Quantifying the impact of forest management intensity and neighborhood diversity on individual tree shape and canopy space filling
Ecology and Biodiversity of Animals and Ecosystems, Organismic Interactions
Final Report Abstract
Die wichtigsten Erkenntnisse des Projektes SHAPE sind, dass eine Bewirtschaftung in Buchenbeständen zu einer Erhöhung der vertikalen Strukturvielfalt führt, das diese Strukturvielfalt mit einem Anstieg der Raumbefüllung und – zumindest temporär – der Zuwachsleistung der Bestände einhergeht und dass dies im Wesentlichen auf einem Zugewinn an Produktivität in tieferen Bestandesschichten (Schattenkrone) beruht. Das Projekt liefert damit eine kausale Erklärung für einen bislang vor allem deskriptiv erhobenen Befund: Mit einer angemessenen Reduktion der Bestandesdichte erhöht sich die Strahlungsverfügbarkeit in tieferen Bestandesschichten und führt dort zum Erhalt von tiefliegenden Ästen und deren Blättern, die einen entscheidenden Beitrag zur gesteigerten Wuchsleistung der Bäume leisten. Fehlende Durchforstung führt in gleichalten buchendominierten Beständen unweigerlich zu einem Verlust tieferliegender Bestandesschichten, deren Photosyntheseleistung durch die Sonnenkronen offenbar nicht voll kompensiert werden kann. Die im Zuge von SHAPE erhobenen Kronenstrukturdaten bieten zudem anderen Projekten der Biodiversitätsexploratorien vielfältige Möglichkeiten z.B. zu korrelativen Biodiversitätsuntersuchungen. Das zweite wesentliche Ergebnis des Projektes ist, das Buchen auf Konkurrenz mit unterschiedlichen morphologischen Anpassungen reagieren, je nachdem, ob die Konkurrenz inner- oder zwischenartlichen Ursprungs ist. Diese Erkenntnis ist nicht vollkommen neu, wurde aber bisher nur für die Kombination Buche-Buche und Buche-Fichte untersucht. Im vorliegenden Projekt konnte gezeigt werden, dass es sich um ein generelles Phänomen handelt und die Buche auf zwischenartliche Konkurrenz stets mit einem Ausbau ihrer Krone reagiert. Zusätzlich zu genannten Erkenntnissen hat das Projekt SHAPE einen erheblichen Beitrag zur Weiterentwicklung der Methodik des Laserscannings in Waldbeständen geleistet. Zum einen wurden neue allgemein verwendbare Algorithmen zur Analyse der Raumbefüllung entwickelt, die auch in geneigtem Gelände anwendbar sind. Zum anderen konnten automatiserte Verfahren zur Bestimmung von Astwinkeln, -längen und -volumina eingesetzt werden um in bisher ungeahntem Umfang Daten zur inneren Kronenstruktur zu generieren. Bislang waren entsprechende Feldmessungen der genannten Parameter extrem aufwendig und teuer. Abschließend sei erwähnt, dass die Untersuchungen zur Verwendung des ursprünglich erwogenen Octree-Ansatzes (siehe Antrag) zu einer neuen Methodik geführt haben, die ein tieferes Verständnis von Prozessen auf Baum- und Bestandesebene fördern könnte: die fraktale Analyse von Punktwolken.
Publications
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(2016). Effective number of layers: a new measure for quantifying three-dimensional stand structure based on sampling with terrestrial LiDAR. Forest Ecology and Management 380: 212-223
Ehbrecht, M., Schall, P., Juchheim, J., Ammer, C. & Seidel, D.
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(2017). Canopy space filling rather than conventional measures of structural heterogeneity explains productivity of beech stands. Forest Ecology and Management 395: 19-26
Juchheim, J., Ammer, C., Schall, P. & Seidel, D.
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(2017). How management intensity and neighborhood composition affect the structure of beech (Fagus sylvatica L.) trees. Trees - Structure and Function
Juchheim, J., Annighöfer, P., Ammer, C., Calders, K., Raumonen, P. & Seidel, D.
