Untersuchungen zur optimalen Steuerung der Waldentwicklung

Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der optimalen Steuerung der Waldentwicklung am Beispiel von Fichten- und Kiefern-Laubholzmischbeständen. Das Ziel der Untersuchung ist die Generierung, Bewertung und anschließend die Optimierung von Managementoptionen für gleichaltrige Fichtenreinbestände und ungleichaltrige Kiefern-Laubholzmischbestände. Um dieses Ziel zu erreichen, sind in einem ersten Schritt Untersuchungen zum Bestandeswachstum erforderlich.Zunächst wurde die Grundflächenentwicklung in Fichtenreinbeständen untersucht. Dabei wurden zwei unterschiedliche Gruppen von Bestandesgrundflächenmodellen analysiert und miteinander verglichen: die Pfad-invarianten algebraischen Differenzenform-Modelle (PID-Modelle) und die Differentialgleichungen zur Schätzung des jährlichen Grundflächenzuwachses (DIF-Modelle). Unter den PID-Modellen haben die Gleichungen von Schumacher (1939) und Souter (1986) die besten Ergebnisse bezüglich der Kriterien MRES (mittleres Residuum) und RMSE (Wurzel des mittleren quadratischen Fehlers) gezeigt. Obwohl in Bezug auf die Prognosegenauigkeit beide Modelle zur Schätzung der Grundfläche empfohlen werden könnten, hat das Modell von Schumacher den Vorteil, dass nur ein Parameter und zwei unabhängige Variablen (Grundfläche und Alter) notwendig sind.Unter den analysierten DIF-Modellen hat sich die Gleichung von Rodríguez Soalleiro (1995) bezüglich des Wertes des Korrelationskoeffizienten, sowie der Wurzel des mittleren quadratischen Fehlers (RMSE) als die Beste erwiesen.Am Beispiel eines Waldes mit 38 Fichtenbeständen wurde das Problem der Optimierung der Vornutzungen gelöst. Zunächst wurden mit Hilfe des Managementsimulators Jakta zahlreiche Managementalternativen für die einzelnen Bestände generiert und nach dem ökonomischen Kriterium des Kapitalwertes (BEW) bewertet. Schließlich wurde das optimale Raum-Zeit-Muster von Durchforstungsmaßnahmen für den ganzen Forstbetrieb mit Hilfe des Softwarepakets zur linearen Programmierung JLP bestimmt. Zuletzt wurde eine Untersuchung der Auswirkung des Holzpreises und verschiedener Zinssätze durchgeführt; wobei eine Schwankung des Holzpreises um ±20% und zwei verschiedene Zinssätze (i = 1% und i = 7%) durchgespielt wurden.Zur Prognose des Wachstums ungleichaltriger Kiefern-Laubholzmischbestände wurde ein Matrixwuchsmodell entwickelt. Dieses Modell wurde verwendet, um verschiedene Managementoptionen für ungleichaltrige Bestände zu simulieren. Nach dem ökonomischen Kriterium des Bodenertragswertes erwies sich ein Nutzungszyklus von fünf Jahren und die Erhaltung eines Vorrats von 133 m3/ha als die beste Alternative. In diesem Fall beträgt der Bodenertragswert 6083,82 €/ha. Der Vergleich zwischen dem selektiven Nutzungssystem und dem Kahlschlagsystem hat gezeigt, dass auf den guten Standorten der Bodenertragswert des Kahlschlagsystems um 48% höher als beim kahlschlagsfreien, selektiven Nutzungssystem ist; aber auf schlechten Standorten ist der Bodenertragswert des selektiven Nutzungssystems leicht höher.