Eric Andreas Thurm, Enno Uhl und Hans Pretzsch
Douglasie: eine leistungsstarke und klimarobuste Mischbaumart - LWF aktuell 113

Die Empfehlung des Deutschen Verbands Forstlicher Forschungsanstalten DVFFA richtet sich auf die Beteiligung der Douglasie in Mischung mit anderen Baumarten, insbesondere mit der Buche. Die Baumartenmischung Buche-Douglasie ist zwar schon seit einiger Zeit in geringem Anteil in den deutschen Wäldern zu finden, dennoch ist bisher wenig über das Zuwachsverhalten der beiden Baumarten in Mischung veröffentlicht worden.

In den vergangenen drei Jahren hat sich der Lehrstuhl für Waldwachstumskunde im Rahmen eines von der Bayerischen Forstverwaltung geförderten Projekts intensiv mit Mischbeständen aus Buche und Douglasie auseinandergesetzt. Ziel dieser Forschungsarbeit war es, die Wechselwirkungen zwischen Douglasie und Rotbuche und ihre Effekte auf Zuwachsverhalten und Resilienz zu beleuchten, die Ergebnisse zu interpretieren und Möglichkeiten für waldbauliche Behandlungsprogramme aufzuzeigen.

Nachdem sich für einige Baumarten (z. B. Buche-Fichte oder Buche-Eiche) gezeigt hat, dass in Mischbeständen ein höherer Zuwachs als in Reinbeständen zu erwarten ist (Pretzsch et al. 2013; Pretzsch et al. 2010), wurde dies zunächst auch für die Mischung aus Buche und Douglasie angenommen.

Um dies zu verifizieren, legte der Lehrstuhl für Waldwachstumskunde an verschiedenen Standorten in Bayern und Rheinland-Pfalz temporäre Versuchsflächen an und analysierte den Zuwachs von Buchen und Douglasien in Rein- und Mischbeständen.

Auch bei dieser Baumartenkombination stellte sich ein höherer Volumenertrag von rund 8 % ein (Thurm und Pretzsch 2016). Abbildung 2 zeigt den Verlauf des Zuwachses in Abhängigkeit des Mischungsanteils der Douglasie. Der Douglasien-Anteil von 0 % spiegelt den Buchen-Reinbestand mit 13,6 Vorratsfestmetern (Vfm) Zuwachs pro Jahr wider, 100 % Douglasien Anteil steht für den Douglasie-Reinbestand mit 26,1 Vfm Zuwachs.

Der Mischbestand (dickere, obere Linie) in der aktuellen Untersuchung besaß einen durchschnittlichen Mischungsanteil von 47 % Douglasien und produzierte 21,1 Vfm, was einem Mehrzuwachs von 8 % bzw. 1,63 Vfm entspricht. Die gestrichelten Linien zeigen die rechnerische Produktivität, welche sich aus den Reinbeständen ergeben würden. Die dünneren Linien stellen die Leistung von Buche und Douglasie am Mischbestandszuwachs dar. Beim Zustandekommen des Mehrzuwachses zeigte die Mischung beider Baumarten jedoch einige Besonderheiten.

Ausgangspunkt der Untersuchung waren sogenannte Tripletts. Diese bestehen aus Untersuchungseinheiten mit jeweils einem Douglasien-Reinbestand, einem Buchen-Reinbestand und einem Mischbestand beider Arten. Die Bestände standen in unmittelbarer Nähe zueinander (rund 200 m Entfernung) und waren dem Bestandsalter und dem Standort nach identisch. Somit konnte für jedes Triplett verglichen werden, wie sich die jeweilige Baumart im Rein- und im Mischbestand verhält.

Die Anlage dieser Tripletts erfolgte auf unterschiedlichen Standorten und in verschiedenen Altersklassen. Es spannten sich so ein Standortsgradient vom Feuchten zum Trocknen und ein Altersgradient von 30 bis 120 Jahre auf. Mit Hilfe der Gradienten konnte neben dem generellen Mehrzuwachs im Mischbestand aufgezeigt werden, dass der Mehrzuwachs insbesondere auf Standorten mit höherem Niederschlag und bei höherem Bestandsalter auftritt (Abbildung 3).

Diese Zuwachssteigerung wird dabei im Wesentlichen durch ein stärkeres Dickenwachstum der Douglasie getragen. Die Buche zeigte ein verhältnismäßig gleiches Wachstumsverhalten im Rein- und im Mischbestand. Sie trägt erst im hohen Alter zum Mehrzuwachs im Mischbestand bei.

Warum verbessert aber nun die Mischung der Baumarten den Zuwachs? Hierzu bestehen unterschiedliche Theorien, wie die einzelnen Baumarten von der Mischung profitieren: Ist es eine Verbesserung (Faszilitation) des Nährstoffangebots wie bei Douglasie und Roterle (Alnus rubra)? Oder ist es eine bessere Ausnutzung von Licht oder Wasser wie bei Buche und Kiefer (Pinus sylvestris) (Komplementarität)?

Grundsätzlich zeigt sich in der aktuellen Mischbestandsforschung, dass es einen einzigen Mischungseffekt, der für alle Baumartenkombinationen zutrifft, nicht gibt. Die Eigenschaften der jeweils gemischten Baumarten führen zu unterschiedlichen Mischungseffekten und verbessern bzw. verschlechtern die Ressourcenaufnahme der Baumindividuen. Die limitierend wirkende Ressource bestimmt letztlich auch die Abhängigkeit des Mehrzuwachses vom Standort.

Bei der Mischung von Buche und Douglasie hat sich gezeigt, dass besonders die Höhenstrukturierung den Mischungseffekt bestimmt (Thurm und Pretzsch 2016). So finden sich im Alter von 100 Jahren problemlos Bestände, in denen die Douglasie (h100= 46 m) die Buche (h100= 36 m) um 10 m überragt. Die Douglasie als Baumart mit einer sehr hohen Lichtnutzungseffizienz kann diese »Freistellung« des oberen Kronenbereiches effektiv nutzen. Die Buche mit ihrem niedrigen Lichtkompensationspunkt ist dennoch in der Lage, auch das einfallende Streulicht noch effizient umzusetzen.

Das Licht ist bei dieser Mischung offenbar der limitierende Faktor beider Baumarten. Damit erklärt sich, dass mit höherem Alter und größerer Höhenstrukturierung der Mischungseffekt zunimmt. Der Standort hat einen ähnlichen Effekt: Auf einem besseren Standort gewinnt die Douglasie an Wuchsvorsprung und durch die somit stärkere Strukturierung stellt sich ein höherer Mehrzuwachs ein. Die biologisch getriebene Strukturierung bietet neben der besseren Lichtausnutzung einen weiteren Vorteil: Die in Mischbeständen auftretende horizontale Struktur führt zu einer Qualifizierung der Stämme, die in Reinbeständen nur durch aufwendige Pflegemaßnahmen zu erreichen ist (Pretzsch und Rais 2016).

Wenn das Licht im Mischbestand limitierend wirkt, stellt sich die Frage, wie die beiden Baumarten im Boden interagieren. Allgemein wird gelehrt, dass sich die Streu verbessert, wenn ein Nadelbaum mit einem Laubbaum gemischt wird. Fakt ist, dass die Douglasie keine so ungünstige Streu hat (Edmonds 1980; Augusto et al. 2002).

Auch der positive Effekt der höheren Struktur der gemischten Nadel- Laub-Streu ist bei weitem nicht so ausgeprägt, wie es häufig vermutet wird. Es sind vielmehr die veränderten Umweltbedingungen und die faunistische Zusammensetzung, die im Mischbestand für eine schnellere Umsetzung sorgen (Berger und Berger 2014) (Prietzel in diesem Heft).

Ein wichtiger Aspekt bei Buche und Douglasie ist vielmehr, dass sich beide Baumarten in der Nährstoffaufnahme ergänzen, weil unterschiedliche Nährstoffe für ihre Versorgung wichtig sind (Pretzsch et al. 2014). Diese Konkurrenzminderung im Boden ermöglicht es, dass die Bäume verstärkt in das oberirdische Wachstum investieren können. Bei unseren Untersuchungen an Wurzel und Stamm der Bäume (Abbildung 4) konnten wir feststellen, dass im Vergleich zum Reinbestand Bäume im Mischbestand eher in das Dickenwachstum des Stammes und weniger in das Dickenwachstum der Grobwurzeln investieren (Thurm et al. 2017).

Im Reinbestand, wo die intraspezifische Konkurrenz 100 % beträgt, ist der Wurzeldurchmesser im Verhältnis zum Stammdurchmesser stets größer als in Mischungssituationen, wo der untersuchte Baum von Individuen der eigenen und der anderen Art umgeben ist (50 % intraspezifische Konkurrenz). Am geringsten ist jeweils der Wurzeldurchmesser, wenn der untersuchte Baum ausschließlich von der anderen Art (100 % interspezifische Konkurrenz) umgeben ist.

Demnach zeigt ein höherer Mischungsanteil bei beiden Baumarten eine Verschiebung der Kurve zugunsten des Stammwachstums. Dieses veränderte Spross-Wurzel-Verhältnis zugunsten des Stammwachstums war auch im Hinblick auf andere Einflussfaktoren festzustellen. So zeigen Douglasien auf besseren Standorten ein geringeres Wurzelwachstum als auf schlechteren Standorten.

Eine geringere Bestandsdichte beeinflusst die Stamm-Wurzel-Relation ähnlich zu Gunsten des Stammes. Dass die Mischung den gleichen positiven Einfluss auf das Stammwachstum hat, konnte mit der aktuellen Studie jedoch zum ersten Mal festgestellt werden. Der Vergleich von Standortgüte und Bestandsdichte zeigt jedoch, welche positive Wirkung die Mischung von Buche und Douglasie auf die Bäume ausübt.

Ein weiterer Teil unserer Arbeit befasste sich mit dem Einfluss von Trockenstress auf das Zuwachsverhalten (Thurm et al. 2016). Dazu untersuchten wir die Jahrringzuwächse der Stämme mit Hilfe von Bohrkernen. Betrachtet wurden die stärksten Trockenereignisse zwischen 1950 und 2010 und dahingehend analysiert, wie stark der Grundflächenzuwachs des Einzelbaumes im Trockenjahr einbricht und wieviel Zeit die Baumarten benötigen, um sich wieder auf ihr Niveau vor dem Trockenereignis einzufinden.

Dabei stellte sich heraus, dass die Mischung keinen Einfluss auf den Zuwachseinbruch im Trockenjahr hat. Abbildung 5 beschreibt den relativen Zuwachseinbruch innerhalb der Jahrringe von Buche und Douglasie im Rein- und Mischbestand in Trockenjahren und die anschließende Erholungsphase. Der Einbruch zeigt den Zuwachsverlust gegenüber dem durchschnittlichen Zuwachs an (orange Linie). Die aufstrebenden Linien stellen dar, wann sich die Bäume wieder von einem Trockenjahr erholt haben und sich auf dem Wachstumsniveau vor dem Trockenstress befinden.

Die Douglasien brechen im Reinbestand prozentual etwas mehr ein, besitzen aber auch ein generell höheres Wachstumsniveau als die Buchen. In der Erholungsphase regenerierten sich die Douglasien im Mischbestand jedoch etwas schneller als die Douglasien im Reinbestand. Die Buchen benötigten im Mischbestand eine längere Erholungszeit. Wir vermuten, dass eine zeitlich verzögerte Wassernutzung im Folgejahr die Ursache ist.

Die Douglasie als immergrüne Baumart fängt mit der Transpiration an, sobald es die Witterungsbedingungen erlauben. Die Buche beginnt erst wieder mit der Transpiration ab Laubaustrieb. Das bedeutet: Im Mischbestand kann die Douglasie bei günstigen Bedingungen im Frühjahr frühzeitig ihre Reserven wieder auffüllen, das jedoch ohne Konkurrenz der noch nicht ausgetriebenen Buche. In den jeweiligen Reinbeständen beginnen die beiden Baumarten jeweils gleichzeitig zu transpirieren. Die Douglasie, die im Vergleich zur Fichte generell eine bessere Trockenheitsresistenz hat, profitiert also zusätzlich von der Buchenmischung nach Trockenphasen.

Unsere Studie hat gezeigt, dass die Mischung von Buche und Douglasie positive Effekte nach sich zieht. Das Wachstum der Douglasie wird gesteigert und das Wachstum der Buche bleibt mindestens konstant. Einen durchschnittlichen Bestandszuwachs von 21 Vorratsfestmetern je Hektar und Jahr (Vfm ha-1 a-1) im Alter von 60 Jahren auf guten Standorten erreichen sicherlich nur wenige Bestandstypen in Mitteleuropa.

Im Hinblick auf eine prognostizierte Nadelholzverknappung stellt die Douglasie damit eine sinnvolle Alternative zur Fichte dar. Hohe Niederschläge fördern dabei den Mischungseffekt zusätzlich. Im besonderen Maße ist es das Alter, das zu einem Mehrzuwachs von Mischbeständen gegenüber Reinbeständen führt. Die Mischung braucht Zeit, um einen Mischbestandseffekt auszubilden (unabhängig davon, wie der Mischungseffekt zustande kommt).

Eine weitere waldbauliche Konsequenz ist, dass Buchen-Douglasien-Mischbestände aufgrund der besseren Lichtausnutzung in höheren Bestandsdichten gehalten werden können, ohne dass dadurch Zuwachsverluste verursacht werden. Diese höheren Dichten erlauben auch im späteren Bestandsalter zusätzliche waldbauliche Spielräume. Aufgrund der starken Dominanz der Buche im Jugendalter empfiehlt es sich, die Douglasie truppweise in die Buche einzubringen.

Somit erhält man im Altbestand die gewünschte Durchmischung von ein bis maximal drei starken Douglasien, die von Buchen umfasst werden. Mit Blick auf künftige klimatische Veränderungen zeigt sich die Douglasie ohnehin resistenter als die wichtige einheimische Nadelbaumart Fichte. Die Mischung mit der Buche verschafft ihr noch einen weiteren Stabilitätsvorteil für die Zukunft.