Wendelin Weis, Christian Kölling und Thomas Schäff
Kronennutzung aus nährstoffkundlicher Sicht - LWF-aktuell 108

Bei Fichten liegt der Massenanteil von Ästen, Zweigen und Nadeln in den Wipfeln zwischen 35 und 55%, wobei schlechtwüchsige Bestände mit eng stehenden Ästen höhere Anteile an Feinreisig aufweisen. In der Regel dienen auf der Rückegasse anfallende Äste zur Armierung, um Bodenverdichtungen zu reduzieren und die Befahrbarkeit zu erhalten. In seltenen Fällen werden auch diese Äste zur Hackschnitzelerzeugung genutzt. Bei der motormanuellen Holzernte wird – im Gegensatz zur vollmechanisierten – im Bestand entastet. Das Kronenmaterial fällt dann verteilt auf der gesamten Bestandsfläche an.

Hackschnitzel haben sich als eine besonders günstige Energiequelle am Markt etabliert. Die Zahl der Biomasseheizkraftwerke ist gerade im letzten Jahrzehnt stark gestiegen. Auch wenn nur noch mit einem moderaten Anstieg der Anlagenzahl zu rechnen ist, wird der Bedarf an Biomasse als Energieträger hoch bleiben. Damit stellen Waldhackschnitzel auch künftig eine zusätzliche Einnahmequelle für Waldbesitzer dar. Dies gilt umso mehr, als der Bedarf nicht alleine aus Kurzumtriebsplantagen, aus der Altholzverwertung oder durch Schnittgut aus Landschaftspflegemaßnahmen gedeckt werden kann.

Ökonomisch ist die Hackschnitzelerzeugung aus Kronenmaterial allerdings weniger lukrativ als die Erzeugung von Stammholzsortimenten. Bei einer Durchforstung von Fichtenaltbeständen trägt sie nur wenige Prozent zum erntekostenfreien Gesamterlös bei. Der Beitrag erhöht sich etwas, wenn die gesamte Umtriebszeit betrachtet wird, da in jungen Beständen mehr Kronenmaterial in Relation zum Derbholz vorhanden ist.

Letztlich sind die finanziellen Zugewinne für den Waldbesitzer gering. Zugleich entstehen aber Opportunitätskosten für mögliche Kompensationsmaßnahmen oder zukünftige Ertragseinbußen. Daher muss bei der energetischen Nutzung von Biomasse aus dem Wald gewährleistet sein, dass die wichtigere und ertragreichere Produktion von Stammholz nicht ins Hintertreffen gerät. Die geringen Erträge aus der Kronennutzung dürfen nicht durch langfristige Einbußen bei der Holzproduktion erkauft werden

Geringe Gewinnsteigerungen bei deutlich erhöhten Nährelementexporten durch Kronennutzung zeigen auch Modellrechnungen für die acht Fichtenflächen der bayerischen Waldklimastationen: Die mittlere Biomasse des Wipfelmaterials betrug bei einer Zopfgrenze von 12cm rund 25%. Berücksichtigt wurde das Wipfelholz (Stammholz kleiner 12cm Durchmesser), das bei der Stammentastung anfallende Material (»Reisig Fixlängen«) und die Äste, Zweige und Nadeln des Wipfelstücks (»Reisig Wipfel«).

Der durchschnittliche erntekostenfreie Erlös der Kronennutzung belief sich auf weniger als 10% des Gesamterlöses. Dabei wurden zur Berechnung Erntekosten für Stammholz von 15€/m³, Kosten für die Hackschnitzelbereitstellung frei Werk von 69€/tatro für Kronenrücken, Hacken und Transport (Kuptz et al. 2015), Holzpreise für Fixlängen von Oktober 2015 und Hackschnitzelpreise von 19€ pro Schüttraummeter (frei Werk) angesetzt.

Im Gegensatz zum relativ geringen Erlösanteil lag der Anteil der im Kronenmaterial gespeicherten Hauptnährelemente für Phosphor bei 68, für Stickstoff und Kalium bei 57, für Magnesium bei 52 und für Calcium bei 46%. Dabei waren die Nährelementanteile abhängig von der Nährstoffversorgung am Standort, dem Alter und der Wuchsleistung des Bestands (Abbildung 2, 3 und Tabelle 1).

In jungen oder schlechtwüchsigen Beständen mit hoher Stammzahl und geringen Einzelbaumdimensionen – hier das Beispiel der Waldklimastation Rothenkirchen (Wuchsbezirk 8.1 Frankenwald) – war im Kronenmaterial mehr Biomasse gebunden. Demensprechend höher fiel der Anteil am erntekostenfreien Gesamterlös durch Kronennutzung aus. Allerdings lagen die Nährstoffentzüge durch den Abtransport des Kronenmaterials bei weit über 50%.

In älteren und gut wüchsigen Beständen – Beispiel Ebersberg (Wuchsbezirk 13.1 Münchner Schotterebene) – erreichte der anteilige Erlös der Kronennutzung nur noch wenige Prozent. Auch der Biomasseanteil war deutlich geringer. Trotzdem war dort noch immer etwa die Hälfte der Nährstoffe gebunden und würde im Erntefall dem Standort entzogen.

Alternativ zu aufwendigen und langwierigen Beobachtungen auf Versuchsflächen können die Auswirkungen des Nährstoffexports durch Bilanzen abgeschätzt werden. Die erwartete langfristige Entnahme von Nährelementen mit der Holzernte wird dem Nährstoffangebot am Standort gegenübergestellt. Das Nährstoffangebot entspricht dabei der Summe aus den atmosphärischen Nährstoffeinträgen und der Freisetzung durch Verwitterung im Boden abzüglich der Verluste, die durch den Austrag mit dem Sickerwasser entstehen.

Als Beispiel zeigt Abbildung 3 für die Waldklimastation Rothenkirchen Angebot und Entzug von Magnesium bei unterschiedlicher Bewirtschaftung. Der Fichtenbestand stockt auf einem nährstoffarmen, schuttreichen Lehmboden aus Grauwacke. Zur Bilanzierung wurde deshalb eine geringe, aber ausreichende Nährstoffversorgung im Baum angenommen. Für drei unterschiedliche Wuchsleistungen typischer Fichtenbestände (Oberhöhenbonitäten im Alter 100 von 24, 32 und 40m) sind die potenziellen Magnesiumentzüge bei fortwährender Vollbaumernte (Derbholz mit Rinde und Kronenmaterial) im Vergleich zur reinen Stammnutzung (Derbholz mit Rinde) aufgetragen.

Einberechnet wurden jeweils 10% Ernteverluste, Material, das am Standort liegen bleibt und deshalb nicht in die Bilanz eingeht.
Durchforstungsabstände und Entnahmemengen beziehen sich auf die Bewirtschaftungsrichtlinien für Fichten im bayerischen Staatswald (Bayerische Staatsforsten 2009).

Demnach beginnt die Ernte in der Jungdurchforstung etwa ab Alter 25 bei einer Bestandsoberhöhe von 12m. Die Entnahmemengen pro Eingriff sollen 60 Erntefestmeter in der Jungdurchforstung, 70 Erntefestmeter in der Altdurchforstung und 80 Erntefestmeter in der Verjüngungsnutzung nicht überschreiten. Bestände mit niedriger Wuchsleitung werden damit in der Regel mit etwas längerer Umtriebszeit bewirtschaftet.

Bezogen auf die gesamte Umtriebszeit erlaubt das Magnesiumangebot am Standort Rothenkirchen bei durchgehender Vollbaumernte nur eine Wuchsleistung unterhalb Oberhöhenbonität 24. Bei Verzicht auf Kronennutzung ist dagegen eine nährstoffnachhaltige Bewirtschaftung für Bonitäten nahe 32 möglich. Der Nährelementexport fällt bei Nutzung von Derbholz mit Rinde gegenüber der Vollbaumnutzung auf zwei Drittel bei guter Wuchsleistung, in schlecht wüchsigen Beständen sogar auf die Hälfte.

Dabei ist die Betrachtung einer ganzen Umtriebszeit unverzichtbar. Während in der Jugendpflege, also vor Beginn der Durchforstungsmaßnahmen, Nährstoffkapital am Standort angesammelt wird, nimmt der Export mit steigendem ­Bestandsalter überproportional zu. Höchste Nährstoffexporte fallen in der Regel in der Verjüngungsnutzung und Altdurchforstung an. Bilanzen kürzerer Zeiträume in jüngeren Beständen täuschen damit bessere Nährstoffbilanzen vor.

Vergessen werden darf auch nicht, dass jedes Nährelement am Standort unterschiedlich reagieren kann und gesondert betrachtet werden muss. Steht nur ein einziger Nährstoff nicht ausreichend zur Verfügung, kann das Wachstum beeinträchtigt werden (Minimumgesetz nach Liebig). Schlechtwüchsige Standorte weisen aber häufig ein unzureichendes Angebot mehrere Nährelemente auf. In Rothenkirchen fehlen zum Beispiel neben Magnesium auch Calcium und Kalium.

Hinzu kommen die durch Nutzung degradierten Standorte, zum Beispiel Rekultivierungsflächen oder Flächen, auf denen in der Vergangenheit eine intensive Streunutzung stattgefunden hat. Auf Carbonat-Böden muss zusätzlich beachtet werden, dass dort das Nährelement Phosphor wegen des hohen pH-Werts im Boden nur eingeschränkt verfügbar ist. Vor allem in den Kalkalpen, wo flachgründige, humusreiche Böden direkt auf Kalk und Dolomit aufliegen, sollten deshalb möglichst hohe Mengen an Ernterückständen auf den Flächen verbleiben.

Sensible Standorte können, wenn es sich um Fels-Humus-Böden, flachgründige, skelettreiche oder rein-sandige Flächen handelt, mittels Bodenansprache leicht identifiziert werden. Schwieriger wird es bei der Einschätzung anderer nährstoffarmer Standorte. Einen guten Hinweis auf eingeschränkte Nährstoffverfügbarkeit liefert der Bestand selbst.

Können Klima und Wasserversorgung als limitierende Standortfaktoren ausgeschlossen werden, weist die geringe Produktivität auf Nährstoffmängel hin. Ist die Ernährung deutlich eingeschränkt, können Verfärbungen an den Nadeln und Blättern der Bäume beobachtet werden. Typisch sind zum Beispiel Nadelvergilbungen bei Fichte auf Magnesium armen Standorten. Häufig sind solche Erscheinungen aber nur vorrübergehend, da der Bestand durch Wachstumsreduktion den Bedarf an Nährstoffen einschränken kann und so eine ausreichende Versorgung vor allem der zur Fotosynthese unersetzbaren Blätter und Nadeln sicherstellt.

In Bayern können Standorte mit geringer Basenausstattung (Calcium, Magnesium, Kalium) über das Standortinformationssystem der Bayerischen Forstverwaltung (BaSIS) identifiziert werden. Kritisch sind hier Basensättigungstypen der Stufe 4 und 5. Auch die Bayerischen Staatsforsten verwendet Kronennutzungskarten zur Nutzungsanpassung an das standörtliche Nährstoffangebot.

Für Standorte mit geringem Phosphorangebot und Flächen, die wegen hoher Schwefel- (»Saurer Regen«) und Stickstoffeinträge der letzten Jahrzehnte hohe Sickerwasserausträge von Calcium, Magnesium und Kalium kompensieren müssen, ist die Nährstoffausstattung allerdings noch unzureichend abgebildet. Aktuell wird deshalb an verbesserten Hilfsmitteln zur standortangepassten Kronennutzung gearbeitet.