Zersetzungsdynamik und Kohlenstoffspeicherung liegenden Totholzes der Baumarten Buche, Fichte und Kiefer
Final Report Abstract
Ein zentrales Ergebnis der Untersuchung sind die Zersetzungsraten von liegendem Totholz der Baumarten Buche, Fichte und Kiefer. Diese betragen für Buche 0,054, für Fichte 0,033 und für Kiefer 0,032. Dies bedeutet, dass 95% der Holzsubstanz für Buche nach etwa 56 Jahren zersetzt ist, für Fichte und Kiefer nach 91 bzw. 94 Jahren. Untersuchungen an einem Standort, wo das Kiefern-Totholz bereits seit über 30 Jahren ausgesetzt ist, deuten darauf hin, dass die Zersetzungsrate für Kiefer noch geringer sein kann (0,024); die korrespondierende durchschnittliche Zersetzungsdauer beträgt 125 Jahre. Diese Diskrepanz ist wahrscheinlich auf den Einfluss des Kiefernkernholzes und der damit verbundenen längeren Zersetzung zurückzuführen. Weiterhin konnte (mit Ausnahme von Fichte <20 und 20-40 cm) ein signifikanter Einfluss des Durchmessers auf die Zersetzungsrate beobachtet werden. Mit zunehmender Dimension der Stämme nahm die Zersetzungsrate ab. Mittels linearem Modell mit Baumart, Standort und Ausgangsdurchmesser als Prädiktoren konnte 40% der Variation der Zersetzungsraten erklärt werden. Unter Einbeziehung der Interaktionen waren es 48%. Der Anteil der Fragmentierung war in Relation zur Gesamtmasse vernachlässigbar (durchschnittlich maximal 0.25%). Die Kohlenstoffdichte unterschied sich signifikant zwischen den drei Baumarten und war am höchsten für Buche, gefolgt von Kiefer und Fichte. Mit zunehmendem Zersetzungsgrad nahm die C-Dichte bei alle drei Baumarten ab. Im Rahmen der Erfassung der Zersetzungsdynamik konnte neben dem Bohrwiderstandsverfahren zur Vorhersage der Holzdichte auch die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) erfolgreich zur Prognose der chemischen Holzeigenschaften eingesetzt werden. Die höchsten Elementkonzentrationen und -gehalte fanden sich meist in stark zersetztem Fichtentotholz, Zersetzungszeitpunkt 36 Jahre. Die höchsten mittleren Elementgehalte wurden in der Regel, bis zum Zersetzungszeitpunkt von 18 Jahren, für Buchentotholz beobachtet. Das C/N-Verhältnis verringerte sich signifikant für Fichte und Kiefer und zeigte einen abnehmenden Trend für Buche. Das N/P-Verhältnis zeigte einen leicht steigenden Trend auf ähnlichem Niveau für Buche, Fichte und Kiefer. Die Relationen der anhand der Totholzinventuren im Freiland retrospektiv ermittelten Zersetzungsraten der Baumarten Buche, Fichte und Kiefer entsprachen den Relationen der mittels Respirationsmessung berechneten aktuellen Raten der Zersetzung. Die Respirationsmessungen unter kontrollierten Bedingungen im Labor und während eines einjährigen Feldversuchs zeigten eine signifikante Abhängigkeit der Respirationsraten von Baumart und Zersetzungsstadium, kontrolliert durch den Einfluss von Temperatur und Holzfeuchtigkeit. Mittels schrittweiser linearer Regression konnten zwischen 60 und 70% der Variation der Respiration in Labor und Gelände erklärt werden. Anhand einer vergleichenden Untersuchung zu möglichen Methoden und Messoptionen der Respirationsmessung an Totholz konnten wir zeigen, dass die Natronkalk-Methode die CO2- Abgabe im Vergleich zum IRGA unterschätzt und zudem sehr viel Erfahrung bezüglich der Länge der Inkubationszeit und der verwendeten Natronkalk-Menge erfordert. Zudem kann die CO2-Messung mittels Aufsatzrohren oder herausgeschnittener Keile die tatsächliche CO2-Abgabe (Gesamtstammstück als Referenz) um bis zu 74% unterschätzen. Hinsichtlich des Projektverlaufs muss festgehalten werden, dass die Mehrheit der einzelnen Arbeiten im Detail wesentlich aufwändiger war als ursprünglich prognostiziert. Insbesondere die Methodenentwicklung zur Respirationsmessung, die Umsetzung der Respirationsmessung in Gelände und Labor und die Totholzinventur haben wesentlich mehr Zeit benötigt als ursprünglich geplant.
Publications
- (2006). Zersetzungsdynamik und Kohlenstoffspeicherung in liegendem Totholz. Forstwissenschaftliche Tagung Tharandt - Dresden, 22.09.2006
Herrmann, S. und Bauhus, J.
- (2007). Assessment of respirational carbon loss of coarse woody debris (CWD). North American Forest Ecology Workshop (NAFEW) Vancouver B.C., 19.06.2007
Herrmann, S. und Bauhus, J.
- (2007). Totholz – Bedeutung, Situation, Dynamik. In: Portal Wald und Klima
Herrmann, S., Bauhus, J.
- (2007). Zersetzungsdynamik und Kohlenstoffspeicherung liegenden Totholzes der Baumarten Buche, Fichte und Kiefer. Mitteilungen der GFH Freiburg, 21 (01), 10-11
Herrmann, S.
- (2008). Comparison of methods to quantify respirational carbon loss of coarse woody debris. Can. J. For. Res. 38: 2738-2745
Herrmann, S., Bauhus, J.
- (2008). Zersetzungsdynamik und Kohlenstoffspeicherung in liegendem Totholz. Forstwissenschaftliche Tagung Freiburg und Tagung der Sektion Waldbau in Göttingen, Sept. 2008
Herrmann, S. und Bauhus, J.
- (2009). What drives decomposition rates of coarse woody debris (CWD). North American Forest Ecology Workshop (NAFEW) Logan, Utah, 25.06.2009
Herrmann, S. und Bauhus, J.
- (2009). Zersetzungsdynamik und Kohlenstoffspeicherung in liegendem Totholz. Forstarchiv 80, Heft 1 (2009), 29-32
Herrmann, S., Bauhus, J.
- (2011). Interactive effects of moisture, temperature and decomposition stage on respirational carbon loss from coarse woody debris (CWD) of important European tree species. International Symposium on dynamics and ecological services of deadwood in forest ecosystems, Rouyn-Noranda, Kanada, 16.05.2011
Herrmann, S. und Bauhus, J.
