehung des Schnittholzes aus.



Kurzfassung in Englisch

Beech timber is appreciated in many ways by the timber processing industry due to its favourable mechanical properties, homogenous structure and light colour. In addition to red heart, another important characteristic influencing quality are growth stresses, which can make timber difficult to process and in extreme cases render it impossible. Internal stresses build up within beech stems as they grow. The causes of growth stresses in beech have been investigated in a number of earlier studies. In these studies the occurrence of reaction wood was frequently also taken into consideration. However, due to the difficulties of identifying tension wood in beech, no definite conclusions on the correlations between growth stresses and reaction wood could be made. Therefore, no definite statements could be made in relation the processing of sawn beech timber.

The purpose of this thesis was to fill this knowledge gap. The specific objectives behind the study were to investigate:
1. the development of a computer supported technique for the measurement of tension wood in beech,
2. the portrayal of the spatial distribution of stem radial and stem axial tension wood in beech,
3. the correlations between the occurrence of growth stresses and the development of tension wood in beech,
4. the influence of tension wood, as measured in stem cross sections, on the dimensional stability of sawn timber.

The following approach was adopted in order to solve the questions referred to above:
80 beech trees were selected from two stand collectives in the southern Black Forest The stem dimensions and stem form, crown form and the branchiness of the round timber were recorded. The growth stresses were recorded in the eighty standing trees and in the lying stems in the stem periphery .After felling, 18 trees from each stand collective were selected for further timber technological investigations. Up to three sections of 3.5 m were obtained from each sample tree. The external timber quality characteristics were recorded for each stem section and the quality classified according to the German HKS system and the European Norm 1311-1.
Stem discs were taken from each of these 18 sample trees and tested for the occurrence and the location of reaction wood. An evaluation of the tension values and the reaction wood proportions was carried out for both the radial and the stem axial gradient, and differentiated according to cardinal direction.
Unedged planking was produced of stem sections, for which the sawn timber characteristics and the form stability were recorded. The quality classification of the sawn timber was assessed visually in adherence to European Norm 975-1. To measure the dimension stability, the distortions in the sawn timber before and after drying were recorded. To estimate the influence of the drying process on the dimensional stability, one half of each sawn timber segment was dried using the convection drying method and respectively the vacuum drying.

The results of the study can be summarised as follows:

1. The measured peripheral growth stresses in the stem radial direction revealed a systematic distribution with a clear maximum and minimum value. No clear development could be ascertained for the total number of samble trees in the stem axial direction. Trees subject to high competitive pressure prior to felling generally revealed higher tension values.
2. The measured tension values obtained for the two sample plots differed with respect to distribution and height.
3. The analysis of the reaction wood revealed that all of the stem discs contained tension wood to a varying extent. Generally, there was a decline in tension wood with increasing stem height. A more-or-less zonal formation of the reaction wood was observed from the stem discs.
4. Significant correlations between the location and the distribution of the reaction wood in the cross section and the measured peripheral tension values were revealed.
5. The mean values of the rejection variables (bow, cup and twist) revealed a low degree of dimensional stability after drying.
6. The correlation analysis revealed a statistically verified correlation between growth stresses and bow, and between the proportion of reaction wood and cup and twist.








SWD-Schlagwörter: Rotbuche , Reaktionsholz , Holzqualität
Freie Schlagwörter (deutsch): Wachstumsspannungen
Freie Schlagwörter (englisch): Beech , tension wood , growth stresses , wood quality
Institut: Inst. f. Forstbenutzung u. Forstliche Arbeitswiss.
Fakultät: Fakultät für Forst- und Umweltwissenschaften
DDC-Sachgruppe: Land- und Forstwirtschaft, Veterinärmedizin
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Seeling, Ute (PD Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 30.06.2006
Erstellungsjahr: 2006
Publikationsdatum: 25.07.2006
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