Auf mehr als 400 Versuchsanlagen treffen Forscher der FVA fundierte Aussagen unter anderem über das Wachstum eingeführten Baumarten, über Baumarteneignungen im Zeichen des Klimawandels oder über die Jungbestandspflege. Der Beitrag stellt einige davon vor.

Die Abteilung Waldwachstum verfügt derzeit über ungefähr 400 Versuchsanlagen. Da ein Versuch in der Regel mehrere Felder umfasst, besteht das aktuelle Versuchsflächennetz aus 1.100 Parzellen, die periodisch aufgenommen und behandelt werden (Abb. 1).

Datenbestand und Zusammensetzung der Versuchsflächen

In den Archiven befinden sich außerdem die Unterlagen einer Vielzahl alter, aufgegebener Versuche, die trotz oder sogar wegen ihres Alters von großem Wert sind und deshalb sukzessive digitalisiert und datenbankverfügbar gemacht werden. Derzeit sind insgesamt etwa 1.900 Versuche mit 3.400 Feldern datenbanktechnisch aufbereitet.

Abb. 2 zeigt die Zusammensetzung des Versuchsflächennetzes nach Baumarten. Nadelbaumarten dominieren dabei klar. Überraschend hoch ist der Anteil der Douglasie, deren Anbau in Baden-Württemberg eine lange Tradition hat. Die Buche ist mit einem Anteil von 14% nach Fichte und Douglasie die drittwichtigste Baumart. Versuche mit der Baumart Tanne, die in den Bergmischwäldern des Schwarzwaldes und des südwestdeutschen Alpenvorlandes eine wichtige Rolle spielt, nehmen aktuell etwa 11% der Fläche ein.

Bemerkenswert ist der hohe Anteil an Versuchen mit eingeführten Baumarten (Fremdländer, Exoten – ohne Douglasie), die sich lange Zeit im Dornröschenschlaf befanden und eher so nebenher liefen. Im Zeichen eines Naturnahen Waldbaus mangelte es ihnen an "political correctness", was immer wieder zu Überlegungen führte, diese Versuche aufzugeben. Unter dem Eindruck des Klimawandels und der Frage der damit verbundenen möglichen Gefährdung der heimischen Baumarten erleben diese Versuche plötzlich wieder eine überraschende Aktualität, und es ist von großem Vorteil, für wichtige eingeführte Baumarten wie Küstentanne, Schwarzkiefer, Japanlärche oder Roteiche belastbare Aussagen zu Wachstum und Risiken machen zu können. Dieses Beispiel zeigt, dass aktuell herrschende Sichtweisen nicht unbedingt als Maßstab für die Ausrichtung eines langfristig ausgelegten Versuchswesens geeignet sind.

In Abb. 3 ist der Aufbau der Versuchsanlagen nach Altersklassen dargestellt. Erkennbar ist die immense Altersspreite von mehr als 200 Jahren. Außerdem kommt die zeitliche Dynamik in Abhängigkeit aktueller Forschungsfragen zum Ausdruck, der auch und gerade ein waldwachstumskundliches Versuchsflächennetz unterliegt. Der sehr hohe Anteil von Nadelbaumversuchen mit einem Alter von 41 bis 60 Jahren ist auf die in den 1960er und 70er Jahren intensiv geführten Diskussionen um die Baumzahlhaltung in Nadelholzbeständen einerseits und dem neu erwachten Interesse an der Douglasie andererseits zurückzuführen. Ende der 1970er Jahre erweiterte sich die Frage nach optimalen Durchforstungsstärken auch auf die Eiche und insbesondere die Buche, was zu einem entsprechend hohen Anteil an Laubbäumen in der II Altersklasse führt. Der relativ gesehen sehr hohe Anteil an Laubbaum-dominierten Versuchen in der jüngsten Altersklasse lässt die stark gestiegene Bedeutung dieser Baumartengruppe erkennen.

Hervorzuheben ist die Rolle der Plenterwaldversuche. Mit knapp 5% ist ihr Anteil zwar gering, der Anstieg in ihrer Bedeutung aber beachtlich. Ähnlich wie in jüngerer Zeit bei den eingeführten Baumarten, zweifelte man in den 1960er Jahren am Nutzen der Plenterwaldversuche und gab sie zu 90% auf, da man sie dem Zeitgeist entsprechend für nicht mehr aktuell hielt und durch den Wegfall der aufwändigen Datenerhebung in diesen Beständen die Arbeitskapazität in andere, aktuellere Untersuchungen lenken wollte. Bei Betrachtung der aktuellen Waldentwicklungstypen wird jedoch klar, welch großen Stellenwert dauerwaldartige Bestandesformen und Plenterwälder heutzutage einnehmen, und von einer Versuchsanstalt wie der FVA Baden-Württemberg werden seitens der Praxis selbstverständlich belastbare waldwachstumskundliche Aussagen zu diesem Thema erwartet. Das Interesse an diesen Versuchen ist daher umgekehrt proportional zu ihrem derzeitigen Flächenanteil.

Interessant ist auch ein Blick auf Abb. 4, die die Flächensumme der neu angelegten Versuchsflächen im Zeitraum von fünf Jahren zeigt. Überraschend hoch ist hier der Laubholzanteil in den 1950er Jahren, doch handelte es sich hierbei nicht etwa um einen Vorgriff auf die Diskussion um einen naturnahen Waldbau, sondern diese neu angelegten Versuche bestanden hauptsächlich aus Hybridpappeln, die in Nachkriegszeiten rege diskutiert wurden. Die zweite auffallende Spitze im Zeitraum 1990 bis 1995 ist auf die Anlage zahlreicher Fichten-Tannen-Mischbestandsversuche und Solitärversuche zurückzuführen. Mit der Anlage der Solitärflächen initiierte Abetz einen neuen Versuchsansatz, mit dem die Baumentwicklung unter Konkurrenzfreiheit verfolgen werden sollte, um einerseits Informationen über das maximale Durchmesserwachstum zu gewinnen und andererseits den witterungsbedingten Einfluss auf das Baumwachstum klarer herausarbeiten zu können. Nach 2005 wurde dieser Ansatz dann auf Buche, Eiche und Bergahorn ausgeweitet, so dass sich auch hier nun im Laubholz ein kleines Maximum abzeichnet.

Gründe, die zur Aufgabe von Versuchen führen, sind das Erreichen des Versuchsziels (wobei zunächst geprüft wird, ob eine Fläche in einen Folgeversuch überführt werden kann), und Mängel im Versuchsdesign oder in der Versuchsdurchführung sowie Schadereignisse. Ein nicht mehr aktuell erscheinendes Versuchsziel führt dagegen nicht unbedingt zur Aufgabe, da die Erfahrungen zeigen, dass sich eine solche Einschätzung schnell wieder ändern kann.

Grundsätze bei Versuchsanlage und -durchführung

Die Grundsätze bei der Anlage und Fortführung der Versuche unterscheiden sich zum Teil von den noch bis in die 1950er gültigen Vorgehensweisen. Diese Grundsätze sind:

  • Quantifizierte, reproduzierbare Behandlungsprogramme
  • Kontrastreiche Varianten
  • Versuchsserien
  • Digitale Datenverfügbarkeit
Quantifizierte, reproduzierbare Behandlungsprogramme

Eine elementare Voraussetzung eines langfristig angelegten Versuchswesens sind quantifizierte und reproduzierbare Behandlungsprogramme. Waldwachstumskundliche Versuche laufen in der Regel über mehrere Generationen. Deshalb muss gewährleistet sein, dass Behandlungen nicht nach eigenem Ermessen erfolgen, sondern nach quantifizierten Vorgaben. Viele alte Versuche erfüllten diese Voraussetzung nur unzureichend, was leider oft erst zu spät bei der Schlussauswertung bemerkt wird.

Quantifizierte Behandlungsprogramme "von der Wiege bis zur Bahre" helfen, den subjektiven Ermessensspielraum zu reduzieren, was insbesondere bei einem Wechsel des Aufnahmepersonals besonders wichtig ist.

Während es für Pflanzverbandsversuche verhältnismäßig einfach ist, Pflanzenzahlen und Pflanzabstände zu definieren und so zu reproduzierbaren Vorgaben zu kommen, ist dies für Durchforstungsversuche schwieriger, da diese über einige Jahrzehnte laufen und diese Zeitkomponente in den Vorgaben berücksichtig werden muss.

Baumzahlleitkurven und Sollgrundflächen

Abetz führte 1975 zur Steuerung der von ihm angelegten Fichten-Durchforstungsversuche Baumzahlleitkurven (BLK) ein, die die Baumzahlhaltung über der Oberhöhe beschreiben und damit bonitätsunabhängig eingesetzt werden können. Auch bei dem von ihm angelegten, länderübergreifenden Douglasien-Standraumversuch einigte man sich auf die Anwendung einer solchen Behandlungsvorgabe, nämlich die BLK für Douglasie, starke Durchforstung nach Kenk und Hradetzky (1984) (Abb. 5). Durchforstungen sind in einem Raster von jeweils 3 m Oberhöhenzuwachs vorgegeben, wobei zeitgleich mit der ersten Durchforstung auch Z-Bäume ausgewählt werden. Die Behandlung erfolgt dann entsprechend dem Kurvenverlauf und der Startbaumzahl, so dass zunächst die Felder mit einer Ausgangsbaumzahl von 4.000 und 2.000 Bäumen, dann die mit 1.000 und schließlich bei 27 m Oberhöhe die Felder mit einer Ausgangsbaumzahl von 500 Bäumen durchforstet wurden. Die Einhaltung einer Behandlungsvorgabe erleichterte die Durchführung und die Auswertung dieser länderübergreifenden Versuchsserie auch erheblich.

Für in der Regel natürlich verjüngte Buchenbestände sind Baumzahlleitkurven ungeeignet, da sich die Bestandesstruktur sehr stark differenziert und viele Bäume im indifferenten Unterstand verbleiben.

Das von Altherr für Buche entwickelte Lichtwuchsmodell arbeitet deshalb grundflächenbezogen. Für eine Versuchsfläche bestimmter Bonität und gegebenen Alters lässt sich die Eingriffsstärke eindeutig aus der Differenz zwischen tatsächlicher Grundfläche und der Sollgrundfläche des Modells herleiten. Abb. 6 zeigt den bonitätsspezifischen Verlauf der Sollgrundflächen dieses Modells über dem Alter. Die außerdem eingetragen Grundflächenverläufe der Lichtwuchsparzellen zeigen, dass die Behandlung überwiegend modellkonform erfolgt ist. Eine Parzelle (rote Linie) weicht jedoch deutlich von der Behandlungsvorgabe ab: Aufgrund ihrer sehr hohen Ausgangsgrundfläche von 35 m² wurde sie beim ersten Eingriff auf nur 23,5 statt 20 m² Grundfläche abgesenkt und vier Jahre später auf 18 m², so dass in zwei Eingriffen fast 240 Vfm entnommen wurden. Trotz der stark von der Behandlungsvorgabe abweichenden Behandlung wurde die Parzelle jedoch weitergeführt und offenbart eine sehr eindrucksvolle Konsequenz der extremen Behandlung (Abb. 7): Während sich bei den modellkonform behandelten Parzellen erkennen lässt, dass sich die Wasserreiser an den Z-Bäumen umso schneller zurück bilden, je jünger die Bäume zum Zeitpunkt der ersten Durchforstung waren, explodiert der Wasserreiserbesatz auf der genannten Parzelle geradezu und verbleibt auch bei der letzten Aufnahme auf einem sehr hohen Wert.

Definierter Vorratsabbau in Fi/Ta-Verjüngungsbeständen

Auch bei Versuchen in der Endnutzungsphase, bei denen es beispielsweise um die Frage des Volumenzuwachses der verbleibenden Bäume sowie der Höhenentwicklung und der Baumartenzusammensetzung der Verjüngung geht, sind eindeutig definierte Behandlungsvorgaben zwingend für eine einheitliche Behandlung und eine versuchsübergreifende Interpretation.

In Abb. 8 ist als Beispiel hierfür der unterschiedlich rasche Vorratsabbau in Fichten-Tannen-Femelversuchen dargestellt. Während nach einer einheitlichen Vorratsabsenkung auf 75% des Ausgangsvorrates auf den Parzellen mit raschem Verjüngungsgang die Endnutzung bereits nach 20 Jahren abgeschlossen ist, ist dies den langsam zu verjüngenden Parzellen erst mit 50 Jahren der Fall. Als Extrem enthält diese Versuchsserie außerdem Parzellen, die während der gesamten Laufzeit ohne Behandlung bleiben.

Kontrastreiche Varianten

Durch stark gegensätzliche Behandlungskonzepte lassen sich die Unterschiede deutlich herausarbeiten und es treten die grundlegenden Einflussfaktoren zu Tage. Solche Versuche eignen sich auch als Datenbasis für robuste Effekt-Modelle, da man hier zwischen den abgesicherten Extremen interpolieren kann und nicht in ungesicherte Skalenbereiche extrapolieren muss. Klar ist, dass die extremen Varianten dabei oftmals weit außerhalb einer praxisüblichen Behandlung liegen.

Ein Beispiel hierfür ist die neu begonnene LSD-Versuchsserie, wobei LSD als Kürzel für "Laubbaum-Solitär bis Dichtstand" steht. Neben unbehandelten Nullfeldern und Feldern mit klassischer Z-Baum-Auswahl sind in diesen Versuchen auch Solitärfelder obligatorisch, auf denen bei Oberhöhe von 10 Metern eine Baumzahlreduktion auf 30 bis 40 Stück je Hektar erfolgt.

Abb. 9 zeigt eine solche Solitärfläche kurz nach der Anlage. Waldwachstumskundlich sind solche Versuche zweifellos hoch interessant, in ihrer Außenwirkung jedoch psychologisch durchaus problematisch, insbesondere was die Akzeptanz der zuständigen Revierleitung vor Ort angeht.

Von einem Forstamtsleiter aus Oberschwaben, dessen Forstamt in den 1970er Jahren reich mit damals als radikal geltenden Standraumversuchen von Abetz gesegnet war, sind folgende Zitate aus Protokollen zu den vielen Exkursionen auf diesen Versuchen überliefert:

  • "Feld 1 wird auf nur 1200 Fichten zerstört, während Feld 3 sofort auf … 700 Stück verwüstet wird."
  • "Feld 2 wird bei 7 m Oberhöhe wie seine Nachbarn ... katastrophiert auf 2000 Stück je ha um dann aber bei 9 m Oberhöhe in’s Inferno gestoßen zu werden (Reduktion auf 250 Stück/ha)."
  • "Insbesondere zwei Versuchsfelder wurden von der weit überwiegenden Mehrheit von Hunderten von Exkursionsbesuchern als Provokation ... oder als versuchte Waldverwüstung eingestuft."

    In Abb. 10 ist als Beispiel eine Bildreihe mit den drei Parzellen aus einem Jungbestandspflegeversuch in Fichte dargestellt, beginnend mit einer Nullvariante und Baumzahlen über 100.000 Stück pro Hektar (links) über eine Auskesselungsvariante, bei der 250 Fichten je Hektar ringsum freigestellt werden (Mitte) und einer Variante mit schematischen Reduzierung auf 1.500 Fichten je Hektar (rechts).

    Während man in den 1970er Jahren der Ansicht war, aus Einsparungsgründen auf unbehandelte Nullfelder verzichten zu können, sind solche Felder (neben den eigentlichen Behandlungsvarianten) mittlerweile wieder obligatorisch, auch wenn die Arbeiten in den dichten Beständen sehr aufwändig und unangenehm sind. Gerade auf Exkursionen lässt sich die Wirkung einer Behandlung durch die Gegenüberstellung mit dem Nullfeld besonders prägnant demonstrieren.

    Versuchsserien

    Ein weiteres wichtiges Prinzip ist die Konzeption von Versuchen als Serie, in denen die einzelnen Behandlungsvarianten möglichst oft wiederholt werden. Aus statistischer Sicht fast zwingend, erfordert dies doch einen erheblichen Aufwand an Fläche, wie aus Tab. 1 hervorgeht. Trotzdem ist dieser Aufwand notwendig, denn viele in der Vergangenheit als Einzelversuche angelegte Experimente zeigen, dass diese, wenn überhaupt, nur als Fallstudien zu gebrauchen sind.

    Tab. 1: Waldwachstumskundliche Versuchsserien der FVA

    Digitale Datenverfügbarkeit

    Die digitale Erfassung und Auswertung von Messdaten ist im IT-Zeitalter eine Selbstverständlichkeit und an der Abteilung Waldwachstum seit den 1980er Jahren Standard. Derzeit werden auch die alten, nur analog vorliegenden Versuchsdaten und Aufzeichnungen in die SQL-Datenbank eingegeben. Allein das Entziffern der zum Teil sehr alten, in Sütterlin vorliegenden Messprotokolle und Aktennotizen ist sehr aufwändig, ganz abgesehen von der Dateneingabe, den notwendigen Plausibilitätskontrollen und der anschließenden Auswertungen. Dieser Aufwand wird jedoch durch den hohen Wert der zeitmäßig weit zurückreichenden und thematisch breit gefächerten Altdaten mehr als aufgewogen. Abb. 11 gibt einen Überblick über die Menge der auf der Datenbank vorhandenen Durchmesser- und Höhenmesswerte. Deutlich zu erkennen sind die durch die beiden Weltkriege bedingten Datenlücken nach 1915 und 1945. Umso erstaunlicher ist es, wie rasch die Versuchsflächenarbeiten danach wieder aufgenommen worden sind, was durchaus auch als Zeichen dafür gesehen werden kann, welchen Wert man dem ertragskundlichen Versuchswesen selbst in den wirtschaftlich schwierigen Nachkriegszeiten zumaß.

    Verwertung der Versuchsergebnisse

    Praxisbezogene Auswertungen einzelner Versuchsserien

    Für den Wissenschaftler und die Wissenschaftlerin, aber auch für die finanzierenden Institutionen ist die Frage der Verwertung der Versuchsergebnisse von großer Bedeutung. Zum einen erfolgt dies in klassischer Weise durch Auswertung einzelner Versuchsserien beispielsweise zur Klärung von Behandlungsfragen. Zu allen Hauptbaumarten Baden-Württembergs liegen solche Auswertungen vor, aus denen Behandlungsempfehlungen für unterschiedlichste Zielsetzungen der verschiedenen Waldeigentümerinnen und Waldeigentümer abgeleitet wurden. Beispiele für solche themenbezogene Auswertungen sind Publikationen zur Durchforstung von Buche (Klädtke 2002, Hein et al. 2007), Fichte (Herbstritt et al. 2006, Hein et al. 2008, Herbstritt & Kohnle 2008) oder Douglasie (Klädtke et al. 2012), zum Einfluss der Provenienz der Douglasie auf Wachstum, Stamm- und Kronen-Charakteristika (Neophytou et al. 2016, Šeho et al. 2014, Jansen et al. 2013, Kohnle et al. 2012), zur Behandlung von Tannen-Mischbeständen und Plenterwäldern (Lenk & Kenk 2007a,b), oder zum Wachstum eingeführter Baumarten (Klädtke 2016).

    Auch die in der für den Staatswald verbindlichen Richtlinie landesweiter Waldentwicklungstypen (ForstBW 2014) enthaltenen Behandlungskonzepte basieren im Wesentlichen auf diesen Auswertungen.

    Auswertungen auf Basis des gesamten Datenbestandes

    Eine mittlerweile sehr leistungsfähige Hard- und Software ermöglicht auch Auswertungen über den gesamten Datenbestand hinweg, wie beispielsweise die Analyse von Sturmschäden. Bei dieser Analyse zeigte sich nicht nur, dass die Baumhöhen bei Sturmschäden eine ganz entscheidende Rolle spielen (Abb. 12), sondern dass entgegen Meinungen aus der Praxis die Douglasie in keiner Weise sturmstabiler ist als die Fichte (Tab. 2).

    Weitere Beispiele sind die Entwicklung und Evaluierung von Wachstumssimulatoren (Albrecht et al. 2009, 2011, 2012, Mette et al. 2009, Yue et al. 2008,2013), Wachstums-Trendanalysen (Yue et al. 2011, 2012, 2014b, Kohnle et al. 2014a,b) und die Entwicklung umweltsensitiver Wachstumsmodelle (Yue et al. 2014a)

    Tab. 2: Sturmschäden auf Versuchsflächen

    Demonstrationsobjekte

    Nicht zuletzt dienen die Versuchsflächen auch als Demonstrations- und Schulungsobjekte für zahlreiche Exkursionen und Fortbildungen.

    Das Literaturverzeichnis kann von den Autoren angefordert werden.