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2006Type
- Doctoral Thesis
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Abstract
Die Fichte {Picea ab/es) ist die häufigste Baumart im europäischenGebirgswaldund damit von sehr grosser Bedeutung für die Schutzwirkungdes Waldes gegen Naturgefahren. Nach Sturmereignissenkönnen in den Folgejahren durch den Befall des Borkenkäfers (Ips typographus) Fichtenwälder grossflächig absterben. In der hochmontanen und subalpinen Stufe wirkt sich dieser Prozess besonders gravierend aus, da dort der Fichtenanteil häufig nahe bei 100% liegt. In diesen Lagen benötigt die natürliche Verjüngung mehrere Jahrzehnte (30-70 Jahre) bis sie wieder schutzwirksam wird. Gehen der Zerfall des Altbestandesund die Zersetzung des Totholzes sehr rasch vor sich, besteht die Gefahr, dass während einer Zeitspannedie Schutzwirkungdes Waldes unter ein kritisches Niveau absinkt. Über die Verjüngungszeiträumesolcher der natürlichenSukzession überlassenenFlächen gibt es relativ zuverlässige Daten, über die Abnahme der Schutzwirkungdes abgestorbenen Altbestandesist jedoch nur sehr wenig bekannt. Das Ziel der vorliegenden Studie war es, das Verhalten abgestorbener Bäume bei mechanischer Belastung, wie sie durch die NaturgefahrenLawinen und Schneebewegungen, Steinschlag und Rutschungen verursacht werden, zu analysieren und den Einfluss von holzzersetzendenPilzen auf die Festigkeit der Stämme zu bestimmen. Die Untersuchungen wurden im Rahmen einer Fallstudie im Gandbergwald bei Schwanden im Kanton Glarus durchgeführt. Nach dem Sturm Vivian (1990) starb dort in den Jahren 1992-97 ein Gebirgsfichtenwald nach Borkenkäferbefall grossflächig (ca. 100 ha) ab. Die Borkenkäferschadenflächewurde nicht geräumt sondern die abgestorbenen Fichten stehen gelassen. Bereits fünf bis zehn Jahre nach dem Absterben brachen die Fichten in einigen Metern über dem Boden ab. Unterschiedlich lange Stammreste verblieben als stehendes Totholz (Stirzel). Es wurde die mechanische Stabilität von solchen Stirzeln ca. 10 Jahre nach dem Absterben gemessen.Mit Umziehversuchen an ganzen Stirzeln im Gelände wurde eine statische Belastung, wie sie im Winter durch Schneedruck entsteht, simuliert. Auf einer Anprallanlage wurden Stammabschnitte mit einem Fallgewicht durchschlagenund die Bruchschlagarbeit berechnet. Mit dieser Versuchsanordnung konnten dynamische, stossartige Belastungen, welche bei Steinschlag auftreten, simuliert werden. Aus den Bruchflächen der beprobten Stirzel und Stammabschnitte wurden die Fäuleerreger isoliert und identifiziert. Da das Wurzelsystem der Stirzel zur Stabilisierung des Bodens gegen Rutschungen beiträgt, wurde die Zugfestigkeit an ausgegrabenen Wurzeln von abgestorbenen Bäumen und von frisch gefälltenFichten ermittelt und miteinander verglichen. Bei den Umziehversuchen versagten drei Viertel der getesteten Stirzel durch Stammbruch und dies bei niedrigerenBiegemomentenals die Stirzel, welche durch Entwurzelung versagten. Im Vergleich zu lebenden Fichten widerstanden die Stirzel, welche sich entwurzelten, einem um 54% und die gebrochenen Stirzel einem um 78% niedrigeren Biegemoment. In allen Stirzeln, die durch Stammbruch versagten, war in der Bruchflä¬ che die Pilzart F. pinicola und eine ausgedehnte Fäule vorhanden. Die mittlere Bruchhöhe betrug 1.08 ±0.51m. Bei der Bestimmungder Bruchschlagarbeit zeigten Stammabschnitte aus Totholz, welche bereits durch F. pinicola besiedelt waren, die tiefsten Werte (25.59 ±7.74 kJ/m2). Bei Stammabschnitten aus Totholz, in welchen der Pilz nicht nachgewiesen werden konnte, wurden mittlere Bruchschlagarbeitswertevon 131.89 ±34.52 kJ/m2 und bei Stammabschnitten aus frischem Fichtenholz die höchsten Werte von 238.89 ±40.43 kJ/m2 berechnet. Der Porling Fomitopsispinicola (Rotrandiger Baumschwamm)war 10 Jahre nach dem Absterben der Fichten am Gandberg durch Borkenkäferbefall der dominante Fäuleerrerger in den Stirzeln. Er wurde in 68.7% (n~90) aller Basidiomyzetenisolate aus oberirdischen Totholz nachgewiesen. F. pinicola verursacht in den Stirzeln eine Splint- und Kernholzfäule,die zu einer entscheidendenFestigkeitsreduktion der Stirzel führt. Potentiell pathogene Pilzarten wie Armillaria spp. (Hallimasch)oder H. annosum (Wurzelschwamm) traten nur selten als Fäuleerreger auf. Eine Beeinträchtigung der nachfolgenden Verjüngung oder der benachbarten, lebenden Bestände durch Pathogene aus dem Totholz ist somit sehr unwahrscheinlich. Wenn die abgestorbenen Bäume schnell (5 - 10 Jahre) zusammenbrechenund das liegende Totholz quer zum Hang zum Liegen kommt erhöht sich die Schutzwirkunggegen Lawinen und Steinschlag. Die Stämme und Stirzel halten Steine auf und stützen die Schneedeckeab. Bei steilen Flächen (Hangneigung >70%) ist die Schutzwirkungdes Totholzes fraglich. Das Totholz kann mit zunehmender Zersetzung selber in Bewegung geraten und mit der Schneedeckezusammen abrutschen. Wurzeln von vor ca. 10 Jahren abgestorbenen Fichten hatten im Vergleich zu Wurzeln von frisch gefällten, lebenden Fichten eine um 29% reduzierte Zugfestigkeit und konnten 75% weniger Verformungsarbeitaufnehmen. Deshalb nimmt bei erosions- und rutschungsempfindlichen Böden die Gefahr von oberflächenahenRutschungen nach dem Absterben der Bäume in Folge der zunehmendenZersetzung des Wurzelholzes zu. Die Übertragbarkeit der in der vorliegenden Arbeit erarbeiteten Schlussfolgerungen auf andere Standorte ist mit zusätzlichen Versuchen auf anderen Standorten und zu unterschiedlichenZeitpunkten der Zerfallssukzession zu überprüfen. Dafür können die in der vorliegenden Arbeit entwickelten Methoden verwendet werden. Grundsätzlich bieten Flächen mit abgestorbenen Fichten trotz der abnehmenden Festigkeit des Holzes eine Schutzwirkunggegen Naturgefahren. Es kann aber nicht ausgeschlossen werden, dass an gewissen Standorten und bei ungünstigenBedingungen die Schutzwirkungdes zerfallendenBestandes nicht ausreicht, bis eine aufkommende Verjüngung genügendSchutzwirkungbieten kann. Die von einer solchen Fläche ausgehenden Gefährdung muss fallweise unter Berücksichtigung der möglichen Naturgefahren und der standörtlichen Bedingungen beurteilt werden. Weiter wird in dieser Arbeit empfohlen, ungeräumte Borkenkäferflächensorgfältig zu beobachten um gegebenenfalls Massnahmen ergreifen zu können. Show more
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https://doi.org/10.3929/ethz-a-005268444Publication status
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WSLSubject
TOTHOLZ + MODERHOLZ (FORSTÖKOLOGIE); BRUCHFESTIGKEIT (ELASTOMECHANIK); SECURING OF EARTH MASSES (EARTHWORK CONSTRUCTION); LANDSLIDES (GEOMORPHOLOGY); PICEA (BOTANY); PROTECTION FORESTS + PROTECTIVE FORESTS (FORESTRY); PICEA (BOTANIK); BIOMECHANICS (BOTANY); SCHUTZWÄLDER (FORSTWIRTSCHAFT); ERDKÖRPERSICHERUNG (ERDBAU); BIOMECHANIK (BOTANIK); DEAD WOOD (FOREST ECOLOGY); ARMILLARIA + HONEY FUNGUS + SHOE STRING FUNGUS (PLANT PATHOLOGY); WALDSCHÄDEN DURCH MYCOPLASMOSEN, PILZ- UND BAKTERIENKRANKHEITEN; BREAKING STRENGTH (ELASTOMECHANICS); RUTSCHUNGEN (GEOMORPHOLOGIE); SCHWANDEN (KANTON GLARUS); HETEROBASIDION + ROOT ROT OF TREES + BUTT ROT (PLANT PATHOLOGY); HETEROBASIDION + ROTFÄULE + STAMMFÄULE + WURZELSCHWAMM (PHYTOPATHOLOGIE); FOREST DAMAGES BY MYCOPLASMOSIS , FUNGAL AND BACTERIAL DISEASES; SCHWANDEN (CANTON OF GLARUS); ARMILLARIA + HALLIMASCH (PHYTOPATHOLOGIE)Organisational unit
03297 - Holdenrieder, Ottmar (emeritus)
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Diss. Eidgenössische Technische Hochschule ETH Zürich, Nr. 16638, 2006.More
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