April 1987 Nr. 42
V erjüngungsökologische Untersuchungen in einem hochstaudenreichen subalpinen
Fichtenwald, mit spezieller
Berücksichtigung der Schneeablagerung und der Lawinenbildung.
von
H. Imbeck und E. Ott
Eidg. Institut für Schnee- und Lawinenforschung. Weissfluhjoch/Davos und
Institut für Wald- und Holzforschung, Fachbereich Waldbau, ETH-Zürich
5.87 500 A 38599
Inhaltsverzeichnis
Verzeichnis der Abbildungen Verzeichnis der Tabellen Vorwort
Zusammenfassung Summary Resume Riassunto
1. Einleitung, Problemstellung, Zielsetzung 2. Beschreibung des Untersuchungsgebietes
2.1 Lage und Standort
2.2 Entstehung und Zustand des heutigen Waldes 3. Untersuchungsmethoden, Aufnahme- und Auswerteverfahren
3.1 Versuchsanlage 3.2 Strahlung 3.3 Temperatur
3.4 Niederschlag (Regen) 3.5 Wind
3.6 Schneeuntersuchungen 3.7 Vegetationsaufnahmen 3.8 Fichten-Testpflanzen 3.9 Naturverjüngung 3. 10 Statistische Auswertung
4. Das Mikroklima in den Verjüngungsöffnungen
Seite 5 7 9 11 15 18 22 26 30 30 31 36 36 42 43 45 45 46 46 48 50 50 51
4.1 Strahlung 51
4.1.l Zirkumglobalstrahlung (Bellani-Pyranometer) 51 4. l .2 Sonnenscheindauer und direkte Sonnenstrahlung 55 4.1.3 Photosynthetisch aktive Strahlung (PAR) 58 4.1 .4 Vergleich der Strahlungsmessmethoden 63
4.2 Temperatur 63
4.2. l Maximumtemperatur 63
4.2.2 Minimumtemperatur 66
4.2.3 Exponentielle Mitteltemperatur 71
4.2.4 Bodentemperatur (Thermistorenmessung) 75 4.3 Niederschlag (Regen)
4.4 Wind
5. Schneekundliche Erkenntnisse
5.1 Charakterisierung der fünf Winter 1980/81 - 1984/85
78 82 84 84
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5.2 Schneeablagerung im Winter 1980/81, vor dem Aushieb 85
5.2.1 Schneedeckenentwicklung 85
5.2.2 Schneeverteilung 85
5.2.3 Ausaperung 87
5.3 Schneeablagerung nach dem Aushieb 88
5.3.l Einschneien 88
5.3.2 Schneehöhe, Wasseräquivalent, Schneeverteilung 88
5.3.3 Ausaperung 94
5.3.4 Schneedeckenaufbau 98
5.4 Lawinengefährdung 6. Entwicklung der Krautschicht
6. 1 Artenzusammensetzung 6.2 Deckungsgrad
6.3 Standortscharakterisierung anhand der Vegetation 7. Entwicklung der Fichten-Testpflanzen
7. l Fichten-Nacktwurzelpflanzung 7. l. l Sterblichkeit 7. l.2 Phänologie 7. 1 .3 Höhentrieb
104
107 107 112 122 124 124 124 132 134 7.2 Fichten in Tontöpfen ganzjährig bei den Messstellen 137
7 .2.1 Sterblichkeit 137
7.2.2 Phänologie 140
7.2.3 Höhentrieb 140
7.2.4 Wurzellänge 146
7.2.5 Trockengewicht 146
7.3 Fichten in Tontöpfen mit Ueberwinterung im Pflanzgarten 157 7.4 Abschliessende Beurteilung der auf das Wachstum der 159
Fichten-Testpflanzen einwirkenden Umweltfaktoren
8. Naturverjüngung 162
8.1 Bei Versuchsbeginn bereits vorhandene Naturverjüngung 162
8.2 Fichten-Ansamung 1982 - 1984 163
8.3 Sterblichkeit der Fichtenkeimlinge 166
8.4 Wachstum der natürlich angesamten Fichten 170 9. Waldbauliche Folgerungen
Literaturverzeichnis Anhang
179 184 190
Verzeichnis der Abbildungen
Lage des Untersuchungsgebietes 30
2 Alter der Baumstrünke in der Versuchsfläche Lusiwald 33 3 Stammzahlverteilung des untersuchten Bestandes 34 4 Untersuchungsgebiet "Lusiwald" mit den Verjüngungsöffnungen 37 5 Kronenprojektionskarte der Versuchsfläche vor dem Aushieb 38 6 Kronenprojektionskarte mit den beiden Verjüngungsöffnungen 39 7 Anordnung der Messstellen in der Versuchsfläche 40
8 Schematischer Aufbau einer Messstelle 41
9 Fichten-Testpflanzen in Tontöpfen (Foto) 49
10 Karte der Strahlungssummen (Bellani-Pyranometer) 52 11 Tägliche Strahlungssummen von drei Messstellen 54 12 Karte der Sonnenscheindauer und der direkten Sonnenstrahlung 56 13 Karte der photosynthetisch aktiven Strahlung (PAR) 59
14 PAR-Tagesgang an fünf Messstellen 60
15 Karte der Minimum- und Maximumtemperatur 64 16 Tageswertkurven der Minimum- und Maximumtemperatur 67 17 Karte der exponentiellen Mitteltemperatur (eT-Wert) 72 18 Tagesgang der Bodentemperatur bei wolkenlosem Himmel 76 19 Tagesgang der Bodentemperatur bei bewölktem Himmel 79 20 Karte der Niederschlagsverteilung (Regen) 80 21 Mittlere Schneedeckenhöhe an sieben Pegelstandorten 86 22 Trichterartige Ausschmelzung um einen Baumstamm (Foto) 87 23 Schneehöhenverlauf von zwei ausgewählten Wintern 91 24 Schneeverteilung und Ablationsverlauf vor und nach dem Aushieb 92
25 Karte der Schneeverteilung 93
26 Ausaperungskartierung, Anfangsstadium 96
27 Ausaperungskartierung, spätes Stadium 97
28 Schneedeckenaufbau im dichten Fichtenbestand (Foto) 99 29 Schneedeckenaufbau in der Oeffnung (Foto) 100
30 Schneerutsch vom 20. März 1983 (Foto) 106
31 Entwicklung des Gesamtdeckungsgrades der Bodenvegetation 112 32 Karte der Entwicklung des Deckungsgrades 116 33 Vegetationsarmer Kleinstandort um Strünke (Foto) 117 34 Ueppige Vegetationsentwicklung innerhalb der Oeffnung (Foto) 118
35 Starke Vegetationsentwicklung (Fotos} 119
36 Unveränderte Vegetation an den trockenwarmen Rändern (Fotos} 120
- 6 -
37 Günstige Vegetationsentwicklung für Fichtenkeimlinge (Fotos) 121 38 Ueberlebensraten der nackwurzlig gepflanzten Fichtensämlinge 124 39 Beziehung zwischen Ausaperungszeitpunkt und Herpotrichia-Befall 127 40 Karte der Sterblichkeit (Fichten-Nacktwurzelpflanzung) 131 41 Austreibevorgang (Fichten-Nacktwurzelpflanzung) 133 42 Karte des Höhenwachstums (Fichten-Nacktwurzelpflanzung) 136
43 Sterblichkeit der vertopften Fichten 13B
44 Austreibevorgang von Nacktwurzel- und Topfpflanzen 141 45 Karte des Höhenwachstums der vertopften Fichten 143
46 Entwicklung der vertopften Fichten 144
47 Karte der Wurzellänge der vertopften Fichten 147 48 Karte des Trockengewichtes der vertopften Fichten 148 49 Karte des Spross/Wurzel-Verhältnisses der vertopften Fichten 155 50 Beziehung zwischen Sonnenstrahlung und Spross-Trockengewicht 151 51 Beziehung zwischen Ausgangsgrösse und Spross-Trockengewicht 152 52 Beziehung zwischen Herpotrichia-Befall und Spross-Trockengewicht 153 53 Karte der Keimlingsdichte September 1982 165 54 Ueberlebensprozente der natürlich angesamten Fichtenkeimlinge 166 55 Sterblichkeit der natürlich angesamten Fichtenkeimlinge 167 56 Karte der Sterblichkeit (natürlich angesamte Fichtenkeimlinge) 169 57 Drei Entwicklungszustände der Fichtenkeimlinge (Foto) 171 58 Gut entwickelte Fichtenkeimlinge 1982 (Karte) 172 59 Fichtenkeimlinge mit Samenhülle 19B2 (Karte) 173 60 Gut entwickelte Fichtensämlinge 1984 (Karte) 176
Verzeichnis der Tabellen
Halbmonatl. Strahlungssummen der Bellani-Pyranometer 53 2 Sonnenscheindauer und direkte Sonnenstrahlung 57 3 Strahlung und Trockengewicht der Testpflanzen 62 4 Halbmonatl. Durchschnittswerte der Maximum-Temperaturen 66 5 Halbmonatl. Durchschnittswerte der Minimum-Temperaturen 68 6 Minimumtemperaturen einzelner Messstellen an zwei Frosttagen 69 7 Extreme Früh- und Spätfröste im Lusiwald 70 B Exponentielle Mitteltemperaturen in verschiedenen Bodentiefen 73
9 Halbmonatliche Regenmengen 81
10 Halbmonatliche mittlere Windgeschwindigkeit 83
11 Vergleich der fünf untersuchten Winter 84
17. Einschneiungsdaten von Bestand und Verjüngungsöffnungen 88 13 Schneehöhe und Wasseräquivalent in Bestand und 0effnungen 90
14 Reihenfolge der Ausaperung 95
15 Ausaperungsdaten von Bestand und Verjüngungsöffnungen 95 16 Mittlere Dichte der Schneedecke in Bestand und 0effnungen 103
17 Häufige Gefässpflanzen 109
18 Häufigste Moose 111
19 Entwicklung des Deckungsgrades der häufigen Gefässpflanzen 113 20 Entwicklung des Deckungsgrades der häufigsten Moosarten 114 21 Sterblichkeit der nacktwurzlig gepflanzten Fichtensämlinge 125 22 Sterblichkeit unterschiedlich vitaler Fichten (Nacktwurzelpfl.) 128 23 Höhenwachstum der nacktwurzlig gepflanzten Fichtensämlinge 135 24 Sterblichkeit unterschiedlich vitaler vertopfter Fichten 139 25 Höhenwachstum der Fichten in Tontöpfen 142 26 Trockengewicht der Fichten in Tontöpfen 149 27 Vergleich zwischen den beiden 0effnungen bez. Trockengewicht 154 28 Trockengewicht der im Pflanzgarten überwinterten Fichten 158 29 Anzahl der natürlich angesamten Fichtenkeimlinge 163 30 Entwicklungszustand der Fichtenkeimlinge im Keimjahr 1982 170 31 Die Fichtenkeimlinge auf fünf Messstellen am Bestandesrand 175 32 Korrelationsmatrix der wichtigsten mikroklimatischen Faktoren 193 33 Korrelationsmatrix verschiedener Strahlungsdaten 194 34 Korrelationsmatrix: Herpotrichia-Befall und ökol. Faktoren 195 35 Korrelationsmatrix der an den Testpflanzen gemessenen Parameter 196 36 Regressionsgleichungen: Herpotrichiabefallsgrad 197
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37 Regressionsgleichungen: Höhenwachstum der Nacktwurzelpflanzung 198 38 Regressionsgleichungen: Höhenwachstum der vertopften Fichten 199
39 Regressionsgleichungen: Wurzellänge 200
40 Regressionsgleichungen: Spross-Trockengewicht 201
Vorwort
Die vorliegende Pub 1 i kati on enthält die Ergebnisse detai 11 i erter ver- jüngungsökol ogi scher Untersuchungen in einem hochstaudenreichen sub- alpinen Fichtenwald. Sie richtet sich einerseits an den Forstpraktiker, der solche Wälder zu bewirtschaften hat, andererseits an den ökologisch interessierten Wissenschafter.
Die Initiative zu dieser Studie kam von H. IN DER GAND, wofür wir ihm zu grosser Dankbarkeit verpflichtet sind. Sein Anliegen war es, die Proble- matik "Schnee/Wa 1 d/Lawi ne" nicht nur rein schneekundl i eh, sondern auch von der wa 1 dbau 1 i chen Seite her, vertieft in ganzheit 1 i eher Betrach- tungsweise, zu ergründen. So entstand 1980 dieses gemeinsame Forschungs- projekt zwi sehen dem Ei dgenössi sehen Institut für Schnee- und Lawinen- forschung (EISLF) und dem Institut für Wald- und Holzforschung, Fach- bereich Waldbau, der ETH-Zürich.
Ein spezieller Dank gebührt auch Dr. R. KAEPPELI, der uns in äusserst grosszügiger Weise erlaubte, in seinem Wald diese Untersuchungen durch- zuführen.
Es ist uns auch ein besonderes Anliegen, die vielen Einzelpersonen und Institutionen namentlich zu erwähnen, dank deren Mithilfe diese Unter- suchungen erst ermöglicht wurden:
- Wir danken Prof. Dr. E. LANDOLT, Prof. Dr. A. GIGON, Dr. A. GRUENIG und Dr. TH. WEGELIN vom Geobotanischen Institut der ETH-Zürich für die wertvollen Hinweiseinbezug auf die ökologischen Untersuchungen, aber auch für die Ausleihe von Messinstrumenten.
- In ähnlich grosszügiger Art unterstützten uns auch Leute von der Eid- genössischen Anstalt für das forstliche Versuchswesen (EAFV) in Bir- mensdorf. Ein spezieller Dank gilt Dr. H. TURNER, P. ROCHAT und A. GUNTERN für die Installation der Windmessanlage und die Ausleihe von Messinstrumenten. Dr. N. KUHN und R. AMIET bestimmten für uns die Moosarten, Dr. G. BAZZIGHER und Dr. J.K. MAKSYMOV die Pilz- bzw. In- sektenschäden und S. EGLI untersuchte die Mykorrhiza an den Fichten- Testpflanzen.
- Sehr wertvolle Hinweise für die Strahlungsmessungen erhielten wir von Dr. C. FROEHLICH vom Weltstrahlungszentrum in Davos. Ihm und seinen
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Mitarbeitern sei auch gedankt für die Eichung der Bellani-Pyranometer und die Ueberlassung von Messdaten.
- Bei der statistischen Auswertung des Zahlenmateriales wurden wir äus- serst zuvorkommend von Dr. H.-R. ROTH vom Institut für Tierproduktion der ETH-Zürich beraten.
- Prof. Dr. H. STICHER und S. JUCHLER vom Labor für Bodenkunde, ILW, der ETH-Zürich danken wir für die Beratung in bodenkundlichen Belangen so- wie für die Beschreibung von Bodenprofilen.
• Unser Dank gilt auch unseren Arbeitskollegen vom Eidg. Institut für Schnee- und Lawinenforschung sowie vom Institut für Wa 1 d- und Ho 1 z- forschung der ETH-Zürich, die uns in irgend einer Weise geholfen ha- ben; vorab A. JUNGINGER für die Reinschrift des Manuskriptes,
F. LEUENBERGER für die Reinzeichnungen, W. CAVIEZEL und A. MACCAGNAN für die Mithilfe bei der Einrichtung der Versuchsfelder und den Feld- aufnahmen, J.-F. MATTER für seine selbstlose Hilfe bei der Computer- auswertung und Frau M. MEZGER für die Bestimmung der Trockengewichte der Fichtentestpflanzen und die Auswertung der Zuckerampullen.
- Dr. W. TREPP danken wir für die Mithilfe bei der Bestimmung der Ge- fässpfl anzen.
- Dank gebührt auch Dr. R. HAESLER, Dr. W. SCHOENENBERGER, Prof, Dr. C.
JACCARD, Dr. M. MEYER-GRASS, H. IN DER GAND und W. FREY für die kriti- sche Durchsicht des Manuskriptes.
Diese Arbeit wurde fi nanz i e 11 durch den Schwei zeri sehen Nat i ona 1 fonds unterstützt, was ebenfalls herzlich verdankt sei.
Zusanmenfassung
Hochstaudenreiche subalpine Fichtenwälder (Piceo-Adenostyletum nach ELLENBERG und KL0ETZLI 1972) sind an schneereichen, nördlich exponierten Steilhängen in den ozeanisch getönten Gebieten der Zentralalpen sowie in den Voralpen und im Jura weit verbreitet. Vielfach handelt es sich dabei um ausserordentlich wichtige Lawinenschutzwälder. Waldbaulich bieten diese Wälder durch die lange Schneebedeckung, die ungünstigen Licht- und Wärmeverhältnisse, die starke Konkurrenz der Hochstauden und durch Pilz- krankheiten extreme Schwierigkeiten bei der Verjüngung. Aus der Urwald- forschung ist bekannt, dass sich die Fichte in dieser Waldgesellschaft hauptsäch lieh auf vermorschten Baumstämmen verjüngt. Im Wirtschaftswald fehlt diese Möglichkeit, da das Holz genutzt wurde. Angesichts der her- vorragenden Bedeutung dieser Wälder für den Lawinenschutz sind vertiefte Kenntnisse über deren spezi e 11 e Ver jüngungsdynami k von grosser Bedeu- tung.
Aufgrund seiner intensiven Beobachtungen schlug TREPP 1955 vor, zur För- derung der Verjüngung in solchen Wäldern im Berei eh geeigneter Klein- standorte schmale, nach der Sonne ausgerichtete, schneisenartige Bestan- desöffnungen anzulegen. Gestützt auf diese Hinweise wurden in einem 70-120jährigen Fichtenbaumholz zwischen 1600 und 1700 m ü.M. zwei schlitzförmige Verjüngungsöffnungen schräg zur Hangfallinie in Richtung SE bzw. SW angelegt. Als Untersuchungsfläche diente der N-exponi erte 36-40° steile "Lusiwald" bei Davos-Laret. Mit der vorliegenden Arbeit wurde versucht, in einer möglichst umfassend-ganzheitlichen Betrach- tungsweise die spezielle Verjüngungsdynamik in diesem repräsentativen hochstaudenreichen Fichtenwald eingehender zu untersuchen. Dabei galt es vor allem abzuklären, wie sich die mikroklimatischen Verhältnisse durch den Aushieb dieser Verjüngungsschlitze verändern (Strahlung, Temperatur, Regenmenge, Schneeverteilung, Wind ... ) und welche Auswirkungen dies auf die Verjüngung hat. Die Einflüsse der verschiedenen ökologischen Faktoren auf die Jungpflanzen wurden anhand von nacktwurzlig und vertopft gepflanzten Fichtensämlingen getestet. Zudem wurde die Entwicklung der natürlichen Fichtenansamung sehr detailliert verfolgt.
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Der Aushieb der schlitzförmigen Verjüngungsöffnungen bewirkte eine sehr starke kleinstandörtliche Differenzierung. Von allen untersuchten ökolo- gischen Faktoren haben sich für die Fichtenverjüngung vor allem die fol- genden als entscheidend bzw. begrenzend erwiesen:
- die direkte Sonneneinstrahlung bzw. das damit verbundene erhöhte Wär- meangebot,
- die extrem hohe Mortalität infolge des Schneeschimmelpilzbefalles (Herpotrichia juniperi), welcher seinerseits durch die lange Schnee- bedeckung stark gefördert wird,
- die verjüngungsverdämmende Wirkung der sich sehr rasch entwi ekelnden Hochstauden.
Durch den erhöhten Licht- und Wärmegenuss wurden die Lebensbedingungen für die jungen Fichten in den zentra 1 en und ta l seitigen Bereichen der Verjüngungsöffnungen entscheidend verbessert. In dieser subalpinen Wald- gesellschaft wird, im Gegensatz zu tieferen Lagen, das Wärmeangebot zum Minimumfaktor. Direktes Sonnenlicht ist für die Fichtenverjüngung uner- lässlich, weil damit zugleich die Wärmezufuhr entscheidend erhöht wird.
Indirektes, diffuses Licht allein genügt wegen des Wärmemangels nicht mehr. Die Bodentemperaturen bleiben an den unbesonnten Kleinstandorten auch im Hochsommer meistens weit unterhalb dem für das Wurzelwachstum opt i ma 1 en Berei eh. Die Vegetationsperiode dauert b 1 oss etwa 3 bis 3. 5 Monate. Die Hochstauden reagieren sehr rasch und üppig auf den Aushieb der Verjüngungsschlitze und können den erhöhten Licht- und Wärmegenuss für die jungen Fichten wieder zunichte machen. An den Stellen, die von den Hochstauden rasch überwachsen werden, haben die langsam wachsenden Fichtensämlinge im Wettlauf gegen die verdämmende Vegetationskonkurrenz kaum eine Chance. Im Gegensatz dazu vermochte sich die rascherwüchsige Vogelbeere ( Sorbus aucupari a) gegen die Hochstauden zu behaupten. Spe- ziell verjüngungsgünstig sind folgende Kleinstandorte:
- an den besonnten Bestandesrändern, die etwa 2 - 3 m breite Uebergangs- zone vom Kronenrand gegen die Oeffnung hin, in der sieh die Kraut- schi cht wohl infolge des angespannten Wasserhaushaltes nur langsam entwickeln kann.
- vormals besonders dicht bestockte und desha 1 b anfäng 1 i eh nicht von Hochstauden bewachsene Teilflächen, speziell in unmittelbarer Nähe der Baumstrünke.
- alte vermodernde Baumstrünke.
Ungünstig wirkt die in den Oeffnungen gegenüber dem umgebenden Bestand um den Faktor l. 5 bis 2. 2 erhöhte Schneeablagerung. Weil zudem der Schneedeckenaufbau im Vergl ei eh zum Bestand wesent lieh weniger stabil ist, können grossfl ächi ge Bestandesöffnungen mit bei spiel swei se einer Ausdehnung über 30 m in der Hangfa 11 i nie und über 20 m in der Niveau- 1 i nie im steilen Gelände über 40° (ca. 80 %} zu Lawinenanrissen führen.
Insgesamt sind die einzelnen verjüngungsökologischen Faktoren in unend- lich variablen, komplexen Beziehungen miteinander vernetzt. Der Förster hat es deshalb stets mit Optimierungsaufgaben zu tun. Bei allen waldbau- lichen Massnahmen müssen immer die angestrebten, positiven Auswirkungen mit den damit vernetzten unerwünschten Nebenwirkungen bzw. Gefährdungen ganzheitlich und abwägend beurteilt werden. Homogen-diffuse Auflichtun- gen sind in den hochstaudenreichen Fichtenwäldern unter allen Umständen zu vermeiden, weil sich dadurch lediglich die Hochstauden verjüngungs- verdämmend ausbreiten. Schmale, schneisenartige, schräg zur Hangfallinie angelegte Bestandesöffnungen vermögen die Voraussetzungen für die Ent- wicklung der Verjüngung bestmög lieh zu gewährleisten. Einerseits wird dadurch der für die Verjüngung erforderl i ehe Licht- und Wärmegenuss entscheidend verbessert. Andererseits kann so das Risiko eines Lawinen- anbruches klein gehalten werden. Die Lage und Ausformung derartiger Ver- jüngungssch l i tze muss sehr differenziert den örtlichen Gegebenheiten angepasst werden. Spezie 11 zu berücksichtigen sind dabei ver jüngungs- günst i ge Kleinstandorte und stabile Bestandesränder. Die Risiken, die mit solch flächenhaften Aushieben verbunden sind, nament lieh die Ge- fährdung der Bestandesstabi l ität oder die Lawinengefahr, dürfen nicht unterschätzt werden. Bei allfälligen Pflanzungen sind aussch l i ess lieh Topfpflanzen zu verwenden, und eine regelmässige, genügend langfristige Bekämpfung der Vegetationskonkurrenz ist sodann uner l äss lieh. Spezie 11 empfehlenswert für zukünftige Naturverjüngung auf Moderho l z sind hohe Baumstrünke ( um 70 cm} und gezielt liegengelassene minderwertige Baum- stämme. Zur Verminderung der Infektionsgefahr durch den Schwarzen Schneeschirrrnel (Herpotrichia juniperi} sind nach dem Holzschlag alle benadelten Fi chtenäste aus der Ver jüngungsfl äche zu entfernen. Da die Fichtenverjüngung von diesem Pilz bis zum Ueberragen der Schneedecke bedroht bleibt, können bereits fortgeschrittene Ver jüngungsansätze bei aussergewöhnlich später Ausaperung wieder vernichtet werden. Diesem hohen Mortal itätsri si ko ist durch genügend lange Verjüngungszeiträume Rechnung zu tragen.
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Diese waldbaulichen Empfehlungen aufgrund der vorliegenden Untersuchun- gen gelten nur für hochstaudenrei ehe suba 1 pi ne Fichtenwälder. Sie sind lediglich als Hinweise zu verstehen und dürfen keinesfalls in Form von Rezepten vera 11 gemei nernd angewendet werden. An Südhängen können sieh derartige Ver jüngungsöffnungen wegen der Austrocknungsgef ahr des Ober- bodens beispielsweise für die Keimlinge fatal auswirken.
ECOLOGY AND REGENERATION OF A SUBALPINE SPRUCE FOREST RICH IN TALL FORBS, CONSIDERING ESPECIALLY SNOW AND AVALANCHE PROBLEMS.
Subalpine spruce forests rich in tall forbs (Piceo-Adenostyletum accor- di ng to ELLENBERG and KLOETZLI 1972) are very convnon on northexposed, snow-rich steep slopes in the oceanically influenced areas of the Central Alps, the Pre-Alps, and the Jura. Many of these forests are extremely important for protection against avalanches. Silviculturally, regenerat i an in such forests i s rendered very prob l emat i c by the l ong duration of the snow cover, the unfavourable conditions of illumination and heat supply, the harsh competition from the tall forbs, and the pre- valence of fungal infections. Studies an virgin forests have shown that spruces in such forests mainly regenerate on rotten tree-trunks. In ma- naged forests this possibility is lacking, since the wood is continuous- ly extracted. In view of the supreme importance of such forests as ava- lanche defences, a knowledge of the dynamics of their regeneration is of great significance.
On the basis of his intensive observations, TREPP 1955, suggested that regeneration in such stands could best be achieved through small, elon- gated c l eari ngs in appropri ate sma 11 si tes, ori ented accordi ng to the insolation. Following this suggestion, two slot-shaped clearings, orien- ted SE and SW respectively, were made obliquely to the slope within a 70-120-year-old spruce stand between 1600 and 1700 m. The test stand was the "Lusiwald" near Davos-Laret in Switzerland, which has a north expo- sure and a slope inclination of 36-40°. The study aimed at investigating the special regeneration dynamics of this representative spruce forest with tall forbs usi ng the most broad-based and comprehensi ve approach possible. In particular, it aimed at determining changes in microclimate resulting from the establishment of the regeneration slots (radiation, temperature, rain volume, snow distribution, wind, etc.) and their effects an regeneration. The influence of the various ecological factors was studied using bare-rooted and potted spruce seedlings. Concomitant- ly, the development of naturally growing spruce seedlings was closely observed.
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The clearing of the slot-shaped regeneration openings produced pronoun- ced localised differences. Of the ecological factors studied, those listed below proved decisive or limiting for spruce regeneration:
- the direct insolation and the accompanying greater supply of warmth;
- the extremely high rate of mortality due to black snow mould (Herpo- trichia juniperi}, whose growth is favoured by the long period of snow cover;
- the inhibiting effect of the rapidly growing tall forbs.
In the central and downslope parts of the regeneration slots, the better supply of light and heat markedly increased the likelihood that the young spruces wou l d survi ve. In thi s type of forest associ at i on in the subalpine zone, as opposed to lower belts, the limiting factor is heat supply. Oirect sunlight is essential for the growth of spruce seedlings because of the concomitant heat supp ly. I ndi rect, diffuse, sun light alone is inadequate, as it is not accompanied by warmth. In small, per- manently shaded localities, soil temperatures usually remain well below the optimum for root development, even in high summer. On the test sites concerned, the vegetat i on peri od l asts on ly 3 to 3. 5 months. The ta 11 forbs react with rapid and lush growth to the clearing of the regenera- tion slots and often exploit the better supply of heat and light at the expense of the young spruces. In those places rapidly overgrown by the tall forbs the slow-growing spruce seedlings cannot compete. In con- trast, the fast-growing rowan (Sorbus aucuparia) can succeed. The follo- wing small sites proved particularly favourable for spruce regeneration:
- the 2-3 m wide transitional zone between the crown margin and the centre of the clearing on the sunny side, where forbs can develop only slowly because of the limited water supply;
- sma 11 patches previ ous ly very dense ly stocked and thus not a l ready invaded by tall forbs, especially in the immediate vicinity of tree- trunks;
- old, rotten tree-trunks.
One unfavourable result is that snow deposition within the clearings is higher by a factor of 1.5 to 2.2 than in the surrounding stand. Since, furthermore, the structure of the snow cover is less stable than that in the surrounding stand, large clearings of, for instance, more than 30 m in the slope direction and more than 20 m in the horizontal plane can,
in steep terrain with an inclination over 40° (ca. 80 %), serve as ava- lanche starting zones.
As a whole the separate ecological factors for regeneration are linked in an endless network of complex relationships. Consequently, the fore- ster's job is to find the best solution given these conditions. In all silvicultural work the desired, positive results must be comprehensively wei ghed agai nst the concomitant negative si de-effects and ri sks. In spruce forests rich in tall forbs, homogeneous-diffuse clearings should be avoided by all means, since they only result in the expansion of tall forbs inhibiting tree regeneration. Narrow, slot-shaped clearings set obliquely to the slope offer the best possible conditions for regenera- tive growth: first because they furnish a better supply of the light and heat so necessary for young growth; and secondly because they imply little avalanche risk. The exact location and shape of such regeneration s 1 ots must be very carefu 11 y se 1 ected accordi ng to 1 oca 1 condit i ons.
Particular consideration must be given to sites favourable to regenera- tion and stable stand margins. The risks accompanying the opening of such clearings, such as threats to stand stability or avalanche hazard, should not be underestimated. 0nly potted seedlings should be used, and regular, sufficiently long-term combat of competitive vegetation is imperative. For future natural regeneration on rotten trunks we special- ly recommend high stumps (about 70 cm) and that low qual ity trunks be purposely left lying. To reduce the risk of infection by black snow mould (Herpotrichia juniperi) all branches with needles should be remo- ved from the regeneration area after felling. As this fungus threatens a 11 young spruces as 1 ong as they remai n be 1 ow the snow cover, it can destroy even well-established young growth. The consequent high morta- lity rate should be allowed for by reckoning sufficiently long regenera- tion periods.
The silvicultural recommendations resulting from this study apply only to subalpine spruce forests rich in tall forbs. They are meant only as suggestions and should in no case be applied as a general recipe. For instance, the type of clearing described here, if established on south- facing slopes, could be fatal to seedlings because of the danger of de- siccation.
Translation: M.J. Sieber
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Resume
Les forets subalpines d' epi cea ri ches en megaphorbi ai es ( Pi ceo-Adeno- styl etum selon ELLENBERG et KLOETZLI 1972) sont largement repandues sur l es versants escarpes exposes au nord, oü l a neige abonde. On l es re- trouve dans les regions des Alpes centrales soumises ä l 'influence du climat oceanique, ainsi que dans les Prealpes et le Jura. Ces forets, bien souvent, remplissent une fonction extremement importante de protec- tion contre les avalanches. Sur le plan sylvicole, ces forets sont extremement difficiles ä rajeunir en raison du lang enneigement, des conditions de lumiere et de chaleur defavorables, de la forte concur- rence des megaphorbi ai es et des mal adi es fongi ques. Les observati ons effectuees en forets vierges demontrent clairement que l 'epicea, dans cette association forestiere, se regenere principalement sur les troncs en putrefaction. Cette chance de rajeunissement n'est plus possible en foret exploitee oü les tiges sont recoltees. Le röle essentiel joue par ces forets dans l a protecti on contre l es ava l anches, nous engage ä approfondir les connaissances au sujet de leur dynamique de rajeunisse- ment specifique.
Sur la base de ses observations detaillees, TREPP (1955) propose de favori ser le rajeuni ssement de tel les forets en pratiquant, sur les microstations favorables, des ouvertures en fente etroite orientees en direction du soleil. S'appuyant sur cette recommandation, un travail de recherche ä ete entrepri s dans l a foret du "Lus i wa l d" pres de Davos- Laret, sur un versant expose au nord dont l'inclinaison varie entre 36 et 40°. Deux ouvertures en fente ont ete martelees entre 1600 et 1700 m d'altitude, dans une futaie d'epicea äges de 70 - 120 ans. Ces ouvertu- res de rajeunissement ont ete disposees de biais par rapport ä la pente du terrain, l 'une orientee en direction SE, l 'autre en direction SW.
L'objectif du present travail, base sur une observation la plus ample et la plus globale possible, a ete d'examiner en detail la dynamique du rajeunissement propre ä cette foret, representative des pessieres riches en megaphorbi ai es. 11 s 'agi ssai t avant taut d' appreci er l es modi fi ca- ti ons microclimatiques (rayonnement, temperature, precipitations, repar- t i t i on de l a neige, vent ... ) engendrees par l a coupe de ces fentes, ainsi que leurs repercussions sur le rajeunissement. Les influences des differents f acteurs eco l ogi ques sur l es jeunes p l ants ont ete testees
sur des semi s d' epi cea p 1 antes, 1 es uns ä raci nes nues, 1 es autres en conteneurs. Le deve 1 oppement des semi s nature 1 s d' epi cea a ega 1 ement fait 1 'objet d'observations tres detai11ees.
11 resu1te des ouvertures de rajeunissement en jalousie une tres forte differentiation microstationnel1e. De tous les facteurs ecologiques etudies, il s'est avere que les suivants surtout sont decisifs au limi- tants pour le rajeunissement d'epicea:
- le rayonnement solaire directe, respectivement 1 'augmentation de cha- leur qui lui est liee,
- 1 'herpotrichie noire (Herpotrichia juniperi), responsable d'une morta- 1 i te extremement e l evee, fortement f avori see par 1 es l ongues durees d'enneigement,
- les megaphorbiees au developpement tres rapide qui oppressent le ra- jeunissement.
L'apport de lumiere et de cha1eur dans les parties centrales et avales des ouvertures ameliore d'une maniere determinante les conditions de vie des jeunes epiceas. Contrairement aux regions de plaine, le facteur mi- nimum de l 'association forestiere subalpine consideree est le facteur chaleur. La lumiere solaire directe est indispensable pour le rajeunis- sement d'epicea, car elle augmente en meme temps decisivement 1'apport de chaleur. La lumiere indirecte diffuse, seule, ne dispense pas assez de chaleur pour assurer le deve1oppement des jeunes epiceas. Les tempe- ratures du so l sur l es mi crostat i ans ombragees restent, meme en p 1 ein ete, la plupart du temps bien en dessous du domaine optimal pour la croissance des racines. La periode de vegetation n'est que de 3 ä 3.5 moi s. Les megaphorbi ees reagi ssent tres rapi dement et avec 1 uxuri ance aux coupes en fente et peuvent ai nsi redui re ä neant 1 a joui ssance en 1umiere et en cha1eur necessaire aux jeunes epiceas. Dans les endroits rapidement colonises par les megaphorbiees, les semis d'epicea ä crois- sance 1ente n'ont aucune chance face ä la concurrence de la vegetation advent i ce oppressante. Contra i rement ä 1 'epi cea, 1 e sorbi er des oi se- 1 eurs (Sorbus aucuparia) ä croissance juvenile rapide est capable de s' imposer face aux haut es herbes. Les mi crostati ans particul i erement opportunes au developpement du rajeunissement sont les suivantes:
- les bords de peuplements ensoleilles, en particulier la zone de tran- sition, large de 2 - 3 m ä partir de la bordure des houppiers en di-
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rection de la trouee. Dans cette zone, le developpement de la strate herbacee est entrave par le faible apport d'eau.
- Les parties de peuplements anciennement denses et par consequent epargnees, au debut du moins, par les hautes herbes, particulierement au voisinage immediat des souches.
- Les vieilles souches en putrefaction.
Les t rouees agi ssent def avorab 1 ement sur 1 e depöt de neige, ä 1 'i nte- ri eur de cell es-ci, 1 'ennei gement est augmente d' un facteur 1. 5 ä 2. 2 par rapport au peuplement avoisinant. De plus, en raison d'une strati- fication de la neige moins stable dans les grandes trouees que dans les peup 1 ements, i 1 peut s 'en sui vre des decrochements d' ava 1 anches. Cet effet peut se produire dans les ouvertures dont les dimensions excedent par exemple 30 m dans la pente, 20 m dans le sens des courbes de niveau et dont la declivite depasse 40° {env. 80 %).
Chaque facteur ecologique de rajeunissement forme l'un avec 1 'autre un reseau de liens complexes, indefiniment variables. Pour cette raison, le fores t i er est constamment confronte ä une täche d' opt ima 1 i sat i on. Lors de chaque intervention sylvicole, il lui faut apprecier globalement et confronter les influences positives escomptees avec les influences moins enviables ou les menaces qui leur sont liees. Les eclaircies homogenes diffuses sont ä eviter absolument dans les pessieres riches en megaphor- biaies, car elles ne favorisent que les hautes herbes repressives pour 1 e rajeuni ssement. Les ouvertures etroi tes, en bi ai s par rapport ä l a pente, engendrent les meilleures predispositions pour assurer le deve- 1 oppement du rajeuni ssement: d' une part e 11 es ame l i orent deci s i vement les conditions de lumiere et de chaleur indispensables au rajeunisse- ment, d' autre part e 11 es permettent de 1 i mit er l e ri sque d' un decro- chement d'avalanche. La situation et la forme des fentes de rajeunisse- ment doivent etre bien differenciees et adaptees aux conditions locales.
On accordera une importance taute particul iere aux microstations favo- rables ä la regeneration ainsi qu'aux bordures stables de peuplements.
On veillera ä ne pas sous-estimer les risques lies ä de telles coupes par surfaces, risques de destabilisation du peuplement ou d'accentuation du danger d'avalanche. Lars de plantations, seule l 'utilisation de plants en conteneurs convient, de plus la lutte reguliere et de longue haleine contre la concurrence de la vegetation adventice s'avere indis-
pensable. Pour permettre au rajeunissement de se developper sur le bois en decomposition, il est particulierement conseille de laisser les sou- ches suffisament hautes (environ 70 cm) et de laisser volontairement au sol les tiges de moindre valeur. Pour diminuer le danger d'infection par l 'herpotrichie noire (Herpotrichia juniperi), il convient, apres les coupes, d'eloigner toutes les branches vertes d'epicea sur les surfaces de rajeunissement. Le rajeunissement d'epicea restant saus la menace de ce champignon jusqu'ä la liberation des plants par la neige, il peut arriver que des rajeunissements dejä avances soient detruits par une fonte des neiges trop tardive. Ce risque eleve de mortalite est ä prendre en campte par des durees de rajeunissement suffisament longues.
Les recommandations sylvicoles basees sur la presente etude ne sont va l ab l es que pour l es pess i eres subalpines ri ches en megaphorbi ai es.
Elles ne sont ä prendre que comme renseignements et ne doivent en aucun cas etre generalisees saus forme de recette. Sur les versants sud par exemple, de telles ouvertures en fente peuvent aboutir ä un dessechement des couches superficielles du sol, fatal pour les plantules.
Traduction: P. Junod
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Riassunto
Le peccete subalpine rieche di megaforbie (Piceo-Adenostyletum secondo ELLENBERG e KL0ETZLI 1972) sono molto diffuse, sia nelle zone a carat- tere oceanico delle Alpi centrali, lungo i ripidi pendii nevosi esposti a nord, s i a ne 11 e Prea 1 pi e ne 1 Gi ura. Esse rappresentano spesso una protezione molto importante contro le valanghe. Dal punto di vista selvicolturale, a causa del lungo periodo d'innevamento, delle condi- zioni sfavorevoli a livello di luce e di calore, della forte concorrenza delle megaforbie e delle malattie crittogamiche, questi boschi presen- tano diffi eo ltä estreme per i 1 ri nnovamento. Da 11 e ri cerche effettuate sulla foresta vergine si sa ehe - in questa associazione forestale - 1 'abete rosso sfrutta principalmente i tronchi marci per rinnovarsi.
Dato ehe il legname viene esboscato, questa possibilitä viene a mancare nel bosco economico. Considerato 1 'eminente significato di questi boschi per la protezione valangare, 1 'acquisizione di conoscenze approfondite sulla dinamica specifica del rinnovamento
e
di estrema importanza.Nel 1955, basandosi su osservazioni intensive, TREPP propose - al fine di incrementare la rinnovazione in questo tipo di bosco - di effettuare nel popolamento delle aperture a fessura orientate in direzione del so- le. Partendo da queste indicazioni vennero eseguite due aperture di rinnovamento di questa forma in una fustaia di abete rosso di 70 - 120 anni situata tra i 1600 e i 1700 m di quota. Queste aperture furono eseguite in direzione obliqua rispetto alla linea del pendio, rispetti- vamente orientate a sudest e a sudovest. Quale superficie di ricerca si
e
utilizzato il bosco di "Lusiwald" presso Davos-Laret, esposto a norde situato su di un pendio ripido con una pendenza tra i 36 e i 40°. Con il presente lavoro sie
cercato di analizzare nel dettaglio, basandosi su di un metodo di analisi il piü vasto e completo possibile, la dinamica di rinnovazione specifica delle peccete subalpine rieche di megaforbie.Si
e
soprattutto voluto chiarire come cambiano le condizioni microclimatiche (irradiazione, temperatura, quantitä di precipitazioni meteori ehe, ri part i zi one de 1 manto nevoso, vento ... ) a seguito dell 'esecuzione di aperture a fessura e quali sono le conseguenze sulla rinnovazione. Gli influssi sulle giovani piante dei diversi fattori ecologici sono stati studiati su plantule di abete rosso piantate in parte con radi ce nuda e in parte in fi toce 11 a. Para 11 e l amentee
statoseguito nel dettaglio lo sviluppo della sementazione naturale.
L'esecuzione di aperture a fessura per la rinnovazione ha provocato una forte differenziazione a livello di microstazioni. Tra tutti i fattori ecologici considerati seguenti si sono dimostrati decisivi, rispettivamente limitativi, per il rinnovamento dell' abete rosso:
- 1 'irradiazione solare diretta e rispettivamente il conseguente aumento della disponibilitä di calore,
- 1 'altissima mortalitä causata dalla muffa nera della neve (Herpotri- chia juniperi), ehe viene fortemente stimolata dalla maggiore coper- tura nevosa del terreno,
- 1 'esecrabile influsso sul rinnovamento del veloce sviluppo delle mega- forbie.
A seguito dell'aumento della luce edel calore, le condizioni di vita per i giovani abeti rossi nelle parti centrali e a valle delle aperture di rinnovazione sono decisamente migliorate. In questa associazione fo- restale subalpina, a differenza di luoghi a quote inferiori, la disponi- bilitä di calore diventa fattore limitante. L'irradiazione solare diret- ta
e
indispensabile per la rinnovazione dell'abete rosso, visto ehe in questo modo anche 1 'affl usso di calore viene aumentato. A causa dell a carenza di ca 1 ore, 1 a so 1 a 1 uce i ndi retta non basta. An ehe in pi ena estate, nei luoghi dove il sole non arriva, le temperature al suolo rimangono regolarmente molto al di sotto della media necessaria per la crescita delle radici. Il periodo vegetativo dura solamente dai 3 ai 3.5 mesi. Le megaforbie reagiscono rapidamente e rigogliosamente all 'apertu- ra di strisce di rinnovamento annullando il maggior afflusso di calore e di luce alle piantine di abete rosso. In quei siti dove le megaforbie si sono insediate rapidamente, le plantule di abete rosso, la cui crescitae
decisamente piü lenta, non hanno alcuna possibilitä di soppravvento sulla vegetazione concorrente. Al contrario, la rapida crescita del sor- bo deg 1 i ucce 11 atori ( Sorbus aucupari a l, permette a quest' ultimo di sopraffare l e megaforbi e. Parti col armente favorevol i a 11 a ri nnovazi one sono le seguenti microstazioni:- ai bordi dei popol amenti i nsol ati, ehe presentano una zona di pas- saggio tra le chiome e il terreno aperto larga ca. 2 - 3 m, dove lo strato erbaceo si sviluppa solo assai lentamente a causa dello sfavorevole bilancio idrico.
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- s it i precedentemete fittamente popo 1 at i e qui ndi non eo 1 oni zzat i da megaforbie all 'inizio, in particolare nelle immediate vicinanze di ceppi.
- vecchi ceppi in decomposizione.
11 maggior accumulo di neve nelle aperture (superiore del 150 - 220 %)
agisce sfavorevolmente. La struttura della copertura nevosa nelle aperture e fondamentalmente meno stabile rispetto a quella riscontrata all 'interno del popolamento. A seguito di ciö grandi aperture, con ad esempio un'estensione superiore ai 30 m di lunghezza rispetto alla linea del pendio e con 20 m nella linea di quota su pendii ripidi con pendenza superiore ai 40° (ca. 80 %), possono portare al distacco e quindi alla formazione di valanghe.
Comp 1 ess i vamente i s i ngo 1 i f attori eco 1 ogi ci ehe i nfl uenzano 1 a ri nno- vazi one sono legati tra di loro da infiniti rapporti variabili e com- plessi. 11 forestale ha quindi il compito costante di operare delle ott i ma 1 i zzazi oni . Per ogni i ntervento se 1 vi eo ltura 1 e s i devono sempre soppesare e valutare tra di loro l 'effetto positivo desiderato con gli effetti collaterali indesiderati, rispettivamente con i pericoli ad essi connessi. Nel le peccete rieche di megaforbie sono da evitare ad ogni costo quei tagl i ehe apportano un' omogenea ri part i z i one de 11 a 1 uce, perche cosi facendo si favorisce unicamente 1 'espandersi delle megafor- bie ehe impediscono poi la rinnovazione. Strette aperture a forma di fessura, oblique alla linea del pendio, garantiscono nel migliore dei modi le condizioni per lo sviluppo della rinnovazione. Da una parte viene considerevolmente migliorato 1 'apporto di luce e di calore neces- sario alla rinnovazione. D'altra parte il pericolo di distacco di va- langhe si riduce al minimo. La posizione e la forma di queste strisce di ri nnovazi one deve veni r adattata alle differenti condi zi oni 1 ocal i. Da tenere particolarmente in considerazione sono le micro-stazioni favo- revoli per la rinnovazione e i bordi di soprassuoli stabili. I rischi legati a questo tipo di taglio di superficie, come la messa in pericolo della stabilitä del soprassuolo o il pericolo di valanghe, non devono venir sottovalutati. Se si intende effettuare delle piantagioni si dovranno unicamente utilizzare piantine in fitocella e si dovrä provve- dere ad una 1 otta rego 1 are e suffi ci entemente 1 unga contro 1 a concor- renza della vegetazione. Per la rinnovazione naturale su legno marcio
sono particolarmente adatti ceppi alti (attorno ai 70 cm) e tronchi di poco valore volutamente lasciati sul terreno. Per diminuire il pericolo di infezione da parte della muffa nera della neve (Herpotrichia junipe- .!:.!_) dopo i 1 tag 1 i o s i dovranno asportare da 11 a superfi ci e di ri nnova- zi one tutti i rami di abete ancora coperti di aghi. Vista ehe la rinno- vazione di abete rosso rischia di venir colpita da queste fungo fintanto ehe il manto nevoso la copre, puö accadere ehe rinnovazioni giä ben sviluppate, in presenza di uno scioglimento delle nevi molto ritardato, vengano distrutte. Queste alto rischio di mortalitä deve venir compensato da un periodo di rinnovazione sufficientemente lungo.
Quest i cons i gl i se 1 vi eo 1 tura 1 i scaturi t i da 11 a presente ri cerca hanno uni camente va 1 i di tä per peccete suba 1 pi ne ri cche di megaforbi e. Sono uni camente da i ntendere come i ndi cazi oni e non devono in nessun modo veni r util i zzate sottoforma di ri cetta e tanto meno genera 1 i zzate. Su versanti esposti a sud, delle simili aperture di rinnovazione, a causa del disseccamento dello strato superficiale del terreno, possono dimo- strarsi ad esempio fatali perle plantule.
Traduzione: S. Mariotta
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l. Einleitung, Problemstellung und Zielsetzung
Als Folge des stürmischen wirtschaftlichen und touristischen Aufschwungs im Alpenraum sind die gesellschaftlichen Ansprüche an die Schutzfunktion der Gebirgswälder in den letzten Jahrzehnten enorm angestiegen. Die Ge- birgswaldpflege muss demzufolge mehr denn je vor allem darauf ausgerich- tet sein, dauerhafte widerstandsfähige Wa 1 dbestockungen zu erzi e 1 en.
Speziell gilt dies für die Lawinenschutzwälder. Entscheidend für die nachhaltige Stabilität einer Wa 1 dbestockung sind das Aufbaugefüge und die Baumartenmischung. Als ideal wird ein Waldaufbau angesehen, bei dem alle Grössen- und Altersstufen kleinflächig, mosaikartig durchmischt sind, also ein eigentlicher Gebirgsplenterwald. Solche Bestände sind widerstandsfähiger gegen Gefahren aller Art, werden selten auf grosser Fläche vollständig zerstört und sind imstande, örtliche Schäden besser auszuheilen.
Solche Plenterwälder haben in der Alpenregion jedoch immer noch Selten- heitswert. Ihr Anteil an der dortigen Gesamtwa 1 dfl äche erreicht nicht einmal 5 i (OTT 1972). Trotz ausgeprägter Ungleichaltrigkeit sind unsere Gebirgswälder heute mehrheitlich allzu grossflächig gleichförmig struk- turiert, namentlich die weit verbreiteten reinen Fichtenwälder. Dadurch wird die Widerstandskraft dieser Wälder erheblich beeinträchtigt und das Risiko von katastrophalen Waldschäden durch Sturm oder Schnee stark er- höht. Gemäss den Erkenntnissen der Urwa 1 dforschung entspricht die Ent- stehung grossflächig-gleichförmiger Baumholzbestände durchaus der natür- lichen Entwicklungsdynamik der Gebirgsnadelwälder (LEIBUNDGUT 1982, MAYER 1976). Je homogener und wuchskräfti ger der Standort ist, desto mehr wird diese für die Stabilität unerwünschte natürliche Entwicklungs- tendenz gefördert. So können im Gebirgswald selbst ausgeprägt ungleich- altrige, stufige Jungwaldflächen im laufe der Jahrhunderte zu ausgedehn- ten einschichtigen Baumholzbeständen auswachsen. Zu diesen natürlichen Abläufen kommen die vielfältigen anthropogenen Störungen hinzu. So be- finden sich unsere Gebirgswälder als Folge des bis vor etwa 100 Jahren betriebenen Raubbaues insgesamt noch immer in einem unausgeglichenen Altersaufbau. Gegenüber einem zu hohen Anteil an mittelalten Baumholz- beständen sind die Jungwaldanteile sehr stark untervertreten. Von einer a 11 gemeinen Uebera 1 terung unserer Gebirgswälder kann zwar noch nicht gesprochen werden. Schon in 50 bis 100 Jahren müssten aber zunehmend
Uebera lterungserschei nungen mit a 11 en ihren Gefahren auftreten, wenn nicht rechtzeitig mit Hilfe von Verjüngungsmassnahmen damit begonnen wird, die allzu gleichförmigen Bestandesstrukturen in Plenterstrukturen überzuführen. Katastrophal könnten sich in diesem Zusammenhang die heute manchenorts rasch fortschreitenden neuartigen Wa 1 derkrankungen auswi r- ken. Mit der drohenden Zunahme von diffusen Auflösungserscheinungen in den Gebirgswäldern würde neben der Bestandesstabil i tät vor allem auch die Verjüngungsgunst übera 11 dort besorgniserregend beeinträchtigt, wo sich eine verjüngungsverdämmende Bodenvegetation lückenlos auszubreiten vermag.
Als dringendste Aufgabe steht infolgedessen in den meisten Gebirgswäl- dern die zielgemässe, kontinuierliche, kleinflächige Waldverjüngung im Vordergrund. Seltene Samenjahre, allgemeine Klima-Ungunst sowie extreme Witterungseinflüsse, verdämmende Konkurrenzierung durch üppig wuchernde Hochstauden, Vergrasung oder dichter Heidelbeer- sowie Alpenrosenbe- wuchs, aber auch epi demi sehe Pi 1 zkrankhei ten ( Schneepi 1 ze) verursachen häufig grosse Verjüngungsschwierigkeiten. Darüber hinaus können ungenü- gend bejagte, überhöhte Schalenwildbestände die ohnehin unsicheren und störungsanfälligen Verjüngungsprozesse vollends verunmöglichen, wie dies heute bereits manchenorts der Fall ist.
Extrem erschwert wird die Waldverjüngung nament 1 i eh in den suba 1 pi nen hochstaudenrei chen Fichtenwäl dem, die an schneerei chen Nordhängen in den ozeanisch getönten Zentra 1- und Vora 1 pen sowie im Jura weit ver- breitet sind (Alpendostflur mit Fichte, Piceo-Adenostyletum nach ELLEN- BERG u. KLOETZLI 1972; Hochstauden-Fichtenwald, Piceetum subalpinum adenostyletosum nach TREPP 1955). Auch der allgemein bekannte Bannwald oberhalb Andermatt (UR) gehört zu dieser Waldgesellschaft.
In Urwäldern mit üppig verdämmender Bodenvegetation verjüngt sieh die Fichte hauptsächlich auf Moderholz (vermorschte Baumstämme, Baumstrünke usw. EICHRODT 1969, HILLGARTER 1971, MAYER 1976).Im heutigen Wirt- schaftswald fehlt solches Moderholz, mit Ausnahme der Baumstrünke. TREPP (1955) schreibt aufgrund seiner zahlreichen Beobachtungen und pflanzen- soziologischen Studien zu dieser Waldgesellschaft: "Aber der Hochstau- den-Fichtenwald mit Drüsengriffel bereitet dem Förster fast überall grösste Ver jüngungsschwi eri gkeiten. Jede 1 eichte Auflockerung des Be-
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standes führt zu einer sprunghaften Ausbreitung und üppigen Entwicklung der krautigen Gewächse, besonders des Drüsengriffels. Unter dem ge- schlossenen Blätterdach erstickt jede Verjüngung. Grosse Baumhöhen, sonnen- und l i chtarme Lagen mit geringer Wärmeeinstrahlung im oberen Waldgürtel erschweren zudem die Verjüngung; denn Wärme, Licht und un- krautfrei e Bodenstellen sind hier die wichtigsten Voraussetzungen für das Gelingen. Die Verwirklichung dieser drei Bedingungen scheint aber äusserst schwierig zu sein. . . Längs ~/egan lagen und Leitungsschneisen können wir oft gute Verjüngungsansätze feststellen. Es fällt nicht nur Licht von oben durch einen schmalen Schacht auf den Waldboden, sondern die Sonne kann wenigstens einmal im Tage den Boden bescheinen und er- wärmen . . . l~i r werden auch im l~i rtschaftswa l d ähn lieh vorgehen; denn Pl ätzehi ebe sowohl als auch a 11 mäh liehe Auflockerung des Bestandes auf dem Durchforstungswege ergeben infolge Verunkrautung keine Verjüngung.
Der Förster muss die für die Verjüngung sich am besten eignenden Orte ausfindig machen. Das sind vor allem erhöhte Geländestellen. Dort legt er durch truppweise Entnahme von Altholz schmale, schlitzartige Bestan- deslücken an. Um die Baumstrünke am Bestandessaum im Schutze des dicht- stehenden Altbestandes entstehen dann für die Verjüngung die günstigsten Standortsverhältnisse. Durch weiteres Oeffnen des Bestandes muss dem Jungwuchs jeweils die nötige Lichtmenge zugeführt werden. Man erweitert damit die Verjüngungsansätze und vergrössert die Gruppen zu Horsten. Der Ausbreitung bzw. Ausweitung der Bestandeslücken bietet aber im steilen Gelände die Schneedruck- und Schneerutschgefährdung gewisse Grenzen ...
Der Förster muss abwägen, wie weit er auflichten und den Altbestand abräumen darf. Voraussetzung für eine erfo l grei ehe Verjüngung sind gut geschlossene Bestände, Horste oder Gruppen, die wenigstens örtlich die Ausbreitung der Hochstauden verhindert haben. In bereits mit Hochstauden überwucherten Flächen kann man nur mit Pflanzung, am besten mit Ua 11- oder Hügelpflanzung die Verjüngungsschwierigkeiten überwinden".
Wie aus dem Zitat von TREPP hervorgeht, handelt es sich bei der Anlage solcher Verjüngungsschlitze immer um komplexe Optimierungsaufgaben:
- Einerseits soll eine möglichst grosse Fläche der Oeffnung hinreichend besonnt und erwärmt werden;
anderseits so 11 en die damit gekoppelten negativen Auswirkungen wie vermehrte Schneeablagerung, erhöhte Lawinengefahr, verJungungsver- dämmende Vegetationsentwicklung oder Gefährdung der Bestandestabi-
lität, auf ein Minimum beschränkt bleiben.
Die vorliegenden Untersuchungen hatten zum Ziel, die Wirkungen solcher sch l itzförmi ger Ver jüngungsöffnungen sowie Fragen über deren Ori enti e- rung, Ausformung und Dimensionierung wissenschaftlich abzuklären. Zu diesem Zweck wurden an einem steilen N-Hang mit der Wa 1 dgese 11 schaft Piceo-Adenostyletum zwei modellartige Oeffnungen schräg zur Hangfallinie aus einem Fichten-Baumholz herausgehauen. Aus versuchstechnischen Grün- den wurde die Oeffnungsbreite in der Hangfallinie bewusst bis an die Grenze des aus wal dbaul i eher und l awi nendynami scher Sicht Vertretbaren ausgedehnt.
Die den Untersuchungen zugrunde gelegte Fragestellung lautete:
1) Wie verändern sich die wichtigsten ökologischen Faktoren (Strahlung, Temperatur, Niederschlag, Wind und Bodenvegetation) durch den Aushieb solcher Verjüngungsschlitze?
2) Wie wird insbesondere die Schneeablagerung verändert und welchen Einfluss hat dies auf die Anbruchwahrscheinlichkeit von Lawinen?
3) Welche Auswirkungen haben die veränderten ökologischen Faktoren auf die Verjüngung, und welches sind die entscheidenden bzw. begrenzenden Faktoren?
4) Lässt sich die Waldverjüngung in hochstaudenreichen subalpinen Fich- tenwäldern durch den Aushieb von sonnenzugewandten, sch l itzförmi gen Bestandesöffnungen aktiv ein 1 eiten, und wie gross sind die Erfo 1 gs- aussi chten für die Entwicklung eines genügend schutzwirksamen Nach- wuchses?
5) Welches sind geeignete Kleinstandorte für allfällig notwendige Pflan- zungen?
Diese Forschungsarbeiten wurden vor allem auf die Bedürfnisse der Forst- praxis ausgerichtet.
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2. Beschreibung des Untersuchungsgebietes 2.1 Lage und Standort
A 1 s Untersuchungsgebi et wurde der Lus iwa 1 d bei Davos-Laret gewäh 1 t.
(Abb. l). Dabei handelt es sich um einen NNW-exponierten, bewaldeten Hang mit einer Neigung von 36 - 40°. Das engere Versuchsgebiet liegt zwischen 1600 und 1750 m ü.M.
Abbildung 1:
Figure 1:
Lage des Untersuchungsgebietes ( wei ss umrandet); B 1 i ck- ri chtung gegen Süden. Im Vordergrund Davos-Laret. Im Hintergrund Davos-Platz.
Situation of the "Lusiwald" trial area. In the foreground the little village of Davos-Laret. Davos-Platz is located in the background.
Klimatisch befindet sich der Lush1ald im Uebergangsbereich vom ozea- nisch getönten Klima des Prättigaus zum mehr kontinental geprägten Kli- ma von Davos.
Klosters 1207 m ü.M.
Davos-Wolfgang 1631 m ü.M.
Davos-Platz 1561 m ü.M.
Mittlerer Jahresniederschlag (1901-1940) (nach UTTINGER in TREPP 1959)
1285 nvn 1140 mm 999 mm
Wie aus diesen Zahlen ersichtlich ist, nimmt die Niederschlagssumme von Klosters im Prättigau nach dem rund 400 m höher gelegenen Davos-Wolf- gang ab und erreicht in Davos-Platz den kleinsten Wert. Die Nieder- schlagsverhältnisse von Davos-Wolfgang entsprechen weitgehend jenen im Lusiwald. Von der jährlichen Niederschlagssumme fallen im Lusiwald etwa 40 % in Form von Schnee. Stauniederschläge sind jeweils verbunden mit Winden aus nördl i eher Richtung. Die Jahresmitte 1 temperatur von Davos (1901-1960) beträgt 2,8
°c,
die Temperaturamplitude zwischen dem wärm- sten und kältesten Monat 18°c
(GENSLER 1978).Ein Schuttkegel spätglazialer Bergstürze bildet den geologischen Unter- grund des Lusiwa ldes. Im engeren Untersuchungsgebi et setzt sieh das Muttergestein vorwiegend aus saurem Kri sta 11 in (Gneise, Tonschiefer l, wenig Serpent i ni t und einigen karbonatha lt i gen Steinen zusammen. Die Bodenbildung führte zu tiefgründigen Mullhangbraunerden (Bodenprofil in JUCHLER und STICHER 1985, S. 128). Diese fruchtbaren, biologisch sehr aktiven Böden bieten der Fichte gute Wuchsbedingungen.
Bei der Waldgesellschaft handelt es sich nach ELLENBERG und KLOETZLI (1972) um die Hochstaudenflur mit Fichte Piceo-Adenostyletum (Synonym nach TREPP 1955: Hochstauden-Alpenfichtenwald Piceetum subalpinum adenostyletosum). Die auffälligsten Pflanzenarten sind der Graue Alpen- dost Adenostyles alliariae und der Alpen-Milchlattich Cicerbita alpina.
Diese Wal dgese 11 schaft ist vor a 11 em auf stei 1 en, schatti gfeuchten Nordhängen in schneereichen Lagen oberhalb 1500 m ü.M. verbreitet.
2.2 Entstehung und Zustand des heutigen Waldes
Eine Foto von etwa 1890 zeigt, dass der Lusiwald zu jener Zeit, mit Ausnahme von einzelnen Baumgruppen, vollständig abgeholzt war. Auf der ganzen Kahlschlagfläche können überall junge Bäume erkannt werden. In Davos-Laret, rund 1 km vom Lus i wa 1 d entfernt, wurde ein Ka 1 kofen be-
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trieben. Es ist anzunehmen, dass diese Kahlschläge im Zusammenhang mit der Kalkbrennerei erfolgten. Heute noch bestehende, alte l~ei derechte weisen darauf hin, dass der Lusiwald früher auch beweidet wurde.
Diesen Fakten gemäss muss der Lusiwald vermutlich zwi sehen 1860 und l 870 innerhalb weniger Jahre abgehe l zt worden sein. Auf der gesamten Kahlschlagfläche kam anschliessend reichlich Jungwuchs auf. Daraus entwickelten sich die heutigen, sehr dichten und gleichförmigen Be- stände. Diese rasche Wi ederbewa l dung ist insofern erstaun lieh, als im jetzigen Zustand die natürliche Verjüngung des Waldes grosse Schwierig- keiten bereitet. Offens i cht lieh wurden durch den Kahlschlag giinst i ge Aufwuchsbedingungen geschaffen. Insbesondere erhöhte sich dadurch der Licht- und ~Järmegenuss sehr stark. Zudem dürfte in diesem Anfangs- stadium die Beweidung ebenfalls einen positiven Einfluss ausgeübt ha- ben, indem die Hochstauden in ihrer Entwicklung gehindert und der Ober- boden durch den Viehtritt stärker durchmischt wurde.
Aufgrund von Altersbestimmungen der gefällten Bäume (Abb. 2) muss ange- nommen werden, dass sich die Verjüngung gestaffelt über mehrere Jahr- zehnte hinweg einstellte. Bei der Lärche erstreckte sich dieser Verjün- gungsvorgang auf rund 30 Jahre, bei der Fichte auf etwa 60 Jahre, wobei sich der Grossteil der Fichten ebenfalls in den ersten 30 Jahren ein- stellte. Danach blieb praktisch sämtliche Verjüngung aus, so dass in den letzten 60 Jahren auf der Versuchsfläche keine jungen Bäume mehr aufwuchsen.
Die mittlere Höhe der in Abbildung 2 aufgezeichneten Baumstrünke betrug 85 cm, minimal 32 cm, maximal 153 cm. Die durch die unterschiedliche Höhe der Strünke bedingte Ungenauigkeit wurde vernachlässigt, da sich zwi sehen der Strunkhöhe und dem Alter keine straffe Beziehung ergab.
Für das eigentliche Baumalter müssen zum Baumstrunkalter noch etwa 10-20 Jahre dazugezählt werden. Die gefundenen Baumalter liegen somit 7.Wischen etwa 60 und 120 Jahren.
Durchmesser (d 1.3) in cm
50
40
30
20
10
20
Altersverteilung Anzahl
30 20 10
50 100J
Altersgruppen
40
• • •
•
•
• • •
0
•
0 • •
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c.-..... •••• • •
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60 80
o Lärche
• Fichte
100
Alter der Baumstrünke in Jahren
•
•
Abbildung 2: Alter der Baumstrünke der 1981 in den beiden Verjüngungs- öffnungen im Lus i wa l d gefällten Bäume: in der Gesamtdar- stellung aufgeteilt nach Brusthöhendurchmesser (= d 1.3), links oben dargestellt als Häufigkeitsverteilung.
Figure 2 · Age of the trees cut in the openings in 1981: main figure shows age of trees against tree diameter at 1.3 m, at the upper left in age groups.
Nachfolgend sei der l ha grosse Bestand kurz charakterisiert, in dem später die beiden unteren schlitzförmigen Verjüngungsöffnungen heraus- gehauen wurden (Abb. 2-6).
Stammzahl pro ha
Durchmesserstufen 2-14 cm ab Durchmesserstufe 18 cm
Mitteldurchmesser aller über 2 m hohen Bäume Dickster Baum (d 1 .3)
310 Fichten
795 Fichten, 60 Lärchen 22,4 cm
52 cm
120
- 34 -
Grundfläche pro ha (ab Durchmesserst. 18 cm) Bestandesoberhöhe
48,0 m2 Fi ., 4,9 m2 Lä.
27 m
Höchster Baum 32 m
Deckungsgrad 65 :t
Bei diesem Bestand handelt es sich somit um ein stanvnzahlreiches, schwaches Baumho 1 z. Wie aus der Kronenprojekt i onskarte (Abb. 5) er- sichtlich ist, sind die Bäume kollektivartig angeordnet (Ansätze zur Rottenstruktur). Innerhalb des Kollektives ist der Schlussgrad ge- drängt, zwischen den Kollektiven locker bis räumig. Der ganze Bestan- desaufbau ist vorwiegend einschichtig, wobei stellenweise eine Mittel- schicht erkennbar ist. 1 n der Stanvnzah l vertei 1 ungskurve (Abb. 3) wird dies durch den Gipfel bei der Durchmesserstufe 10 angedeutet. Jungwuchs fehlt vollständig.
Stanvnzahl
2 0 0 + - - - .
150
100
50 0 •
/
2 6
/\ __
, / \
•-• Fichteo---o Lärche
·"'· \
o---o, · ~
__ ..,o',, ''o---0---o ___ ~
10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54
Durchmesserstufen in cm
Abbildung 3: Stammzah 1 verteil ung des 1 ha grossen Bestandes, in dem nachträglich die beiden schlitzförmigen Verjüngungs- öffnungen herausgehauen wurden.
Figure 3: Number of stems against diameter at the stand cut for trial reasons.
Holznutzungen erfolgten in den letzten Jahrzehnten nur sporadisch.
Durch den dichten Stand sind die Bäume sehr eng und schlank gewachsen und weisen vielfach kurze Kronen auf. Der ganze Lusiwald befindet sich dadurch in einem 1 abi 1 en Zustand. Vor Versuchsbeginn, im September 1979, verursachte ein Nassschneefal 1 grosse Schäden, so dass auf der 1 ha grossen Versuchsfläche um die 4D m3 Schadho 1 z herausgenommen werden mussten.
Die Lärche verfügt in dieser Waldgesellschaft natürlicherweise nur über eine sehr geringe Konkurrenzkraft. Die im Lusiwald in der Oberschicht vorhandenen Lärchen konnten dank dem Kahlschlag aufkommen. Heute weisen sie aber eine mäss i ge bis sch 1 echte Vita 1 i tät auf und werden von den Fichten zunehmend stärker konkurrenziert.
