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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-85962
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/8596/


Siegel, Andreas

Optionen der Wachstumssteuerung von Gelbbirke und Zuckerahorn zur Überführung exploitierter Laubmischwälder der Great Lakes-St.Lawrence Region (Kanada) in naturnahen Wirtschaftswald

Management options for yellow birch and sugar maple on behalf of the conversion of exploited deciduous forests at the Great Lakes St. Lawrence Region (Canada) to semi-natural managed forests

Dokument1.pdf (5.710 KB) (md5sum: c2e20f59041e8ab1d9ac0bc71a58e06c)

Kurzfassung in Deutsch

In der vorliegenden Arbeit wurden vor dem Hintergrund der Möglichkeiten einer Überführung degradierter Laubmischwälder in naturnahen Wirtschaftwald die Wachstumsgesetzmäßigkeiten von Gelbbirke und Zuckerahorn untersucht. Das gesamte Datenmaterial wurde auf dem 25.000 ha großen Areal des privaten Forstbetriebes Haliburton Forest in Ontario, Kanada, gewonnen. Alle Untersuchungseinheiten befinden sich im Wuchsgebiet Great Lakes-St. Lawrence.
Die Methodik der Arbeit folgte drei unterschiedlichen wissenschaftlichen Ansätzen. Die Freistellungsreaktion von Gelbbirke und Zuckerahorn wurde in Form eines Experiments mit der Demonstrationsfläche North Road untersucht. Die Bildung von Modellen zu Astreinigung, Dickenwachstum und Farbkernbildung erfolgte mit einem retrospektiven Ansatz, der zum Teil dem Wuchsreihenprinzip (unechte Zeitreihen) folgte. Untersuchungsgrößen am stehenden Baum waren Brusthöhendurchmesser, Ansatz der Krone und des ersten Totastes sowie die Kronenschirmfläche. Am liegenden Stamm wurden der Radialzuwachs, das Baumalter und der Anteil verfärbten Holzes aufgenommen. Zur Ergänzung der Modelle zu Astreinigung und Dickenwachstum wurde auf Bohrkernanalysen zurückgegriffen. Das Untersuchungsdesign der Pilotstudie zur Farbkernbildung wurde in Form eines Quasiexperimentes durchgeführt. Die Zuweisung zur Kontrollgruppe erfolgte hierbei nicht durch Randomisierung, sondern aufgrund bestimmter Eigenschaften, im Fall der Pilotstudie anhand des Verkernungsprozentes. Radiale Schaftveränderungen wurden hochaufgelöst mit Punktdendometern gemessen und anhand von Witterungsdaten und baumindividuellen Kennwerten statistisch interpretiert.
Zwischen dem Durchmesser in 1.3 m Höhe, dem Alter und der Kronenbreite des Untersuchungskollektivs aus Gelbbirke und Zuckerahorn konnte ein statistischer Zusammenhang abgesichert werden. Bäume mit breiteren Kronen sind in der Lage, höhere Radialzuwächse zu leisten als solche mit schmalerer Krone. Bei gleichem Brusthöhendurchmesser wiesen Bäume mit schmalerer Krone ein höheres Alter auf als solche mit breiterer. Auf diesen waldwachstumskundlichen Zusammenhängen basieren die Modelle zur Steuerung des Dickenwachstums. Die aus den Modellen abgeleiteten Entscheidungshilfen sind optimal an baumindividuelle Verhältnisse angepasst und können daher auch zur zielgerichteten Steuerung des Dickenwachstums von Bäumen in Überführungsbeständen mit heterogenen Verhältnissen angewendet werden.
Die Entwicklung der Kronenansatzhöhe und somit auch der astfreien Schaftlänge zeigt bei Gelbbirke und Zuckerahorn einen deutlichen Zusammenhang mit dem Baumalter und dem Radialzuwachs. Kürzere astfreie Schaftlängen korrespondieren mit höheren Radialzuwächsen und umgekehrt. Auf besseren Standorten sind aufgrund der unterschiedlichen Höhenwuchsdynamik bei gleichem Radialzuwachs längere astfreie Schaftlängen möglich.
Zwischen der Astreinigung und dem Dickenwachstum wiederum bestehen enge Zusammenhänge. Die Förderung der Kronenbreitenentwicklung stimuliert einerseits das Dickenwachstum, verzögert andererseits jedoch die Astreinigung. Im Anhalt an SPIECKER (1991) und HEIN (2004) lässt sich auch für Gelbbirke und Zuckerahorn dieser Zielkonflikt durch eine zeitliche Trennung von Astreinigung und Dickenwachstum in Form eines zweiphasigen Pflegekonzeptes lösen. In der ersten Pflegephase sollte der Konkurrenzdruck zum zügigen Ablauf der natürlichen Astreinigung hoch gehalten werden. In der zweiten Pflegephase sollten durch Auswahl von potenziellen Wertträgern und deren gezielte Freistellung das Dickenwachstum gefördert werden.
Die Ergebnisse des Durchforstungsversuchs North Road legen nahe, den Übergang zur Dimensionierungsphase bei der Gelbbirke eher früh zu wählen und kräftige Eingriffe nicht zu scheuen. Das Dickenwachstum der Gelbbirke kulminiert früh und Eingriffe in fortgeschrittenen Entwicklungsstadien haben lediglich konservierenden Charakter. Der Zuckerahorn kann auch in fortgeschrittenen Entwicklungsstadien noch auf Freistellung reagieren. Bei beiden Baumarten nahm mit dem Grad der Freistellung auch das Dickenwachstum zu. Der Zuckerahorn konnte die Regelung der Konkurrenz sofort in ein gesteigertes Dickenwachstum umsetzen, die Gelbbirke benötigte eine Phase von drei Vegetationsperioden zur Anpassung, bevor eine Stimulation des Dickenzuwachses nachgewiesen werden konnte.
Bei der Auswahl von zu fördernden Wertträgern sollten vitale Individuen mit einem großen Verhältnis von Kronenbreite zu Schaftdurchmesser bevorzugt werden. Diese wiesen bei beiden Baumarten neben einem hohen Radialzuwachs auch ein geringeres Entwertungsrisiko durch Sekundärastbildung auf. Baumartenspezifisch scheint die Gelbbirke eher zur Klebastbildung zu neigen als der Zuckerahorn. Ein Zusammenhang mit dem Grad der Freistellung besteht nicht.
Limitierender Faktor für die Produktionszeit ist bei beiden Baumarten eine altersabhängige Tendenz zur Farbkernbildung.
Die hochaufgelösten Messungen der radialen Schaftveränderungen bestätigen die Ergebnisse. Hinsichtlich der kumulierten Radialveränderungen konnten zwischen den Freistellungsvarianten, aber auch zwischen Baumindividuen Unterschiede festgestellt werden. Die soziale Baumklasse und das Ausladungsverhältnis beeinflussten die kumulierte radiale Schaftveränderung signifikant.
Der Zuwachsbeginn war bei allen Baumindividuen auf allen Freistellungsvarianten etwa gleich. Bei der Gelbbirke zeigten stark freigestellte Individuen der Kraft´schen Klasse I und II eine signifikant längere Zuwachsperiode als alle anderen Untersuchungsbäume der Spezies. Beim Zuckerahorn bestimmte neben dem Grad der Freistellung das Ausladungsverhältnis die Länge der Zuwachsperiode.
Ein Zusammenhang zwischen der Höhe der täglichen Radialveränderung und der Länge der wassergesättigten Periode konnte für niederschlagsfreie Zeiträume innerhalb der Zuwachsperiode nachgewiesen werden. Mit den Umweltparametern relative Luftfeuchtigkeit und Tagesmittel der Lufttemperatur konnte der größte Teil der Varianz der Radialveränderung innerhalb der hochaufgelösten Messungen erklärt werden.


Kurzfassung in Englisch

In this study the growth priciples of yellow birch and sugar maple were examined in light of possibilities for a conversion of degraded deciduous forests into semi-natural, managed forests. The entire data set was collected on the 25,000 ha area private forest enterprise of Haliburton Forest Ltd. in Ontario, Canada. All study units are located in the forest region of Great Lakes-St. Lawrence.
The methodology applied in this study followed three different scientific approaches. The growth trends of yellow birch and sugar maple following canopy release were examined using an experiment with the North Road demonstration plot. The generation of models relating to self-pruning, diameter growth and discoloration was performed using a retrospective approach, which followed the principle of spurious time series. Study variables of the standing tree were the diameter at breast height, crown base height, height of the first dead branch, as well as the crown projection area. For the lying stem analysis, radial growth, tree age and the proportion of discolored wood were collected. Drill core analyses were used to complement the models of self-pruning and diameter growth. The research design of the pilot study on discoloration was carried out in the form of a quasi-experiment. Assignment to the control group was not conducted through randomization but rather on the basis of particular properties, in the case of the pilot study by means of the proportion of discolored wood. Radial changes were measured with high resolution spot-dendometers and interpreted statistically on the basis of weather data and individual tree characteristics.
Using measurements of the diameter at a height of 1.3m, the age and the crown width of the study sample of both yellow birch and sugar maple, it was possible to secure a statistical correlation. Trees with wider crowns are able to achieve higher radial growth than those with a narrower crown. Trees with narrower crowns are older than those with the same diameter at breast height but with wider crowns. Models to control diameter growth are based on these forest growth priciples. Decision-making tools derived from these models are optimized for individual tree growth conditions and can therefore also be applied to control the diameter growth of targeted trees during transformation of stocks with heterogeneous conditions.
The development of the crown base height and thus the branch-free stem length of yellow birch and sugar maple demonstrates a clear correlation with tree age and radial increment. Shorter branch-free stem lengths correspond to higher radial growth rates and vice versa. On better sites longer branch-free stem lengths at the same radial increment are possible due to differences in height growth dynamics.
Close relationships exist in turn between self-pruning and diameter growth. On the one hand, promoting the development of crown width stimulates diameter growth, however, on the other hand, it delays self-pruning. In support of Spiecker (1991) and Hein (2004), this trade-off can also be resolved for yellow birch and sugar maple through a temporal separation between self-pruning and diameter growth in the form of a two-phase maintenance concept. In the first maintenance phase, competition pressure on the fast process of natural pruning should be held high. In the second phase, diameter growth should be encouraged through the selection of potential crop trees and their targeted release.
The results of the North Road demonstration plot suggest that the choice to begin the dimensioning phase in yellow birch should be made rather early and that strong interventions should not be avoided. The diameter growth of yellow birch culminates early and interventions during advanced stages of development are solely conservative. Sugar maple is able to respond on release also in advanced stages of development. In both species, the diameter growth increased with the degree of release. Sugar maple was able to adjust to the competition through an immediate increase in diameter growth, whereas yellow birch needed a period of three growing seasons to adjust before a stimulation of the diameter growth could be detected.
When selecting potential crop trees, energetic individuals with a large ratio of crown width to stem diameter should be given preference. As well as high radial growth these individuals in both species also exhibited a lower risk of devaluation through epicormics. A species-specific feature of yellow birch is that it seems to be more prone to epicormics than sugar maple. There is no correlation with the degree of release.
For both tree species, a limiting factor on the production period is an age-related tendency to heartwood formation.
The high-resolution measurements of radial changes confirm the results. With regard to cumulative radial changes, differences between the stand maintenance regimes, but also between individual trees, were observed. The competition class (Kraft´s social tree class concept) and the ratio of crown width to stem diameter significantly influenced the cumulative radial change.
The commencement of diameter increase was for all study trees across all stand maintenance regimes about the same. For yellow birch, intensively released individuals of competition classes I and II showed a significantly longer growing period than all other study trees of this species. With regards to sugar maple, in addition to the level of release, the ratio of crown width to stem diameter determined the length of growing period.
A correlation between the level of daily radial change and the length of the waterlogged period could be detected for precipitation-free periods within the vegetation period. With the environmental parameters of relative humidity and daily average air temperature it was possible to explain most of the variance in radial change within the high-resolution measurements.


SWD-Schlagwörter: Waldwachstum , Überführung , Astreinigung , Dickenwachstum , Gelbbirke , Zuckerahorn , Betula alleghaniensis , Acer saccharum
Freie Schlagwörter (englisch): self pruning , radial growth , yelow birch , sugar maple , crown developement , epicormics , mineral stain , dendrometer , high resolution
Institut: Institut für Waldwachstum
Fakultät: Fakultät für Forst- und Umweltwissenschaften
DDC-Sachgruppe: Land- und Forstwirtschaft, Veterinärmedizin
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Spiecker, Heinrich (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 27.06.2011
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 28.06.2012
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