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Erarbeitung einer röntgendensitometrisch multivariaten Analysenmethode für die Datierung von Holz der Baumart Fichte (Picea abies (L.) Karst.)

An historisch wertvollen Gebäuden und Denkmälern sind häufig dendrochronologische Altersbestimmungen an hölzernen Baugruppen notwendig, um eine exakte zeitliche Einordnung und fachgerechte Sanierung zu ermöglichen. Grundlage der herkömmlichen dendrochronologischen Datierung sind Messreihen der Jahrringbreite. Mit diesem holzanatomischen Merkmal können in der Regel bisher nur Proben mit mehr als 50 Jahrringen zeitlich exakt eingeordnet werden. Wichtige Informationen zu kleineren Objekten können somit der Erforschung der Kunst- und Siedlungsgeschichte verloren gehen. In diesem Forschungsvorhaben soll deshalb am Lehrstuhl Forstnutzung der TU Dresden in Tharandt insbesondere in Zusammenarbeit mit der Eidgenössischen Forschungsanstalt Birmensdorf, dem Landesamt für Denkmalpflege Sachsen, der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft Hamburg und dem DAI Berlin eine röntgendensitometrische Datierungsmethode entwickelt werden, die auf der Grundlage einer multivariate Zeitreihenanalyse jahrringärmerer Holzstücke der Bauforschung und Archäologie neue Daten zur Verfügung stellen kann. Die Methode basiert auf einer multivariaten Analyse röntgendensitometrischer Daten von Rohdichteprofilen. Die Datierung von Fichtenholzproben mit einer multivariaten Standardkurve, bestehend aus Zeitreihen verschiedener Rohdichtemerkmale, als neue wissenschaftliche Methode würde durch die komplexe Erfassung der intraannuellen Xylemcharakteristika eine effizientere dendrochronologische Auswertung ermöglichen.

Biodiversitaet in Waldoekosystemen der Alpen: Analyse, Schutz und Management - Projekt 01: Genetische Erhebungen in Populationen von Pinus mugo und Larix decidua

Dieses Projekt wird von 11 Arbeitsgruppen aus den Laendern Deutschland, Frankreich, Italien, Oesterreich und der Schweiz durchgefuehrt. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf 14 Transekte mit jeweils 3 Hoehenstufen, die ueber den Alpenbereich verteilt sind. Auf der Basis dieses Versuchsflaechennetzes wird Biodiversitaet und ihre Dynamik auf der Ebene der genetischen Variation innerhalb und zwischen wichtigen Traegerarten von Gebirgswaldoekosystemen untersucht. Es handelt sich um die Baumarten Abies alba, Larix decidua, Picea abies, Pinus cembra und Pinus mugo. Zusammen mit der Erfassung genetischer Merkmale (Isoenzym und DNA) werden auf 3 zusaetzlichen Versuchsflaechen mit jeweils mehr als 1000 Baeumen Vollaufnahmen durchgefuehrt und dabei die Fruktifikation, Hoehe, Durchmesser und Habitus der Baeume erfasst. Das Projekt enthaelt auch 2 Serien von Aufforstungsversuchen in verschiedenen Hoehenlagen mit genetisch und morphologisch charakterisiertem Vermehrungsgut. Im Rahmen des Projektes 01 werden genetische Erhebungen bei Pinus mugo ueber den gesamten Alpenbereich und im Rahmen einer Vollaufnahme im Nationalpark Berchtesgaden durchgefuehrt. In Zusammenarbeit mit Projekt 11 (Universitaet Neuchatel/Schweiz) werden zusaetzlich die Versuchsflaechen von Larix decidua ueber den Alpenbereich hinweg genetisch charakterisiert. Ziel des Gesamtprojektes ist die Beschreibung genetischer Ressourcen, die Quantifizierung genetischer Variation ueber die Generationen, die Erfassung der genetischen Konsequenzen von Stress sowie der Anpassungs- und Ueberlebensprozesse unter heterogenen Umweltbedingungen einschliesslich Klimaveraenderungen. Diese Daten sind auch die Grundlage zur Festlegung genetischer Kriterien fuer Massnahmen zur Konservierung und Wiederinstandsetzung von Waldoekosystemen im Gebirgswald sowie fuer genetisch nachhaltige Waldbewirtschaftung.

Winterembolien in Koniferen: Effekte und Recovery

Im Rahmen einer vorhergehenden Studie (FWF P13782-BIO, 'Ecological significance of winter-embolism in conifers (Picea abies L. Karst., Pinus cembra L.) at the alpine timberline') wurde nachgewiesen, dass Winter-Embolien als typische Phänomene in Koniferen an der alpinen Waldgrenze auftreten. Dabei führen Gasblasen, die durch Frosttrocknis und möglicherweise durch Gefrier-Tau-Zyklen induziert werden, zu einer Blockade des Wassertransportsystems (Xylem). Obwohl Bäume an der alpinen Waldgrenze Adaptationen zur Vermeidung von Embolien aufweisen, wurden in einigen Arten extreme Leitfähigkeitsverluste beobachtet. Es ist deshalb anzunehmen, dass Winter-Embolien für das Leben und sogar Überleben von Bäumen des Waldgrenzökotons von Bedeutung sind. Mit dem eingereichten Projekt sollen Auswirkungen von Embolien und Recovery-Prozesse untersucht werden: Wir erwarten, dass Embolien Beeinträchtigungen von Wasserhaushalt, Photosynthese und Wachstum verursachen und andererseits leistungsfähige Wiederbefüllungsmechanismen und die Bildung von neuem Xylem diese negativen Effekte reduzieren. Um diese Hypothesen zu überprüfen sollen Untersuchungen unter natürlichen- und in Experimenten unter manipulierten Bedingungen bei Jungpflanzen, Zweigen und erwachsenen Koniferen (Picea abies (L.) Karst, Pinus cembra L., Pinus mugo Turra) kombiniert werden: Mit Druckkragen-Experimenten sollen sowohl die Auswirkungen von Embolien als auch Wiederbefüllungsvorgänge unter kontrollierten Bedingungen untersucht werden. Dazu ist unter anderem die Entwicklung einer Kavitationskammer geplant, die die künstliche Induktion von Embolien in Stämmen ausgewachsener Bäume ermöglichen soll. Zusätzlich werden Freilandexperimente, bei denen Manipulationen an natürlich embolierten Zweigen (z.B. Entfernen der Borke) durchgeführt werden, Aufschluss über für die Wiederbefüllung notwendige Bedingungen geben. Außerdem soll die Dynamik von Wiederbefüllung und Xylembildung unter natürlichen Bedingungen an der alpinen Waldgrenze untersucht werden. Das geplante Projekt soll unser Wissen über die Bedeutung von Winter-Embolien für alpine Baumarten erweitern und eine Abschätzung der Relevanz bezüglich der Bildung der Waldgrenze ermöglichen. Außerdem könnten sich die untersuchten Koniferenarten als ideale Modellpflanzen für die Untersuchung von Wiederbefüllungsprozessen erweisen, einem wichtigen aber noch kaum verstandenen Phänomen in Gefäßpflanzen.

Auswertung der Waldzustanddaten von 1986 bis 1995

Mitte der achtziger Jahre wurde in Europa ein System zum Monitoring des Waldzustands aufgebaut. Hintergrund war die starke Verschlechterung des Waldzustandes zu Beginn der achtziger Jahre in verschiedenen europaeischen Staaten als mutmassliche Folge der Luftverschmutzung. Im Laufe der zurueckliegenden Dekade wurden in mehr als 30 Staaten 25170 permanente Monitoringplots eingerichtet, davon ca. 5400 auf einem transnationalen Gitternetz von 16 x 16 km. Bei der Einrichtung jedes transnationalen Plots wurden u.a. die geographische Lage und die Hoehe ueber dem Meeresspiegel zur Standortcharakterisierung erfasst. Auf den Plots werden in jaehrlichen Intervallen die Kronenverlichtung sowie Blatt-/Nadelverfaerbungen von ca. 24 Baeumen erhoben. In den letzten Jahren wurden auf den Plots zusaetzlich Boden- und Blatt-/Nadelanalysen durchgefuehrt. Durch dieses Monitoringsystem liegen mittlerweile umfangreiche Datensaetze ueber den Waldzustand in Europa vor. Die Datensaetze bildeten die Grundlage fuer ein Forschungsvorhaben, das in den Jahren 1996 und 1997 von 8 europaeischen Forschungsinstituten durchgefuehrt wurde. Fuer das Forschungsvorhaben wurden zum einen die Qualitaet der erhobenen Daten bewertet und zum anderen die Entwicklung des Kronenzustands von sieben weitverbreiteten Baumarten in Europa (Picea abies, Pinus sylvestris, P. maritima, Fagus sylvatica, Quercus robur, Q. petraea und Q. ilex) untersucht. Weiterhin wurde geprueft, inwieweit der Kronenzustand durch die erhobenen Standortfaktoren erklaerbar ist. Fuer die Plots wurden Daten ueber Trockenstress und Luftverschmutzung modelliert. Schliesslich wurde der Zusammenhang zwischen Kronenzustand einerseits und Trockenstress sowie Luftverschmutzung andererseits untersucht.

Water Relations in a Mature Picea abies Tree

Water relations of mature Picea abies tree in the Seehornwald (1640m a.s.l.) near Davos, Switzerland, are under investigation. In the soil, temperature and soil matric water potential are being measured. As micrometeorological parameters we measure solar radiation, air temperature, water vapour pressure deficit, wind speed and evaporation throughout the canopy. Precipitation is measured at the top of the canopy only. To estimate the water relations of lichens in the tree crown, the electrical resistance of lichens growing on the twigs is measured. To estimate tree water relations transpiration of selected twigs is measured using climatized gas exchange chambers, xylem sap flow in the stem and some branches using sap flow meters, and the water potential and the osmotic values of the needle tissue is estimated using the pressure bomb technique and cryoscopy respectively. Leading Questions: How does the quantity of water evaporated from a mature Picea abies tree in a subalpine forest vary with different micro-meteorological conditions?Is drought a problem for a tree in a subalpine forest, and what are the reactions of the tree to this stress? Do different parts of the crown (in the sun and in the shade) react to water stress in the same manner? What drought conditions cause needle fall?

Folgeprojekt zu 'Biodiversity in alpine forest ecosystems': Auswertung von Experimenten

Das Projekt untersucht die Biodiversität alpiner Waldökosysteme im Hinblick auf die genetische Diversität sowohl innerhalb als auch zwischen den fünf Hauptbaumarten (Abies alba, Larix decidua, Picea abies, Pinus cembra, Pinus mugo). Die Baumarten werden entlang von 15 Höhentransekten aus dem gesamten Alpenraum studiert, welche jeweils vom Talboden bis zur Baumgrenze angelegt wurden. Das Eigenprojekt ist ein Folgeprojekt eines EU-Projektes zur weiteren Beobachtung der bestehenden Versuchsflächen.

Auswirkungen unterschiedlichen waldbaulichen Vorgehens auf die Holzqualitaet von Fichten

Ziel ist es, herauszufinden, wie sich die derzeit in vielen Bundeslaendern realisierte Umwandlung von Fichten-Reinbestaenden in laubholzreiche Mischbestaende auf die Holzqualitaet von Fichte auswirkt. Besonderer Forschungsschwerpunkt wird auf die Trocknungsqualitaet gelegt.

Wirkung von UV-B-Strahlung und Wasserstress auf Fichte (Picea abies L. Karst.)

Die Wirkung von UV-B-Strahlung (280-320 nm) auf Pflanzen ist vielschichtig und erst in Ansaetzen verstanden. Insbesondere bei Baeumen ist ueber die Wirkung von UV-B-Strahlung in Kombination mit anderen Umweltfaktoren wenig bekannt. Die Fichte Picea abies (L.) Karst ist eine wirtschaftlich wichtige Baumart Bayerns. Eine stete Zunahme der UV-B-Strahlungsintensitaet und ihre Auswirkung auf den Fichtenbestand ist deshalb nicht nur von oekologischer, sondern auch oekonomischer Bedeutung. Ziel des Projektantrags ist es, die interaktive Wirkung von UV-B-Strahlung und sommerlichem Trockenstress auf Jungfichten zu untersuchen. Unter Ausnutzung der natuerlichen Erhoehung der UV-B-Strahlung mit zunehmender Hoehe in der Troposphaere werden Klimakammerexperimente auf dem Wank in 1780 m ue.N.N. in speziell dafuer entwickelten Solardomen durchgefuehrt. Schwerpunkte der Arbeiten sind Untersuchungen ueber die Auswirkung der zunehmenden UV-B-Strahlung auf den photosynthetischen Gaswechsel, die Emission von fluechtigen organischen Verbindungen, die Bildung von isoprenoiden Verbindungen in den Nadeln sowie auf die pflanzlichen Schutzsysteme den antioxidativen Stoffwechsel und die UV-B Schirmpigmente der Fichten. Mit Hilfe dieser Untersuchungen sollen (i) Aussagen ueber das jahreszeitliche Verhalten der Fichten erarbeitet, (insbesondere in welcher Phase der Nadelentwicklung die Beeinflussung durch UV-B-Strahlung am hoechsten ist, (ii) der Einfluss von sommerlichem Trockenstress auf dieses Verhalten beschrieben, (iii) und moegliche Konsequenzen fuer das Wachstum der Fichten abgeschaetzt werden.

Sonderforschungsbereich (SFB) 607: Wachstum oder Parasitenabwehr? Wettbewerb um Ressourcen in Nutzpflanzen aus Land- und Forstwirtschaft, B4: Kronenkonkurrenz von Buchen- und Fichtenbaeumen eines 40-60-jaehrigen Mischestandes unter standoertlichem und experimentell veraendertem O3-Regimes

Im Versuchsbestand der Forstwissenschaftlichen Fakultaet der LMU im Kranzberger Forst bei Freising wird das Konkurrenzverhalten 60-jaehriger Buchen und 40-jaehriger Fichten im Kronenraum untersucht. Konkurrenzverhalten wird analysiert als Aspekt der Stoffallokation hinsichtlich der Effizienzen der Raumbesetzung (Ressourceninvestition pro Volumeneinheit auf Ast- und Kronenebene), der Ressourcenaufnahme (Stoffgewinn pro Ressourceninvestition) und der Unterhaltskosten (Transpiration, Atmung pro Stoffgewinn). Aufgrund der primaeren Interaktion mit der Blattphysiologie und hieraus resultierender Auswirkungen auf die gesamte Pflanze stellt Ozon - zusammen mit der Lichtverteilung im Bestand - einen treibenden Faktor der Stoffallokation und -regulation auf Kronen- und Baumebene dar. In Teilen des Bestandskronenraumes wird daher die herrschende O3-Konzentration mittels 'free-air' Begasung (d.h. ohne Verwendung von Kuevetten) im taeglichen und saisonalen Verlauf um den Faktor 2 erhoeht (maximal auf ca. 150 ppb O3; O3-Begasung und Monitoring durch Partnergruppe Fabian). Die Hypothese wird geprueft, dass die Buche auf das erhoehte O3-Regime in ihrem Konkurrenzverhalten empfindlicher reagiert als die hinsichtlich des Ressourcenumsatzes konservativere Fichte. Aus den O3-begasten und unbeeinflussten Bestandsbereichen wurden jeweils 5 Buchen und Fichten (insgesamt 20 Individuen), in jedem dieser Baeume je ein Sonnen- und Schattenast ausgewaehlt (40 'Intensivaeste'), wodurch die kroneninternen Extrema struktureller und physiologischer Differenzierung erfasst sind. Die Aste sind in je 2 distale und proximale Quadranten unterteilt. Je Quadrant werden Phaenologle und Allometrie sowie begleitend Blaugaswechsel (Photosynthese, Transpiration, stom. Leitfaehigkeit, Chlorophyllfluoreszenz), Lichtgenuss und die Licht-/CO2-Abhaengigkeitsfunktionen der Photosynthese nicht-destruktiv erfasst. An den proximalen Hauptachsen werden Xylemfluss und Atmung (sowie Radialzuwachs durch Partnergruppe Pretzsch) verfolgt. Aus den Gaswechsel- und Strukturdaten werden mit Modellen Netto-C-Gewinne, Atmung und Wasserverbrauch der Aeste bestimmt, mit den kronenallometrischen und -klimatischen Erfassungen auf Kronenebene hochgerechnet und in Bezug gesetzt mit Xylemfluss-, Atmungs- und Zuwachsmessungen in den 20 Baumstaemmen. Somit werden C-Bilanz und Wasserverbrauch auf Baumebene ermittelt. Darueberhinaus untersucht die Arbeitsgruppe Schopf an unterschiedlich behandeltem Blattmaterial die Frasspraeferenz phytophager Insekten. Die Erfassungen erlauben - zusammen mit den Analysen von Inhaltsstoffen sowie des Feinwurzelumsatzes (jeweils durch weitere Partnergruppen, s.u.) - die Diagnose erfolgter Allokationsmuster und bilden die Basis zur Beurteilung der oben genannten Effizienzen des Konkurrenzverhaltens. Die Effizienzen werden in Bezug gesetzt zu denen der Phytotron-Bu/Fi-Mischpflanzen mit jungen Holzpflanzen (SFB 607/TP5) und Gruenlandsysteme und fliessen in die Modellierungskonzepte . . . (g

Modellierung der Holzqualitaet Teilprojekt II (TP II) von: Waldbauliche-oekonomische Entscheidungshilfen fuer eine rationelle Pflege in der Fichte

Ziel des Teilprojektes ist die comuptergestuetze Modellierung der Holzqualitaet in Abhaengigkeit von der waldbaulichen Behandlung. Im Verbund mit den anderen Teilprojekten (Risiko, Waldbau, Forsttechnik, Betriebswirtschaft) soll eine Optimierung der Behandlung von Fichtenbestaenden in waldbaulicher und betriebswirtschaftlicher Sicht erreicht werden. Grundlage fuer die Modellierung ist das Wuchsprognoseprogramm SILVA, das ein bewaehrtes Modell fuer die Nachbildung von Wachstumsprozessen von Waldbestaenden darstellt. Ein Programm-Modul fuer Holzqualitaet soll integriert werden.

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