3 Wachstum des einzelnen Baumes - WSL · PDF fileSchwarzerle, Hagebuche, Rosskastanie, Linde...

Professur Forsteinrichtung und Waldwachstum ETH ZürichSkript: Prof. Dr. Peter Bachmann

3 Wachstum des einzelnen Baumes Seite 3- 1

Dr. Otto U. Bräker, Andreas Zingg; WSL 60-302, Waldwachstum I, Sommersemester

3 Wachstum des einzelnen Baumes31 Einleitung32 Höhe33 Durchmesser34 Grundfläche35 Form36 Volumen37 Qualität und Wert38 Witterungsbedingte Schwankungen

ZielIn der Lage sein, die Entwicklung charakteristischer Grössen einzelner Bäume zu beschreiben und zuverstehen.

ZusammenfassungDas Wachstum ist stark abhängig von den Standortsbedingungen (Bodengüte, Höhe über Meer,Klima) und je nach Baumart verschieden im zeitlichen Ablauf. Es gibt raschwachsende, eherkurzlebige Baumarten (meist Lichtbaumarten) und langsamwachsende, langlebige Baumarten (oftSchattenbaumarten). Während das Höhenwachstum durch die Konkurrenz etwa gleich hoher Bäumekaum beeinträchtigt wird, ist diese entscheidend bei den anderen Grössen.

Die Höhenzuwachskurve kann vier statt zwei Wendepunkte haben und für die Beschreibungverschiedener Altersphasen und die entsprechenden Eingriffsarten dienen.

Der Durchmesserzuwachs hält im Lebensablauf viel länger an, als der Höhenzuwachs, besonders inplenterähnlichen Beständen (an Solitärbäumen). Er kulminiert teilweise auch später als derHöhenzuwachs.

Grundflächen- und Volumenzuwachs stehen in mathematischer Abhängigkeit zumDurchmesserzuwachs. Sie kulminieren später als dieser, der Volumenzuwachs nach demGrundflächenzuwachs (zunehmende Vollholzigkeit mit dem Alter).

Der für das Betriebsergebnis entscheidende Wertzuwachs ist neben dem Volumen von der Dimensionund von der Qualität abhängig. Die Wert- und Wertzuwachskurven weisen aber Sprünge auf wegenden Wertunterschieden zwischen den einzelnen Sortimenten. Der Wertzuwachs kulminiert meistensnach dem Volumenzuwachs.

Durch den Einfluss der Witterung (Wachstumsschwankungen) entstehen charakteristischeJahrringabfolgen, die zur Entwicklung einer eigenen Wissenschaft, der Dendrochronologie, geführthaben.

QuerverbindungenVorlesung Waldwachstum, Kapitel 2, 4 und 5Vorlesung Waldökologie, Kapitel 4




31 Einleitung

In diesem Kapitel geht es darum, die Entwicklung charakteristischer Grössen am Einzelbaum zuuntersuchen. Wie sich die gleichen Grössen im Baumkollektiv eines Bestandes entwickeln, wird inKapitel 4 gezeigt, während die Beeinflussung dieser Grössen Inhalt von Kapitel 5 ist. Wachstum undZuwachs werden folglich aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet.

Allgemein gelten die in Kapitel 2 festgestellten Grundsätze und Gesetzmässigkeiten. Sie wirken sichaber nicht bei jeder Grösse gleich aus und müssen auch in den gegenseitigen Abhängigkeitengesehen werden. Zum Beispiel erfolgt die Kulmination des laufenden Zuwachses fast immer in derReihenfolge:

Höhe / BHD / Grundfläche / Volumen / Wert

Eine grosse Bedeutung kommt dem Alter zu. Einmal, weil die meisten Wachstumsvorgängealtersabhängig sind, zum andern, weil der Zuwachs, die erbrachte Leistung pro Zeiteinheit, besondersinteressiert.

Theoretisch hätte ein Baum eine unbegrenzte Lebensdauer, ähnlich wie zum Beispiel einKorallenstock. Man stellt aber fest, dass mit zunehmendem Alter gewisse Lebensvorgänge langsamerwerden, dass die Vitalität abnimmt und dass die pathologische Gefährdung zunimmt. Entscheidend istaber weniger das physikalische oder faktische Alter, sondern das physiologische Alter (vgl. Gesetz vonBACKMAN, Kapitel 2.4.2), das allerdings nicht leicht zu bestimmen ist.

Für die Waldwachstumskunde bleibt deshalb die Altersbestimmung über das physikalische Alterwichtig.




32 Höhe

Als Höhe des Baumes bezeichnen wir die lotrechte gemessene Entfernung zwischen Stock undoberstem Punkt der Krone (distance entre le collet à ras de terre et le sommet du houppier, distanzatra il colletto rasoterra ed il punto più alto del cimale).

Es lassen sich Höhenwachstum im Tages-, im Jahres- und im Lebensablauf unterscheiden. Tages-und Jahresablauf werden vor allem in der Waldökologie behandelt (Kapitel 4.1, speziell Abb. ES.9d,ES.9e, ES.9i).

Im Jahresverlauf hat die Höhenwachstumskurve die charakteristische Form eines gestreckten S. DieZuwachskurve kann eingipflig und fast symmetrisch sein (Nadelbäume) oder auch asymmetrisch biszweigipflig (Laubbäume, speziell solche mit Johannistriebbildung).Das Höhenwachstum beginnt in Tieflagen zwischen Anfang April und Mitte Mai und endet zwischenMitte Juli und Ende August. Im Gebirge setzt es später ein und dauert weniger lange. Es ist von derBaumart, von der Provenienz und vom Standort abhängig.Früh mit dem Höhenwachstum beginnen vor allem schnellwüchsige, frostresistente Lichtbaumarten(z.B. Föhre, Erle, Birke, Pappel), spät eher langsamwüchsige, frostgefährdete, schattenertragendeBaumarten (z.B. Tanne, Buche).

Beispiele: Abb. 32.2 und 32.3

Auch im Lebensablauf hat die Höhenwachstumskurve die Form eines gestreckten S. DieZuwachskurve ist eingipflig asymmetrisch, hat aber oft vier statt nur zwei Wendepunkte (Abb. 32.1).

J H A St

hi

Abb. 32.1: Höhenzuwachskurve: Die Jugendphase J dauert bis zum ersten Wendepunkt, in ihr erfolgtprimär die Mischungsregulierung. In der Hauptphase H zwischen dem ersten und zweiten Wendepunktkommt die Auslesedurchforstung zum Zug, in der Altersphase A zwischen zweitem und viertemWendepunkt die Lichtwuchsdurchforstung. Zuletzt folgt die Senilitätsphase S.

Auf guten Standorten kulminiert der Höhenzuwachs früher und höher als auf schlechteren Standorten.

Der Höhenzuwachsverlauf ist neben dem Standort stark von der Baumart abhängig. In der Jugendsind die Laubbäume auf guten Standorten den Nadelbäumen überlegen (vgl. Abb. 32.4). DieBerücksichtigung dieser Unterschiede ist von entscheidender Bedeutung für die Jungwuchs- undDickungspflege und speziell für die Mischungsregulierung.




Schwarzerle

Juni

Tieflandfichte

April Mai AugustJuli

HagebucheEiche

2

64

8

in mm (i )pro Tag

h10

Zuwachs

Abb. 32.2: Jährlicher Verlauf des Höhenzuwachses verschiedener Baumarten (BURGER 1926).

Jap. Lärche

Eu. Lä. TieflageEu. Lä. Hochlage

Sib. Lärche

JuniApril Mai Juli Sept.Aug.

10

2

64

8

hin mm (i )pro TagZuwachs

Abb. 32.3: Jährlicher Verlauf des Höhenzuwachses verschiedener Lärchenarten (BURGER 1926).

Tanne

h (cm)350

300

200

250

150

100Eiche Fichte

100

4321

50

5 86 7 9 10Jahre

Buche

4321

50

5 86 7 9 10Jahre

Arve

150

h (cm)

300

200

250

350Schwarz-erle

Berg-ahorn

Birke

Laubbäume

Föhre Lärche

Nadelbäume

Abb. 32.4: Höhenwachstum verschiedener Baumarten in der Jugend (FLURY 1895).




20

80

Buche

2000

10

40 60 120100 140 160

Jahre

Kiefer

Eiche

Jährlicher Bestandeshöhen-zuwachs in cm (i )

Schwarzerle

30

40

50

60

Fichte

Lärche

h

Tanne

Abb. 32.5: Jährlicher Höhenzuwachs (Bestandeshöhe) verschiedener Baumarten auf gleichemStandort (nach MAYER 1977, in SCHUETZ 1982; Vorlesung Waldökologie, S. 9).

Im gleichaltrigen Wald wird das Höhenwachstum mitherrschender und unterdrückter Bäume infolge -Konkurrenz stark gehemmt. Bei herrschenden und vorherrschenden Bäumen ist der Einfluss derKonkurrenz auf die Höhe gering (deshalb wird die Oberhöhe, die Höhe der 100 stärksten Bäume je ha,für die Bonitierung verwendet; vgl. Kapitel 6.2).

Im Plenterwald dagegen bewirkt die Unterdrückung eine Umprägung, das heisst, der unter Druckstehende Baum bleibt physiologisch jung bis zu seiner Freistellung (vgl. Abb. 3.2/4).

= Lärche im lockeren Schluss erwachsen, Mittelland

= Fichte aus gleichmässigem Gebirgswald

= Plentertanne mit langer Unterdrückungszeit, Emmental

14060200

20

10

100Alter (Jahre)

220180 300260

60

Höhenwachstum

40

30

(h) m

0

20

40

Höhenzuwachs

80

100(ih) cm

Abb. 32.6: Höhenzuwachs und Höhenwachstum von drei verschiedenen Bäumen mitunterschiedlichen Wachstumsbedingungen (aus KURT 1980: Vorlesung Ertragskunde, 113.2).Vergleiche mit Abb. 33.1 bezüglich Durchmesserwachstum und mit Abb. 36.2 bezüglichVolumenzuwachs.

Besondere Verhältnisse gelten in Mischbeständen:• Nach KENNEL (1965) wächst die Fichte im Reinbestand rascher und erreicht die Endhöhe früher

als im Mischbestand mit Buche. Bei der Buche dagegen gibt es kaum Unterschiede.• BURGER (1941) stellt für die Buche sogar eine grössere Höhe im Buchen-Fichten-Mischbestand

fest als im Reinbestand. Dagegen ist die Lärche im Buchen-Lärchen-Mischbestand sowohl nachHöhe wie nach Kronenlänge schlechter als im Reinbestand (vgl. Kapitel 32 Seite 5).




Quervergleiche: Anwendung des Backman‘schen Gesetzes (Kapitel 242)Wurde zuerst für das Höhenwachstum entwickeltDer Höhenzuwachs kulminiert vor dem Erreichen der halben EndhöheOrganische und physikalische ZeitFunktion von Schumacher für die Baumhöhe h = a . e (-b/t)

Kronenansatz

40

Fi in BuBu rein

Bu in Fi

10

00

20

30

10 20 30

Lä reinBu in Lä

Lä in Bu

1,3d50 60 (cm)

Kronenansatz

40

Baumhöhen

Baumhöhen

10

Höhe (m)

10

40

00 3020

Höhe (m)

30

20

40

d1,3

50 60 (cm)

Abb. 32.7: Baumhöhen und Höhen des Kronenansatzes in Mischbeständen (BURGER 1941).

Aufgabe: Interpretieren Sie diese Kurven




33 Durchmesser

Ohne nähere Bezeichnung versteht man unter Durchmesser in der Waldmesskunde immer denBrusthöhendurchmesser, über der Rinde gemessen (d1.3, BHD). Selbstverständlich kann auch dasWachstum jedes anderen Durchmessers an einem Baum beobachtet und analysiert werden.

Bei unseren Bäumen lässt sich das Durchmesserwachstum an den Jahrringen ablesen. Dies istmöglich, weil gegen Ende der jährlichen Wachstumsperiode dickwandige Zellen gebildet werden, diesich deutlich abgrenzen gegen die dünnwandigen Zellen des folgenden Frühjahres. DieJahrringgrenzen sind nicht bei allen Baumarten gleich gut erkennbar, schlecht zum Beispiel beiSchwarzerle, Hagebuche, Rosskastanie, Linde und Birke (KRAMER 1988, S. 58). Keinevergleichbaren Jahrringe haben Bäume in den Tropen und Subtropen.

In extremen Jahren kann die Bildung eines Jahrringes ganz ausbleiben oder nur im oberen Teil des -Stammes erfolgen (sog. auskeilende Jahrringe). Ausnahmsweise können in einem Jahr auch zweiJahrringe gebildet werden, z.B. nach einer extremen Trockenheit oder nach einem starkenInsektenbefall während der Dickenwachstumsperiode.

Die Wachstums- und Zuwachskurven des Durchmessers sind ähnlich wie jene der Höhe, und zwar imJahresablauf wie im Lebensablauf.

Das jährliche Durchmesserwachstum setzt nach dem Höhenwachstum ein. Im Mittelland dauert es fürNadelbäume etwa von Mitte Mai bis Ende September und bei Laubbäumen von Anfang Mai bis Ende -August. Das Durchmesserwachstum hält länger an als das Höhenwachstum, variiert stärker undkulminiert weniger ausgeprägt (Höhenwachstum hat „Vorrang“). Im Gebirge beginnt dasDurchmesserwachstum später und dauert weniger lang als im Flachland.

Auch im Lebensablauf hält der Durchmesserzuwachs viel länger an als der Höhenzuwachs. Ingleichförmigen, geschlossenen Beständen kann der Durchmesserzuwachs noch vor demHöhenzuwachs kulminieren, manchmal in den ersten Lebensjahren (KRAMER 1988, S. 60/61).Meistens kulminiert der Durchmesserzuwachs aber nach dem Höhenzuwachs, und bei Laubbäumen inder Regel früher als bei Nadelbäumen (vgl. Abb. 33.1).Der Durchmesserzuwachs ist stark von der Standortsgüte abhängig, besonders aber - und dies vielstärker als der Höhenzuwachs - von den Umwelt- und Konkurrenzbedingungen (z.B. Standraum, vgl.Kapitel 5).

Einen charakteristischen Verlauf nehmen die Durchmesserzuwachskurven im Plenterwald (vgl. Abb.33.2), wo das Wachstum sehr lange Zeit auf hohem Niveau verbleiben kann. Dies dürfte unteranderem darauf zurückzuführen sein, dass Plenterwaldbäume, wenn sie einmal zur Oberschichtgehören, praktisch als Individuen ohne wesentliche Konkurrenzierung wachsen können.







140600

20

40

20

100Alter (Jahre)

180 220 260 300

2

Durchmesserwachstum

80

60

(d ) cm1,3

0

1

Durchmesserzuwachs

3

(id )1,3

Abb. 33.1: Durchmesserzuwachs und Durchmesserwachstum von drei verschieden Bäumen mitunterschiedlichen Wachstumsbedingungen (aus KURT 1980: Vorlesung Ertragskunde, 121.3).Vergleiche mit Abb. 32.6 bezüglich Höhenwachstum.

1000 m.ü.M. Tannen-Buchenwald (Jura) Val-de-Travers NE1020 m.ü.M. Tannen-Buchenwald (Emmental) Röthenbach BE

1320 m.ü.M. Flachgründiger Fichtenwald Le Chenit VD1550 m.ü.M. Subalp. Fichtenwald (Alpen) Sigriswil BE1820 m.ü.M. Lärchen-Arvenwald (Engadin) St. Moritz GR

550 m.ü.M. Tannenwald tieferer Lagen Oppligen BE

001016

1

30 50Durchmesser (cm)

70 90 110

2

3

4

Durchmesserzuwachs

5

mm/Jahr

6

Abb. 33.2: Durchmesserzuwachs von Plenterwäldern auf verschiedenen Standorten (aus SCHUETZ1989: Vorlesung "Der Plenterbetrieb", S. 5).

Weil ein Baum selten kreisrund ist und weil die Umwelteinflüsse nicht aus jeder Richtung gleich wirken,ist der Durchmesserzuwachs nicht überall gleich (Abb. 33.3).




3

4

5

0

2

(mm)5

4

3

2

i = Jahrringbreite

1

1

10 20 30 5040

r

kleinster Radius

grösster Radius

60 70 80(Alter)10810090

Jahre

dJahresleistung i = 2i

ri

r

Abb. 33.3: Streuung der Jahrringbreite bei einer Lärche (aus KURT 1980: Vorlesung Ertragskunde,103.1).

Der Durchmesserzuwachs ändert sich auch mit der Höhe am Stamm. Ein Minimum ist bei etwa 0.2-0.3h (von unten gemessen) festzustellen, das Maximum oft am unteren Rand der Lichtkrone (Abb. 33.4und Abb. 33.5).

stärkster Zuwachs

schwächster Zuwachs

b) Hohengeiss

100

46

85 75 71

27,033,0

109144

100 4,0

21,0

9,015,0

1,3 97 86

41

77 76

100% % %

102 87 88113

87 103

55 95

76 69 93

84

100100% %

95 85

92 95 98 83 75

102

100100% %

stärkster Zuwachs

schwächster Zuwachs

Durchmesserzuwachs im Alter

a) Modelstamm V

100 98108134142147

23,3

29,3

25,327,3

16,320,3

12,3 187

100127174

1,3 4,3 8,3

Quer-

30schnitts-höhe m

100109142

% % %

- - -40 50

195

141 112173200 186

155

113 91

143

171170

132130

95 81127151

96113

80 77

80

100 100100103

90 86

% %

- -60 70

100 100

81 86 86

87

% %

- -90 100

Abb. 33.4: Durchmesserzuwachs einer im Bestandeschluss gewachsenen Fichte (Modellstamm Vnach v. GUTTENBERG, in KRAMER 1988, S. 62).




0

1,3

5

8040 120 160 200 %

Höhe am Stamm (m)

20

10

15

25i g i d

Abb. 33.5: Relativer Durchmesser- und Grundflächenzuwachs einer 24 m hohen Föhre, bezogen aufden Wert in 1,3 m Höhe (nach WECK 1955, in KRAMER 1988, S. 63).

Jahrringbreite (mm)

4

1820

3

2

0

3

2

5

4

0

1820

1820

0

3

2

1

6

5

1

1

Ta. Nr. 116

1840 1860 1880

1840 1860 1880

19201900 19571940

19201900 19571940

Ta. Nr. 30

F. A. FriedenweilerSchlagweiser Hochwald

Fi. Nr. 7

F. A. Wolfach IPlenterwald

1840 18801860 19201900 1940 1957

Abb. 33.6: Jahrringbreiten einer Fichte (d1.3 55 cm, h 34 m) aus einem gleichaltrigne Hochwald undvon zwei Tannen aus einem Plenterwald (Nr. 30: d1.3 19 cm, h 17 m, Nr. 116: d1.3 43 cm, h 25 m).

Frage: Wie interpretieren Sie diese Kurvenverläufe?




34 Grundfläche

Als Grundfläche eines Baumes bezeichnen wir den Querschnitt in 1.3 m Höheg = d2 . Π/4 in m2

Wachstums- und Zuwachskurven von g verlaufen ähnlich wie jene von d1.3. Allerdings kulminiert derZuwachs von g immer später als jener von d1.3.

Begründung: ig ist nicht nur vom id1.3 sondern auch vom d1.3 abhängig

ig = Π/4 . (d + id)2 - Π/4 . d2 = Π/4 . (2 . d . id + id

2)

weil id2 vernachlässigbar klein ist, ergibt sich:ig = Π/2 . d . id

ig = 1,6 . d . id

Rechenbeispiele:Jahr d(cm) id(cm) g(cm2) ig(cm

2)

1.01 1.0

1.02 2.0

0.93 2.9

0.84 3.7

0.75 4.4

0.66 5.0

201.0

301.0

501.0




35 Form

Der Schlankheitsgrad (coefficient d’élancement, rapporto h/d) ist der Quotient zwischen Höhe undBrusthöhendurchmesser eines Baumes:

Schlankheitsgrad = h/d1.3 m/mEr gilt als Mass für Sicherheit, Stabilität und Wuchskraft, kann aber nicht die Form des Baumesbeschreiben.

Im Lebenslauf nimmt der h/d - Wert anfänglich zu, erreicht ein Maximum (bei oder kurz nach derKulmination des Höhenzuwachses) und sinkt dann wieder ab, weil der Durchmesserzuwachs längeranhält als derHöhenzuwachs.Beispiel: Bei Fichten beträgt der Schlankheitsgrad im Reinbestand etwa 60-100, wobei Werte über 80

kritisch werden bezüglich Stabilität. Freigestellte Altfichten, besonders im Plenterwald oderim Gebirgswald, haben Schlankheitsgrade um 40.

Die Formzahl f (coefficient de forme, coefficiente di forma) dient dazu, das Volumen eines Baumes zuberechnen oder seine Form zu studieren. Als Vergleichskörper dient ein Zylinder.

f = v / (g . h)

Man unterscheidet verschiedene Arten von Formzahlen:• Nach der Messhöhe am Stamm

unechte Formzahl (coefficient de forme artificiel, coefficiente di forma cormometrico ordinario), derDurchmesser des Zylinders entspricht dem d1.3echte Formzahl (coefficient de forme naturel, coefficiente di forma cormometrico reale), derDurchmesser des Zylinders wird in einer relativen Höhe gemessen, z.B. bei 0.1 h oder bei 0.2 h(f0.1h oder f0.1).

• Nach dem Volumen, das ermittelt werden sollBaumholzformzahl (alles Holz inkl. Aeste)Schaftholzformzahl (alles Schaftholz bis zum Wipfel)Derbholzformzahl (alles Holz über 7 cm Durchmesser mit Rinde).

Unechte Formzahlen dienen der Volumenbestimmung, echte Formzahlen dem Studium der Formeines Baumes.

Die echten Formzahlen verändern sich etwa nach der Stangenholzstufe nur noch wenig, die Kurvenentsprechen fast einer horizontalen Geraden. Aenderungen sind zum Beispiel möglich, wenn sich derAnteil des Astvolumens verschiebt. Wichtig sind Provenienz und Konkurrenz (soziale Stellung).Die unechten Formzahlen ändern im Lebensablauf stark (vgl. Abb. 35.1 und 35.2).

0,3 Schaftholz

2000

0,20,1

10

Derbholz

4030d cm1,3

Baumholz

1,1

0,7

0,50,4

0,6

0,80,91,0

1,3f

1,2

Abb. 35.1: Entwicklung der unechten Baumholz-, Schaftholz- und Derbholzformzahlen der Tanne(nach SCHUBERG 1891, in KRAMER 1988, S. 65).




d cm10

0,2

0,3

20 4030 50 1,3

Traubeneiche

0,4

0,5

0,6

f 1,3

Kiefer

Fichte

Rotbuche

Abb. 35.2: Verlauf der unechten Derbholzformzahlen von Eiche, Buche, Kiefer und Fichte (nachMITSCHERLICH 1942, in MITSCHERLICH 1978, S. 82).




36 Volumen

Das Volumen lässt sich aus den drei Grössen d, h, f berechnen:v = g . h . f

Mit „Volumen“ wird in der Regel nur das oberirdische Holzvolumen gemeint. Verwendete Begriffe:Gesamtvolumen (masse totale, massa totale) inkl. Aeste und ReisigBaumderbholz (bois fort total, massa cormometrica totale) inkl. Aeste Ø > 7 cm m.R.Schaftderbholz (bois fort de la tige, massa cormometrica del fusto) nur Schaftholz Ø > 7 cm m.R.

Masseinheit für stehende Bäume ist die Silve (le silve, la silva), auch als Tariffestmeter Tfm (m3au tarif,m3T) bezeichnet. Eine Silve entspricht etwa einem m3, ist aber nicht dasselbe.

Wachstums- und Zuwachskurven für das Volumen sind im Lebensablauf ähnlich wie jene für dieGrundfläche, die Kulmination erfolgt aber später (höherer Durchmesserzuwachs in oberenStammteilen Formveränderung, neben ig auch von Ausgangsgrössen abhängig).

Anfangsvolumen: v1 = g1 . h1 . f1 Endvolumen: v2 = g2 . h2 . f2Volumenzuwachs: iv = v2 - v1

= g2 . h2 . f2 - g1 . h1 . f1= (g1 +ig) . (h1 +ih) . (f1 +if) - g1 . h1 . f1

Der Zuwachs i ist für alle Messgrössen gegenüber g, h und f sehr klein. Man kann also alle Grössenvernachlässigen, die sich aus der Multiplikation zweier Zuwachswerte ergeben. Dadurch reduziert sichobiger Ausdruck auf die Näherung

iv = g1 . h1 . if + g1 . f1 . ih + h1 . f1 . ig.Die Anfangsgrössen g1, h1, und f1 sind gegenüber den Zuwachswerten viel grösser. Solange g1 und h1

klein sind, also in der Jugend, ist auch bei grossen ig, ih oder if kein bedeutender Volumenzuwachs zuerwarten. Dagegen ist bei älteren Bäumen, also bei grossem g und h, auch bei kleinen ig, ih oder ifnoch ein beträchtlicher Volumenzuwachs möglich.

Der Volumenzuwachs ist über h besonders vom Standort, über d und f vom Standort und von denUmweltbedingungen (Klima, Konkurrenz, soziale Stellung) abhängig. Vgl. Abb. 36.2 und Abb. 36.3.

Der Rindenanteil am Volumen nimmt trotz steigender Rindendicke mit zunehmendem Durchmesserab. Weil mit zunehmender Höhe am Schaft die Rinde dünner wird, wirkt sich das auch auf die Formaus (vgl. Abb. 36.1).

Baumart f1.3 mit Rinde f1.3 ohne RindeEicheBucheLärcheTanneFichteFöhre

0.4750.4950.4720.5270.4860.457

0.4530.4910.4800.5190.4750.486

Abb. 36.1:Unechte Formzahlen mit und ohne Rinde für verschiedene Baumarten (nach v. GUTTENBERG 1915,in ASSMANN 1961, S. 74)




dm3




140

Gesamtvolumen

Zuwachs

0

20

20

v

40

60

80

i

60 100Alter (Jahre)

180 220

-

260 300

Zuwachs

Durchmesser-

di

0

1

2

cm

60i

20

0

40h

cm

80

100

Zuwachs

Höhen-

Abb. 36.2: Zuwachskurven für Höhe, BHD und Gesamtvolumen von drei verschiedenen Bäumen mitunterschiedlichen Wachstumsbedingungen (aus KURT 1980: Vorlesung Ertragskunde, 141.2)

90

Durchmesserzuwachs

30

20

60Jahre150120

40

60

80

100%

Höhenzuwachs

zuwachs

Grundflächen-

Volumenzuwachs

Abb. 36.3: Laufender jährlicher Zuwachs von d1.3, h, g, und v von Gebirgsfichten (nach v. GUTENBERG 1915, inKURT 1988: Vorlesung Ertragskunde, 141.1)




Durchmesser

Höhe

3

1797

0,1

20

0 010

1647

0,30,220

30

50 0,540 0,4

70 120

1697 1747

270

1897

170 220

1847

320Alter

Jahr010

1947

2030

4050

Aufastung

1,4

0,760cm

0,6

0,93

0,8

1,2

1,01,1

1,3

1

Unter-

Drückung1,5cm

1

Freistellung

Aufwachsen

2 70

60

90

80

100

110120130

Langsame Alterung cm

140150

2

Kreisfläche

2

Abb. 36.4: Zuwachsgang der grössten Dürsrüttitanne, gefällt 1947 (aus KURT 1980: Vorlesung Ertragskunde,102.1)

Aufgabe: Interpretieren Sie diese Kurven.




37 Qualität und Wert

Wenn wir hier von Qualität und Wert sprechen, wird der Baum vom Produktionsmittel zum Produkt,zerlegen wir ihn in Gedanken in verschiedene Sortimente.Die verschiedenen Qualitätsmerkmale können zum Beispiel wie folgt gegliedert werden:

Positive Qualitätsmerkmale• Vollholzigkeit• langer, durchgehender Schaft• gleichmässiger Jahrringbau• Feinjährigkeit (z.B. Resonanzholz, z.T. für Eichenfurnier)• Verkernung

Negative Qualitätsmerkmale• Form: Abholzigkeit, Ovalität, Krümmung, Gabelung, Drehwuchs• Astigkeit: abhängig von Erbanlagen und Konkurrenz, häufig (neben Schäden) wichtigstes

Qualitätsmerkmal• Verschiedene Merkmale: Unregelmässiger Jahrringbau (Extremfall Ringschäle), ungenügende

Verkernung, Farbfehler (z.B. Braunkern der Esche), Reaktionsholz (Buchs)• Schäden: Frostrisse, Trockenrisse, Blitz-, Hagel- und Sonnenbrandschäden, Windrisse und -

brüche, Harzgallen, Stammfäule und andere Pilzschäden, Insektenschäden, Mistelbefall,Beschädigungen (Fege- und Schälschäden, Holzernteschäden usw., meist mit nachfolgenderVerfärbung oder Fäule).

Die meisten Qualitätsmerkmale sind von den Erbanlagen, vom Standort, vom Alter und von äusserenEinflüssen abhängig. Beispiele:• Erbanlagen: Feinastigkeit, Verzwieselung, z.T. Verkernung• Standort: Form (Voll-, resp. Abholzigkeit), Buchs, Beschädigungen• Alter: Verkernung, Dimensionen für Furnier, Schadenanfälligkeit• Aeussere Einflüsse: Astigkeit, Jahrringbau, Form, Schäden

Unter Wert verstehen wir in diesem Zusammenhang den erntekostenfreien Erlös (Deckungsbeitrag Ipro Sortiment, pro Baum):• Der Erlös ist abhängig von der Baumart, vom Volumen, von der Dimension, von der Qualität

und von der Holzmarktlage.• Die Kosten werden beeinflusst von der Dimension, vom Wuchsort des Baumes (Erschliessung,

Hangneigung, Bodenbedeckung), von der betrieblichen Infrastruktur, von der Witterung,vom Arbeitsmarkt und vom Lohnniveau. Ebenfalls auswirken können sich Baumart(Unterschied Nadel-/Laubholz) und extreme Qualitätsmerkmale.

Die Unterschiede im Wert der verschiedenen Sortimente sind recht gross, wie Abb. 37.1 zeigt.Die Wertsprünge zwischen den verschiedenen Sortimenten bewirken, dass sich der Wert pro Baumbei bestimmten Dimensionen ebenfalls sprunghaft ändert (vgl. Abb. 37.2 und Abb. 37.3 bis 37.5).Diese Sprünge sind bei Nadelbäumen mit Langholzsortierung extremer als bei Laubbäumen oder beiNadelholz-Trämeln.

Für die Wertberechnung am stehenden Baum hat sich folgendes Vorgehen bewährt:• Festlegen der örtlich gültigen erntekostenfreien Erlöse pro Sortiment• Rechnerische Zerlegung des Stammes in Sortimente (keine Zumasse), entweder unter

Verwendung unechter Ausbauchungsreihen und von Rindenprozentwerten oder mitSchaftformfunktionen.

Diese Berechnung kann automatisiert und damit wesentlich erleichtert werden. EntsprechendeProgramme existieren in Verbindung mit der Kontrollstichprobenmethode der WSL (BACHMANN,1986).




Sortiment I II III IV Schichtholzi. R.

Erntekosten inkl. RückenLaub-RundholzNadellangholz in RindeNadellangholz entrindet

312535

322737

343050

373565

707070

MarktpreiseEiche a

sf

Buche nFichte entrindet (n)Lärche in Rinde n

557429343195190240

446343274172171208

364280224149144176

278214171126126144

57

798650

Erntekostenfreier ErlösEiche a

sf

Buche nFichte entrindet (n)Lärche in Rinde n

526398312164155215

414311242140134181

33024619011594

146

2411771348961

109

-13

916

-20Abb. 37.1:Erntekosten, Marktpreise und erntekostenfreie Erlöse in Fr./m3 für verschiedene Sortimente,Mittellandbedingungen, Preis- und Kostenbasis 1982/83 (zusammengestellt aus BACHMANN 1986,Tab. 2, 4, 5 und 29).

Bezeichnung KlasseI II III IV

Esche LängeØ o.R. bei 2mdoppelte RindendickeBHD m.R.

mcmcmcm

4603

65

4503

55

4403

45

4303

34Fichte Länge

Ø o.R.am oberen Endedoppelte RindendickeBHD m.R.

mcmcmcm

18302

50

18222

40

16172

30

14142

25Abb. 37.2:Mindest-BHD in cm mit Rinde für das Erreichen bestimmter Sortimentsklassen, gerechnet für Bäumegemäss Tarif I, Kanton LU, unter Verwendung unechter Ausbauchungsreihen nach MITSCHERLICH,aus Vorlesung Dendrometrie, Kap. 221.




40100

cm cm cm

20 30

3018 36

200

400

70

cm

50 60

47(cm)BHD

80

QT5

LangholzklasseII.

Schicht-holz

600

800

IV./V.III.

Fr. pro BaumNettowert in

1000

1200

QT 3

I.

QT 4

QT 1

QT 2

Abb. 37.3: Werttarif für Fichte Bonität 24 m, Preis- und Kostenbasis 1982/83. Aus BACHMANN 1986,S. 27.

42

40

cm

100

cmcm

20 30

3126

200

400

QT5

70

cmcm

50 60

6353

BHD(cm)80

RundholzklasseSchicht-

600

800

V. IV.holz


1000

1200

III. II. I.

QT 4

QT 3

QT 2

QT 1

Abb. 37.4: Werttarif für Buche Bonität 22 m, Preis- und Kostenbasis 1982/83. Aus BACHMANN 1986,S. 27.

Qalitätstypen für Abb. 37.3 und 37.4:Qualitätstyp 1: 1/4 a + 1/4 n für Laubbäume, 1/3 a + 1/3 n für NadelbäumeQualitätstyp 2: 1/2 n für Laubbäume, 2/3 n für NadelbäumeQualitätstyp 3: 1/4 n + 1/4 f für Laubbäume, 1/3 n + 1/3 f für NadelbäumeQualitätstyp 4: 1/2 f für Laubbäume, 2/3 f für NadelbäumeQualitätstyp 5: nur Schichtholz




020

500

4030 6050BHD (cm)

70

Lärche

Buche

Fichte

1000

1500

EscheEiche

Föhre


Abb. 37.5: Werttarif für Fichte, Föhre, Lärche, Buche, Eiche und Esche, Qualtitätstyp 1 (a/n), auf gutemStandort, Preis- und Kostenbasis 1982/83. Aus BACHMANN 1986, S. 28.




38 Witterungsbedingte Schwankungen

Die von Jahr zu Jahr unterschiedlichen Temperatur- und Niederschlagsverhältnisse bewirken deutlicheSchwankungen im Durchmesser- und Höhenzuwachs der Bäume. Die Abhängigkeit des Zuwachsesvon Witterungsfaktoren ist umso grösser, je extremer die allgemeinen Klimabedingungen einesStandorts sind. In den ariden Gebieten im Südwesten der USA war es z.B. möglich, anhand vonJahrringbreiten-Analysen die Niederschlagsverhältnisse der letzten Jahrhunderte zu rekonstruieren.

In Mitteleuropa sind die Zusammenhänge zwischen Jahrringbreite und Witterung weniger straff, da inder Regel verschiedene Witterungsfaktoren gleichzeitig eine Rolle spielen. Gewisse Tendenzen sindaber auch hier erkennbar.Je nach Standort (v.a. Boden und Höhenlage) können gleiche Witterungsverhältnisse unterschiedlichstarke, z.T. sogar gegenläufige Zuwachsreaktionen zur Folge haben (MITSCHERLICH, 1975). ImHochgebirge, ebenso wie in nördlichen Breiten, wird der Zuwachs hauptsächlich von der Temperaturbeeinflusst. Warme Sommer wirken sich zuwachsgünstig aus, während in kühlen Sommern nurschmale Jahrringe gebildet werden.Beispiel: Abb. 38.1: (regionale Unterschiede)

In tieferen Lagen übt vor allem die Wasserversorgung einen dominierenden Einfluss auf dasWachstum aus. Trockenjahre haben besonders schmale Jahrringe zur Folge. (MITSCHERLICH, 1975,v. JAZEWITSCH, 1961).

Beispiele: Abb. 38.2: (Trockenperioden)Abb. 38.3: (Dürrejahre)

Neben der Witterung des laufenden Jahres ist meist auch diejenige des Vorjahres für den Zuwachs derBäume mit von Bedeutung. So sind nach MAYER 1958 (in ASSMANN 1961, S. 196) bei derTraubeneiche die Temperatur des Vorjahres und die Niederschläge des Vegetationsjahresentscheidend für die Jahrringbreite.

Extrem enge Jahrringe (z.B. der Jahre 1915, 1920-22, 1929/30, 1934/35, 1937/38, 1959/60, 1964,1976) stehen meistens im Zusammenhang mit einem Niederschlagsdefizit während derVegetationszeit.Beispiel: Abb. 38.4 (Niederschläge)

Die Zuwachshemmung infolge Trockenheit wirkt sich in den unteren Schaftpartien meist stärker ausals in den höheren. Extreme Trockenjahre können sogar Jahrringausfälle im unteren Stammbereichzur Folge haben. (MITSCHERLICH, 1975)

Die verschiedenen Baumarten reagieren unterschiedlich stark auf bestimmte Witterungsverhältnisse.Trockenjahre haben z.B. bei der flachwurzelnden Fichte stärkere Zuwachsrückgänge zur Folge als beider tiefer wurzelnden Buche. (FLURY, 1927, SCHOBER, 1951)Beispiel: Abb. 38.6 (Trockenheit)

Nach HOLMSGAARD 1955 (in ASSMANN 1961, S. 193) reagieren Buche und Fichte vor allem auf dieRegenmenge von Mai bis Juli, Eiche und Tanne dagegen mehr auf die Sommertemperatur. NachMAYER 1958 (in ASSMANN 1961, S. 196) reagiert die Traubeneiche auch deutlich auf starkeWinterkälte.Beispiel: Abb. 38.5 (Winterkälte)

Tendenzmässig verlaufen aber die witterungsbedingten Jahrringschwankungen bei allen Bäumeninnerhalb einer bestimmten Region (in gleicher Höhenlage und auf ähnlichen Standorten) mehr oderweniger gleich. Diese Tatsache ermöglicht die Altersbestimmung (Datierung) von Holzproben anhandvon charakteristischen Jahrringfolgen ( Dendrochronologie).Beispiel: Abb. 38.7 (Dendrochronologie)




2

4

1880 1890

23

10

Schaffhausen500/830m

Solothurn

780m

480/800m

Neuenburg

5

1

432

6

1

19201900 1910 1930

Jura

St. Gallen1100m

600mZürich

Eriswil920m

550mAarberg

43

232

43

234

950/1250mEinsiedeln

1100mGurnigel

2

10

2

45

3

Mittelland

Voralpen

Abb. 38.1: Jahrringbreiten herrschender Tannen in verschiedenen Regionen und Höhenlagen derSchweiz (nach KNUCHEL 1933, in ASSMANN 1961, Abb. 98, S. 194).

+1

19301926 1935 19451940 1950

-2-1

0

120

100

80

140%

+2+3

C

Abb. 38.2: Wirkung einer warmen Trockenperiode (1941-1950) auf das Durchmesserwachstum (nachPRIMAULT in KURT 1980: Vorlesung Ertragskunde, 123.2).

Trockenjahre vermindern unter normalen Bodenverhältnissen den Durchmesserzuwachs. Der Baumvermag die Transpiration bei Trockenheit stark einzuschränken, um ein Abdorren zu verhindern.Allenfalls tritt frühzeitiger Blattfall ein. Beides bewirkt, dass der Baum die Trockenheit überdauert.Dabei wird allerdings nur ein geringer Zuwachs geleistet. Mitentscheidend sind die klimatischenBedingungen des Vorjahres.(Gilt nicht nur für das Durchmesser-, sondern auch für das Höhen- und Volumenwachstum).




Douglasie

8869

75

66

101

Roteiche

Rotbuche

Eiche

535

280

280

535280

82

70

84

7775

6765

122 1028184

6879

6173

58

1947

88

77

63

61

66

74

50Lärche

Jap.

LärcheEurop.

Fichte

290

520

260

505

280

290

Kiefer

Baumartm

510260

Seehöhe

73

55

40

72

72

77

6358

5651

4853

7062

7477

6553

8784

1948

86847065

1949 i.D.

Abb. 38.3: Jahrringbreiten nach Dürrejahren (nach SCHOBER 1951 in MITSCHERLICH 1975, S. 224).Rückgang des Durchmesserzuwachses verschiedener Nadel- und Laubbaumarten in zweiverschiedenen Höhenlagen des Forstamtes Kattenbühl bei Hann. Münden (obere Höhenlage =montane Stufe).

19446 feuchtes Jahr (=100)1947 und 1949 trockene Jahre1948 normales Jahr

mm

1940

Niederschlagssummen der Monate Mai bis Juli alsAbweichung vom langjährigen Mittel:

Schotten 244 mm

19201900 1910 1930 19601950 1970 1980

1940

Jahrringmittelkurven der Buchen aus demForstbereich Schotten

19201900 1910

0

1930

1

19601950 19801970

Abb. 38.4: Zusammenhang zwischen der Jahrringbreite bei Buche und der Höhe der Niederschlägewährend der Vegetationszeit (Forstamt Schotten, Hessen), nach ECKSTEIN et al. 1984.




38

>10 qm5-10 qm

< 5 qm

36343230

Schirmfl.Kronen-

1,3

12,0 qm7,4 qm3,7 qm

2716

7

11,5

16,313,9

Schirmfl.

46444240

mittl.N

525048

mittl.d

1954

0,4

123

19240

0,2

Klasse

2826

0,8

0,6

1,0

1,2

1,4

1,6

Jahrringbreite(mm)

2,4

2,2

2,0

1,8

2,6

Abb. 38.5: Winterkälte und Jahrringbreite von Traubeneichen verschiedener Baumklassen 1925-1954(winterkalte Jahre 1939-1942). Bei grosskronigen Bäumen sind die Schwankungen grösser. NachMAYER 1958 in ASSMANN 1961, Abb. 102, S. 196).

Fichte 96 55,5% 79,4%

1923 448117 35,31916

1923

1911

--

-

283

TotalFichte

Fichte

Buche

FichteBuche

Total

Buche

588110 31,8

53,8% -

728

46,2% -

105

105103113

416

28,9

36,4

- - -- - -

- - -

-44,5% -106

72236,7

1911-1916

1916-1923

1916-1923

32,0 760

73534,878,8%-

76230,4

21,2%-

----

--

-20,6%-

23,70,401,370,260,78 13,9

12,10,340,673,80,16 0,19

15,90,290,83

Bleibender Bestand

Stamm-

1916

-

1911

--

Buche

Buche

Total

FichteTotal

31 TotalFichte

2 31

44,0% -101

98 548

- - -

33,2

- - -- - -

93 632 30,591 56,0% -

Jahre Stück cm

4 5 6

Auf-nahmeEnde

Veget.-Jahr

Ver-

suchs-

fläche

No.

Holzart Alter

stärke

Stamm-zahl lere

Mitt-

2 stärke

1911-1916

21,5%-

77732,4

------

73730,578,5%-

Fmm

7 98

3,50,240,230,52

23,40,421,301,07 19,9

m cm Fm

10 11 12

Wuchsperiode

Ende Ende

Ausscheidender Bestand

Laufender Zuwachsbleibender und

volumensamt-Ge-Mitt-

Höhelere

bis

Ge-samt-

vo-lumen

grund-fläche

Mitt-Stamm-

Stamm-lere

Abb. 38.6: Zuwachsverluste nach Trockenperioden (aus Flury 1927, S. 279). Aufnahmeergebnisse proha in zwei Versuchsflächen im "Forst" der Burgergemeinde Bern, 650 m/M, Fichte III. Bonität, in derfeuchten Periode 1911-1916 und in der trockenen Periode 1916-1923 (Ausnahme 1922).

Der Zuwachsausfall während der Trockenperiode beträgt im gemischten Bestand 32 % und im reinenFichtenbestand 41 % des Gesamtvolumens (36 % resp. 43 % der Grundfläche).




Vereinzelte Trockenjahre wirken sich auf das Höhen-, kaum aber auf das Durchmesser- undVolumenwachstum aus. Nachteilig ist erst eine Wiederholung von Trockenjahren.• Im Hügelland bis in mittlere Berglagen leidet von den Hauptbaumarten am meisten die Fichte

unter Trockenheit, vor allem in Reinbeständen• der Gesamtzuwachs der Fichte (Haupt- und Nebenbestand) kann bei G und V bis 40 %

schwanken zwischen feuchten und trockenen Perioden• die Unterschiede bei Buche sind wesentlich geringer, da sich diese offenbar besser auf

Witterungsschwankungen einstellen kann; ähnlich wie Buche sind Eiche, Föhre, Lärche• es wurde kein Einfluss der Durchforstungsstärke festgestellt• risikovermindernd wirken:

• standortsgemässe Baumartenmischung (spez. Laubbaum-Beimischung inNadelbaumbeständen)

• Begünstigung der Ungleichaltrigkeit• keine direkte Blosslegung des Bodens (Kahlhiebe).

Abb. 38.7: Dendrochronologie. Schematische Darstellung der Altersbestimmung historischerHolzproben durch Überlappung der Jahrringfolgen mit bereits datierten Serien (nachSCHWEINGRUBER 1983, S. 85).

Die Dendrochronologie ist von grosser Bedeutung für die Archäologie, für die Hausbau- undSiedlungsgeschichte in historischer Zeit, für die Kunstgeschichte, die Paläoklimatologie und dieKlimatologie, sowie für die Gletscher-, Waldbrand- und Ueberflutungsgeschichte, für die Erforschungdes Vulkanismus, von Insekten- und Immissionsschäden und für die Kriminalistik (z.B.Kunstfälschungen).

In Südkalifornien konnte mit Borstenzapfenkiefern (Bristlecone Pine, Pinus aristata) einJahrringkalender über 8200 Jahre aufgestellt werden. Für das mitteleuropäische Eichengebiet reichtder Jahrringkalender bis ins Jahr 4008 v.Chr. zurück. Es konnte in Amerika nachgewiesen werden,dass die Radiocarbonmethode für die letzten 2000 Jahre gute Ergebnisse liefert, bei älterenHolzproben aber viel zu niedrige Alter ergibt (KRAMER 1988, S. 74/75).

Empfehlenswerte Literatur:SCHWEINGRUBER F H, 1983: Der Jahrring. Haupt, Bern und Stuttgart, 234 S.




Repetion zu Kapitel 3

1. Beschreiben Sie den Höhenzuwachs im Jahresablauf.

2. Beschreiben Sie den Höhenzuwachs im Lebensablauf.

3. Welche natürlichen Altersphasen lassen sich nach dem Höhenzuwachs unterscheiden?

4. Wie verlaufen Durchmesserwachstums- und zuwachskurven?

5. Wie verhält sich der Durchmesserzuwachs in verschiedenen Baumhöhen?

6. Vergleichen Sie Durchmesser- und Grundflächenzuwachs.

7. Wie unterscheiden sich die echten von den unechten Formzahlen?

8. Welchen allgemeinen Verlauf nehmen echte und unechte Formzahlen?

9. Wenn zwei Bäume den gleichen Schlankheitsgrad haben, müssen sie dann auch gleicheFormzahlen haben? Warum?

10. Wozu benützt man den Schlankheitsgrad?

11. Was ist eine Silve?

12. Warum kulminiert die Volumenzuwachskurve später als die Grundflächenzuwachskurve?

13. Wie entwickelt sich der Wert eines Baumes?




Vérification des connaissances, chapitre 3

1. Décrivez l’évolution de la hauteur au cours de l’année.

2. Décrivez l’évolution de la hauteur au cours du cycle de production.

3. Quelles sont les phases naturelles de la croissance?

4. Quelle est l’allure générale de la courbe de l’accroissement en diamètre?

5. Que savez-vous de l’accroissement en diamètre à différentes hauteurs de l’arbre?

6. Comparez les courbes de l’accroissement en diamètre et de l’accroissement en surface terrière.

7. Quelle est la différence entre le coefficient de forme naturel et le coefficient de forme artificiel?

8. Quelle est l’allure générale de l’évolution des coefficients de forme naturel et artificiel?

9. Soit 2 arbres de même coefficient d’élancement. Ont-ils nécessairement le même coefficient deforme? Pourquoi?

10. A quoi sert le coefficient d’élancement?

11. Qu’est-ce qu’une sylve?

12. Pourquoi la courbe de l’accroissement en volume culmine-t-elle plus tard que celle del’accroissement en surface terrière?

13. Quelle est l’allure générale de l’évolution de la valeur de l’arbre?

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