| AutorIn | | Name: | DR.NAT.TECHN. Heinz Rainer Joosten | 1.Beurteilende(r)| Name: | O.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.h.c. Dr.nat.techn. Winfried E.H. Blum | | Herkunftsbetrieb: | | | Arbeit | | Typ der Arbeit: | Dissertation | | Sprache der Arbeit: | Deutsch | | Titel der Arbeit in Originalsprache: | Modellierung der Kohlenstoffakkumulation in Wäldern auf Grundlage von Inventurdaten und unter Berücksichtigung der Biomasse- und Nährstoffausträge infolge intensivierter Nutzung | | Titel der Arbeit in deutsch: | Modellierung der Kohlenstoffakkumulation in Wäldern auf Grundlage von Inventurdaten und unter Berücksichtigung der Biomasse- und Nährstoffausträge infolge intensivierter Nutzung | | Titel der Arbeit in englisch: | n.a. | | Publikationsmonat: | 10.2003 | | Seitenanzahl: | | | Online-Katalog der Universitätsbibliothek Bodenkultur | | AC-Nummer: | AC04058778 | | Abstract | | Abstract in Deutsch: | Ziel dieser Arbeit war es, auf Basis verfügbarer Inventurdaten Modelle zu entwickeln, um (1) die Kohlenstoffakkumulation in Wäldern abzuschätzen, (2) Möglichkeiten energetischen Biomassenutzung von Nichtderbholz (Reisig, ≤7 cm m.R.) und (3) deren Risiken durch den zusätzlichen Nährstoffentzug zu quantifizieren. Untersuchungsgebiet war das deutsche Bundesland Nordrhein-Westfalen (NRW), dessen Forstinventurdaten Grundlage für die Anwendung der Modelle waren. In einer Vorstudie wurden die gespeicherten Kohlenstoffmengen und Energieholzreserven mit Hilfe von Expansionsfaktoren aus Ertragstafeln für den Gesamtwald hergeleitet. Erste Probebaummessungen lieferten Hinweise darauf, dass Berechnungen mit Expansionsfaktoren mit Unsicherheiten behaftet sind, die vermutlich auf Veränderungen des Waldwachstums und der Bestandesstrukturen zurückzuführen sind. Für die Hauptstudie wurden insgesamt 116 Buchen (BHD 0,8 ¿ 70,2 cm) in vier verschiedenen NRW Wuchsgebieten im winterkahlen Zustand gefällt und die oberirdische Biomasse sowie deren Elementkonzentrationen für C, Ca, Mg, K und P ermittelt. Zur Modellierung der oberirdischen Biomassen und Elementgewichte von Einzelbäumen wurden Regressionsfunktionen abgeleitet. Die dominante Variable in allen Modellen war der Brusthöhendurchmesser (BHD). Die Implementierung weiterer baumabhängiger Variablen wie Höhe und Alter führte für einige Schätzfunktionen zu einer Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit. Standörtliche Unterschiede zwischen den Wuchsgebieten konnten in einigen Modellen durch Berücksichtigung der Meereshöhe über NN oder klimatischen Faktoren wie Temperatur und Niederschlag erklärt werden. Die standortsbezogenen Variablen ermöglichen es, die Schätzfunktionen auch über NRW hinaus anzuwenden, wenn die Höhenamplitude und die großklimatischen Verhältnisse vergleichbar sind. Die Funktionen wurden schließlich mit den Einzelbaumdaten der Forstinventur verknüpft. Am Beispiel des Kohlenstoffmodells wurde aufgezeigt, dass der Gesamtfehler der Vorhersage geringer als ± 2% war. Da bei Folgeinventuren dieselben Messpunkte aufgenommen werden, können auch Vorratsänderungen von etwa 1% aufgezeigt werden. Im Durchschnitt werden in NRW pro Hektar 120 t C, 710 kg Ca, 100 kg Mg, 263 kg K und 31 kg P in der oberirdischen Biomasse der Buchenbestände gebunden. Im Rahmen der nachhaltigen Holzernte könnten durch Nutzung des Reisigs können pro ha und Jahr 1,18 t Biomasse zusätzlich gewonnen werden. Dies würde zu einem Elementexport von 5,5 kg ha-1a-1Ca, 0,6 kg ha-1a-1 Mg, 1,5 kg ha-1a-1 K und 0,3 kg ha-1a-1 P führen, die durch Kompensationsdüngung langfristig ausgeglichen werden müssten. Da derzeit keine Bodendaten bei der Forstinventur erhoben werden, zieht diese Studie das Fazit, dass ein qualifiziertes Monitoring von Waldökosystemen eine Integration von Boden- und Bestandesinventuren erfordert. | | Abstract in Englisch: | Aims of this study were developing models for (1) estimating forest carbon stocks, (2) detecting energy wood resources of non-merchantable wood (≤ 7 cm dob) and (3) quantifying the additional nutrient export if non merchantable wood would be harvested. Investigation area was the German state North Rhine-Westphalia (NRW), whose forest inventory data were used for the models applications. In a pre-study carbon stocks and energy wood resources were estimated using expansion factors of yield tables. Afterwards the sample trees measurements were compared with the estimations using table expansion factors. Differences between the expansion factors of yield tables and the sample tree data were interpreted as changes of the growth behaviour and stand structure. During the main study 116 leafless beeches (DBH 0,8 ¿ 70,2 cm) of four growing regions of NRW were felled and the tree biomass and its element concentrations (C, Ca, Mg , K and P) were detected. Afterwards regression functions were developed to predict the aboveground biomass and the weight of the elements at tree level. Dominant variable was the diameter at breast height (DBH). The estimations could be improved by implementing further variables like height and age. Differences of the site conditions could be considered by implementing the altitude and climatic factors like temperature and precipitation. Therefore these functions could also be used outside of NRW, if the amplitude of altitude and the climatic conditions are comparable. To predict the total aboveground stocks of beech stands in NRW the functions were connected with the tree data of the forest inventory. From the example of the carbon model it could be demonstrated that the total prediction error was less than ± 2%. Based upon such a high precision and due to the fact that the identical inventory plots are remeasured, stock changes in the order of 1% can be detected. On average 120 t C, 710 kg ha-1 Ca, 100 kg ha-1 Mg, 263 ha-1 kg K and 31 kg ha-1 P are actually stored in the aboveground biomass of beech stands in NRW. The sustainable annual yield of non-merchantable beech wood is 1,18 t ha-1a-1 biomass. Its utilisation would be realized a nutrient export of 5,5 kg ha-1a-1 Ca, 0,6 kg ha-1a-1 Mg, 1,5 kg ha-1a-1 K and 0,3 kg ha-1a-1 P, which have to be compensated through fertilisation. Since the NRW forest inventory does not contain soil data, this study concluded that a qualified monitoring of forest ecosystems needs an integration of soil and stand inventories. | | Schlagworte | | Schlagwörter Deutsch: | Forstwirtschaft Vollbaumnutzung Kyoto Protokoll Biomasse Funktionen Expansionsfaktoren | | Schlagwörter Englisch: | AGRICULTURE, FORESTRY Kyoto Protocol biomass functions expansion factors full tree harvesting | | Sonstiges | | Signatur: | HB: D-11630 | | Organisationseinheit, auf der die Arbeit eingereicht wird: | H31000 Inst.f. Bodenforschung | |
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