Academic literature on the topic 'Mischbestand'

3-PG: ein physiologisches Waldwachstumsmodell Ertragstafeln waren die ersten Waldwachstumsmodelle, die in Europa entwickelt wurden. Diese empirischen Modelle sind für die Anwendung unter zukünftigen klimatischen Bedingungen, für Mischbestände oder für die Abschätzung der Effekte neuer waldbaulicher Systeme ungeeignet. In den letzten Jahrzehnten wurden zunehmend Alternativen zu Ertragstafeln entwickelt, unter anderem prozessbasierte Modelle, die auch Zustände ausserhalb der Beobachtungsdaten abbilden können. Solche Modelle berücksichtigen Wachstumsdaten, aber ihre Formulierungen basieren meist auf physiologischen und allometrischen Prinzipien des Pflanzenwachstums. Zu dieser Modellfamilie gehört 3-PG (Physiological Processes Predicting Growth), das in Australien und Nordamerika für gleichaltrige Reinbestände von immergrünen Laub- und Nadelbäumen entwickelt wurde. In einer kürzlich erfolgten Weiterentwicklung (Version 3-PGmix) können auch Wechselwirkungen zwischen Bäumen verschiedener Grösse, verschiedenen Alters und verschiedener Arten simuliert werden. Der Artikel beschreibt das Modell, das aus sechs Untermodellen besteht und trotz seiner physiologischen Grundlagen Kenngrössen liefert, die für die praktische Forstwirtschaft von grosser Bedeutung sind. Zwei Beispiele von Anwendungen von 3-PG für die Schweiz werden vorgestellt. Im ersten Beispiel wird die Veränderung des Wachstums in Mischbeständen aus Waldföhre (Pinus sylvestris) und Buche (Fagus sylvatica) aufgrund des Klimawandels dargestellt. Dabei wird gezeigt, dass das Wachstum der Buche durch erhöhte Trockenheit wesentlich stärker eingeschränkt wird als jenes der Waldföhre, die zwar ebenfalls durch die Trockenheit stärker limitiert wird, aber gleichzeitig vom geringeren Konkurrenzdruck durch die Buche profitiert. Im zweiten Beispiel wird 3-PG angewendet, um den klimatischen Stress für die Buche als Funktion der Standorteigenschaften schweizweit zu quantifizieren. Beide Beispiele zeigen, dass 3-PG standortspezifische Informationen liefert, wie die Waldwachstumsdynamik durch Klima, Artenzusammensetzung und Waldbau beeinflusst wird.

In einem für das Erzgebirge (Sachsen, Südostdeutschland) typischen Wirtschaftswald aus ca. 60-jähriger Fichte (Picea abies [L.] KARST.), in den Sand-Birken (Betula pendula Roth) eingemischt sind, sollte die Wirkung der Baumartenmischung auf den Oberbodenzustand erfasst und bewertet werden. Die Befunde stammen aus einem Bestand, der sowohl hinsichtlich der Altersstruktur, des Bodentyps als auch der Stoffeinträge und der Kalkung für das Erzgebirge repräsentativ ist. Analysiert wurden photosynthetisch aktive Strahlung, Bodenvegetation, Streumenge und -verteilung, Dynamik der Streuzersetzung, Humuskörpermorphologie sowie chemische und mikrobiologische Oberbodeneigenschaften. Dabei fand ein einzelbaumweiser Ansatz in Kopplung mit Transekten Anwendung. Es wurden eindeutige Effekte durch einzelbaumweise eingemischte Birken nachgewiesen. Mit Hilfe des Einzelbaumansatzes und davon ausgehenden Transekten wurden reine Fichtenbereiche und Mischungsbereiche untersucht. Zusätzlich wurden für die Auswertung drei Straten gebildet. Die Zuordnung dafür war die folgende: Probepunkte unter der Birkenkrone ergaben das Birken-Stratum, Probepunkte unter der Fichte das Fichten-Stratum und Probepunkte im Übergangsbereich zwischen Birke und Fichte das Fichten-Birken-Stratum. Im Bereich der Birkenkronen waren überwiegend höhere Strahlungswerte festzustellen als unter den Fichtenkronen. Gezeigt wurde aber auch, dass die höheren Strahlungswerte, die unter den Birkenkronen auftraten, auch in lichteren bzw. lückigeren Partien des reinen Fichtenbestandes zu finden waren. Die Sippenanzahl der Bodenvegetation erhöhte sich sowohl unter reiner Fichte als auch in Mischung von Fichte und Birke vor allem mit zunehmender Annäherung zum Kronenrand. Insgesamt waren aber bei der Mischung von Fichte und Birke ähnlich hohe Sippenanzahlen wie im reinen Fichtenbereich zu finden. Allerdings gab es Sippen, die nur auf einer der beiden Flächen auftraten. Es waren höhere Deckungsgrade bei der Mischung von Fichte und Birke im Vergleich zur reinen Fichte sichtbar. Die Befunde der Streusammler ließen erkennen, dass in einer Entfernung von > 16 m vom Birkenstamm kaum noch Birkenstreu auftrat. Nennenswerte Trockenflussdichten wurden nur in einem Radius von 10 m festgestellt. In diesem Bereich ist ein Effekt der Birkenstreu auf die Oberbodeneigenschaften zu erwarten. Die Gesamttrockenmasse einer relativ vitalen Birke mit rund 38 cm Brusthöhendurchmesser betrug im Untersu-chungsjahr rund 8 kg. Die Modellierung unter Hinzunahme weniger vitaler Birken reduzierte die Gesamttrockenmasse auf 6,3 kg. Der Massenverlust der Birkenblätter in den Litter-Bags war in allen drei Straten bei der Mischung der Birkenblätter mit Fichtennadeln im Verhältnis 5:1 am größten. Bei den Fichtennadeln zeigten sich die höchsten Trockenmassenverluste in den reinen Nadel-Litter-Bags. Die Litter-Bags unter der Birkenkrone wiesen für alle Varianten die beste Zersetzung der Birkenblätter und der Fichtennadeln auf. Die C/N-Verhältnisse der Streu ließen keine eindeutigen positiven Effekte der Birkenkrone erkennen. Sie waren aber bei den Birkenblättern in allen Varianten, in allen Straten und zu allen Terminen deutlich enger als die der Fichtennadeln. Desweiteren war der Abfall der C/N-Kurven bei den Birkenblättern steiler als bei den Fichtennadeln. Die Mächtigkeit des Of-Horizontes wies sowohl in der Mischsituation als auch in der reinen Fichtenfläche deutlichere räumliche Muster auf als im Oh-Horizont. Im Of waren dadurch deutliche, vom Einzelbaum abhängige, Muster zu erkennen. Die höchsten Mächtigkeiten traten in Stammnähe auf. Die größten Gesamtmächtigkeiten existierten unter reiner Fichte. Beim Vergleich der Mächtigkeiten in den Straten war in der Of-Lage vor allem das Birken-Stratum signifikant verschieden vom Fichten-Stratum. Für die Oh-Mächtigkeit und somit auch die Gesamtmächtigkeit zeigte zusätzlich das Fichten-Birken-Stratum signifikante Unterschiede im Vergleich zum Birken-Stratum. Als Humusform trat der rohhumusartige Moder auf. Dabei überwog im Fichtenstratum der feinhumusreiche rohhumusartige Moder, im Fichten-Birken-Stratum und im Birken-Stratum dagegen der feinhumusarme rohhumusartige Moder. Signifikante Unterschiede zwischen Straten konnten in der Of-Lage für den pH-Wert, Cges-Vorrat, Ccarbonat-Gehalt, Nges-Gehalt, Nges-Vorrat, und den metabolischen Quotienten erfasst werden. In der Oh-Lage waren es die nachstehenden Oberbo-deneigenschaften: Corg/N-Verhältnis, Cges-Gehalt, Nmik-Gehalt, Cmik/Nmik-Verhältnis, Basalatmungsaktivität, sowie der metabolische Quotient, die sich zwischen den Straten signifikant unterschieden. Im A-Horizont zeigten sich signifikante Unterschiede der Straten beim Corg/N-Verhältnis, Cges-Gehalt, Ccabonat-Gehalt, Corg-Gehalt sowie dem Nges-Vorrat. Mit Hilfe der multivariaten Ordination (mit verschiedenen Elementgehalten und pH-Werten) ist die Stratenbildung erneut bestätigt worden. Dabei hatten die Elemente C, Mg, Ca und N den größten Einfluss. Die Auswertung der Daten der effektiven Kationenaustauschkapazität ließ vor allem für den A-Horizont Unterschiede zwischen den Straten erkennen. Dabei war die Akeff im Fichtenstratum am kleinsten und der prozentuale Anteil der sauren Kationen an der Akeff am größten. Die höchste Akeff besaß das Birken-Stratum. Eine Reihe der untersuchten Größen ließen eindeutige Baumarteneffekte erkennen. Alles in allem wurde der Nachweis erbracht, dass die Effekte in dem Bereich zu finden sind, der durch die Laubstreu der Birken geprägt ist. Bei den Oberbodeneigenschaften wurden keine Veränderungen an Punkten, die mehr als 10 m vom Birkenstamm entfernt waren, festgestellt. Aus den Ergebnissen war abzuleiten, dass für ähnliche Bedingungen wie im Untersuchungsbestand ein Mischungsanteil der Birke von mindestens 10 % zu empfehlen ist. Die Ergebnisse sind aber durch zukünftige Forschung noch zu verifizieren. Dafür sollten vor allem die Produktionsziele und die waldbaulichen Behandlungskonzepte für Mischbestände aus Fichte und Birke in Deutschland erneut konkretisiert werden. Um dafür eindeutige ökologische und ökonomische Kriterien festlegen zu können, wird eine Zusammenführung wichtiger Ergebnisse aus den verschiedenen forstlichen Forschungsbereichen (z. B. Standortskunde, Vegetationskunde, Waldwachstumskunde, Ökonomie, Zoologie, Waldbau) empfohlen
In a typical managed forest of the Ore Mountains (Saxony, SE Germany), consisting of 60 years old Norway spruce (Picea abies [L.] KARST.) admixed with silver birches (Betula pendula Roth) the impact of the admixture on topsoil properties was quantified and evaluated. This study was conducted in a stand which is representative for the Ore Mountains regarding the soil type, deposition and liming. Photosynthetic active radiation, the layer of herbs and mosses, the mass and distribution of the litter fall, the dynamics of litter decom-position, and morphology of the humus layer as well as the chemical and microbiological topsoil properties were all analyzed. The study was based on a single-tree-approach where samples were collected along transects from selected sample trees of birch and spruce. Transects were established within areas of pure spruce as well as within areas of spruce and birch mixture. Three different strata were defined based on the situation of the examined points in relation to the crowns of birch and spruce: the birch stratum, the spruce stratum and the spruce-birch stratum with measurements from underneath the crowns of birches, spruces and the transition area between spruce and birch crowns, respectively. Higher photosynthetic active radiation values were detected in the area underneath the crowns of birch crowns in comparison with the area underneath the crowns of spruce. Higher values of photosynthetic active radiation were also registered within areas of light foliage and in gaps in the pure spruce stand. The number of ground vegetation species underneath pure spruce and in the mixture of spruce and birch was negatively correlated with the distance to the crown edge. But altogether the same number of ground vegetation species was found in the mixed stand and in the pure spruce stand. A few species were, however, specific for each stand type. A higher coverage of ground vegetation was found in the mixture of spruce and birch in comparison to the pure spruce. The results of the litter traps show marginal densities of birch leaves at a distance of more than 16 m from the birch stem. The majority of the dry flux density was found within a radius of 10 m around the birch stem. Within this area an effect of the birch litter on top soil properties was expected. The whole dry litter mass was measured in the study time of a relative vital birch with a diameter at breast high of ca. 38 cm and was ca. 8 kg. Modeling the amount of litter for birches with lower vitality indicated a dry litter mass of 6.3 kg. The mass lost of the birch leaves in the litter bags was in each stratum the highest at a ratio of 5 to 1 of birch leaves to spruce needles. The greatest loss of dry mass for spruce needles was registered in litter-bags with pure needles. The litter-bags under the birch crowns exhibited the best decomposition rate of birch leaves and spruce needles for all variants. The C/N-ratios of the litter showed no clear positive effects of the birch crown. But they were clearly smaller for the birch leaves in contrast to the spruce needles in all variants, in each stratum and at all dates. Furthermore the C/N-curves drop away more for the birch leaves in contrast to the spruce needles. The thickness of the Of-horizon in contrast to the Oh-horizon showed clear spatial patterns for the mixed situation and the pure spruce area. Thus in the Of-horizon a clear spatial pattern in connection to the single tree was apparent. The highest thickness was found close to the stem. The highest total thickness of the Of- and Oh-horizon was found underneath the pure spruce stand. When comparing the thickness of the humus layers between the stratums, significant differences where found for the Of-layer between the birch stratum and the spruce stratum. In addition, for the thickness of the Oh-layer as well as for the total thickness of all layers, significant differences were observed between the spruce-birch stratum and the birch stratum. The humus form was a mor-like moder. In the spruce stratum more fine-humus-rich variants of the mor-like moder was found, in the spruce-birch stratum and in the birch stratum it was more fine-humus-poor variants of the mor-like moder. Significant differences between the stratums in the Of-layer were found with respect to acidification, the pool of Ctot and Ntot, the content of Ccarbonat and Ntot and the metabolic quotient. For the Oh-layer significant differences between the stratums were found for the ratio of Corg and N, the content of Ctot and Nmic, the ratio of Cmic and Nmic, the basal respiration activity and the metabolic quotient. In the A-horizon significant differences between the stratums were found for the ration of Corg and N, the content of Ctot, Ccarbonat and Corg and the pool of Ntot. The results of multivariate ordination confirm the formation of stratums again. Thereby the contents of C, Mg, Ca and N had the greatest influence. The data analysis of the effective cation exchange capacity (ECEC) showed differences between the stratums mainly for the A horizon. In the spruce stratum the ECEC was lowest and the percentage of acid cations at the ECEC was greatest. The highest ECEC was in the birch stratum. Different results showed clear tree effects. These were only found in areas, which are influenced by birch leaves. In this study, a minimum tree admixture of 10% was required before an impact on the ground conditions of the whole stand was observed. Therefore, based on the results of this study, an admixture of birch of 10% is recommended. These results however must be verified through future research. These findings can be used to assist in meeting the goals of silvicultural management for mixed spruce and birch forests in Germany. Definition of explicit ecological and economic criteria created from a combination of results from different forest research sectors (e. g. Site ecology, Vegetation science, Forest Growth, Economy, Zoology, Silviculture) is recommended

Trifft herabfallender Regen auf Waldflächen, so wird dieser Niederschlag umverteilt zu Interzeption, Stammabfluss, durchfallenden und abtropfenden Niederschlag. Besonders hohe Stammablaufmengen im Kronenzentrum und markante Abtropfstellen am Kronenrand einzelner Baumarten lassen sich zudem nur erklären, wenn am jeweiligen Messplatz unter Baumkronen eine weitere Niederschlagskomponente zugelassen wird, mit der laterale Wasserbewegungen innerhalb der expliziten Einzelbaumkrone beschrieben und bilanziert werden (lateraler [Zu- oder Ab-]Fluss). Ziel dieser Arbeit war es deshalb, der niederschlagsabhängigen und kleinräumigen Dynamik dieser Umverteilung im Wald am Beispiel der Baumarten Buche (Fagus sylvatica L.) und Fichte (Picea abies (L.) Karst.) durch Aufnahmen und Auswertungen in zwei Mischbeständen beider Baumarten nachzugehen. Wiederholende Niederschlagsaufzeichnungen einzelner Regenereignisse wurden hierzu in Relation zur jeweiligen Freilandniederschlagsmenge, zur Art der Messplatzüberschirmung im Kronendach und zur Distanz des Messplatzes zum ihn dominierenden Baum varianz- und regressionsanalytisch untersucht und um Ergebnisse aus Stammablaufanalysen und Streumodellen ergänzt. Auf dieser Basis konnten Kausalmodelle zur Schätzung des Unterkronenniederschlages mit hoher Güte hergeleitet werden, die im Detail ein baumartspezifisches räumliches Verhalten der einzelnen Niederschlagskomponenten beim Passieren der Baumkrone belegen. Neben den Besonderheiten, die sich bei Messungen in Bestandeslücken einstellen, ergeben sich so z.B. in der Vegetationsperiode je nach Messplatzposition und Freilandniederschlagsmenge Unterschiede im Niederschlag unter beiden Baumartenkronen von bis zu 35 % des Freilandniederschlages je Einzelereignis und zwar stets zugunsten der Buchenüberschirmung. Am Stammfuss von Buchen kann darüber hinaus zusätzliches Wasser durch den Stammabfluss eingetragen werden. Hierfür notwenige Wassermengen können plausibel aus dem nachgewiesenen lateralen Wasserabfluss im inneren Kronendrittel von Buchen gedeckt werden. Über ein räumlich konkretes Interzeptionsmodell, kombiniert mit Blattflächenschätzungen für Einzelbäume konkreter Dimension, konnte ein räumliches LAI-Modell für Buchen abgeleitet werden, dass höchste LAI-Werte im Kronenzentrum annimmt. Da der Bestandesniederschlag hinsichtlich Niederschlagsmenge, Bestockung, Belaubungszustand und zum räumlich konkreten Messplatz unter der einzelnen Baumkrone veränderlich ist, wird die gewissenhaftere Berücksichtigung dieser Einflussvariablen angeregt und der bisher häufig praktizierten pauschalen Aufteilung des Niederschlages in einzelne Niederschlagskomponenten auf Basis von Flächen- und Messphasendurchschnittswerten widersprochen
Forests redistribute the precipitation falling on their canopy into interception, stemflow, drip or direct throughfall. Extremely high amounts of stemflow in the centre of the crown and distinct drip points along the crown edge of certain tree species can only be explained by admitting an additional precipitation component at these measurement locations that describes and captures the lateral movement of water within the individual tree crown (lateral in- or outflow). The aim of this study was therefore to analyse these precipitation-dependent, small-scale dynamics of precipitation redistribution in forests using field-measurements from two mixed stands of European beech (Fagus sylvatica L.) and Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.). Periodic measurements of individual precipitation events were examined in relation to the respective gross precipitation, the type of canopy above a plot and the distance of a plot to its dominant sheltering canopy tree using variance and regression analysis, and complemented with stemflow analyses and litterfall models. Using this dataset, causal models for the high-precision estimation of throughfall were derived, showing tree species-specific pathways of the individual precipitation components through the tree crown. Apart from the particularities of measurements in canopy gaps, differences in throughfall between spruce and beech during the vegetation period amount to up to 35 % of gross precipitation per event, in favour of the beech canopy and depending on plot location. At the stem base of beech trees additional water can reach the forest floor via stemflow. The amount of water required to generate this stemflow can plausibly be explained by means of the verified lateral water flow in the inner third of beech crowns. Using a spatially explicit interception model combined with LAI estimates for specific individual trees, a spatial LAI model was developed for beech, showing maximal LAI values in the crown centre. As the net forest precipitation is sensitive with respect to precipitation amount, stand type, foliage status and the spatially explicit plot location below an individual tree crown, this study recommends the consideration of these influential factors and contradicts the commonly practiced blanket partitioning of precipitation into individual components based on spatial and temporal averages