Simulation und Bewertung von Nutzungsstrategien unter heutigen und veränderten Klimabedingungen mit dem Wuchsmodell SILVA 2.2

Abstract

Ziel der Untersuchung ist es, Methoden aufzuzeigen, mit denen sich die Auswirkungen waldbaulicher Eingriffe auf das Wachstum und die Strukturen von Wäldern in Deutschland unter heutigen und veränderten Klimabedingungen überprüfen lassen. Die Arbeit ist Teil des Projektes "Wälder und Forstwirtschaft Deutschlands im Globalen Wandel". In diesem Rahmen wird das Waldwachstumsmodell SILVA 2.2 als Werkzeug zur Überprüfung von Nutzungskonzepten verwandt. Bei dem Modell handelt es sich um einen einzelbaumorientierten, positionsabhängigen und standortsensitiven Wachstumssimulator. Aktuelle waldbauliche Pflege- und Nutzungskonzepte ausgewählter Bundesländer werden miteinander verglichen und auf klimatisch bedingte Unterschiede hin überprüft. Es wird festgestellt, dass die Berücksichtigung klimatischer Aspekte lediglich in Form der standortgerechten Baumartenwahl ihren Niederschlag findet, nicht aber in den baumartenspezifischen Behandlungskonzepten. Weiterhin wird das Störungsgeschehen sowohl hinsichtlich biotischer als auch abiotischer Faktoren für die Hauptbaumarten unter dem Aspekt der prognostizierten Klimaänderung untersucht und waldbauliche Konsequenzen daraus abgeleitet. Insbesondere für Fichte, aber auch für Buche, Eiche und Kiefer werden überwiegend erhöhte Risiken angenommen. Es wird ein methodischer Ansatz zur quantitativen Charakterisierung von Nutzungskonzepten vorgestellt. Dieser definiert für verschiedene Entwicklungsphasen Zielgrundflächen im Verhältnis zu maximal möglichen Bestandesdichten. Zur Berücksichtigung von Ertragsniveau unterschieden werden die maximalen Bestandesdichten mit Hilfe von Versuchsflächendaten für fünf großräumige Regionen in Deutschland hergeleitet. Die Implementierung des Konzeptes in SILVA 2.2 erweist sich als praktikable Lösung. Mit den Daten zur maximalen Bestandesdichte wird gleichfalls das Einzelbaum-Mortalitätsmodell in SILVA unterstützt. Die Bestandesbehandlung erfolgt in Form einer Auslesedurchforstung mit sich anschließender Zielstärkennutzung. Zur Bildung eines Modellbetriebs mit den für Deutschland wichtigsten Bestandes- und Standortstypen wird eine Stratifizierung der Daten der Bundeswaldinventur bzw. des Datenspeicher Waldfonds durchgeführt. Die hohe Anzahl der Stratifizierungsmerkmale schränkt jedoch den verbleibenden Datenpool für die Generierung von Modellbeständen ein. Diese nicht unerheblichen Probleme sollten für mögliche weiterführende Untersuchungen beachtet werden, insbesondere dann, wenn sie auf regionaler oder betrieblicher Ebene stattfinden sollen. Die generierten Modellbestände werden mit dem Waldwachstumssimulator SILVA 2.2 fort geschrieben. Die Folgen von Nutzungseingriffen werden im Vergleich zu unbehandelten Beständen jeweils unter heutigen und unter veränderten Klimabedingungen untersucht. Da die Nutzungskonzepte Strategien für Bestandstypen darstellen, entstehen bei deren Umsetzung mit SILVA an konkreten Modellbeständen zum Teil Fehler wie praxisfremde Eingriffsstärken oder Behandlungspausen, die je nach Fragestellung des Anwenders Anpassungen der Strategien notwendig werden lassen. Das verwendete Klimaszenario basiert auf dem globalen Klimamodell des Hadley Center, University of East Anglia (HadCM2). Es prognostiziert für Deutschland steigende Mitteltemperaturen, leicht erhöhte Niederschläge, eine verlängerte Vegetationszeit und eine verringerte Jahrestemperaturamplitude. Im Vergleich zu anderen Klimaszenarien kann dieses Szenario als eher gemäßigt gelten. Die Entwicklung der Modellbestände wird in den Bereichen Wachstum, Stabilität und Struktur anhand einer Reihe von Indikatoren bewertet. Der Bereich des Wachstums ist durch eine Vielzahl von Bewertungskriterien gut abgedeckt. Problematisch ist die Beurteilung der Stabilität, da hier nur der h/d-Wert zur Verfügung steht. Eine gute Strukturanalyse ist durch verschiedene Strukturindizes gewährleistet. Da SILVA 2.2 aber während der Projektlaufzeit noch nicht über ein Verjüngungsmodul verfügt, können keine realitätsnahen Aussagen zu Strukturänderungen im Zeitraum der Zielstärkennutzung bzw. der Alterungsphase getroffen werden. Die Szenarioanalysen ergeben für die Fichtenmodellbestände bei verändertem Klima eine deutlich geminderte Gesamtwuchsleistung. Damit bestätigt sich die aus der Betrachtung des Störungsgeschehens abgeleitete Hypothese, dass die Fichte im Zuge einer Klimaerwärmung voraussichtlich als erste Baumart ihre ökologische Grenze erreichen wird. Für die Kiefernmodellbestände dagegen lässt sich eine wachstumsfördernde Wirkung der Klimaänderung feststellen. Die Kiefer gilt als weitgehend stabile Baumart, die auf Grenzstand orten der Fichte als Mischbaumart die Stabilität erhöhen und das Risiko verteilen kann. Die Simulationsrechnungen der aus Fichte und Kiefer gemischten Modellbestände zeigen die Verschiebungen der Konkurrenzverhältnisse zugunsten der Kiefer bei sich ändernden Klimabedingungen. Die Buchenmodellbestände reagieren mit kaum nennenswerten Veränderungen auf die Klimaänderung. Die Standorte dieser Bestände befinden sich allerdings im Westen Deutschlands. Im kontinentaleren Osten Deutschlands, wo sich die Buche in ihren Grenzbereichen befindet, wird hingegen eine Verkleinerung des Buchenareals bei einer Klimaänderung erwartet. Zur Abschätzung von Klimafolgen besteht Forschungsbedarf in der Entwicklung von Modellen, die in der Lage sind, Risiken mit einzukalkulieren.