Ergebnisse der entwickelten Modelle zur Bestandesgenerierung

Für die Simulationen wurden mit Hilfe der eben beschriebenen Methoden Weiserbestän-de generiert. Ausgehend vom baumartenspezifischen Startalter wurWeiserbestän-den in einem Abstand von 30 Jahren weitere Weiserbestände erstellt, die den gesamten Produktionszeitraum der jeweiligen Baumart abbilden. Das Initialalter der Bestände aus Eiche beträgt 35 Jahre, der aus Buche 40 Jahre, der aus Fichte und Kiefer jeweils 30 Jahre sowie der aus Douglasie 25 Jahre (s. Tab. 3.3). Das anfängliche Bestandesalter wurde so gewählt, dass die Bestände kurz vor der Erstdurchforstung stehen. Die Durchforstungen beginnen so-bald eine Höhe von 14 bis 18 m erreicht ist (s. Kap. 3.2.2), dies tritt je nach Bonität früher oder später ein. Des Weiteren befindet sich ab dem festgelegten Startalter der Großteil der baumartenspezifischen Durchmesserverteilung über der Derbholzgrenze (Durchmes-ser≥ 7 cm) und damit wird eine inkorrekte Schätzung der Durchmesser junger Bäume unterhalb dieser Grenze vermieden.

Am Beispiel eines bewirtschafteten Douglasienreinbestandes soll das Zusammenspiel der Methoden zur Bestandesgenerierung näher beschrieben werden. In Abbildung 2.3 sind die Schätzungen der Grundflächen über dem Alter für Douglasienbestände bei un-terschiedlichen Ertragsklassen zu sehen. Im Alter 25 ergeben sich voneinander abwei-chende Anfangsgrundflächen, für die erste Ertragsklasse sind es rund 23 m²ha^-1. Diese wird mit steigendem Alter größer und nähert sich einer Asymptote an. Im Vergleich zur Douglasienertragstafel von Bergel (1985), starke Durchforstung und mittleres Ertrags-niveau, ist die geschätzte Grundfläche rund 4 m²ha^-1 geringer. Nun werden zufällig aus dem erstellten, alters- und bonitätsabhängigen Durchmesserverteilungsmodell solange Bäume gezogen, bis die Summe ihrer Grundflächen die zuvor berechnete Grundfläche, hier 23 m²ha^-1, erreicht. Daraus resultiert ein Douglasienbestand mit 814 Einzelbäumen und einem Durchmesser bzw. einer Höhe des Grundflächenmittelstamms von 19,2 cm bzw. 14,8 m. Dieser Bestand, mit einer eingipfligen Durchmesserverteilung (s. Abb. 2.3), ist stammzahlärmer und etwa gleich hoch wie der vergleichbare Ertragstafelbestand.

Je-(a) (b)

Abbildung 2.3: Geschätzte Bestandesgrundflächen von Douglasienreinbeständen über dem Be-standesalter bei unterschiedlichen Ertragsklassen (a) und die geschätzte Durch-messerverteilung eines jungen Douglasienreinbestandes mit guter Bonität (I.

Ertragsklasse) (b). Erläuterungen siehe Text.

doch ist der Durchmesser des Grundflächenmittelstamms beim generierten Bestand ca.

2 cm größer als in der Ertragstafel angegeben.

In Tabelle 2.11 sind wichtige Kennwerte für einige Weiserbestände in den Wuchsbezir-ken Ems-Hase-Hunte-Geest und Göttinger Wald zu finden, eine Übersicht aller anderen Wuchsbezirke befindet sich im Anhang (s. Tab. A.22). Wobei hier nur die jungen Be-stände im Startalter (s. Tab. 3.3) dargestellt sind. Auf dem beispielhaften Standort im Wuchsbezirk Ems-Hase-Hunte-Geest sind alle Hauptwirtschaftsbaumarten, im Wuchs-bezirk Göttinger Wald nur Buche und Fichte vorhanden. Die hier dargestellten Leis-tungsklassen der Baumarten in den zwei Wuchsbezirken sind nahezu identisch mit den aus den Forsteinrichtungs- und Standortsdaten ermittelten mittleren Leistungsklassen (s. Tab. 2.6 und 2.7). Die angeführten Stammzahlen sind geringer im Vergleich zu den Angaben der Ertragstafelsammlung von Schober (1995) im gleichen Bestandesalter und ähnlicher Bonität. Der Durchmesser des Grundflächenmittelstamms wiederum ist grö-ßer als in einem vergleichbaren Ertragstafelbestand. Die dem Durchmesser und der Höhe des Grundflächenmittelstamms zugrunde liegenden Verteilungen, für die vorkommenden Hauptwirtschaftsbaumarten auf bestimmten Standorten in den zwei Wuchsbezirken, wei-sen eine eingipflige Verteilung auf (s. Abb. 2.4). Dabei sind hier die Durchmesservertei-lungen der Fichten- und Douglasienbestände weiter nach rechts verschoben als die der anderen Arten. Bei den Höhenverteilungen fällt auf, dass im Göttinger Wald die

jün-Tabelle 2.11: Kennwerte (LKL = Leistungsklasse [m³ha^-1a^-1], N = Stammzahl [n ha^-1], dg = Durchmesser des Grundflächenmittelstamms [cm], hg = Höhe des Grundflächen-mittelstamms [m], G = Bestandesgrundfläche [m²ha^-1], V = Derbholzvolumen [m³ha^-1], CV = Kohlenstoffvorrat der lebenden Baumbiomasse [t C ha^-1]) eini-ger Weiserbestände getrennt nach Wuchsbezirk (WBZ, EH = Ems-Hase-Hunte-Geest, GW = Göttinger Wald), Standortstypenobergruppe (SOGR, 4 = Geschie-belehme, 5 = Kalkgesteine), Wasserhaushalts- (WHZ, 5 = frisch, 7 = mäßig frisch) und Nährstoffgruppe (NZ, 1 = sehr gut, 2 = ziemlich gut) sowie Art (110

= Eiche, 211 = Buche, 511 = Fichte, 611 = Douglasie, 711 = Kiefer).

WBZ SOGR WHZ NZ Art Alt LKL N dg hg V G CV

geren Fichten im Mittel erwartungsgemäß höher sind als die 10 Jahre älteren Buchen.

Auf dem Tieflandstandort sind eindeutig die Buchen im Mittel höher als die anderen Baumarten. Die größten Grundflächen werden bei dieser Standortauswahl in den Fich-tenbeständen mit rund 30 m²ha^-1 erreicht. Dann folgen Kiefer (25,2 m²ha^-1), Douglasie (21,8 m²ha^-1), Buche (rund 18 m²ha^-1) und Eiche (15,1 m²ha^-1). Das Bestandesvolumen ist hier am geringsten im Eichenbestand im Tiefland (86,1 m³ha^-1) und am größten im Fichtenbestand im Bergland (199,4 m³ha^-1), ebenso verhält sich der Kohlenstoffvorrat der lebenden Baumbiomasse (s. Tab. 2.11).

Ein Vergleich der mittleren Kennwerte aller jungen Weiserbestände getrennt nach Re-gion und Baumart (s. Tab. 2.12) mit verschiedenen Ertragstafeln (Dittmar et al., 1983;

Erteld, 1962; Lembcke et al., 2000; Schober, 1995; Wenk et al., 1984) führt, wie schon oben beschrieben, zu folgendem Resultat: Der Durchmesser des Grundflächenmittel-stamms der generierten Bestände ist im Vergleich zu den Ertragstafeln größer und die Stammzahl geringer. Jedoch liegt die Höhe des Grundflächenmittelstamms im Bereich der Ertragstafelangaben.

Mit den entwickelten Modellen sind insgesamt 855 Weiserbestände in unterschiedli-chen Altern für alle identifizierten Standorte (s. Kap. 2.2.1) bei insgesamt 198 Baumart-Wasserhaushalt-Nährstoffkombinationen erstellt worden. In Tabelle 2.13 sind die Be-standeskennwerte beispielhaft für einen Kiefernbestand im Wuchsbezirk Ost-Heide auf trockenen, schwach versorgten Sanden dargestellt. Die Angaben zu den anderen gene-rierten Weiserbeständen sind in Anhang A.22 zu finden. Wie zu sehen ist, sinkt die

(a) (b)

(c) (d)

Abbildung 2.4: Absolute Häufigkeitsverteilung der Durchmesser [cm] (a, b) in 2 cm-Stufen und Baumhöhen [m] (c, d) der Hauptwirtschaftsbaumarten (110 = Eiche, 211 = Buche, 511 = Fichte, 611 = Douglasie, 711 = Kiefer) in den Wuchsbezirken Ems-Hase-Hunte-Geest auf frischen, ziemlich gut versorgten Geschiebelehmen (a, c) und Göttinger Wald auf mäßig frischen, sehr gut versorgten Kalkgesteinen (b, d).

Tabelle 2.12: Mittlere Bestandeskennwerte (LKL = Leistungsklasse [m³ha^-1a^-1], N = Stamm-zahl [n ha^-1], dg = Durchmesser des Grundflächenmittelstamms [cm], hg = Höhe des Grundflächenmittelstamms [m], G = Bestandesgrundfläche [m²ha^-1], V = Derbholzvolumen [m³ha^-1]) der jungen Weiserbestände getrennt nach Region (B

= Bergland, T = Tiefland) und Art (110 = Eiche, 211 = Buche, 511 = Fichte, 611 = Douglasie, 711 = Kiefer).

Reg Art Alter LKL N dg hg G V

B

110 35 6,2 1162 12,9 12,4 15,1 90,1 211 40 7,5 1498 12,4 11,9 18,0 100,4 511 30 10,9 1195 17,5 10,8 28,8 144,3

T

110 35 5,7 1200 12,5 11,4 14,7 79,0 211 40 7,2 1577 12,1 11,0 17,9 92,7 511 30 10,8 1193 17,5 10,7 28,7 142,8 611 25 13,9 879 17,7 12,0 21,7 117,6 711 30 6,9 1924 13,0 10,9 25,4 129,1

Tabelle 2.13: Bestandeskennwerte (LKL = Leistungsklasse [m³ha^-1a^-1], N = Stammzahl [n ha^-1], dg = Durchmesser des Grundflächenmittelstamms [cm], hg = Höhe des Grundflächenmittelstamms [m], V = Derbholzvolumen [m³ha^-1], G = Bestan-desgrundfläche [m²ha^-1]) generierter Kiefernweiserbestände im Wuchsbezirk Ost-Heide auf trockenen Sanden mit schwacher Nährstoffversorgung.

Alter LKL N dg hg V G

30 6,6 1955 12,9 10,6 125,5 25,4 60 6,6 382 27,1 18,9 188,0 22,0 90 6,6 226 35,6 23,7 235,0 22,6 120 6,6 161 42,2 27,0 263,7 22,5 150 6,6 109 48,6 29,6 256,4 20,2

Stammzahl mit steigendem Alter und liegt unter den Angaben der Ertragstafel von Lembcke et al. (2000) für Kiefer im nordostdeutschen Tiefland (mittleres Ertragsniveau, Mittelhöhenbonität 24 m, Bestockungsgrad 0,8). Dies ist auf den im Vergleich zur Er-tragstafel größeren Durchmesser des Grundflächenmittelstammes zurückzuführen. Die ermittelte Höhe des Grundflächenmittelstammes ist nur geringfügig höher als in der Er-tragstafel. Im Alter 30 ist die Grundfläche des Weiserbestandes höher als die Angabe von Lembcke et al. (2000). In den folgenden Altern ist es umgekehrt und die Grundflä-che der Weiserbestände ist geringer als in der Ertragstafel. Dieser Effekt beruht auf dem

Grundflächenmodell, welches anhand von regulär bewirtschafteten Flächen im nordwest-deutschen Tiefland parametrisiert wurde (s. Kap. 2.3.1). Auch das Derbholzvolumen der generierten Bestände ist anfangs höher als in der Kiefernertragstafel, ab Alter 60 jedoch geringer.

Das erarbeitete System aus Grundflächenmodell und Durchmesserverteilung auf Grund-lage verallgemeinerter, additiver Regressionsmodelle sowie der Einzelbaumhöhenergän-zung ist geeignet, um Reinbestände der Hauptwirtschaftsbaumarten in Nordwestdeutsch-land zu erstellen. Auch ist es für Anwender mit Grundkenntnissen in der Programmier-sprache R einfach zu nutzen.

3 Methoden

3.1 Waldbaustrategien

Bei der Speicherung von Kohlenstoff in Wäldern muss zwischen der maximalen Aufnah-me und der Maximierung des Vorrates an Kohlenstoff im Bestand unterschieden werden.

In jungen Beständen mit hoher Volumenproduktion ist die Kohlenstoffbindungsrate im Allgemeinen größer als in älteren Beständen, dafür ist deren Kohlenstoffvorrat höher. Die größte jährliche Volumenproduktion und damit die höchste Bindung von Kohlenstoff in Baumbiomasse wird erreicht, wenn der laufende Zuwachs (lZ) kulminiert (Kramer, 1988).

Dieser Zeitpunkt ist erreicht, wenn die Differenz zwischen der Gesamtwuchsleistung ei-nes Bestandes (GWL) in den aufeinanderfolgenden Jahren am größten ist. Nach diesem Punkt sinkt der laufende Zuwachs und die Höhe der Kohlenstoffaufnahme nimmt ab.

Bis zum Erreichen der höchstmöglichen durchschnittlichen Volumenleistung (dGZmax) steigt der durchschnittliche Gesamtzuwachs und damit auch die Kohlenstoffmenge in der lebenden Baumbiomasse eines Bestandes an. Der Kulminationszeitpunkt des durch-schnittlichen Gesamtzuwachses und dessen nachfolgendes, langsames Absinken ist beson-ders für betriebswirtschaftliche Überlegungen sehr bedeutend (Assmann, 1961). Jedoch ist zu diesem Zeitpunkt der durchschnittliche Wertzuwachs eines Bestandes nicht immer am größten. Dieser Moment wird meistens später erreicht. Der laufende Wertzuwachs eines Bestandes ist abhängig vom laufenden Volumenzuwachs, von den Veränderungen der Dimensionen der herrschenden Bäume, der Holzqualität sowie möglichen Entwer-tungen und Risiken die auf den Bestand einwirken können. Die Wertleistung bestimmt schlussendlich den finanziellen Ertrag der gesamten Produktion eines Bestandes. Auch hier gilt, wenn der laufende Wertzuwachs unter den durchschnittlichen Wertzuwachs eines realistischen Produktionszeitraumes sinkt, ist die Hiebsreife eines Bestandes gege-ben. Allerdings kann auch anderen Aspekten, wie beispielsweise dem Verjüngungsgang, größere Bedeutung beigemessen werden (Röhrig et al., 2006).

Basierend auf diesen Überlegungen und den zuvor angesprochenen Gesichtspunkten der strategischen Waldbauplanung werden in dieser Arbeit zwei waldbauliche Szenarien analysiert. Diese beziehen sich auf gleichaltrige, einschichtige Reinbestände der Baumar-ten Eiche, Buche, Fichte, Douglasie und Kiefer mit variablen Produktionszeiträumen.

Die naturnahe Behandlung erfolgt in Anlehnung an die Clusterstudie Forst und Holz Niedersachsen (Rüther et al., 2007) und repräsentiert die derzeitige Waldbehandlung.

Die kohlenstofforientierte Behandlung ist eine differenzierte Variante des naturnahen Szenarios, welches sich wie oben erwähnt, als vorteilhaft bei der Kohlenstoffspeicherung

im Bestand und in den Holzprodukten erwiesen hat (s. Kap. 1.3). Das Ziel der kohlen-stofforientierten Behandlung ist ein möglichst hoher Stammholzanteil in den Nutzungs-massen, um einen größtmöglichen Beitrag zur Kohlenstoffspeicherung in Holzprodukten mit langer und mittlerer Lebensdauer zu ermöglichen. Gleichzeitig soll auch der Koh-lenstoffvorrat im Bestand erhöht werden.