4.2.2 Betriebssicherheit

Die Betrachtung der Ausfallrisiken ist ein wichtiger produktionsbestimmender Faktor. Ausfälle von Z-Bäumen, wenn einmal die Auslese getroffen ist, führen auch zu Produktionsverlusten. Es gilt insbesondere, wenn mit zunehmender Statur der Bäume es keinen Platz für allfällige Ersatzbäume (Reservisten) mehr gibt. Darüber hinaus führen flächige Ausfälle infolge von Windstürmen, wie sie z.B. Anfang 1990 (Sturm Viviane) bzw. um Weihnachten 1999 vorkamen (Sturm Lothar), zu verheerenden wirtschaftlichen Einbussen, umso mehr als sie noch nich hiebsreife Bestockungen treffen.

Hauptgründe für solche unerwünschten Ausfälle sind:

• Schneeschäden (Gipfel- und Stammbrüche),
• Sturmeinwirkung (Stammbrüche und Würfe),
• Krankheiten,
• Folgewirkungen der Holzgewinnung (Ernteschäden).

Die Berücksichtigung der Stabilität der Bestände und die Art und Weise, wie man sie durch angemessene Massnahmen beeinflussen kann, ist konzeptbestimmend. Bei den besonders empfindlichen Koniferen steht die Förderung der Stabilität, neben der Bildung von astfreiem Holz als wahrscheinlich wichtigstes Ziel im Vordergrund. Eine gute Bestandesstabilität ist aber ebenfalls auch bei der späteren Einleitung der Verjüngung ein wichtiger Faktor.

Stabilität als Ressource

Selbstverständlich hat die Bestandesstabilität in Wäldern mit einer vorrangigen Schutzfunktion evidente Bedeutung. So darf die Stabilität in einer solchen Situation als eigene Ressource bezeichnet werden. In solchen Fällen sind die Kriterien der Stabilität wichtiger als jene der Holzeigenschaften. Diese Schutzwälder befinden sich hauptsächlich im Gebirge, und damit meist auch in der natürlichen Zone der Nadelwälder. Für solche Verhältnisse ist gerade der Plenterwald eine ideale Bestandesform und damit auch, wo überall möglich, ein generell langfristig anzustrebendes Ziel. Dies ist umsomehr begründet, als die Plenterform in idealer Weise eine optimale Verbindung der Schutzleistungen mit Qualitätsholzproduktion sowie der meisten anderen Leistungen aus dem Walde gewährt. Sehr oft ist aber die Struktur dieser Berg- und Gebirgswälder, namentlich bei reinen Fichtenformationen, weit von derjenigen eines Plenterwaldes entfernt, weil sich in den meisten Fällen sehr gleichförmige Strukturen bilden, ausser in der subalpinen Stufe. So neigen sie in den Altersphasen zu grossflächigen Zusammenbrüchen (Korpel, 1982, 1995) <ref>Korpel, S., 1982: Degree of equilibrium and dynamical changes of the forest on example of natural forests of Slovakia. Acta. Fac. forest. Zvolen, 24: 9-31.</ref><ref>Korpel, S., 1995: Die Urwälder der Westkarpaten. G. Fischer, Stuttgart, 310 S.</ref>. Das Problem der Stabilität in den gleichförmigen Wäldern verdient also die volle Aufmerksamkeit.

Referenzen

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Ausmass der zufälligen Ausfälle

Nicht nur bei Schutzwäldern gehören die Risiken zu wichtigen Produktionsfaktoren. Wie eine Statistik für Süddeutschland zeigt (Tab. 4.3), bilden die unvorhergesehenen Nutzungen oder sog. Zwangsnutzungen einen nicht unbedeutenden Anteil, welcher geschätzt etwa ein Viertel des Hiebsatzes beträgt. In den Bergregionen mit erhöhten Risiken (namentlich in den Föhntälern) kann dieser Anteil 50 % oder sogar deutlich mehr betragen. In solchen Fällen bleibt dem Waldbauer nicht mehr viel Handlungsfreiheit. Angegeben sind in der Tabelle 4.3 die Anteile der Zwangsnutzungen im Verhältnis zum vorgesehenen periodischen Holzeinschlag (sog. Hiebsatz). Die Werte sind Mittelwerte, bezogen auf eine Dauer von 30 Jahren. In Jahren mit schweren Katastrophen kann das Ausmass der Zwangsnutzungen ein Mehrfaches des normalen Hiebsatzes betragen. Nach dem Windsturm Lothar (26. Dezember 1999) wurde in der Schweiz 2 % des Waldfläche, bzw. 3 % des stehenden Holzvolumens betroffen. Das entspricht in etwa 2 bis 3 mal dem normalen Hiebsatz. Lokal lagen bei besonders stark betroffenen Forstbetrieben das 10- bis 25-fache der normalen Jahresnutzung am Boden.

Tabelle 4.3 : Ursachen der Zwangsnutzungen in süddeutschen Staatswäldern Gilt für Staatswälder Süddeutschland (Baden-Württemberg und Bayern)<ref>Rottmann, M, 1985: Schneebruchschäden in Nadelholzbeständen. Sauerländer's Frankfurt, 159 S.</ref>

Die Zwangsnutzungen stellen für die Forstbetriebe in mehrfacher Hinsicht Nachteile dar. Einerseits sind das direkte Verluste des liegenden und stehenden Holzes bzw. Verluste für die vorzeitigen Nutzungen. Auch sind Verluste wegen der erschwerten Ernte miteinzurechnen. Die Erntekosten von Zwangsnutzungen sind oft doppelt so hoch wie diejenigen von normalen Nutzungen. Gründe dafür sind z.B. die Verteilung der Bäume oder allgemein der zerstreute Anfall der Zwangsnutzungen sowie die Verschachtelung der einzelnen Bäume.

Mässige Stürme führen zu Streuschäden. Sie führen dann nur zu einigermassen noch tragbaren Einzelverlusten. Unter Umständen ist ihre Wirkung nicht einmal als negativ zu bewerten, wenn sie zu Auflockerung der Bestockung führt, und so ähnlich wie eine Durchforstung eine gewisse Strukturierung im Kronenraum erzeugt, allerdings ist die Wirkung im Gegensatz zur Durchforstung neutral, d.h. ohne den Vorteil der Auslese.

Bei Überschreitung einer kritischen Grenze kann die Bestockung derart aufgelöst sein, dass ihre Stabilität mittelfristig nicht mehr gewährleistet ist. Bei noch stärkeren Schäden (in der Regel bei heftigen Stürmen) entstehen Lücken unterschiedlicher Grösse, welche später Angriffspunkte für Wirbelbildung von Folgestürmen bilden können und somit zu einer Prädisposition für Sekundärschäden, ja sogar zu einer Labilisierung führen. So zeigen Quine und Bell (1998) für besonders häufig von heftigen Stürmen heimgesuchte Regionen in Europa (Schottland), dass Stürme (mit Windgeschwindigkeiten von zw. 30 und 60 m s^-1; d.h. zw. 108 und 216 st km^-1) in der Regel zur Bildung von mittleren Bestandeslöchern (10 bis 30 Aren) führen (siehe Abb. 4.4). Grosse Flächen entstehen auch, aber seltener.

Abb. 4.4: Verteilung der infolge starker Windstürme entstandenen Lochgrössen<ref>Quine, C.P., Bell, P.D., 1998: Monitoring of windthrow occurrence and progression in spruce forests in Britain. Forestry 71, 2: 87-97.</ref>

Gilt für 8 sturmexponierte Standorte in Grossbritanien und Sturmereignisse mit Windgeschwindigkeit en von zw. 30 und 60 ms^-1

Referenzen

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Wirkunsweise von Schnee und Stürmen

Grundsätzlich bestehen zwischen den zwei Schadengefahren Stürme oder schwerer Schnee in der Ursache und Wirkung relevante Unterschiede, nämlich:

Schneeschäden

• wirken durch vertikale statische Kräfte. Bäume sind durchBiegungskräfte (ev. Knickung) beansprucht (siehe Abb. 4.5). Die Schlankheit der Stämme (sog. h:d Quotient) gilt als wichtiger Indikator der Empfindlichkeit.
• betreffen Jungbestockungen in der Phase des höchsten Höhenwuchs (Stangenholzphase).
• Es gibt klare prädisponierende Faktoren: Baumarten, Höhenlagen, Exposition.
• So sind Schäden prognostizierbar, bzw. durch vorbeugende Pflege kontrollierbar.

Nassschneeereignisse ziehen vor allem Bestände aus Nadelbäumen in Mitleidenschaft. Besonders anfällig sind Bestände der Waldföhre, deren buschförmige Nadeln einen grossen Anteil des Schnees zurückhalten, sowie Fichtenbestände. Die gefährdete Höhenzone besteht im Bereich, wo Nassschneefälle am häufigsten leicht unter den Gefrierpunkt fallen. Solange die Temperatur nicht über den Gefrierpunkt steigt, gibt es keine Entladung der interzipierten Schneemasse (Stadler et al., 1998) <ref>Stadler, D., Bründl, M., Schneebeli, M., Meyer-Grass, M., Flühler, H., 1998: Hydrologische Prozesse im subalpinen Wald im Winter.</ref>. Der grösste Gefährdungsbereich ist in den Regionen nördlich der Alpen um 500 und 700 m ü. M.. In diesen Höhenbereichen kann der mit Wasser gesättigte Schnee, der ein spezifisch hohes Gewicht aufweist, das dreimal so hoch ist wie dasjenige von trockenem, kaltem und leichtem Schnee, schwerwiegende Schädigungen verursachen.

Abb. 4.5: Unterschiede in der Belastung zwischen Schneedruck und Windstürmen nach Marsch (1989) <ref>Marsch, M., 1989: Stabilisierung von Fichtenbeständen gegenüber Schnee und Sturm durch Dichteregulierung in der Jugend. In: Proceedings IUFRO Symposium: Treatment of young forest stands, Techn. Univ. Dresden: 96-119.</ref>

Sturmschäden

• wirken durch seitliche Kräfte mit hoher dynamischer Beanspruchung. Unter pulsierenden Windstössen (Böen) schwingen die Bäume in kurzen intermittierenden Perioden von einigen Sekunden;
• Ältere Bestände aus wintergrünen Nadelhölzern sind betroffen, weil die Windstärke über dem Walddach von oben abnimmt und auch die Wirkung (Biegemoment) mit der Baumhöhe und Kronendichte zunimmt;
• Die Stabilität beruht auf unterschiedlichen Komponenten: mechanische Festigkeit des Stammes (Bruch) und Verankerung (Wurf);
• weniger der h:d Quotient ist als Indikator massgebend, sondern der Gesundheitszustand des Wurzelsystems, die Bodeneigenschaften und die Rauhigkeit des Waldgefüges ;
• die lokale Wirkung der Stürme ist sehr zufällig und also kaum voraussehbar.

Referenzen

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Schadenbilder und Empfindlichkeiten

Schnee

Mechanisch betrachtet führt die Schneebelastung dazu, dass der Baum durch Beugung seitlich nachgibt, wodurch im Stamm entsprechende Zug- und Druckkräfte entstehen. Die Schneelasten verursachen mechanisch betrachtet nicht das Knicken, sondern Biegungsbeanspruchungen (Rottmann, 1985) <ref name="Rottmann">Rottmann, M, 1985: Schneebruchschäden in Nadelholzbeständen. Sauerländer's Frankfurt, 159 S.</ref> Je nach Schadensereignis entstehen Kronenbrüche oder Stammbrüche. Die Basis der Baumkrone ist ebenfalls eine bevorzugte Bruchstelle. Statistisch gesehen stellt man vor allem Brüche an der Kronenbasis, andererseits aber auch Brüche im untersten Viertel oder im untersten Drittel des Stammes (Rottmann, 1985) <ref name="Rottmann">Rottmann, M, 1985: Schneebruchschäden in Nadelholzbeständen. Sauerländer's Frankfurt, 159 S.</ref> fest. Letztere Schäden weisen die schwerwiegendsten Folgen auf, weil die betroffenen Bäume logischerweise nicht überleben, im Gegenteil zu Kronenbrüchen, bei welchen die Bäume oft überleben, wenn ein genügend grosser Anteil der belaubten bzw. benadelten Krone bestehen bleibt.

Die Empfindlichkeit gegenüber Schäden hängt einerseits von den statischen Eigenschaften der einzelnen Bäume ab, also von der Stammform, andererseits ist entscheidend, wie weit das kollektive Gefüge ein seitliches Schwanken der Einzelglieder zulässt. Von der Last- und Kräfteverteilung her gesehen ist die Anfälligkeit auf Brüche abhängig von der Höhe des Kronenansatzes und der Kronenlänge, da durch diese zwei Grössen der Schwerpunkt der Last massgeblich bestimmt wird (siehe Abb. 4.6). Je kürzer eine Krone ist und je höher ab Boden ihrAnsatzpunkt liegt, desto wichtiger wird das Biegemoment, womit das Bruchrisiko ansteigt.

Abb. 4.6: Beanspruchung der Bäume durch die Schneelast.

Rottmann hat durch seine systematischen Aufnahmen von Schneebruchschäden im Lehrwald der forstlichen Fakultät der Universität München gezeigt, dass eine enge Abhängigkeit zwischen den Schäden und dem mittleren Schlankheitsgrad (oder das Verhältnis h/d) eines Bestandes besteht (siehe dazu Abb. 4.7).

Abb. 4.7: Schneedruckschäden und Schlankheitsgrad im Lehrwald von Landshut der forstlichen Fakultät München. <ref name="Rottmann">Rottmann, M, 1985: Schneebruchschäden in Nadelholzbeständen. Sauerländer's Frankfurt, 159 S.</ref>

Die Schäden steigen merklich an, wenn der mittlere Schlankheitsgrad einen Wert von 85 übersteigt, und sie nehmen leicht ein kritisches Ausmass an, wenn die Grenze von 100 überschritten wird. Auch innerhalb eines Bestandes werden die Überschlanken mehr betroffen als die herrschenden, wie dies die Beobachtung der Schneedruckschäden von Merkel (1975) <ref name="Merkel">Merkel, O., 1975: Schneebruch im Fichtenbestand bei 40jähriger Auslesedurchforstung. Allg. ForstZ. 30: 663-665.</ref> in einem 48-jährigen Fichtenbestand in Baden-Württemberg zeigen (Abb. 4.8). Bei winterkahlen Laubhölzern liegt die kritische Grenze bei wesentlich höheren h/d-Werten, nämlich bei h/d von 140 für die Buche (nach Kodrik, 1991) <ref>Kodrik, J., 1991: Einfluss der bestandesbildenden Kennziffern auf die Intensität der Beschädigung von Buchenbeständen durch Schnee. In: 3. IUFRO Buchensymposium. S. Korpel & L. Paule (Eds), Hochschule für Forstwirtschaft und Holztechnologie, Zvolen:326-330.</ref>.

Abb. 4.8: Zusammenhang zwischen Schlankheitsgrad und Schneedruckschäden in einem 48-jährigen Fichtenbestand; Fläche Kandern Baden-Württemberg <ref name="Merkel">Merkel, O., 1975: Schneebruch im Fichtenbestand bei 40jähriger Auslesedurchforstung. Allg. ForstZ. 30: 663-665.</ref>

Im Bestandesalter des Stangenholzes ist die Phase mit der höchsten Anfälligkeit gegenüber Schneeschäden, weil sie auch diejenige mit der grössten Zunahme des Wettbewerbes, d.h die Phase des stärksten Höhenwachstums ist.

In der Tat zeigen die Beobachtungen von Rottmann für die empfindlichen Baumarten (Fi, Fö)ein Maximum an Schäden in den Stangenhölzern mit gleichförmiger, homogener Struktur und Bestandesalter zwischen 20 und 50 Jahren (Tab. 4.9). Dabei treten solche Schäden in jungen Bestockungen zuerst konzentriert, d.h. in flächiger Form auf. Mit zunehmender Bestandesentwicklung dagegen werden die Schäden eher zerstreuter.

Tabelle 4.9: Empfindlichkeit der Baumarten gegenüber Schneeschäden

Von Schneeschäden besonders betroffen sind also vor allem Stangenhölzer, wo auch vor allem Stammbrüche vorkommen. Mit zunehmendem Bestandesalter verschieben sich die bevorzugten Bruchstellen nach oben, d.h. in den Bereich der Baumkronen, was vermehrt zu Beschädigungen innerhalb der Kronen führt. Eine solche Verschiebung der Schäden vom unteren Stamm- in der Kronenbereich zeigt sich ebenfalls als Ergebnis der Erhöhung der Durchforstungsstärke. Die Faktoren, welche die Anfälligkeit eines Baumes bzw. eines Bestandes gegenüber Schneeschäden bestimmen, sind neben der Baumart und der Höhe über Meer auch die Bestandesdichte und das Bestandesalter, der Schlankheitsgrad, die Kronenlänge, die Unregelmässigkeit der Kronenform, die Länge der Internodien (Stammabschnitt zwischen Astquirlen) in der Krone (Möhring, 1981) <ref>Möhring, B., 1981: Ueber den Zusammenhang zwischen Kronenform und Schneebruchanfälligkeit bei der Fichte. Forstarchiv 52, 4: 130-134.</ref> und eventuell genetische Faktoren, ferner die topographische Lage und letztendlich die Exposition eines Bestandes.

Referenzen

<references/>

Auch sehen

• Schadenbilder und Empfindlichkeiten
• Betriebssicherheit: Strategien
• Bedeutung des Waldrandes