| dc.contributor.advisor | Ammer, Christian Prof. Dr. | |
| dc.contributor.author | Gradel, Alexander | |
| dc.date.accessioned | 2017-11-30T11:45:33Z | |
| dc.date.available | 2017-11-30T11:45:33Z | |
| dc.date.issued | 2017-11-30 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0023-3F93-C | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-6620 | |
| dc.description.abstract | Северо-Монгольская горная лесостепь, переходная зона между тайгой и открытой степью, имеет богатый животный и растительный мир. Для сельского хозяйства это самая продуктивная часть страны и имеет плотность населения выше средней по Монголии. Древостои светлой тайги, в которых преобладает лиственница (Larix sibirica Ledeb.), представляют основу монгольских продуктивных лесов и поставляются все больше в соответствии с растущим спросом на деловую древесину и дрова. В лесах Монгольской горной лесостепной зоны и таежной зоны наблюдается, особенно с конца прошлого века, заметное сокращение площади леса. Основными факторами этого сдвига растительности являются изменения в землепользовании, частота пожаров, появление вредителей и изменение климата. На видовой состав, прирост и структуру древостоев оказывают сильное влияние различные природные и антропогенные режимы воздействия и климатические факторы. Понимание влияния климатических факторов на эти воздействия и экологическое влияние от воздействий на древостои и их реакцию с точки зрения структуры, прироста и обновлений необходимо для развития экологически и регионально соответствующих программ ведения лесного хозяйства. Частые, интенсивные, обширные воздействия, прежде всего лесозаготовки и лесные пожары, способствовали появлению сукцессионных лесов (Betula platyphylla Sukaczev), в которых преобладает береза. Несмотря на предпринимаемые усилия по созданию альтернативных подходов к управлению лесами в Монголии существует недостаток знаний о влиянии основных факторов и воздействий на структуру лесов и лесной растительности и недостаточная мощность.
Одной из областей с традиционно сильным землепользованием является аймак Селенги, расположенный к северу от Улан-Батора. В 2009 году Монгольский Университет естественных наук в Дархане и группа лесопользователей в исследовательском районе Альтансумбэр создали исследуемые площади и провели экспериментальные опыты выборочной рубки. Эта инициатива в области была поддержана в рамках проекта UNFAO «Укрепление потенциала и институциональное развитие для совместного управления природными ресурсами и сохранения лесов в лесных районах Монголии» (GCP / MON / 002 / NET), финансируемого правительством Нидерланды. Большинство исследуемых площадей имеет размер 2500 м². Исследовательский район Альтансумбэр расположен к западу от Дархана и является ярким примером монгольской горной лесостепной зоны. Исследовательский район Бугант расположен к востоку от Дархана в западных горах Хенти и является частью густой таежной зоны. Изучалось влияние климатических факторов и выборочной вырубки на рост и структуру поврежденных от пожара березовых и лиственничных древостоев светлой тайги в исследовательском районе Алтансумбэр (горная лесостепная зона, северные склоны). В исследовательском районе Бугант (таежная зона, южные и восточные склоны) изучено влияние климатических факторов на прирост березы и проведено сравнение с результатами Алтансумбэр. Различия в отношении повреждений от пожара между березой и сосной (Pinus sylvestris L.) оценивались отдельно. Во всех исследованных древостоях обоих исследуемых районов были обнаружены признаки лесных пожаров, и большинство древостоев также показали признаки предыдущих мелкомасштабных лесозаготовок. Посредством дендрохронологических методов были рассмотрены отношения климата и роста и проведен анализ экстремальных годов. В районе исследований Алтансумбэр непространственная и пространственная структура леса была проанализирована как до, так и непосредственно после прореживания и после трех лет. Анализы произведены в форме анализа прореживания с использованием L-функции и радиальной функции распределения. Влияние снижения конкуренции на прирост остальных деревьев было описано и проанализировано с помощью линейных смешанных моделей. Подрост был зафиксирован на всех площадях в Алтансумбэр в 2012 и в Бугант в 2011 году и возобновился на некоторых площадях в Бугант в 2013 году.
Для обоих видов, лиственницы и березы, осадки во время позднего лета и ранней осени предыдущего года и непосредственно перед началом вегетационного периода текущего года были решающим климатическим фактором, определяющим рост деревьев. Анализ экстремальных годов сильного и слабого роста показал значительное сходство между обоими видами. Достаточные осадки перед началом вегетационного периода были для роста молодых деревьев важнее, чем для старых. В более сухой и высококонтинентальной горной лесостепной зоне (Алтансумбэр) по сравнению с более влажной таежной зоной (Бугант) связь между осадками и ростом березы была более выраженной. Признаки повреждения насекомыми были найдены только в Бугант (таежная зона). Все хронологии берез показали высокую чувствительность к более высоким температурам, как правило, весной, и взаимосвязь между временным возникновением негативного соотношения температуры и роста и направления склона. На северных склонах в Алтансумбэр статистические отрицательные соотношения температуры и роста березы произошли в мае. На южных склонах в Буганте это отрицательное соотношение возникло раньше по времени, в апреле. Это отрицательное соотношение температуры и роста в хронологии лиственницы в Алтансумбэр не было установлено. В обоих исследуемых районах среднегодовые показатели роста хвойных пород были выше, чем у березы. Наблюдаемое различие в отношении показателей роста и чувствительности к весенним температурам может быть связано с различной защитной способностью березы и хвойных пород от очень распространенных низкоинтенсивных поверхностных пожаров, которые имеют свой пиковый сезон весной и частично управляются климатическими факторами. Количество видимых поврежденных огнем берез с тонкой корой в Буганте было более, чем в восемь раз выше, чем сосны с толстой корой из того же древостоя. В древостоях, где береза смешана со светлыми хвойными породами, малоинтенсивный режим пожаров имеет более негативное и длительное влияния на рост берез, чем на рост хвойных пород с толстой корой. С другой стороны, разрушение древостоя интенсивными пожарами или сокращение площади вследствие повторяющейся интенсивной вырубки может благоприятствовать преобладанию березы из-за ее способности прорастания – поросль от пня. Характеристики структуры леса и реакции на воздействия изучались исключительно в исследовательском районе Алтансумбэр и могли быть связаны с процессами сукцессии, пожарами и нерегулируемыми вырубками. Агрегированное размещение деревьев было подтверждено для всех лиственничных древостоев и большинства березовых древостоев в Алтансумбэр до выборочной рубки. Вследствие прорастания береза часто встречается агрегировано в очень узких, небольших группах. Лиственница, напротив, появилась в более свободных кластерах, где деревья распределены на более дальнем расстоянии. Вследствие того, что березы имеют меньшую продолжительность жизни и интенсивнее конкурируют друг с другом, у березовых древостоев имеется способность развиваться к случайному размещению деревьев раньше, чем у лиственничных древостоев. Конкуренция сыграла значительную роль в исследуемых древостоях светлой тайги. В исследовательском районе Алтансумбэр соотношение между конкуренцией и ростом оценивалось до, непосредственно после и через три года после прореживания. Прореживания проводились с различной интенсивностью (5,4% - 52,4% площадь сечения). Основными критериями отбора деревьев для рубки были относительно низкое состояние здоровья и способность к росту, на что указывало повреждения ствола и развитие кроны, форма ствола, а также расстояние между отдельными деревьями. Этот отбор привел в значительной мере к низовому прореживанию. Как и ожидалось, прореживание способствовало регулярному размещению деревьев. Тем не менее, дальнейший рост новых стволов привело к тому, что распределение деревьев древостоя менялось обратно в направлении агрегированного. Прирост был в значительной степени вызван ослаблением конкуренции как результат прореживания, и ответ прироста был действительным в абсолютном и относительном выражении. Относительное увеличение прироста по сравнению с периодом до прореживания было немного выше для березы, чем для лиственницы, несмотря на сравнительно поздний средний возраст древостоев на момент прореживания в 2009 году, особенно для березы. Данные были полученны из анализа годичных колец деревьев ( средний возраст лиственница: 22-61 год, березы - 44-68 лет). Основываясь на региональных данных недавней национальной инвентаризации лесов (MPNFI) как норме, количество подроста во всех древостоях в Алтансумбэр относительно низко, тогда как число подроста в Бугант выше среднего.
В целом результаты показали, что более методическая стратегия управления лесами является возможной с научной точки зрения. Вместе с тем местное управление лесами должно служить многофункциональным целям регионального лесопользования. Потенциал лесов обеспечивать такие экосистемные услуги, как защита водного режима и почвы, постоянный растительный покров, биоразнообразие, внесение вклада в снижение негативных последствий изменения климата должен быть гарантирован. Это, принимая во внимание длительное изменение климата, усиление воздействий и развитие требований общества, особенно сложно. Основная цель лесоводства должна заключаться в повышении устойчивости и жизнестойкости лесных экосистем к различным воздействиям и одновременно делать возможным использование древостоев. Две модели использования представляются возможными: промышленное производство изделий из дерева (в основном из лиственницы и сосны) или производство энергии на базе древесины (в основном береза), заготовка дров. Плотные древостои светлой тайги, отведенные под производственные леса, могут быть подвергнуты прореживанию или выборочной рубке от одного до двух раз в первые 50-60 лет. в соответствии с вышеназванными критериями. При выборочной рубке в форме небольших групп (Femel) в этих древостоях происходит способствование регенерации и переход в окончательное пользование. Подсадка подроста должна рассматриваться только в том случае, если желаемая регенерация недостаточна или если древостой должен быть изменен на другой древесный состав. Часть сукцессивных березовых древостоев рядом с поселениями могла бы управляться как низкоствольный лес для получения дров. Директивы лесоводства должны принимать во внимание различные специфические экологические и климатические условия, различный возраст древостоев, цели в области лесоводства и реалистические варианты управления. Управленческие меры должны быть усилены путем национального и регионального управления лесами. Рекомендуется также анализировать экономическую эффективность лесохозяйственных операций, таких, как различные системы заготовки древесины. Результаты и выводы проекта охватывают лишь относительно короткие временные рамки. Необходимо продолжить наблюдение долгосрочного влияния выборочной рубки, особенно с точки зрения стабильности древостоя, почвы и спорадической вечной мерзлоты. | de |
| dc.language.iso | deu | de |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject.ddc | 634 | de |
| dc.title | Reaktion von Waldbeständen am Rande der südlichen Taiga auf Klimafaktoren, natürliche und waldbauliche Störungen | de |
| dc.type | doctoralThesis | de |
| dc.title.translated | Response of forest stands at the edge of the southern taiga to climate factors, natural and silvicultural disturbances | de |
| dc.contributor.referee | Ammer, Christian Prof. Dr. | |
| dc.date.examination | 2017-08-04 | |
| dc.description.abstractger | Die nordmongolische Gebirgswaldsteppe, die Übergangszone zwischen Taiga und offener Steppe, besitzt eine reiche Tier- und Pflanzenwelt. Für die Landwirtschaft ist diese Region der produktivste Landesteil und weist für die Mongolei eine überdurchschnittlich hohe Siedlungsdichte auf. Helle Taigabestände, die von Lärche (Larix sibirica Ledeb.) dominiert werden, stellen das Rückgrat der mongolischen Wirtschaftswälder dar und sind zunehmend einer wachsenden Nachfrage an Industrie- und Brennholz ausgesetzt. Die borealen Wälder der mongolischen Gebirgswaldsteppenzone und der Taigazone sind, vor allem seit dem Ende des letzten Jahrhunderts, sichtbar zurückgegangen. Die hauptsächlichen Triebkräfte dieser Vegetationsverschiebung sind Änderungen in Bezug auf Landnutzung, Waldbrandhäufigkeit und das Auftreten von Schädlingen und Klimawandel. Artenzusammensetzung, Zuwachs und Bestandesstruktur werden stark von den verschiedenen natürlichen und anthropogenen Störungsregimen und auch Klimafaktoren beeinflusst. Ein Verständnis zum Einfluss von Klimafaktoren auf diese Störungen und den ökologischen Einfluss von Störungen auf Waldbestände und ihre Reaktion in Bezug auf Struktur, Zuwachs und Verjüngung ist essentiell für die Entwicklung von ökologisch und regional angepassten Waldbewirtschaftungsprogrammen. Häufigere intensive großflächige Störungen, vor allem Holzeinschlag und Waldbrände, förderten das Auftreten von Sukzessionswäldern, die oft von Birken (Betula platyphylla Sukaczev) dominiert werden. Trotz laufender Bemühungen zur Etablierung alternativer Waldbewirtschaftungsansätze in der Mongolei, fehlt es an Wissen über die Auswirkungen der wichtigsten Einflussfaktoren und Störungen auf Waldstruktur und Waldwachstum und an ausreichenden Kapazitäten.
Eine der Provinzen mit traditionell intensiver Landnutzung ist der Selenge Aimag, nördlich von Ulaanbaatar. Im Jahr 2009 wurden von der Mongolischen Universität für Lebenswissenschaften in Darchan und der Waldnutzergruppe Altansumber Referenzflächen und experimentelle Durchforstungsversuche eingerichtet. Die Mehrzahl der Forschungsflächen weist eine Größe von jeweils 2500m² auf. Diese Initiative wurde durch das UNFAO-Projekt " Capacity Building and Institutional Development for Participatory Natural Resources Management and Conservation in Forest Areas of Mongolia" (GCP / MON / 002 / NET) unterstützt, welches durch die niederländische Regierung finanziert wurde. Das Forschungsgebiet Altansumber liegt westlich von Darchan und ist ein Paradebeispiel für die mongolische Gebirgswaldsteppenzone. Das Forschungsgebiet Bugant liegt östlich von Darchan im westlichen Khentii-Gebirge und ist Teil der dicht bewaldeten Taigazone.
Die Auswirkungen von Klimafaktoren und selektiver Holznutzung auf Waldstruktur und Wachstum von Birke und Lärche wurden in feuergestörten Beständen der hellen Taiga des Forschungsgebietes Altansumber (Gebirgswaldsteppenzone, Nordhänge) untersucht. Im Forschungsgebiet Bugant (Taigazone, Süd- und Osthänge) wurde der Einfluss von Klimafaktoren auf den Zuwachs der Birke untersucht und mit den Ergebnissen von Altansumber verglichen. Unterschiede in Bezug auf Brandschäden zwischen Birke und Kiefer (Pinus sylvestris L.) wurden separat in einer kleinen Fallstudie erfasst. In allen untersuchten Beständen beider Forschungsgebiete wurden Anzeichen von Waldbränden gefunden, und die meisten Bestände zeigten auch Spuren von ehemaliger, kleinräumiger Holznutzung.
Mittels dendrochronologischer Methoden wurden die Klima-Wachstums-Beziehungen untersucht und Weiserjahranalysen durchgeführt. Im Forschungsgebiet Altansumber wurde die nicht-räumliche und räumliche Waldstruktur sowohl vor, als auch direkt nach der Durchforstung und drei Jahre später analysiert. Die Analysen wurden in Form von Eingriffsanalysen unter Verwendung von L-funktionen und Paarkorrelationsfunktionen durchgeführt. Die Auswirkung von Konkurrenzverringerung auf den Zuwachs der verbleibenden Bäume wurde mittels linear gemischter Modelle beschrieben und analysiert. Die Verjüngungsschicht wurde auf allen Flächen in Altansumber 2012 und in Bugant 2011 aufgenommen und auf einigen Flächen in Bugant 2013 wiederaufgenommen.
Für beide Arten, Lärche und Birke, war Niederschlag während der Zeit des Spätsommers und Frühherbstes des Vorjahres und direkt vor der Vegetationsperiode des laufenden Jahres, ein entscheidender Klimafaktor und bestimmend für das Baumwachstum. Die Weiserjahranalyse zeigte eine weitgehend gute Übereinstimmung zwischen beiden Arten. Ausreichend Niederschlag vor dem Beginn der Vegetationsperiode war für das Wachstum junger Birken wichtiger als für ältere. Die Beziehung zwischen Niederschlag und Zuwachs der Birke war in der trockeneren und hochkontinentalen Gebirgswaldsteppenzone (Altansumber), im Vergleich zu der feuchteren Taigazone (Bugant), ausgeprägter. Anzeichen für Insektenschäden konnten nur in Bugant (Taigazone) gefunden werden. Alle Birkenchronologien zeigten eine hohe Empfindlichkeit gegenüber höheren Temperaturen, typischerweise im Frühjahr, sowie eine Beziehung zwischen dem zeitlichen Auftreten der negativen Temperatur-Wachstums-Beziehung und Hangexposition. Auf den Nordhängen in Altansumber trat eine signifikante negative Korrelation zwischen Temperatur und Zuwachs der Birke im Mai auf. Auf den Südhängen in Bugant trat diese negative Korrelation zeitlich früher, im April, auf. Diese signifikant negative Temperatur-Wachstums-Beziehung konnte für die Lärchen-Chronologie in Altansumber nicht bestätigt werden. In beiden Forschungsgebieten war die durchschnittliche jährliche Zuwachsleistung der Nadelbäume höher als die der Birke. Die beobachtete Differenz, bezüglich der Zuwachsleistung und der Empfindlichkeit gegenüber der Frühjahrstemperatur, könnte zu einem gewissen Grad mit unterschiedlichen Schutzmechanismen von Birken- und Nadelbäumen, gegenüber den sehr häufig auftretenden niedrig intensiven Bodenfeuer zusammenhängen, welche im Frühjahr ihre Hauptsaison haben und teilweise durch Klimafaktoren gesteuert werden. Die Anzahl von sichtbar feuergeschädigten Bäumen war in Bugant für die dünnborkigen Birken bis über achtmal so hoch wie die für die dickborkigen Kiefern aus dem gleichen Bestand. In aus Birken und Nadelbäumen gemischten Beständen hat ein niedrig intensives Bodenfeuerregime einen negativeren und länger anhaltenden Einfluss auf das Wachstum der Birke als auf das Wachstum von dickborkigen Nadelbäumen. Auf der anderen Seite fördern intensive Brände oder intensiver Einschlag oder Kahlschlag die Dominanz von Birkensukzession aufgrund ihrer Fähigkeit zum Stockausschlag. Charakteristika der Waldstruktur und Störungsreaktion wurden ausschließlich im Forschungsgebiet Altansumber untersucht und konnten mit Sukzessionsprozessen, Waldbränden und ungeregeltem Holzeinschlag in Verbindung gebracht werden. Eine signifikant unregelmäßige (“geklumpte“) Baumverteilung konnte für alle Lärchen- und die meisten Birkenbestände in Altansumber vor der Durchforstung bestätigt werden. Aufgrund von Stockausschlag traten junge Birken häufig in sehr engen, kleinen Trupps auf. Lärchen hingegen tauchten in lockereren Clustern verteilt über größere Distanzen auf. Da Birken geringere Lebensspannen aufweisen und intensiver untereinander konkurrieren, könnten sie in reinen Beständen eine zufällige räumliche Verteilung früher als die Lärche erreichen. Konkurrenz spielte eine signifikante Rolle in den untersuchten hellen Taigabeständen. Im Forschungsgebiet Altansumber wurde die Beziehung zwischen Konkurrenz und Zuwachs vor, direkt nach und drei Jahre nach der Durchforstung ausgewertet. Die Eingriffe wurden in verschiedenen Durchforstungsstärken durchgeführt (5,4% - 52,4% G). Hauptkriterien für die Auswahl von zu entfernenden Bäumen waren relativ niedrigerer Gesundheitszustand und Wachstumspotenzial, angedeutet durch Stammschäden, Kronenentwicklung und Stammform sowie Abstand zwischen den einzelnen Bäumen. Diese Auswahl führte weitgehend zu Niederdurchforstungen. Wie erwartet förderte Durchforstung eine regelmäßige Baumverteilung. Allerdings führte das Einwachsen von neuen Stämmen die Waldstruktur zurück in Richtung geklumpter Baumverteilung. Der Zuwachs wurde signifikant durch die, von der Durchforstung ausgelösten, Konkurrenzverringerung gesteuert und die Zuwachsreaktion war in absoluter und relativer Betrachtung gültig. Die relative Zuwachssteigerung gegenüber der Periode vor der Durchforstung war für die Birke etwas höher als für die Lärche, trotz der relativ hohen durchschnittlichen Bestandesalter zum Zeitpunkt der Durchforstung im Jahr 2009, insbesondere für die Birken. Die Daten wurden aus Jahrringanalysen abgeleitet (mittleres Alter der Lärchenbestände: ca. 22 und 61 Jahre; Birkenbestände: ca. 44 und 68 Jahre). Basierend auf den regionalen Daten aus der aktuellen nationalen Waldinventur (MPNFI) als Referenzwert, ist die Anzahl in der Verjüngungsschicht in Altansumber in allen Beständen nach der Durchforstung relativ niedrig, wohingegen die Anzahl in der Verjüngungsschicht in Bugant überdurchschnittlich ist.
Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass eine mehr methodisch fundierte Waldbewirtschaftungsstrategie möglich ist. Jedoch müssen die örtlichen waldbaulichen Maßnahmen den multifunktionalen regionalen Waldbewirtschaftungszielen dienen. Die Kapazität der Wälder weiterhin Ökosystemleistungen, wie Wasser- und Bodenschutz, kontinuierliche Vegetationsabdeckung und Biodiversität zur Verfügung zu stellen, und zur Minderung von negativen Effekten durch den Klimawandel beizutragen, muss gesichert werden. Dies ist angesichts des anhaltenden Klimawandels, der zunehmenden Häufigkeit von Störungen und der Entwicklung gesellschaftlicher Bedürfnisse besonders schwierig. Das wichtigste waldbauliche Ziel sollte die Verbesserung der Stabilität und Resilienz der Waldökosysteme gegenüber unterschiedlichen Störungen sein und dabei simultan die Nutzung einiger Bestände ermöglichen. Zwei Nutzungsmodelle könnten möglich sein: Industrieholzproduktion (hauptsächlich Lärche und Kiefer) oder Energieholzproduktion (hauptsächlich Birke). Dichte helle Taigabestände, die als Wirtschaftswälder ausgewiesen sind, könnten in den ersten 50-60 Jahren ein bis zwei Mal, entsprechend den oben genannten Kriterien, durchforstet oder selektiv eingeschlagen werden. Zu einem späteren Zeitpunkt könnten diese Bestände dann in Femelschlagsysteme zur Förderung der Verjüngung und zur endgültigen Nutzung überführt werden. Unterpflanzen von Jungwuchs sollte nur in Betracht gezogen werden, wenn die gewünschte Verjüngung nicht ausreicht oder wenn der Bestand in eine andere Baumartenzusammensetzung überführt werden soll. Ein Teil der Sukzessionsbirkenbestände in der Nähe von Siedlungen könnte als Niederwälder zur Energieholzgewinnung bewirtschaftet werden. Waldbaurichtlinien müssen erarbeitet werden und die unterschiedlichen speziellen ökologischen und klimatischen Bedingungen verschiedener Bestandesalter, die waldbaulichen Ziele und realistische Bewirtschaftungsoptionen berücksichtigen. Kontrollmechanismen müssen von der nationalen und regionalen Forstverwaltung verstärkt werden. Es wird empfohlen, auch die ökonomische Effizienz von waldbaulichen Operationen, z. B. verschiedene Erntesysteme zu analysieren. Die Ergebnisse und Schlussfolgerungen des Projektes stammen aus einem relativ kurzen Beobachtungszeitraum. Die Langzeitwirkungen von verschiedenen selektiven Einschlagsintensitäten müssen untersucht werden, insbesondere in Bezug auf Bestandesstabilität, Boden und sporadischen Permafrost. | de |
| dc.description.abstracteng | The northern Mongolian mountain forest steppe, the transition zone between taiga and open steppe, is rich in plant and animal life. It is the most productive region in the country in terms of agriculture and, as a result, exhibits settlement density above average for Mongolia. Light taiga stands, dominated by larch (Larix sibirica Ledeb.), are the backbone of Mongolian production forests and become increasingly opened to the growing demand for timber and firewood. The boreal forests of the Mongolian mountain forest steppe and taiga zones have experienced a visible decline in forest area and quality, especially since the end of the last century. The main drivers of this vegetation shift are changes in land use, fire frequency, pest occurrence and climate change. Species composition, growth and stand structure are strongly affected by the different natural and anthropogenic disturbance regimes and climate factors. Understanding the impact of climate factors on these disturbances and the ecological impact of disturbances on forest stands and their response in terms of structure, growth and regeneration is essential for the development of ecologically and regionally adapted forest management programs. Increasingly intensive large-scale disturbances, especially logging and forest fires, have boosted the presence of succession forests, often dominated by birch (Betula platyphylla Sukaczev). Despite ongoing initiatives for the establishment of alternative forest management approaches in Mongolia, there is a lack of knowledge regarding the influence of the main impact factors and disturbances on forest structure and forest growth, as well as a lack of capacity.
One of the provinces with traditionally intense land use is the Selenge Aimag located to the north of Ulaanbaatar. Reference plots and experimental thinning trials were established in 2009 by the Mongolian University of Life Sciences in Darkhan and the forest user group Altansumber. The majority of the plots exhibit a size of 2500 m² each. This initiative was supported by the UNFAO-Project „Capacity Building and Institutional Development for Participatory Natural Resources Management and Conservation in Forest Areas of Mongolia” (GCP/MON/002/NET), which was financed by the government of the Netherlands. The research area Altansumber is situated west of Darkhan and is a prime example of the Mongolian mountain forest steppe zone. The research area Bugant is situated east of Darkhan in the western Khentii Mountains and is part of the densely forested taiga zone.
The effects of climate factors and selective cutting on forest structure and growth of birch and larch were studied in the fire disturbed light taiga stands of the research area Altansumber (mountain forest steppe zone, north-facing slopes). In the research area Bugant (taiga zone, south- and east-facing slopes), the impact of climate factors on the growth of birch was studied and compared with the results from Altansumber. Differences concerning fire damage between birch and pine (Pinus sylvestris L.) were assessed separately in a small case study. Signs of fire were found in all researched stands in both research areas, and most stands also showed traces of previous small-scale logging activities. Using dendrochronological methods, the climate-growth relationships were examined and pointer year analyses conducted. In the research area Altansumber non-spatial and spatial forest structure was analysed before, directly after the thinning and three years later. The analyses were conducted in form of harvest event analyses and using L-functions and pair correlation functions. The effect of competition relief on the growth of the remaining trees was modelled with linear mixed-effects models. Regeneration was assessed in all plots in Altansumber in 2012 and in Bugant in 2011 and re-assessed in some plots in Bugant in 2013.
For both, larch and birch, precipitation during the late summer and early autumn of the previous year and directly before the growing season of the current year was a decisive climatic factor determining tree growth. Pointer year analysis showed good agreement between the two species. Sufficient precipitation prior to the start of the growing season was more relevant for the growth of younger birch trees than for older ones. The relationship between precipitation and the growth of birch was more pronounced in the drier and highly continental mountain forest steppe zone (Altansumber) than in the more humid taiga zone (Bugant). Indication of insect damage was found only in Bugant (taiga zone). All birch chronologies showed a strong sensitivity to higher temperatures, typically during spring, and a relationship between the timing of the negative temperature-growth relation and slope exposition. On the north-facing slopes in Altansumber, the significant negative correlation between temperature and growth of birch occurred in May. On the south-facing slopes in Bugant, this negative correlation occurred earlier, in April. This negative temperature-growth relation was not confirmed for the larch chronology in Altansumber. In both research areas, the average annual growth performance was higher for conifers than for birch. The observed difference concerning growth performance and sensitivity to spring temperature may be to some extend related to the different protection capacities of birch and conifers against the very common low-intensity surface fires, which peak during spring and are partly driven by the climate factors. The number of obviously fire damaged trees in Bugant was up to over eight times higher for the thin-barked birches than for the thick-barked pine trees. In conifer-birch mixed stands, a low intensity surface fire regime has a more negative and longer-lasting influence on the growth of birch than on the growth of thick-barked conifers. However, intensive stand-replacing fires and repeated intensive cutting or clear cutting favour the dominance of birch succession due to their re-sprouting capacity. Forest structure characteristics and disturbance response were studied exclusively in Altansumber and could be linked to succession processes, fire and unregulated logging. A significantly irregular (“clumped”) tree distribution was confirmed for all larch stands and the majority of the birch stands in Altansumber before the thinning. Due to coppicing, young birch often occurred in very small, tight clusters. Larch, in contrast, occurred in looser clusters spread over greater distances. Because birches have shorter life spans and compete more intensely with one another, they may have the capacity to develop in pure stands a random spatial distribution sooner than larch. Competition played a significant role in the light taiga stands monitored in this study. In Altansumber, the relationship between competition and growth was evaluated before, directly after and three years after the thinning. The thinnings were carried out with different thinning intensities (removal: 5.4% - 52.4% G). The main criteria for selecting trees for removal were relatively lower health status and growth capacity, as indicated by damages at the stem and crown development, by stem shape, as well as spacing between trees. This selection largely lead to thinnings from below. As expected, thinning promoted regular tree distribution. However, the ingrowth of new stems redirected stand structure towards clumped tree distribution. Growth was significantly triggered by the thinning-induced competition relief, and growth response was valid in absolute and relative terms. Compared to the period before the thinning, relative growth increase was slightly higher for birch than for larch despite the relatively late average stand age at the time of thinning in 2009, especially for the birch trees. Data were derived from tree-ring analyses (average age of the larch stands: ca. 22 and 61 years; birch stands: ca. 44 and 68 years). Based on the regional data of the recent national forest inventory (MPNFI) as reference values, regeneration in Altansumber was relatively low in all stands after thinning, whereas regeneration in Bugant was over average.
Overall, the results indicate that a more methodical forest management strategy is feasible. Local silvicultural actions, however, need to serve multifunctional regional forest management objectives. The capacity of the forests to provide ecosystem services such as water and soil protection, continuous vegetation cover, and biodiversity and to contribute to the mitigation of negative effects of climate change has to be ensured. This is particularly challenging in the face of ongoing climate change, increasing disturbance frequency and the development of societal needs. The main silvicultural objectives should be to improve the stability and resilience of forest ecosystems against different disturbances while simultaneously enabling the utilization of some stands. Two utilization models may be possible: timber production (predominantly larch and pine) or energy wood production (predominantly birch). Dense light taiga stands designated as production forests could be thinned or selectively cut one to two times in the first 50-60 years of growth according to the criteria mentioned above. At a later stage, these stands could be transformed to shelterwood cutting systems for promotion of regeneration and for final utilization. Underplanting of regeneration should only be considered if the desired regeneration is not sufficient or if the stand shall be transformed to another tree species composition. Some of the succession birch stands close to settlements could be managed as coppice forests for energy wood production. Forest management guidelines need to be elaborated and take into account the special ecological and climatic conditions, different stand conditions, silvicultural objectives and realistic management options. Control mechanisms need to be reinforced by the national forest administration. It is recommended to analyze also the economic efficiency of silvicultural operations, e.g. different harvest systems. The results and conclusions of the project are derived from a relatively short study period. Long term effects of different selective cutting intensities need to be studied, especially with regard to stand stability, soil and sporadic permafrost. | de |
| dc.contributor.coReferee | Wagner, Sven Prof. Dr. | |
| dc.subject.ger | Mongolei | de |
| dc.subject.ger | Helle Taiga | de |
| dc.subject.ger | Sibirische Lärche | de |
| dc.subject.ger | Asiatische Weiß-Birke | de |
| dc.subject.ger | Durchforstung | de |
| dc.subject.ger | Störungsregime | de |
| dc.subject.ger | Feuer | de |
| dc.subject.ger | partizipative Waldbewirtschaftung | de |
| dc.subject.ger | Gebirgswaldsteppe | de |
| dc.subject.ger | Klima-Wachstums-Beziehung | de |
| dc.subject.eng | Mongolia | de |
| dc.subject.eng | light taiga | de |
| dc.subject.eng | Siberian larch | de |
| dc.subject.eng | white birch | de |
| dc.subject.eng | thinning | de |
| dc.subject.eng | disturbance regimes | de |
| dc.subject.eng | fire | de |
| dc.subject.eng | participatory forest management | de |
| dc.subject.eng | mountain forest steppe | de |
| dc.subject.eng | climate-growth relationships | de |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-0023-3F93-C-1 | |
| dc.affiliation.institute | Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie | de |
| dc.subject.gokfull | Forstwirtschaft (PPN621305413) | de |
| dc.identifier.ppn | 1006381899 | |