Bestandesdynamiken in Einzelbaumwachstumsmodellen

In den Forstwissenschaften werden seit etwas mehr als 15 Jahren Einzelbaumwachstums-modelle entwickelt. All diese Modelle bestehen aus einer Vielzahl von mathematischen Gleichungen (Teilmodellen), welche die Verjüngung, den Zuwachs und die Mortalität von Einzelbäumen beschreiben. Der Zustand eines gesamten Bestandes (Grundfläche, Vorrat, mittlerer Durchmesser, etc.) ergibt sich dann aus der Summierung bzw. Mittelwertsbildung über alle Einzelbäume. Eine Bestandesdynamik über einen gewissen Zeitraum entsteht somit durch die wiederholte Anwendung und dem sich daraus ergebenden Zusammenspiel der betreffenden Teilmodelle. Aus bisherigen Untersuchungen (z.B. Feldversuchen) wurden verschiedene Theorien bzw. Gesetzmäßikeiten über Bestandesdynamiken abgeleitet: (1) Frühe und starke Durchforstungen erhöhen die Stabilität von Bäumen gegenüber Schneebruch und Windwurf. (2) Wenn ein Bestand nicht aktiv durchforstet wird, sondern Bäume nur aufgrund von natürlicher Mortalität absterben, wird dies als die maximale Grundflächenhaltung bezeichnet. Durchforstungsexperimente zeigten jedoch, dass der maximale Zuwachs nicht bei dieser maximalen Grundflächenhaltung, sondern bei einer geringeren Bestandesdichte - der optimalen Grundflächenhaltung - auftritt, was durch die geringe Wachstumseffizienz der entnommenen Bäume erklärt werden kann. Erst wenn die Bestandesdichte weiter abgesenkt wird, sinkt der Zuwachs wieder ab. Der Zuwachs steht demnach mit der Bestandesdichte in einer Optimumsbeziehung. (3) Verschiedene Untersuchungen zeigen, daß neben dem Site Index auch für die potentielle Bestandesdichte eine typische Standortsabhängigkeit gegeben ist, wobei es sich allerdings bei den Einflußgrößen nicht um dieselben Standortsfaktoren wie beim Site Index handelt. (4) Baumartensukzession auf verschiedenen Standorten und in Abhängigkeit verschiedener Bestandsbehandlungen. (5) Sukzession von Entwicklungsphasen in Urwäldern. Das Ziel dieses Forschungsprojekts besteht darin, vier verschiedene Einzelbaumwachstums-modelle zu überprüfen, ob sich bei Simulationen derartige Gesetzmäßigkeiten lediglich aus dem Zusammenspiel der einzelnen Teilmodelle ergeben.

Das Projekt untersuchte die im deutschen Sprachraum weit verbreiteten Einzelbaum-Wachstumssimulatoren BWINPro, MOSES, PrognAus und SILVA. Gegenstand der Untersuchungen war die Frage, ob das simulierte Waldwachstum mit allgemein anerkannten Waldwachstums-Gesetzmäßigkeiten übereinstimmt. Folgende Gesetzmäßigkeiten wurden untersucht: Das Verhältnis von Baumhöhe zu Baumdurchmesser (h/d-Wert) ist ein wichtiges Maß für die Bestandesstabilität. Bäume mit zu hohen h/d-Werten sind anfällig gegenüber Schneebruch, aber auch gegenüber Windwurf. Dabei weisen Bäume, die frei stehen, sehr niedrige h/d-Werte auf, Bäume, die in zu dichten Beständen wachsen, sehr hohe. Für alle Simulatoren ergab sich, dass sie die Zusammenhänge zwischen h/d-Wert und Bestandesdichte richtig wiedergeben. Zum Wachstum benötigen Bäume Wasser, Licht und Nährstoffe. Da diese Ressourcen begrenzt sind, kann in einem bestimmten Alter nur eine bestimmte Anzahl an Bäumen auf einer Fläche stehen. Diese maximal möglichen Anzahlen sind aus Versuchen und Waldinventuren bekannt. Bezüglich der maximal möglichen Anzahl an Bäumen auf einer Fläche unterschieden sich die Ergebnisse der Simulatoren deutlich. Dies dürfte an einem Teilmodell der Simulatoren, dem Modell für das Absterben von Bäumen, liegen. Dieses Modell sollte daher überarbeitet werden. Hinsichtlich der Artenzusammensetzung im Gleichgewichtszustand, wenn lange Zeiträume ohne menschliche Eingriffe simuliert werden, zeigte sich, dass die Schätzung mit PrognAus für jene Standorte gut mit der von Experten erwarteten Artenzusammensetzung übereinstimmt, auf denen Fichte und Buche die natürlich vorkommenden Arten sind. Der größte Teil der Österreichischen Wälder gehört zu dieser Gruppe; daher kann aus den Untersuchungsergebnissen abgeleitet werden, dass PrognAus ein verlässliches Werkzeug für die Österreichische Forstwirtschaft zur Vorhersage der menschlich unbeeinflussten Artenentwicklung über lange Zeiträume darstellt. Für BWINPro zeigte sich, dass die Artenzusammensetzung im Gleichgewichtszustand völlig unabhängig vom Standort ist; daher ist die Entwicklung eines standortsabhängigen Modells zur Schätzung der Waldverjüngung für BWINPro eine lohnende Aufgabe für zukünftige Forschungstätigkeit. Aus Naturwäldern ist bekannt, dass die zeitliche Entwicklung von Wäldern in bestimmten Phasen abläuft. Im Zuge dieses Projektes konnte nachgewiesen werden, dass PrognAus und BWINPro diese Phasen realistisch nachzubilden vermögen. Die Ergebnisse dieses Projektes stellen wichtige Erkenntnisse über den Realismus der Waldentwicklungssimulationen dar und unterstreichen daher den Wert von Waldwachstumssimulatoren als wichtige Werkzeuge zur Unterstützung von Planung und Entscheidungsfindung für nachhaltige Forstwirtschaft.