Wachstum im engeren Sinne
Gegenstand unserer waldwachstumskundlichen Forschung ist das Baumwachstum im engeren Sinne; darunter verstehen wir das Durchmesser- und Höhenwachstum einzelner Bäume. Deren Wachstum wird mit Hilfe von statistischen Modellen beschrieben, die verschiedene Einflussgrößen berücksichtigen, darunter das Alter, standörtliche und klimatische Bedingungen, sowie die Konkurrenz.
Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeiten gilt einer Abschätzung der Ertragsleistung von ganzen Waldbeständen, gemessen an der Volumsleistung in Vorratsfestmetern oder an der Holzbiomasse. Weil die traditionellen Ertragstafeln für Reinbestände konstruiert sind, fehlen bislang geeignete Modelle zur Beschreibung der Ertragsleistung von Mischbeständen. Die verschiedenen Baumarten in einem Mischbestand können sich gegenseitig in positiver (symbiotisch) oder negativer (antagonistisch) Art beeinflussen. Je nach Standortsgüte resultieren dadurch entweder Mehr- oder Minderleistungen der Mischbestandsbaumarten im Vergleich zu Reinbeständen gleicher Baumarten.
Um die Mechanismen besser zu verstehen, die zu einer solchen Mehr- oder Minderleistung führen, wird die Wuchseffizienz von einzelnen Waldbäume untersucht. Unter der Wuchseffizienz versteht man den durch die Bäume geleisteten Holz- oder Biomasseertrag im Verhältnis zu den eingesetzten Ressourcen. Insbesondere betrachten wir die Aufbauleistung im Verhältnis zum verfügbaren Standraum der Bäume oder in Relation zur verfügbaren Nadel- bzw. Blattfläche.
Mortalität
Neben den eigentlichen Wachstumsprozessen gilt ein besonderes Augenmerk den Mortalitätsprozessen, insbesondere im Kontext des Klimawandels. Bäume werden entweder regulär geerntet, werden plötzlich von Sturm oder Eisbruch entfernt oder sie sterben infolge von Stress ab, der durch Konkurrenz von Nachbarbäumen oder durch Umweltbedingungen hervorgerufen wurde. Wenn Bäumen ausscheiden, wird das Wachstum der verbleibenden Bäume meist positiv beeinflusst. Waldbäume sterben infolge ihrer natürlichen Alterung. Ihr Absterberisiko wird aber erhöht durch prädisponierende Faktoren, insbesondere durch Klima- und Umweltereignisse, wie z.B. Trockenperioden, Stürme oder Immissionen. Angriffe durch Borkenkäfer, Pilze und andere biotische Schadorganismen können dann leichter zum Absterben führen.
An unserem Institut untersuchen wir unter anderem mit Hilfe von statistischen Überlebensdaueranalysen, welchen Einfluss die verschiedenen Faktoren auf die Wahrscheinlichkeit eines Absterbeereignisses haben. Dieses ermöglicht Prognosen von Mortalitätsraten in Raum und Zeit und in Abhängigkeit von Klimaszenarien. Mit exakten Prognoseintervallen lässt sich zudem die Unsicherheit der Mortalitätsvorhersagen quantifizieren.
Aus Sicht einer produktionsökologischen Betrachtung wird darüber hinaus untersucht, welchen Einfluss das Absterben von Bäumen auf das Wachstum der überlebenden Bäume und schließlich auf die Ertragsleistung ganzer Waldbestände hat.
Waldverjüngung
Neben den Prozessen des Wachstums und der Mortalität verändert die Entstehung der nachwachsenden Verjüngung das Erscheinungsbild der Wälder. Wir untersuchen deshalb, bei welcher Bestandesdichte, insbesondere unter welchen Überschirmungsgraden und bei welchen resultierenden Beleuchtungsverhältnissen sich Verjüngungsbäume etablieren können.
Ertragstafeln
Ertragstafeln beschreiben die zeitliche Entwicklung ganzer Waldbestände und bestehen aus einem in sich biologisch-plausiblen System von „Grund-, Quer- und Leitbeziehungen“. Die Ergebnisse dieser statischen Modelle werden in Form einfach zu handhabender Tabellenwerke aufbereitet, die nur wenige gemessene Eingangsgrößen benötigen. Ertragstafeln dienen der Forstpraxis als wichtige Referenz für Ertragsbewertungen. Daher werden Ertragstafeln zur Entscheidungsunterstützung für die Forstpraxis seit jeher am Institut für Waldwachstum entwickelt.
Waldwachstumssimulatoren
Obwohl die Ertragstafeln das Wachstum ganzer Bestände biologisch plausibel abzubilden vermögen, sind sie dennoch für die Beantwortung vieler waldwachstumskundlicher Fragestellungen limitiert; denn aufgrund ihrer Konstruktionsweise liefern Ertragstafeln keine Aussagen über die statistischen Verteilungen der Bäume über ihre Durchmesser. Daneben sind Ertragstafeln relativ unflexibel bei der Anwendung für Bestände mit örtlichen Besonderheiten. Insbesondere können Ertragstafeln nicht die Konkurrenz der einzelnen Bäume untereinander und deren Effekte auf das Wachstum quantifizieren. Aus diesen Gründen wurde am Institut für Waldwachstum schon früh damit begonnen, einzelbaumorientierte Wachstumsmodelle zu entwickeln und diese in nutzerfreundliche Softwareanwendungen zu implementieren.
Aus langjähriger Grundlagenforschung über die statistischen Mechanismen des Waldwachstums ist schließlich PrognAUS entstanden, das heute zusammen mit dem Institut für Waldwachstum und Waldbau am Bundesforschungszentrum für Wald (BFW)" weitergepflegt wird. PrognAUS wird bei der Österreichischen Bundesforste AG und in zahlreichen kommunalen Waldbetrieben für langfristige Prognosen von Waldentwicklungsszenarien und zur Findung von Nachhaltshiebssätzen erfolgreich eingesetzt. PrognAUS hat sich als ein wichtiges Entscheidungsunterstützungssystem für die strategische Steuerung von Forstbetrieben etabliert.
Neben der statistischen Waldwachstumsmodellierung wurde am Institut für Waldwachstum auch die Entwicklung von prozessbasierten Waldentwicklungsmodellen initiiert. Diese Arbeiten mündeten in der Implementierung des Modells Moses, welches heute am Institut für Waldbau weitergepflegt wird.
Dendroökologie
Am Institut für Waldwachstum untersuchen wir sowohl die kurzfristigen Reaktionen der Waldbäume auf die Witterung als auch die Entwicklung langfristiger Wachstumstrends in Abhängigkeit klimatischer Veränderungen, die insbesondere im Zusammenhang mit der globalen Erwärmung stehen. Dafür werden Jahrringmessungen an Stammscheiben und Bohrkernen analysiert. Mit Hilfe von modernen Methoden der Dendroökologie wird dabei das inter-annuelle Wachstumsgeschehen modelliert, welches durch die Witterung bedingt ist. Damit kann die Kohlenstoffbindung in Wäldern unter veränderten klimatischen Bedingungen genauer quantifiziert werden.