Direkt zum Inhalt | Direkt zur Navigation

Eingang zum Volltext

Lizenz

Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-79313
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/7931/


Biechele, Tobias

Produktionsalternativen in der Fichtenwirtschaft und deren Auswirkung auf die Rund- und Schnittholzqualität

Alternative productions for the management of Norway spruce and its influence on round and timber wood quality

Dokument1.pdf (1.606 KB) (md5sum: eb85e97b0518e06499e94d5fef6946ce)

Kurzfassung in Deutsch

Die Nachfrage nach mittelstarkem Fichtenstammholz ist infolge des enormen Auf- und Ausbaus leitungsfähiger Profilspanerwerke stark gestiegen und es stellt sich die Frage, mit welchen waldbaulichen Produktionsstrategien diese Nachfrage langfristig am besten zu befriedigen ist. Dabei spielt neben waldwachstumskundlichen Aspekten und Risikoabwägungen auch die Holzqualität eine entscheidende Rolle.
Ziel des Forschungsprojektes ist es deshalb, die Auswirkungen einer auf mittelstarke Fichtensortimente (PZ-Holz) ausgerichteten Produktionsstrategie auf die Rund- und Schnittholzqualität zu untersuchen.
Grundlage der Untersuchung bildet ein zu Beginn der 1970er Jahre bei einer Oberhöhe von etwa 12 m angelegter Durchforstungsversuch mit mehreren (Z-Baum-orientierten) Durchforstungsvarianten, aus denen im Jahr 2007 43 Untersuchungsbäume mit 35-50 cm BHD (der Zieldimension von PZ-Holz) aus den Durchforstungsvarianten (schwache, mäßige und starke Auslesedurchforstung und starke Niederdurchforstung) entnommen wurden. Die aus diesen Bäumen gewonnenen 1 bzw. 2 Rundholzabschnitte wurden nach den Vorgaben der europäischen Sortiernorm EN 1927-1 (6/2008) bzw. der vorläufigen Rahmenvereinbarung für den Rohholzhandel in Deutschland (RVR- Stand 18.12.08) auf wichtige Rundholzmerkmale hin untersucht und sortiert. Die Rundhölzer wurden zu Schnitthölzern der Dimensionen 50 x 100 x 2000 mm bzw. 62 x 150 x 4000 mm eingeschnitten und an diesen die Qualitätsparameter mittlere Jahrringbreite, maximaler Astdurchmesser, Druckholz, Faserneigung, Krümmung nach DIN 4074-1 (6/2003), sowie dynamischer und statischer Biegeelastizitätsmodul und Biegefestigkeit erfasst. Anhand der erhobenen Merkmale wurde das Schnittholz anschließend nach DIN 4074-1 (6/2003) sortiert. Anhand des dynamischen Biegeelastizitätsmoduls wurde am Schnittholz eine maschinelle Festigkeitssortierung nach EN 338 durchgeführt.
Die Auswertung der Daten für Rundholz und Schnittholz erfolgte nicht nach den Durchforstungsvarianten, sondern anhand von Klassen, die entsprechend der h/d-Relation (h/d = Höhe/Durchmesser) der einzelnen Bäume von 60-90 in 10er Schritten gebildet wurden. Gegenüber einer Einteilung nach Durchforstungsvarianten führt dieses Vorgehen zu trennschärferen Gruppierungen der einzelnen Bäume, da die Durchmesser- und Höhenwerte der untersuchten Bäume auch innerhalb einzelner Durchforstungsvarianten als Folge unterschiedlicher individueller Standraumsituation stark streuen.
Mit einer Erhöhung des h/d-Wertes (d.h. verringertem Standraum) geht eine Abnahme der mittleren Jahrringbreite am Rundholz und damit eine Qualitätsverbesserung einher. Das entscheidende Rundholzmerkmal für die Rundholzsortierung nach EN 1927-1 und RVR ist Druckholz und entscheidend für die hohen Anteile der schlechtesten Sortierklasse D.
Bei der Schnittholzsortierung nach DIN 4074-1 ist neben dem Astquotienten und der mittleren Jahrringbreite ebenfalls das Druckholz das entscheidende Sortiermerkmal und Hauptgrund für den hohen „Ausschuss“. In der vorliegenden Untersuchung wurde das Optimum der Rundholzqualität bei Bäumen mit h/d-Werten zwischen 80-90 gefunden. In der Schnittholzsortierung erzielten allerdings bereits Bäume mit h/d-Werten über 70 bessere Schnittholzqualitäten. Aus waldbaulicher Sicht werden unter Risikogesichtspunkten (z.B. Schnee- und Windbruch) Bäume mit einem h/d-Wert unter 80 angestrebt. In der Konsequenz bedeuten diese Ergebnisse, dass der Standraum von Fichten für die Produktion von mittelstarkem Sägeholz mit Blick auf die Qualität des Endprodukts Schnittholz durchaus so gestaltet werden kann, dass sich die h/d-Werte in einem Bereich von ca. 70-80 bewegen. Höhere h/d-Werte sollten aus Stabilitätsgründen, niedrigere Werte aus Gründen der Schnittholzqualität jedoch vermieden werden.
In einem separaten Ergebnisteil wurde hierzu eine Mehrebenenanalyse durchgeführt, die für die Analyse hierarchisch strukturierter Datensätze gut geeignet ist. Dazu wurde das vorliegende Datenmaterial in 3 hierarchische Ebenen unterteilt (Schnittholzebene, Abschnittsebene, Baumebene). Ausgehend von der zentralen Fragestellung der Arbeit wurden die Einflussfaktoren der Variablen h/d-Wert und Durchforstungsvariante (beide auf der Baumebene) sowie mittlere Jahrringbreite und maximaler Astdurchmesser (beide Schnittholzebene) auf den dynamisch ermittelten Biegeelastizitätsmodul des Schnittholzes als umfassender Qualitätsparameter untersucht. Die Mehrebenenanalyse zeigt, dass sich der über alle Schnitthölzer eines Baumes gemittelte dynamische Biegeelastizitätsmodul (Baummittelwert) zwischen den Bäumen stark unterscheidet. Der h/d-Wert kann einen Teil dieser Unterschiede zwischen den Bäumen erklären und somit einen Beitrag leisten, Bäume stabilitätsorientiert mit den angestrebten h/d-Werten zu erziehen, die zugleich Schnitthölzer mit höheren dynamischen Biegeelastizitätsmoduln erwarten lassen.


Kurzfassung in Englisch

Round wood of middle diameter trees (dbh 35-45cm) is highly demanded by the wood industry due to development of cost efficient cutting systems such as chipper canter. The question is how this demand can be supplied in the long term and with which production strategies. Important in these silvicultural aspects are on one hand risk management and on the other hand wood quality. The main target of the present research project is to investigate the relationship between silvicultural management (thinning regime and intensity) and resulting wood quality of middle diameter trees of Norway spruce.
Base of this research study is an in 1950 established Norway spruce stand, where beginning in 1974, at a tree height of 12 m, different crop tree oriented thinnings have been started (crop tree thinnings of different intensities).
In 2007, 43 trees of this thinning trial with dbh of 35-50 cm have been harvested for investigation. The 1 respectively 2 logs of each tree were graded using current European standards for round wood grading (EN 1927-1 (6/2008) and Rahmenvereinbarung für den Rohholzhandel in Deutschland (RVR) (state 18.12.08)).
After round wood grading, the logs were sawn to timber with dimensions of 50 x 100 x 2000 mm and 62 x 150 x 4000 mm and parameters such as mean tree ring width, knot size, compression wood, grain angle and distortion were measured, using timber grading standard DIN 4074-1 (6/2003). Also strength grading according to EN 338 was performed on the timber using a handheld strength grading device.
The data was not analyzed by thinning regime but by means of classes, which according to the h/d-distribution (h/d = height/diameter) of the trees ranged from 60-90 with steps of 10. This assures a better grouping of similar trees because trees varied considerably in diameter and tree height within one thinning regimes due to individual space available.
The relevant round wood quality parameter mean tree ring width was correlated with the h/d ratio. With increasing h/d ratio (reduced space of the tree) this parameter decreased and therefore quality increased.
The decisive parameter affecting round wood quality and properties resulted to be compression wood (for EN 1927-1 and RVR). The high quantity of round wood in the lowest grading class D are the result of the compression wood (measured as radial width of compression wood related to diameter of the log). Due to a lower threshold for compression wood for quality class C in the RVR, the amount of D quality increased. At the same time, the higher threshold in B (RVR) leaded to higher B quality amounts when compared to EN 1927-1.
Timber quality was mainly affected by knot ratio, mean tree ring width and compression wood. In DIN 4074-1 compression wood was the main reason for rejecting timber.
Grading timber with the non-destructive strength grading device Timber Grader MTG according to the strength classes of EN 338 showed that the grading result is much better than the visual grading result after DIN 4074-1. The stiffness and strength values of the timber are within the known values for Norway spruce according to literature.
The optimal span of the round wood quality was obtained from trees with h/d ratio between 80 and 90. Timber from trees with h/d ratio above 70 also resulted to have better quality. Considering stand stability against abiotic risks such as snow and wind breakage, trees with h/d ratio below 80 are strived. Considering quality aspects h/d-values lower than 70 also should be avoided. Consequently, this means that trees of middle diameters should be managed to have h/d ratio between 70 and 80, while higher or lower values should be avoided.
Research on wood quality (e.g. influence of silvicultural treatment on wood quality) often means to have to deal with methodical challenges because data is embedded in hierarchical structures. To deal with this methodical issue a hierarchical mixed model was conducted and data separated into three hierarchical levels (timber level, log level and tree level). Following the research question, the influence of parameters such as h/d ratio, thinning regime, mean year ring width and knot size (both timber level) on the quality parameter stiffness were measured. The results of the hierarchical mixed model show that average stiffness of all timber of a tree differs between the trees. The h/d ratio partially explains this difference. Considering this, the h/d ratio contributes to reach trees with desired high stiffness timber.


SWD-Schlagwörter: Durchforstung , Fichte , Holzqualität
Freie Schlagwörter (deutsch): Auslesedurchforstung , h/d-Wert
Freie Schlagwörter (englisch): crop tree oriented thinning , Norway spruce , wood quality
Institut: Inst. f. Forstbenutzung u. Forstliche Arbeitswiss.
Fakultät: Fakultät für Forst- und Umweltwissenschaften
DDC-Sachgruppe: Land- und Forstwirtschaft, Veterinärmedizin
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Becker, Gero (Prof. Dr. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 02.12.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 25.01.2011
Indexliste