Abbildung 1: Die Lage der drei Versuchsorte Bad Zell (Oberösterreich), Wilhelmsburg (Niederösterreich) und Hartberg (Steiermark) in Österreich
Tabelle 2: Die Nadelspiegelwerte (Elementkonzentrationen in den Nadeln des letzten Quirls in % der Trockensubstanz) in den drei Versuchsanlagen im Vergleich zu den Grenzwerten für „Mangel“ nach STEFAN (1985)
E l e m e n t e
Versuchsort N P K Ca Mg
Wilhelmsburg1,46 0,14 1,22 0,46 0,12
Hartberg 1,18 0,14 0,98 0,37 0,15
Bad Zell 1,21 0,18 0,93 0,38 0,11
Grenzwerte für Mangel
1,31 0,11 0,33 0,01 0,07
An den drei Versuchsorten wurden in den untersuchten Beständen mit einer Oberhöhe von damals zwischen 7,5 und 10,0 m Stammzahlreduktionen so durchgeführt, dass in einer Variante die gefällten Bäume zur Gänze im Bestand verblieben, in einer zweiten Variante wurden die gefällten Stämme über eine Saison im Bestand liegen gelassen, und dann, nachdem die Nadeln abgefallen waren, die „Stämme“ mit dem Reisig, soweit noch am Stamm verblieben, entfernt. In einer dritten Variante wurden die Stämme gleich nach dem Fällen zur Gänze, also mit Nadeln und Reisig, aus dem Bestand entfernt. Diese drei Varianten wurden an jedem Versuchsort auf je 4 Parzellen zufällig verteilt, sodass an jedem Versuchsort 12 Parzellen, insgesamt also 48 Parzellen angelegt wurden. Als Beispiel sei in Abbildung 2 die Versuchsanlage „Bad Zell“ gezeigt.
In jeder der Parzellen wurden nach der Behandlung, vom Zentrum ausgehend in einer Spirale 50 Probebäume markiert, die dann hinsichtlich des Brusthöhendurchmessers und der Höhe zu Versuchsbeginn, und anschließend in 3-Jahresintervallen und zuletzt in 5-Jahresintervallen gemessen wurden. Nicht nur die Standorte und die Bonitäten der drei Versuchsorte unterschieden sich deutlich (Tab. 1), auch Art und Stärke der Stammzahlreduktion war auf den Versuchsorten unterschiedlich (Tab.3). Die hohen Stammzahlen im Versuch Hartberg ergaben sich daraus, dass dieser Bestand aus natürlicher Fichtenverjüngung unter einem Altholzschirm von Kiefern entstanden war. Während die Stammzahlreduktion in den beiden Versuchen Wilhelmsburg und Bad Zell geometrische Entnahmen jeder zweiten Reihe waren, zeigen die Mittelhöhen und Mitteldurchmesser im Versuch Hartberg, dass dort die verbleibenden Stammzahlen höher, bei einer Entnahme von 70% der Bäume diese aber eher auf schwächere Dimensionen konzentriert war.
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Abbildung 2: Die Parzellen in der Versuchsanlage „Bad Zell“. Von den beiden Ziffern, die jede Parzelle kennzeichnen, bedeute die erste die Behandlung: 1: Vollbaumnutzung inklusive Nadeln, 2: Gefällte Bäume zur Gänze im Bestand belassen, 3: Die gefällten Bäume werden erst nach dem Abfallen der Nadeln aus dem Bestand entfernt. Die zweite Ziffer kennzeichnet die Wiederholung.
Tabelle 3: Die Stammzahlreduktionen nach Versuchsorten. Stammzahl (N/ha), Lorey’sche Mittelhöhe (hm) und Durchmesser des Kreisflächenmittelstammes (dg) vor und nach der Stammzahlreduktion.
Versuchsort (Jahre)Alter Vor der Stammzahlreduktion Nach der Stammzahlreduktion N/ha hm [m] dg [cm] N/ha hm [m] dg [cm]
Wilhelmsburg 17 5.014 7,5 7,5 2.407 7,6 7,5
Hartberg ~ 18 14.400 6,6 5,2 4.244 8,3 7,1
Bad Zell 20 4.809 5,9 6,2 2.475 6,0 6,3
Nach dem Erreichen einer Oberhöhe von 15 m wurde auf den Parzellen eine Auslesedurchforstung mit ca. 300 Z Bäume je ha mittels eines A-Werts von 6 nach JOHANN (1992) ausgezeigt, und die Entnahmen wieder entsprechend dem Versuchsplan, also unter Belassen der ganzen gefällten Bäume, unter Belassen der gefällten Bäume über nur eine Saison und unter Entfernung der ganzen Bäume (Vollbaumnutzung) gleich nach deren Fällung, behandelt.
Die Volumsberechnung der Bäume erfolgte über die Schaftholzformzahlfunktion von POLLANSCHÜTZ (1974) und für die Bäume mit BHD < 10,5 cm über jene von SCHIELER (1988). Diese Formzahlfunktionen wurden von SCHIELER (1988) so parametrisiert, dass sich für Bäume mit einem BHD = 10,5 cm nach beiden Formzahl funktionen die gleichen Formzahlen ergaben.
Eine erste Auswertung wurde schon nach drei Jahren publiziert (STERBA 1988). Über jeden Versuch getrennt und über alle Perioden hinweg, wurden diese Versuche schon von BRUNNER (2002), GUGGANIG (2002) und HAUSER (2003) ausgewertet.
Da die Auslesedurchforstungen aber wegen der unterschiedlichen Bonitäten zu unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt werden mussten, und danach von den 50 ursprünglich markierten und gemessenen Bäume je Parzelle nur mehr wenige übrig blieben, wird hier nur zusammenfassend über das Ergebnis nach drei 3-jährigen Zuwachsperioden berichtet.
Wegen des nur indirekt möglichen Flächenbezuges (vgl. Probestammauswahl) wurde in der vorliegenden Arbeit als Auswertungsgröße – abweichend von den Arbeiten von STERBA (1988), BRUNNER (2002), GUGGANIG (2002) und HAUSER (2003) nicht der Hektarzuwachs sondern der mittlere Einzelbaumzuwachs herangezogen. Zur Reduktion der Zufallsstreuung wurde in jedem der drei Versuche der mittlere Volumszuwachs in jeder Parzelle mittels Kovarianzanalyse auf gleiches mittleres Volumen zum Zeitpunkt der Versuchsanlage unmittelbar nach der Stammzahlreduktion bezogen (vgl. Abb. 3). Die Bestimmtheitsmaße dieser Beziehungen lagen für die ca. 50 Wertepaare je Parzelle zwischen 0,544 und 0,940. So ergaben sich dann in jedem Versuch in jeder Parzelle mittlere Zuwächse der drei Beobachtungsperioden, bezogen (adjusted) auf das gleiche mittlere Volumen unmittelbar nach der Stammzahlreduktion. Diese „korrigierten“ mittleren Volumszuwächse wurden dann varianzanalytisch für die 3 Beobachtungsperiode mit den Versuchsorten und den Behandlungen als Klassifikationsmerkmalen auf Unterschiede geprüft.
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Mittel - Versuchsort iv = 0,5705 . v + 0,0007r2 = 0,8599Parzelle11
0
Abbildung 3: Die kovarianzanalytische Reduktion der mittleren Volumszuwächse der Parzellen auf gleiches, versuchsspezifisches mittleres Anfangsvolumen am Beispiel einer Parzelle 11 in der Beobachtungsperiode 1982-1985. Der höhere mittlere Zuwachs der Parzelle 11 in der Periode 1982-1985 resultiert zum Teil daraus, dass schon das mittlere Volumen der Bäume dieser Parzelle zu Beginn des Versuches höher war als das Versuchsmittel.
Ergebnisse
Da die Varianzanalyse mit den einzelnen 3-Jahresperioden keine signifikanten Wechselwirkungen zwischen Behandlung und Periode (p=0,617) zeigte, wurden in der Folge nur mehr die mittleren Zuwächse über alle 9 Jahre hinweg varianzanalytisch untersucht (Abb. 4, Tab. 4). Hier ergab sich ein signifikanter Haupteffekt der Behandlung, aber keine signifikante Wechselwirkung zwischen Versuchsort und Behandlung (Tab. 4).
0
Abbildung 4: Die mittleren Einzelbaumzuwächse (bei versuchsspezifisch gleichem mittleren Ausgangsvolumen) der beobachteten 9-Jahresperiode in dm³ pro Jahr und Baum.
Tabelle 4: Varianzanalyse für den mittleren 9-jährigen, auf das versuchsspezifische Ausgangsvolumen bezogenen, Einzelbaumzuwachs
Varianzursache SQ FG MQ F p>F
Versuchsort 206,384 2 103,192 114,407 0,0000
Behandlung 9,404 2 4,702 5,213 0,0122
Versuchsort × Behandlung 4,730 4 1,182 1,311 0,2910
Rest 24,353 27 0,902
Total 244,872 35
Die in Abbildung 4 angedeutete Wechselwirkung, dass nämlich schon die Entnahme der trockenen Bäume unter Belassen der Nadeln im Bestand auf den besseren Standorten Wilhelmsburg und Hartberg (noch?) zu keinen Zuwachsminderung führt, während sie auf dem schlechtesten Standort (Bad Zell) schon Zuwachsminderungen hervorruft, lässt sich bei weitem nicht absichern (p=0,291). Es bleibt also nur ein signifikanter Effekt der Behandlung (Tab. 5) in der Größenordnung von etwa 17%, um die der Zuwachs bei Vollbaumnutzung inklusive Entnahme der ganzen Biomasse inklusive Nadeln geringer ist als in den beiden anderen Varianten.
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Tabelle 5: Die mittleren Einzelbaumzuwächse korrigiert auf gleiches Ausgangsvolumen. Mittelwerte mit gleichem hochgestellten Buchstaben sind nicht signifikant verschieden (Scheffée-Test, α=0,05).
Vollbaumnutzunginkl. Nadeln Liegenlassen Vollbaumnutzung, Belassen der Nadeln im Bestand Einzelbaumzuwachs [dm3·a-1·Baum-1] 5,65a 6,87b 6,48b
Diskussion und Schlussfolgerung
Seit der ersten Publikation, die von den Ergebnissen dieser Versuche nach der ersten 3-Jahresperiode berichtete (STERBA 1988), sind doch schon einige Arbeiten zur Frage des Zuwachses nach Vollbaumnutzung erschienen.
MÅRD (1998) konnte in 20 bis 30 Jahre alten Fichten-Birken-Mischbeständen nach 4 Jahren keine Zuwachsminderungen feststellen. EGNELL und LEIJON (1997) fanden – allerdings nicht statistisch gesicherte -Zuwachsdifferenzen zwischen konventioneller Durchforstung und Vollbaumnutzung in den ersten 10 Jahren nach der Durchforstung. In zwei Fichtenbeständen im Alter von 25 und 34 Jahren fand NORD-LARSEN (2002) 5%
bzw. 18% Zuwachsverlust 5 Jahre nach einer Stammzahlreduktion als Vollbaumnutzung im Vergleich zur konventionellen Nutzung. In der darauf folgenden 6-Jahresperiode konnte er dann keine Zuwachsminderungen mehr feststellen. Dagegen fand JACOBSON et al. (1996, 2000) nach Niederdurchforstungen in 30- bis 50-jährigen Fichtenbeständen in den ersten 5 Jahren keine Zuwachsminderungen durch die Vollbaumnutzung gegenüber der konventionellen Nutzung, wohl aber in der darauf folgenden 5-Jahresperiode solche von 9%. Über eine umfassende Studie in acht 30- bis 60-jährigen Fichtenbeständen, in denen neben weiteren Varianten auch Vollbaumnutzung mit konventioneller Durchforstung verglichen wurde, berichten HELMISAARI et al. (2011) von um 5% geringeren Volumszuwächsen bei Vollbaumnutzung in der ersten 10-Jahresperiode nach der Durchforstung, bzw. von Zuwachsminderungen um 13% in der darauf folgenden 10-Jahresperiode.
Die obigen Untersuchungen fanden alle in skandinavischen Beständen statt. Die Bonitäten dieser Bestände lagen – gemessen an der Oberhöhenbonität - etwa im gleichen Bereich, wie die der hier berichteten Experimente.
Allerdings waren die Bestände zum Zeitpunkt der Eingriffe älter und deutlich stammzahlärmer.
Es verwundert also weniger die Tatsache, dass in den in Österreich untersuchten Beständen nach 9 Jahren Zuwachsreduktionen durch Vollbaumnutzung nachgewiesen werden konnten, als eher deren Größenordnung von doch fast 18%. Die hier untersuchten Bestände waren mit einem Alter zwischen 17 und 20 Jahren und Mittelhöhen zwischen 6 m und 8 m deutlich jünger als die skandinavischen Versuche. Leider wurden zum Zeitpunkt der Stammzahlreduktionen die entnommenen Biomassen weder nach ihren Kompartimenten noch nach ihren Nährstoffmengen näher bestimmt, sodass einerseits aus dem Alter der Bestände geschlossen werden müsste, dass die Entnahmen geringer waren als in den oben zitierten Untersuchungen, aufgrund der deutlich höheren Stammzahlentnahmen, wäre jedoch wieder auf eine stärkere Biomassen- und Nährstoffentnahme zu schließen.
Bodenkundliche Untersuchungen von KATZENSTEINER (2004) unterstützen zwar die Hypothese, dass die unterschiedlichen Behandlungen auch längerfristig zu Bodendegradationen führten, fand er doch im Versuch Hartberg dass „Trendmäßig allerdings höhere Nährstoffvorräte in den Kontrollparzellen zu beobachten waren – sowohl in den Nadeln als auch im Auflagehumus, auch die Basensättigung und die austauschbaren Kalziumvorräte waren in der Variante mit den höchsten Entzügen am niedrigsten.“
Es muss allerdings auch festgehalten werden, dass es sich beim Vergleich der drei Behandlungen nicht nur um den Effekt der entfernten Nährstoffmenge bei den grün entnommenen Bäumen handelt, sondern auch noch zu beachten ist, dass (i) bei der Rückung der Bäume auch Streu aus dem Beständen entfernt wurde, (ii) durch das Belassen der ganzen Bäume im Bestand das bodennahe Klima in diesen Beständen verbessert wurde, und (iii) nicht auszuschließen ist, dass die innerhalb eines Jahres von den geernteten Bäumen im Bestand abfallenden Nadeln einen zusätzlichen Düngeeffekt erzeugt haben.
Ein Nachzeichnen der Mechanismen bei dieser Art der unterschiedlichen Biomassenentnahme mittels eines mechanistischen Modells (BIOM-BGC in der Formulierung von PIETSCH und HASENAUER 2002) korreliert jedenfalls mit den hier gezeigten Ergebnissen (MERGANIČOVÁ et al. 2005).
Es muss daher geschlossen werden, dass auch bei frühen Stammzahlreduktionen in Form einer Vollbaumnutzung schon mit Zuwachsminderung erheblicher Größenordnung zu rechnen ist.
Zusammenfassung
Im Zusammenhang mit der Energiekrise der 70er-Jahre wurde die verstärkte Nutzung von sonst nicht verwertbarer Biomasse im Wald recht kontrovers diskutiert. Gerade in Dickungen und Stangenhölzern erwartet man sich einen doppelten Effekt von der Nutzung des Aushiebs als Brennstoff. Ein entsprechender Preis für diese sonst nicht verwertbaren Sortimente bei Stammzahlreduktionen sollte diese Maßnahmen attraktiv machen, die auch aus waldbaulicher Sicht zur Stabilisierung der Bestände mitunter dringend nötig waren. Ökologen warnten zwar bereits damals vor den bei Vollbaumnutzungen zu erwarteten Nährstoffentzügen, die möglichen Auswirkungen auf den Zuwachs der verbleibenden Bäume war aber vorerst kein Thema. Um solchen Zuwachsminderungen nachzugehen wurden in den Jahren 1981 bis 1983 in Österreich an drei Versuchsorten in Beständen mit einer Oberhöhe von damals zwischen 7,5 und 10,0 m Stammzahlreduktionen so durchgeführt, dass in einer Variante die gefällten
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Bäume zur Gänze im Bestand verblieben, in einer zweiten Variante wurde die gefällten Stämme nur über eine Saison im Bestand liegen gelassen, und dann, nachdem die Nadeln abgefallen waren, die „Stämme“ mit dem Reisig, soweit noch am Stamm verblieben, entfernt. In einer dritten Variante wurden die Stämme gleich nach dem Fällen zur Gänze, also mit Nadeln und Reisig, aus dem Bestand entfernt. Diese drei Varianten wurden an jedem Versuchsort auf je 4 Parzellen zufällig verteilt. In jeder der Parzellen wurden nach der Behandlung, vom Zentrum ausgehend, in einer Spirale 50 Probebäume markiert, die dann hinsichtlich des Brusthöhendurchmessers und der Höhe zu Versuchsbeginn, und anschließend in drei 3-Jahresintervallen gemessen wurden.
Bei der Auswertung nach 9 Jahren wurde zur Reduktion der Zufallsstreuung in jedem der drei Versuche der mittlere Volumszuwachs in jeder Parzelle mittels Kovarianzanalyse auf gleiches mittleres Volumen zum Zeitpunkt der Versuchsanlage unmittelbar nach der Stammzahlreduktion bezogen. Diese „korrigierten“ mittleren Volumszuwächse wurden dann varianzanalytisch ausgewertet. Dabei ergab sich, dass die Vollbaumnutzung gegenüber der Variante, in der die gefällten Bäume im Bestand belassen wurden, im Mittel der beobachteten 9 Jahre und der drei Versuchsanlagen einen um 18% geringeren Zuwachs aufwiesen. Wechselwirkungen zwischen Beobachtungsperiode und Behandlung und zwischen Versuchsort und Behandlung konnten nicht nachgewiesen werden.
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