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Forschungs- und Innovationsprojekt
Entwicklung einer standardisierten Methode der Rindendickenbestimmung über den Stammverlauf von Bäumen - BarkBiomass (Projekt N 15)
Ziel ist die Erweiterung der Datengrundlage zur Beurteilung der Nährstoffnachhaltigkeit von Holzernteverfahren.
Das Thema Nährstoffnachhaltigkeit bei der Waldbewirtschaftung gerät zunehmend in das Bewusstsein einer steigenden Anzahl an Waldbesitzern und beschäftigt daher bereits seit längerem die praxisnahe Biomasseforschung an der Bayerischen Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft. Gerade im Zusammenhang mit der energetischen Holznutzung treten immer wieder Fragen zur Nährstoffnachhaltigkeit auf.
Kurzbeschreibung
Vorgehen im Projekt „BarkBiomass“
Für die Erhebung und Beurteilung der Nährstoffentzüge sowie für den Vergleich unterschiedlicher Erntemethoden ist es von elementarer Bedeutung, mit realistischen Massewerten für Rinde rechnen zu können. Die Verwendung von unsicheren Rindenbiomassewerten kann dazu führen, dass die Nährstoffbilanz einer Holzeinschlagsmaßnahme nur aufgrund eines unsicheren Eingangsparameters negativ ausfällt.
Beprobung im Wald
Im Rahmen des Forschungsprojekts „BarkBiomass“ wurden entlang des gesamten Stammverlaufs von ausgewählten Bäumen an drei bereits in früheren Projekten untersuchten Beständen systematisch Rindenproben gewonnen. Die Bestände befinden sich im Schwäbischen Tertiärhügelland, im Frankenwald und im Fichtelgebirge.
Die Probengewinnung wurde Ende April 2020 erfolgreich abgeschlossen. Insgesamt wurden dabei mehr als 3.500 Einzelproben gewonnen.
Im Rahmen des Forschungsprojekts „BarkBiomass“ wurden entlang des gesamten Stammverlaufs von ausgewählten Bäumen an drei bereits in früheren Projekten untersuchten Beständen systematisch Rindenproben gewonnen. Die Bestände befinden sich im Schwäbischen Tertiärhügelland, im Frankenwald und im Fichtelgebirge.
Die Probengewinnung wurde Ende April 2020 erfolgreich abgeschlossen. Insgesamt wurden dabei mehr als 3.500 Einzelproben gewonnen.
Abbildung 1: Beprobungsschema (Grafik: LWF)
Ablauf der Probengewinnung
Für die Probengewinnung werden je Höhenstufe fünf Henkellocheisen mit einem Durchmesser von 20 mm eingesetzt. Die Beprobung erfolgte nach dem obigen Schema (Abb. 1).
Nach der motormanuellen Fällung und Entastung wurde die Rinde der Bäume je Höhenstufe fünf Mal mit dem Locheisen über ein 180°-Segment am Stamm beprobt (Abb. 2).
Alle fünf Proben dienen zur Bestimmung der oben beschriebenen Rindenbiomasseparameter. Eine zufällig ausgewählte Probe wird zur Bestimmung des Verhältnisses von Bast zu Borke verwendet.
Es wurden Proben direkt am Wurzelanlauf, in 50 cm, 1 m sowie auf 1,3 m Höhe (=Brusthöhendurchmesser) genommen. In einem Bereich von 2m Höhe bis zum Beginn der grünen Krone wurde ein Abstand von 2 m zwischen den Proben gewählt. Der Bereich ab Beginn der Grünen Krone bis zur Baumspitze wurde in einem Abstand von 1 m beprobt. Somit ergab sich bei hohen Fichten mit mehr als 30 m Höhe ein Stichprobenumfang von bis zu rund 150 Einzelproben.
Insgesamt konnten im Projekt bisher rund 3.500 Proben gewonnen werden. Durch die hohe Anzahl an Stichproben soll eine gute statistische Aussagekraft der Daten gesichert werden.
Für die Probengewinnung werden je Höhenstufe fünf Henkellocheisen mit einem Durchmesser von 20 mm eingesetzt. Die Beprobung erfolgte nach dem obigen Schema (Abb. 1).
Nach der motormanuellen Fällung und Entastung wurde die Rinde der Bäume je Höhenstufe fünf Mal mit dem Locheisen über ein 180°-Segment am Stamm beprobt (Abb. 2).
Alle fünf Proben dienen zur Bestimmung der oben beschriebenen Rindenbiomasseparameter. Eine zufällig ausgewählte Probe wird zur Bestimmung des Verhältnisses von Bast zu Borke verwendet.
Es wurden Proben direkt am Wurzelanlauf, in 50 cm, 1 m sowie auf 1,3 m Höhe (=Brusthöhendurchmesser) genommen. In einem Bereich von 2m Höhe bis zum Beginn der grünen Krone wurde ein Abstand von 2 m zwischen den Proben gewählt. Der Bereich ab Beginn der Grünen Krone bis zur Baumspitze wurde in einem Abstand von 1 m beprobt. Somit ergab sich bei hohen Fichten mit mehr als 30 m Höhe ein Stichprobenumfang von bis zu rund 150 Einzelproben.
Insgesamt konnten im Projekt bisher rund 3.500 Proben gewonnen werden. Durch die hohe Anzahl an Stichproben soll eine gute statistische Aussagekraft der Daten gesichert werden.
Abbildung 2: Probenanordnung (Foto: M. Riebler, LWF)
Abbildung 3: Probenbeutel (Foto: M. Riebler, LWF)
Abbildung 4: Werkzeuge (Foto: M. Riebler, LWF)
Abbildung 5: Tauchwägung (Foto: M. Hayashi, LWF)
Abbildung 6: Probentrocknung (Foto: M. Hayashi, LWF)
Bearbeitung der Proben im Labor
Die zu untersuchenden Parameter (Rindendicke, -volumen, -dichte) werden im Labor jeweils sowohl im waldfrischen (feuchten), wie auch im trockenen Zustand erhoben werden. Dazu werden die Proben nach der Tauchwägung (Abb. 5) im Trockenschrank (Abb. 6) bei 105 °C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und der Wassergehalt der einzelnen Proben bestimmt.
Zusätzlich sollen in reduziertem Stichprobenumfang das Verhältnis von Bast zu Borke entlang des Stammverlaufs ermittelt sowie die Nährstoffgehalte mit Hilfe einer energiedispersiven Röntgenfluoreszenzanalyse ermittelt werden.
Die zu untersuchenden Parameter (Rindendicke, -volumen, -dichte) werden im Labor jeweils sowohl im waldfrischen (feuchten), wie auch im trockenen Zustand erhoben werden. Dazu werden die Proben nach der Tauchwägung (Abb. 5) im Trockenschrank (Abb. 6) bei 105 °C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und der Wassergehalt der einzelnen Proben bestimmt.
Zusätzlich sollen in reduziertem Stichprobenumfang das Verhältnis von Bast zu Borke entlang des Stammverlaufs ermittelt sowie die Nährstoffgehalte mit Hilfe einer energiedispersiven Röntgenfluoreszenzanalyse ermittelt werden.
Ausblick
In Laufe des weiteren Projektfortschritts erfolgen weitere Laborarbeiten sowie die statistische Auswertung und Interpretation der gewonnen Daten. Zum Test der Übertragbarkeit der Erkenntnisse auf bisher nicht erforschte Waldbestände sollen einzelne Bäume, mit ähnlichen Rahmenbedingungen (Alter, Bonität, Nutzungsart) in der Umgebung der LWF nahe Freising mit dem Verfahren beprobt werden.
In geringem Umfang soll die Durchführbarkeit der Methodik auch bezüglich Ihrer Eignung zur Rindenbeprobung an anderen Baumarten (Kiefer, Buche und Eiche) getestet werden. Außerdem soll erstmals ein Ansatz zur zerstörungsfreien Ermittlung der Rindendicke (bzw.- dichte) getestet werden.
In geringem Umfang soll die Durchführbarkeit der Methodik auch bezüglich Ihrer Eignung zur Rindenbeprobung an anderen Baumarten (Kiefer, Buche und Eiche) getestet werden. Außerdem soll erstmals ein Ansatz zur zerstörungsfreien Ermittlung der Rindendicke (bzw.- dichte) getestet werden.
Hintergrund
Die LWF konnte u. a. mit den Projekten "Ressourcenschonung durch grob entastetes Energierundholz " (EW/13/47, abgeschlossen Dez. 2018) und "Nährstoffnachhaltige Waldbewirtschaftung in Bayern " (KS/16/09, laufend) bereits viele Erkenntnisse gewinnen und erste Ergebnisse veröffentlichen.
Dennoch bleiben gerade bei der Nährstoffbilanzierung zur Quantifizierung der Rindenbiomasse weiterhin Fragen offen. Die einschlägige Literatur gibt für die Berechnung bzw. Modellierung von Rindenbiomasse sehr unterschiedliche Berechnungsverfahren an. Auch die Ergebnisse aktuell zur Verfügung stehender Biomassefunktionen zur Berechnung von Rindenbiomasse weichen z. T. sehr stark voneinander ab. Dementsprechend bleibt eine Unsicherheit, was die tatsächliche Rindenbiomasse angeht. Baumrinde weist hohe Gehalte an wichtigen Nähr- und Spurenelementen, wie z.B. Calcium und Kalium auf.
Dennoch bleiben gerade bei der Nährstoffbilanzierung zur Quantifizierung der Rindenbiomasse weiterhin Fragen offen. Die einschlägige Literatur gibt für die Berechnung bzw. Modellierung von Rindenbiomasse sehr unterschiedliche Berechnungsverfahren an. Auch die Ergebnisse aktuell zur Verfügung stehender Biomassefunktionen zur Berechnung von Rindenbiomasse weichen z. T. sehr stark voneinander ab. Dementsprechend bleibt eine Unsicherheit, was die tatsächliche Rindenbiomasse angeht. Baumrinde weist hohe Gehalte an wichtigen Nähr- und Spurenelementen, wie z.B. Calcium und Kalium auf.
Weitere Projekte
Projektinformationen
Projektleitung: Markus Riebler
Stv. Projektleitung: Dr. Elke Dietz
Projektbearbeitung: Dr. Mika Hayashi
Laufzeit: 01.12.19 bis 30.11.20
Finanzierung: Bayerisches Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten
Förderkennzeichen: G2/KS/19/01
Projektleitung: Markus Riebler
Stv. Projektleitung: Dr. Elke Dietz
Projektbearbeitung: Dr. Mika Hayashi
Laufzeit: 01.12.19 bis 30.11.20
Finanzierung: Bayerisches Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten
Förderkennzeichen: G2/KS/19/01