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Pflanzengeographie und Pflanzenoekologie des borealen Nadelwaldes

Der boreale Nadelwald, die Taiga, ist eines der groessten Oekosysteme der Erde. Doch seine verschiedenen Teilgebiete sind auch innerhalb des Postglazials recht unterschiedlich alt. Ebenso verschiedenartig sind die oekologischen Gegebenheiten. Es stellt sich die Frage, ob die Taiga als ein einziges Oekosystem betrachtet werden darf. Die laufenden oekologischen Untersuchungen sollen die Ursachen fuer den lichten Stand der Baeume in einzelnen Teilen der Taiga klaeren. Von Bedeutung sind dabei Fragen nach Art, Ort und Intensitaet der Wurzelkonkurrenz sowie nach den oekologischen Folgen der Nadelstreu und des Moos- und Flechtenteppichs im Hinblick auf den Wasser und Waermehaushalt und auf die Bestandesverjuengung. Die Untersuchungen werden in Kanada, Nordeuropa und Ostjakutien durchgefuehrt.

Wald und Wild Monitoring im Mathislewald

Die Feldaufnahme für das Projekt findet im Mathislewald statt, der seit diesem Jahr als Lehrrevier der Uni Freiburg genutzt wird. Der Einfluss des Wildes auf die Verjüngungsentwicklung soll künftig über dauerhafte Untersuchungsflächen dokumentiert werden. Hierfür wurden im Sommer 2011 Flächen angelegt und die erste Datenaufnahme durchgeführt. Das Projekt führt die Aufnahmen fort und fürt erste Auswertungen durch.

Ein neuartiges Werkzeug zur Punktmuster-Rekonstruktion zur vereinfachten Bewertung der natürlichen Verjüngung in Waldbeständen auf der Grundlage kleiner Referenzdatensätze

Auf Grund ihrer Bedeutung für die Anpassung der Wälder an Umweltänderungen und ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber Störungen ist die Naturverjüngung zu einem Schwerpunkt der ökologischen Waldforschung geworden. Trotz der jüngsten technologischen Entwicklungen bleibt dies eine große Herausforderung. Insbesondere sehr kleine Pflanzen mit einer Höhe von weniger als 1,30 m und entsprechend kleinen Durchmessern sind mit photogrammetrischen Methoden schwer zu identifizieren. Manuelle Inventurmethoden, wie z. B. die klassische Vollinventur sind aber arbeitsintensiv und zu teuer, um sie auf großen Flächen anzuwenden. Das Projekt möchte dazu beitragen, dieses Problem zu lösen, in dem es ein Simulationswerkzeug zur Rekonstruktion von Punktmustern vorstellt und seine Qualität systematisch untersucht. Es basiert auf einem Forschungsansatz der drei Arbeitsschritte umfasst (1) die Erfassung der räumlichen Daten aller Bäume einschließlich der Verjüngung auf einer kleinen Teilfläche (= Referenzfläche), (2) die Erfassung des Oberstandes im gesamten Bestand (=Untersuchungsfläche) und (3) die Rekonstruktion der Verjüngung im gesamten Untersuchungsgebiet, wobei davon ausgegangen wird, dass überall die gleichen Beziehungen zwischen den Bäumen des Oberstandes und der Verjüngung wie in der Referenzfläche bestehen. Dieser Ansatz erlaubt es, die heutigen logistischen Möglichkeiten zu kombinieren: (a) die manuelle Erfassung der Verjüngung auf kleiner Fläche ist machbar, und (b) die Inventur des Oberstandes mit modernen Fernerkundungs- oder photogrammetrischen Methoden ist relativ einfach und weniger arbeitsintensiv. Indem das Projekt einen vorhanden und in den Forstwissenschaften bekannten Datensatz nutzt (Trainingsgrundlage wird der Datensatz des saisonalen tropischen Regenwaldes der Insel Barro Colorado (BCI) in Panama sein), kann es sich auf Schritt (3) beschränken. Ziel ist es systematisch zu untersuchen, welchen Einfluss eine höhere Strukturvielfalt und das Größenverhältnis von Referenz- und Prädiktionsflächen (= die gesamte Untersuchungsfläche) auf die Ergebnisse der Punktmuster-Rekonstruktion von Verjüngungspflanzen (=Unterstand) hat und welche räumlichen Statistiken besonders geeignet sind, diesen Einfluss quantitativ oder qualitativ zu bewerten. Die numerischen Methoden werden in einem dokumentierten R-Skript (bzw. R-Package) als zuverlässiges und effizientes Werkzeug für die Waldökologie und die forstliche Praxis zur Verfügung gestellt.

Zu den Auswirkungen des beschleunigten Wachstums auf die Waldbewirtschaftung in Europa

Sowohl das angestiegene Waldwachstum als auch das höhere Holzvolumen in den Wäldern erfordert Veränderungen in der Art der Waldbewirtschaftung. Ziele des gemeinsamen Forschungsprojektes sind eine Beschreibung der Geschichte und des aktuellen Zustandes der Wälder Europas, die Entwicklung von Waldbewirtschaftungsstrategien zur Verbesserung der nachhaltigen Bewirtschaftung unter sich ändernden Bedingungen, die Beschreibung von Szenarien zur Waldentwicklung unter verschiedenen Bewirtschaftungsstrategien und die Bewertung von Vorteilen, Kosten und Risiken, die mit den verschiedenen Bewirtschaftungsstrategien verbunden sind.

Vergleichende Untersuchung ueber die Stickstoffnachlieferung in Boeden von Kahlschlagflaechen und Waldbestaenden Nordhessens

Kenntnis der Stickstoffversorgung von hoeheren Pflanzen an Kahlschlagstandorten im Vergleich mit Waldbestaenden nach deren Abhieb sie entstanden sind. Feststellung der Auswirkung einer schlagartigen Unterbrechung von biogeochemischen Kreislaeufen im Oekosystem Wald und Mikroklimaveraenderung auf den Jahresgang der Stickstoff-Nettomineralisation im Oberboden. Eine Untersuchung von theoretischer (Oekosystemforschung) und praktischer Bedeutung (Wahl des guenstigen Zeitpunktes fuer die Walderneuerung).

Waldbau

Die Hauptaufgaben der Forschung auf dem Gebiet des Waldbaus bestehen in der wissenschaftlichen Begleitung - des Umbaus von Nadelholzreinbeständen in naturnahe Mischwälder - der Pflege von Waldbeständen und - des Prozessschutzes bzw. der Prozessanalyse in Naturwaldzellen. Für diese Aufgaben wurde in Sachsen ein standorts- und waldstrukturrepräsentative Versuchsflächennetz angelegt. Dieses dient u.a. zur - ressourcenorientierten komplexen Analyse von Waldentwicklung (Bodenvegetation, Waldstruktur, Baumarten, Mischungen etc.) und Umweltdynamik (Mikroklima , Wasser) sowie der Ableitung von entsprechenden Wirkmechanismen bspw. über die - Erarbeitung, Weiterentwicklung und Nutzung von Prognosesystemen zur pflanzenprozess- und waldstrukturabhängigen Abschätzung von Wasserhaushalts- u. Wachstumsdynamiken. - Durchführung verschiedener ökophysiologischer Detailuntersuchungen (bspw. Assimilation, Transpiration, Biomassen, Reservestoffe wichtiger Baumarten/ Pflanzenarten) - waldstrukturorientierten Monitoring der Umweltdynamiken (Meteorologie, Strahlung, Wasserhaushalt etc.) und Umweltauswirkungen (Waldschadenserhebung). Die erforderliche Strukturierung, effektive Verfügbarkeit und Auswertung des erhobenen komplexen Datenpools wird über die Pflege und Weiterentwicklung des FIS Waldökologie, Waldverjüngung, Waldpflege erreicht. Im Rahmen des Waldbaus werden diese Forschungsergebnisse in die forstwirtschaftliche Praxis der Forstämter überführt. Dazu gehören u.a. folgende Teilaufgaben: - Erarbeitung von standorts- und waldstrukturabhängigen praxisorientierten waldbaulichen Bewirtschaftungsempfehlungen zum Waldumbau und zur Waldpflege - Untersuchung von waldbaulichen Rationalisierungsmöglichkeiten (Naturverjüngungen, Pflegeextensivierungen, Einbeziehung von Sukzessionsprozessen) - Zusammenfassung und Überführung der wissenschaftlichen Ergebnisse in Form von Merkblättern, Entwürfen zu Verfügungen und Erlassen für die forstliche Praxis - Durchführung und Weiterentwicklung des waldbaulichen Qualitätsmanagements der Forstbetriebe - Erarbeitung des jährlichen Waldzustandsberichts für Sachsen.

Naturwaldprogramm der Landesforst Mecklenburg-Vorpommerns

Naturwaldreservate (Naturwald-Programm) Naturwald-Programm der Landesforstverwaltung; Ausweisung, Betreuung und Untersuchung von Naturwaldreservaten und Naturwaldvergleichsflächen in Mecklenburg- Vorpommern. Die Landesregierung Mecklenburg-Vorpommerns hat am 5. Dezember 1995 die Ziele und Grundsätze einer naturnahen Forstwirtschaft in Mecklenburg-Vorpommern beschlossen. Hier wurde festgelegt, die Naturwaldreservatsforschung durch die Landesforstverwaltung zu betreiben. Mit der Ausweisung und Unterhaltung von Naturwaldreservaten und Naturwaldvergleichsflächen beteiligt sich die Landesforstverwaltung an primär waldökologischer Forschung, wie sie bundesweit schon länger betrieben wird, wobei die Untersuchungsobjekte unter verschiedenen Bezeichnungen (Bannwälder, Naturwaldzellen, Naturwälder etc.) geführt werden. Die Auswahl repräsentativer Waldflächen und die Einstellung jeglicher Maßnahmen ("Urwälder von Morgen") lassen erkennen, welche Bedeutung der waldökologischen Forschung auf diesen Flächen für die naturnahe Bewirtschaftung und auch im Hinblick auf die verschiedenen Belange des Naturschutzes im Wirtschaftswald zukommt. Das Naturwald-Programm unterstützt weitgehend die Leitlinien für eine nachhaltige Waldbewirtschaftung, die auf europäischer und internationaler Ebene (wie z. B. auf den Europäischen Ministerkonferenzen von Helsinki 1993 und Lissabon 1998) beschlossen wurden. Mit Stand 01.01.2010 sind im Gesamtwald Mecklenburg-Vorpommerns 35 Naturwaldreservate mit einer Waldfläche von insgesamt 1400 ha ausgewiesen. Begriffsbestimmungen Naturwaldreservate (NWR) sind Waldflächen, die in ihrer Entwicklung sich selbst überlassen bleiben. Alle Störungen ihres Zustandes und der ablaufenden natürlichen Prozesse werden hier vermieden. Naturwaldvergleichsflächen (NWV) sind naturnah zu bewirtschaftende Waldflächen, die einem unmittelbaren Vergleich mit NWR auf der Grundlage wissenschaftlicher Erhebungen dienen. Sie weisen ähnliche Standorts- und Bestockungsverhältnisse wie die NWR auf, denen sie räumlich zugeordnet werden. NWR und zugeordnete NWV werden generell als Untersuchungseinheit (NWR/V) betrachtet.

Fichtenstarkholznutzung in Naturverjüngungsbeständen

Durch die Struktur der Holzvorräte mit höheren Anteilen der Stärkeklassen 4-6 wird der Holzeinschlag künftig verstärkt in natürlich zu verjüngenden überwiegend reine Fichtenaltholz- bzw. Umbaubestände konzentriert. Daraus können erhöhte abiotische und biotische Risiken erwachsen. Es sind alternative Konzepte zur Ablösung der früheren Praxis flächenweiser Räumung gefragt. Sie sollen als Demonstrations- und Versuchsflächen für eine ressourcenschonende Praxis dienen. Dazu werden in den wichtigsten Wuchsgebieten Beispielsbestände ausgesucht, behandelt und bis zum Abschluss der Verjüngung beobachtet.

Oekologische Begleituntersuchungen bei Sukzession und Walderneuerung mit Hilfe von Vorwaeldern auf Sturmschadensflaechen

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens werden die oekologischen Auswirkungen von nach Baum- und Straucharten und nach Pflanzendichten variierenden Vorwaeldern untersucht. Es wird insbesondere den Fragen der Schutzwirkungen, z.B. Spaetfrostschutz und der Beeinflussung des Wasser- und Naehrstosshaushaltes nach Sukzessionen, bzw. gezielt eingebrachten Vorwaldbaumarten, nachgegangen. In zusaetzlichen Versuchsparzellen (in nicht vom Sturm geschaedigten Fichtenparzellen und auf vegetationslos zu haltenden Flaechen) werden Vergleichsdaten gewonnen.

Auswirkungen temporärer Waldränder auf biophysikalische Bedingungen und Verjüngung im Waldinneren

Die insbesondere durch Hitze und Trockenheit zunehmenden Störungen in den Wäldern Zentraleuropas lassen vermehrt Waldränder rund um Störungsflächen entstehen. Sogenannte temporäre Waldränder verschwinden zwar im Laufe der Zeit, ihre Auswirkungen können aber über die gestörten Flächen hinaus in angrenzende Wälder hineinreichen. Erhöhte Temperaturen, mehr Licht, größere Verdunstung, sowie Veränderungen der Waldstruktur und der Verjüngung sind die Folge. Angesichts derzeitiger Störungstrends werden temporäre Waldränder zum wichtigsten Waldrandtyp in Mitteleuropa und beeinflussen große Teile der Waldfläche. Unser Ziel ist es, die Auswirkungen von temporären Waldrändern auf die biophysikalischen Bedingungen und die Verjüngung im Waldinneren zu untersuchen. Auf lokaler Ebene streben wir ein mechanistisches Verständnis der Auswirkungen von temporären Waldrändern an. Dazu sollen in einer Modellregion (Fichtelgebirge, Bayern) entlang von Transekten Vegetationsstruktur, Temperatur und Verjüngung an temporären Waldrändern gemessen und miteinander in Beziehung gesetzt werden. Auf diese Weise können wir beurteilen, wie Wälder und ihr Mikroklima durch benachbarte Störungen beeinflusst werden und wie die Verjüngung im Waldinneren auf unterschiedliche biophysikalische Bedingungen reagiert. Auf großskaliger Ebene werden wir die Effekte temporärer Waldränder aufs Waldinnere mithilfe von Fernerkundungsdaten und nationalen Waldinventuren für ganz Deutschland untersuchen. Die flächendeckenden Auswertungen werden zeigen, wie sich die jüngsten Störungswellen auf die Waldstruktur und die mikroklimatischen Bedingungen ausgewirkt haben. Analog dazu werden wir analysieren, wie sich die Anzahl und Artenzusammensetzung der Waldverjüngung in Deutschland als Folge von Störungen und der damit verbundenen Zunahme von temporären Waldrändern entwickelt hat und wie diese Veränderungen im Hinblick auf die Baumarteneignung im Klimawandel zu bewerten sind. Unser Antrag adressiert die Auswirkungen des Klimawandels auf Waldökosysteme und deren Dynamik und die daraus resultierenden Implikationen für die Anpassungsfähigkeit zukünftiger Wälder in Europa.

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