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E-Book

Waldumbau

für eine zukunftsorientierte Waldwirtschaft

VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2005
Seitenanzahl422 Seiten
ISBN9783540272472
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis119,99 EUR

Das Buch untersucht die Auswirkungen von Änderungen der Waldbewirtschaftung, derzeit vorwiegend von nadelbaumdominierten Reinbeständen in strukturierte Mischwälder. Innerhalb einer nachhaltigen und naturnahen Waldwirtschaft wird dieser Prozess als ökologischer Waldumbau bezeichnet. Er wird aktuell von den öffentlichen Forstverwaltungen in Deutschland und Mitteleuropa forciert.

Einleitend beschreiben die Autoren Ziele, Möglichkeiten und Erfordernisse des ökologischen Waldumbaus. Basierend auf wissenschaftlichen Untersuchungen werden die mit dem Waldumbau einhergehenden Probleme und die zu erwartenden Folgen unter ökologischen, naturschutzfachlichen und betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten, verständlich für das Fachpublikum wie auch die Praxis, beleuchtet. Schwerpunkte sind dabei Effekte des Waldumbaus auf das Ökosystem Wald und benachbarte Ökosysteme, auf Stoffhaushalt, Artenzusammensetzung und Biodiversität, ebenso wie die ökonomischen Risiken, der Einfluss der Besitzverhältnisse und die Technikfolgen.

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Leseprobe

6 Waldumbau und Stoffhaushalt (S. 151-152)

K. von Wilpert

6.1 Stoffhaushaltskriterien für Bedarf und Möglichkeiten von Waldumbau

K. von Wilpert

Böden sind der Reaktionsraum, in dem sich Atmosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre und Biosphäre durchdringen und überschneiden. Hier finden spezifische Grenzflächenprozesse im Zusammenspiel verschiedener Raum- und Zeitskalen statt, die wesentliche Ökosystemeigenschaften und Systemfunktionen definierten. In der Raumskala ermöglichen sie einerseits das Vorhandensein der sich gegenseitig ausschließenden Gas-, Fest- und Flüssigphasen des Bodens. Andererseits bringen sie aber auch die weit auseinander liegenden Zeitskalen der extrem langsamen Silikatverwitterung und des in Sekunden ablaufenden Jonenaustauschs zusammen. Damit sind Böden der Transformationsraum, in dem Stoffe auf dem Weg zwischen Ökosphären gespeichert, gepuffert, umgewandelt und mobilisiert werden. Sie sind auch Grundlage der Primärproduktion von Ökosystemen und damit die Basis von Biosphärenprozessen. Die Entwicklung der chemischen und biologischen Rahmenbedingungen für Bodenprozesse wurde in Mitteleuropa in den vergangenen Jahrzehnten entscheidend von anthropogenen Depositionen bestimmt.

Die Forschungsarbeiten zum Thema Waldumbau und Stoffhaushalt, die in mehreren Teilprojekten des BMBF-Verbundprojektes „Forschung für eine zukunftsorientierte Forstwirtschaft" durchgeführt wurden, zielten darauf ab, (1) die durch den Stoffhaushalt der Böden aktuell gegebenen Möglichkeiten und Grenzen für einen Waldumbau zu erkennen und (2) das unter den aktuell wirksamen äußeren Rahmenbedingungen gegebene Stabilisierungspotential durch Waldumbau zu identifizieren.

6.1.1 Anthropogene Depositionen

Die Messungen von Stoffeinträgen in Wäldern, die im Depositionsmessnetz in Baden-Württemberg seit 1981 durchgeführt werden, sowie Stoffhaushaltsmessungen zeigen großflächig Säure- und Stickstoffeinträge, die auf nicht kalkhaltigen Böden über den kritischen Belastungen liegen, die in Waldböden gepuffert oder zurückgehalten werden können (Hepp und Hildebrand 1993). Stoffflussmessungen ergeben hohe Nettoausträge an basischen Kationen aus Waldböden, die zu Bodenversauerung und zur zunehmenden Einschränkung von Ausgleichs- und Pufferfunktionen der Waldböden führen. Die Geschwindigkeit, mit der Versauerungsprozesse in Waldböden während der vergangenen Jahrzehnte abgelaufen sind, lässt sich anhand des Vergleiches zwischen früheren bodenchemischen Messgrößen und deren heutiger Ausprägung einschätzen.

Die Höhe der Säureeinträge liegt mit aktuell 0.5 - 3 kmolc ha-1 a-1 in allen Regionen Baden-Württembergs (bis auf kleinräumige Ausnahmen) auf nicht kalkhaltigen Böden (ca. 70 % der Waldfläche) über der kritischen Belastungsgrenze. Diese wird definiert als die langfristige Pufferkapazität durch Nachlieferung aus Silikatverwitterung. Zu berücksichtigen sind natürliche Basenverluste und Basenentzüge mit der Biomassenernte in der Größenordnung von ca. 0.5 kmolc ha-1 a-1 (Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt 2003). Die Stickstoff-Einträge liegen bei 5 - 30 kg ha-1 a-1. Das langfristige N-Aufnahmevermögen von Wäldern wird auf nur 10 - 15 kg ha-1 a-1 geschätzt. Die Relation zwischen NH4 (Ammonium) und NO3 (Nitrat) beträgt ca. 1:1, regional bestehen jedoch Unterschiede, im Schwarzwald bestehen die N-Einträge zu 2/3 aus NO3, in Oberschwaben zu 2/3 aus NH4 (Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt 2003).

Geht man von der heutigen Depositionssituation aus, kann diejenige Summe der Gesamtsäurebelastung vorsichtig abgeschätzt werden, die in Wälder Baden- Württembergs über die gesamte jüngere Industrialisierungsphase hinweg eingetragen wurde. Wenn man annimmt, dass die heutige Belastung ca. 50 Jahre wirksam war, lag die Summe der Gesamtsäurebelastung in den letzten 50 Jahren zwischen 25 und 150 kmolc.

Inhaltsverzeichnis
Danksagung6
Einführung8
Inhaltsverzeichnis10
1 Nachhaltige Waldwirtschaft in Deutschland18
1.1 Nachhaltige, multifunktionale Waldwirtschaft19
1.2 Zukunftsorientierte Waldwirtschaft: naturnaher Waldbau und ökologischer Waldumbau20
1.2.1 Naturnaher Waldbau21
1.2.2 Ökologischer Waldumbau22
Literaturverzeichnis24
2 Forschung für eine zukunftsorientierte Waldwirtschaft28
2.1 Forschungsschwerpunkt - ökologischer Waldumbau28
2.2 Der Projektverbund „Südlicher Schwarzwald“ - Möglichkeiten und Konsequenzen bei der Realisierung des ökologischen Waldumbaus am Beispiel des „Südlichen Schwarzwaldes“29
2.2.1 Charakterisierung der Forschungsregion „Südlicher Schwarzwald“30
2.2.2 Forschungsaufgaben und Fragestellungen33
2.2.3 Struktur und beteiligte Institutionen36
Literaturverzeichnis39
3 Umbaubedarf in Fichtenwäldern Baden- Württembergs42
3.1 Waldbauliche Situation in Baden-Württemberg42
3.1.1 Zustandsdaten zum öffentlichen Wald42
3.1.2 Entwicklung des Waldes und einige mittelfristige Ziele der44
öffentlichen Forstverwaltung Baden-Württembergs44
3.2 Herleitung des Umbaubedarfs für die Wälder Baden- Württembergs47
3.2.1 Natürliche Verbreitung der Fichte47
3.2.2 Erläuterung des Umbaubedarfs49
3.3 Methodik zur Feststellung des potentiellen Umbaubedarfs50
3.3.1 Kriterien für einen potentiellen Waldumbau50
3.3.2 Datengrundlage und Auswertungsmethodik53
3.4 Ergebnisse55
3.4.1 Umbaubedarf für „ungeeignete Fichtenstandorte“55
3.4.2 Umbaubedarf für „wenig geeignete Fichtenstandorte“ Reduktion der Fichtenbeimischung „Umbauziel 30% Fichte + 70% Buche bzw. andere Laubhölzer“)59
3.4.3 Umbaubedarf für „mögliche bis geeignete Fichtenstandorte“62
3.4.4 Zusammenfassung und Diskussion64
Literaturverzeichnis72
4 Der Zusammenhang zwischen Wuchsleistung und Standort bei Fichte, Tanne und Buche auf den wichtigsten Standortseinheiten des Südschwarzwaldes76
4.1 Einleitung76
4.2 Material und Methoden78
4.2.1 Untersuchungsgebiet78
4.2.2 Untersuchungsstandorte78
4.2.3 Wuchsleistungsgruppen80
4.2.4 Bestandes- und Baumauswahl80
4.2.5 Erfassung der Baummerkmale81
4.2.6 Analyse des Durchmesserwachstums81
4.2.7 Höhenanalyse81
4.2.8 Ermittelte Zuwachsgrößen82
4.2.9 Alters-Höhen-Bonitierung83
4.2.10 Ermittlung der Standflächen der Probebäume84
4.2.11 Herleitung der Zuwachs- und Bonitierungswerte85
4.2.12 Standortsfaktoren87
4.2.13 Bestandesparameter87
4.3 Ergebnisse88
4.3.1 Schätzung der Oberhöhe im Alter 100 ho88
4.3.2 Schätzung des durchschnittlichen Gesamtzuwachses im Alter 100 dGZ10089
4.3.3 Schätzung des laufenden periodischen Zuwachses lZ90
4.4 Diskussion92
4.5 Zusammenfassung97
Literaturverzeichnis98
Anhang100
5 Ökologische und landschaftliche Aspekte - Standort, Geschichte, Vegetation, Verjüngungsstruktur, Bodenfauna, Genetik102
5.1 Einführung102
5.2 Untersuchungsgebiet und Projektdesign103
5.2.1 Untersuchungsgebiet - Lage, Standorte, Waldvegetation103
5.2.2 Projektdesign106
5.2.3 Wald- und Forstgeschichte109
5.3 Projekte113
5.3.1 Natürliche Baumartenzusammensetzung – Standortswald113
5.3.2 Wald als Kulturlandschaft117
5.3.3 Auswirkungen des Waldumbaus auf die Verjüngungsstruktur122
5.3.4 Auswirkungen des Waldumbaus auf die Vegetation127
5.3.5 Auswirkungen des Waldumbaus auf die Bodenfauna130
5.3.6 Genetische Aspekte der Einbringung von forstlichem Vermehrungsgut beim Waldumbau: Genetische Zusammensetzung zugelassener Saatguterntebestände der Weißtanne - Überprüfung der Herkunftssicherheit der Buche durch Referenzproben134
Referenzproben134
5.4 Diversität138
5.4.1 Diversität im Kontext des Waldumbaus138
5.4.2 Landschaftliche Diversität139
5.4.3 Einfluss des Waldumbaus auf die Bestandes- und Artendiversität141
5.5 Ableitungen und Empfehlungen für den Waldumbau151
5.5.1 Zusammenfassende Ableitungen151
5.5.2 Detaillierte Empfehlungen zu einzelnen ökologischen Aspekten152
5.6 Praxismethoden156
5.6.1 Gewinnung von Vermehrungsgut156
5.6.2 Wald als Kulturlandschaft157
Literaturverzeichnis159
6 Waldumbau und Stoffhaushalt168
6.1 Stoffhaushaltskriterien für Bedarf und Möglichkeiten168
6.1 Stoffhaushaltskriterien für Bedarf und Möglichkeiten von Waldumbau168
6.1.1 Anthropogene Depositionen169
6.1.2 Bodenversauerung169
6.1.3 Kohlenstoff- und Stickstoffhaushalt172
6.2 Wirkung des Waldumbaus auf Bestandes- und Landschaftsniveau176
6.2.1 Bestandesstruktur und Stoffhaushalt (eine Ökosystemstudie)176
6.2.2 Regionalisierung bodenchemischer Eigenschaften – Einschätzung der Verbesserung der Standortsnachhaltigkeit durch Waldumbau auf Landschaftsebene181
6.3 Beitrag des Bodenskeletts zum Ionenvorrat von Böden196
6.3.1 Austauschbare Nährelemente der Grobbodenfraktion in Waldböden des südlichen Schwarzwaldes197
6.3.2 Sind Steine in Waldböden“hot spots“ der Nährelementaufnahme durch Feinwurzeln und Mykorrhizza-Pilze?208
6.3.3 Zukünftige Integration des Nährelementvorrats des Grobbodens213
6.3.4 Zusammenfassung zum Nährelementpotential von Steinen221
6.4 Zusammenfassende Schlussfolgerungen zu Waldumbau und Stoffhaushalt224
Literaturverzeichnis227
7 Waldwachstumskundliche Aspekte des Waldumbaus232
7.1 Einleitung232
7.2 Das Zuwachspotenzial von Fichten (Picea abies [L.]Karst.) und Tannen (Abies alba Mill.) und deren Eignung für Überführungsvorhaben233
7.2.1 Einleitung233
7.2.2 Eine Methode zur Abschätzung des Zuwachspotenzials von Fichten und Tannen235
7.2.3 Ergebnisse238
7.2.3 Waldbauliche Konsequenzen aus dem Zuwachsreaktionsverhalten stark freigestellter Fichten und Tannen243
7.3 Zum Wachstum älterer Buchen (Fagus sylvatica L.) in der Überführungsphase im südlichen Schwarzwald244
7.3.1 Einleitung244
7.3.2 Material und Methode244
7.3.3 Ergebnisse251
7.3.4 Diskussion256
7.3.5 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen für die Praxis257
7.4 Folgerungen258
Literaturverzeichnis259
8 Finanzielle Konsequenzen des Waldumbaus und Methoden der Risikoprognose anhand von Fallbeispielen – Einführung264
8.1 Finanzielle Konsequenzen des Waldumbaus – Analyse mit Methoden der Investitionsrechnung265
8.1.1 Einleitung265
8.1.2 Material und Methoden266
8.1.3 Ergebnisse – Finanzielle Konsequenzen des Waldumbaus - ein Fallbeispiel269
8.1.4 Sensitivitätsanalysen275
8.1.5 Schlussfolgerungen276
8.2 Risikoprognose mit neuronalen Netzen – am Beispiel von Umbaubetrieben278
8.2.1 Einleitung278
8.2.2 Ermittlung des Risikos mit Hilfe von neuronalen Netzen auf der Basis von Verbuchungsdaten278
8.3 Quantifizierung von Risiko durch altersstufenweise Ermittlung von Übergangswahrscheinlichkeiten mit Hilfe von digitalisierten Forstkarten286
8.3.1 Material und Methoden286
8.3.2 Ergebnisse am Fallbeispiel Staatswald St.Blasien288
8.3.3 Diskussion292
8.3.4 Schlussfolgerungen zur Risikoanalyse293
8.3.5 Zusammenfassende Schlussfolgerung aus Risikoerfassung und ökonomischer Analyse294
8.4 Die Waldbewirtschaftung im bäuerlichen Privatwald295
8.4.1 Waldbauliche Situation im Privatwald296
8.4.2 Anzahl der Betriebe und Flächenausstattung297
8.4.3 Veränderung der Rahmenbedingungen durch den Agrarstrukturwandel298
8.5 Akzeptanz und Umsetzung von Praktiken des ökologischen Waldumbaus und einer naturnahen Bewirtschaftung im Privatwald301
8.5.1 Hintergrund301
8.5.2 Theoretischer Rahmen, Material und Methoden302
8.5.3 Wahrnehmung des Waldzustandes und der eigenen Einflussmöglichkeiten durch private Waldbesitzer305
8.5.4 Soziale Einflüsse auf das Handeln der Waldbesitzer306
8.5.5 Typen von Waldbesitzern306
8.5.6 Empfehlungen zur Förderung der Waldumbautätigkeit im Privatwald310
8.5.7 Zielgruppenspezifische Aspekte311
Literaturverzeichnis314
9 Aspekte der Holznutzung und der Technikfolgenabschätzung beim Waldumbau im südlichen Schwarzwald318
9.1 Holznutzung im Dauerwald321
9.1.1 Rahmenbedingungen für die Holznutzung322
9.1.2 Arbeitsversuche zum Einsatz von Holzerntesystemen in Dauerwäldern324
9.2 Konsequenzen aus der Holznutzung für Boden und Bestand im Sinne einer Technikfolgen-abschätzung332
9.2.1 Bodenmechanische Wirkung von im Rahmen des Waldumbaus eingesetzten Maschinen333
9.2.2 Systeme und Verfahren als Belastungsfaktoren - Probleme mit dem Einsatz moderner Holzerntetechnik347
9.2.3 Bodenverformung und Wurzelraum362
9.2.4 Bestandespfleglichkeit von Holzerntesystemen in Dauerwäldern379
9.3 Holzerntetechnik im Nicht-Altersklassenwald – Entscheidungskriterien und Steuerungsmöglichkeiten384
9.3.1 Hiebscharakteristika in Dauerwaldbeständen384
9.3.2 Mensch385
9.3.3 Bestand386
9.3.4 Boden387
9.3.5 Gesellschaft – adäquate Technik zur nachhaltigen Nutzung naturnaher Wälder388
9.4 Erosionspotentiale beim Einsatz von Raupenvollerntern in Steillagen des Schwarzwaldes390
9.4.1 Problemstellung390
9.4.2 Material und Methoden393
9.4.3 Modellierung394
9.4.4 Messfeldvorbereitung und Oberflächenscanning396
9.4.5 Feldversuche zur Abflussbildung400
9.4.6 Ergebnisse401
9.4.7 Diskussion407
9.4.8 Folgerungen für die Praxis409
Literaturverzeichnis410
Waldumbau – eine Zusammenfassung418
Flächendimension418
Biodiversität und Landschaft419
Stoffhaushalt420
Waldwachstum422
Ökonomie und Risiko423
Sozioökonomie425
Technikfolgenabschätzung427
Autorenverzeichnis432

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