Walddynamik in Mischwäldern des Nationalparks Hainich
Forest Dynamics and Species Interaction in a mixed broad-leaved Forest in the Nationalpark Hainich (Thuringia)
by Annika Frech
Date of Examination:2006-05-03
Date of issue:2006-07-19
Advisor:Prof. Dr. Christoph Leuschner
Referee:PD Dr. Frank Thomas
Referee:Prof. Dr. Michael Mühlenberg
Referee:Prof. Dr. Wolfgang Schmidt
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Format:PDF
Description:Dissertation
Abstract
English
The stand-structure of near natural, mixed broad-leaved forest stands in the eastern part of the Hainich Nationalpark was studied on four plots (à 0.64). The main objective was to find out if the actual species richness is a stable state or if beech will regain dominance in the near future. We mapped all trees > 7cm on the four plots, mapped all seedlings and sapling on 40 sub-plots on each plot and determined the species specific amount of dead wood. Further investigations focused on the canopy space partitioning and neighbourhood interaction between beech, ash, hornbeam and lime. Therefore a canopy lift was used to get access to the uppermost parts of the tree crowns. In order to get insight into stand history, a dendroecological study was carried out additionally. The spatial distribution and the species specific abundance of seedlings and saplings turned out not to be correlated with the distribution and abundance of conspecific adult trees, indicating a very dynamic state of stand development. Concerning the neighbourhood-interaction in the canopy, there was no species-specific reaction in terms of shoot length-reduction to be found between any species pair. Nevertheless, there was a significant higher amount of twig-abrasions for hornbeam in neighbourhood to ash. In a multiple regression analysis the main factors influencing shoot-growth were determined. The results lead to the conclusion that mechanical interference between neighbouring trees is a driving force in canopy space partitioning which has often been underestimated. The tree-ring analysis showed that beech is most vulnerable towards summer droughts, whereas lime showed no correlation between ring-width and precipitation of the concerning vegetation-period. Beech, having the highest mean increment throughout the last 50 years, shows a steady decline of ring-width in the last two decades and has been excelled by ash since 1990. Under the present conditions it seems likely that lime and ash will be able to compete successfully in stands which are not dominated by beech now. Hornbeam turns out to be the weakest competitor, having very low rates of increment and hardly any regeneration. If beech can maintain its partial dominance in the stand depends mainly on the abundance and intensity of summer droughts in the future.
Keywords: stand structure; forest dynamics; neighbourhood interference; canopy research; regeneration; dendroecology; tree ring analysis; beech; ash; hornmeam; lime
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Im Rahmen dieser Studie wurde die
dreidimensionale Bestandesstruktur naturnaher artenreicher
Mischbestände auf vier Untersuchungsflächen von je 0.64 ha Größe am
Ostrand des Nationalparks Hainich (Thüringen) untersucht. Vor dem
Hintergrund, dass es sich bei den untersuchten Beständen um
Laubmischwälder innerhalb des natürlichen Buchenareals handelt,
wurde der Frage nachgegangen, ob die derzeitige Bestandesstruktur
Rückschlüsse darüber zulässt, ob es mittelfristig zu einer
Entmischung der artenreichen Wälder kommen wird, indem die Buche
ihre natürliche Vorherrschaft zurückgewinnt. Neben einer
vollständigen Kartierung der Kronenflächen, Verjüngungsaufnahmen
und Bestimmung des artspezifischen Totholzvolumens erfolgten
vertiefende Untersuchungen zur horizontalen und vertikalen
Besetzung des Kronenraums, der Nachbarschaftsinteraktion im
Kronenraum (Trieblängenrückmessungen, Strahlungsmessungen und
Aststellungsanalyse) und zum Wuchsverhalten (dendroökologische
Jahrringanalyse) der Rotbuche, sowie der drei weiteren häufig
vertretener Baumarten Esche, Hainbuche und Winterlinde. Die
räumliche Verteilung und die artspezifische Häufigkeit der
Jungpflanzen zeigte sich unabhängig von der Verteilung und der
Abundanz der Altbäume der gleichen Art und auch von der relativen
Beleuchtungsstärke am Waldboden. Hainbuchen wiesen mit 100m2 die
signifikant größten Kronenflächen auf. Im Vergleich der
Lichtkronenanteile (Hainbuche: 50m2) zeigten sich jedoch keine
signifikanten Unterschiede zwischen den Arten. Außer der
Kronenfläche wurde auch die Höhe bestimmt, auf der die Baumarten
ihre maximale Kronenbreite erreichen. Eschen breiten ihre Kronen
signifikant höher und Hainbuchen signifikant tiefer im Bestand aus
als Buchen und Winterlinden. Dadurch ergaben sich zwischen
benachbarte Hainbuchen und Eschen die größten Überlappungsbereiche
der Kronen, wobei der Überlappungsfläche bis zu 45% der
Gesamtkronenfläche einnehmen konnte. Bei der Untersuchung der
Kroneninteraktion durch Trieblängenrückmessungen waren keine
spezifischen Reaktionen auf die Artzugehörigkeit des Nachbarbaumes
nachweisbar. Unterschiede zwischen den verschiedenen
Nachbarschaftskonstellationen zeigten sich jedoch bei der
Häufigkeit der Leittriebunterbrechungen durch Astabbrüche.
Richtungsänderungen des Astwachstums waren bei Hainbuche und
Winterlinde häufiger zu beobachten als bei Esche und Buche. In
einer multiplen linearen Regression wurde geprüft, wie stark
mögliche Einflussfaktoren das Trieblängenwachstum bestimmen. Die
Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass die mechanische
Kronenkollision bei Wind eine bislang deutlich unterschätzte Form
der Interaktion zwischen Altbäumen im geschlossenen Bestand ist.
Eine vergleichende dendroökologischen Untersuchung an den hier
untersuchten Arten wurde im Rahmen dieser Arbeit zum ersten Mal
durchgeführt. Dabei zeigte die Buche die stärkste Korrelation von
Jahrringbreite und Niederschlag der Vegetationsperiode (r=0.52).
Ein signifikanter Zusammenhang zwischen Klima und Ringbreite zeigte
sich auch für die Esche (r=0.43) und die Hainbuche (r=0.32), jedoch
nicht für die Winterlinde. Dieses Art zeigte zudem die geringste
Sensitivität sowie die höchste Autokorrelation der Ringbreiten.
Über die letzten 50 Jahre wies die Buche im Mittel das stärkste
Dickenwachstum auf, dieses ist aber in den letzten Jahrzehnten
rückläufig und wird seit ca. 1990 von der Esche übertroffen. Unter
den derzeitigen Bedingungen scheinen Winterlinden und vor allem
Eschen ihre Anteile auf den beiden von Linden dominierten Flächen
zumindest behaupten, wenn nicht sogar ausbauen zu können, da die
Buche sich dort kaum verjüngt und die Altbäume nur eingeschränkt
vital sind. Die Hainbuche erweist sich am stärksten von der
interspezifischen Konkurrenz betroffen. Ob die Buche ihre Dominanz
auf der buchenreichen Fläche 4 erhalten kann, wird maßgeblich von
der Häufigkeit und Intensität von sommerlichen Trockenperioden
abhängen, unter denen die Buche auch heute schon am stärksten zu
leiden hat.
Schlagwörter: Bestandesstruktur; Walddynamik; Nachbarschaft; Kroneninteraktion; Kronenforschung; Verjüngung; Dendroökologie; Buche; Fagus sylvatica; Esche; Fraxinus excelsior; Hainbuche; Carpinus betulus; Winterlinde; Tilia cordata