Forstwissenschaftliches Centralblatt

, Volume 94, Issue 1, pp 89–104 | Cite as

Ökosystematische Simulation des Nutzeffektes der Sonnenenergie für Wälder

  • M. Matsuda
  • A. Baumgartner
Abhandlungen
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Zusammenfassung

Ein Modell, welches die Massenproduktion einer Pflanzengesellschaft unter den natürlichen Bedingungen (vgl. Abb. 1) beschreibt, ist mathematisch formuliert und numerisch ausgewertet. Hierbei sind physikalische und ökologische Gesetze kombiniert. Die Grundgleichung (15) ist auf den Blattflächenindex, auf Strahlungsintensität und Temperatur reduziert. Schließlich ist die Theorie auf die Verhältnisse eines 70jährigen Fichtenhochwaldes im Ebersberger Forst (γ=48°N, γ=11°E) angewandt.

Als Hauptergebnisse sind festzuhalten:
  1. 1.

    Die Massenproduktion steht in engem Zusammenhang mit der Art der vertikalen Verteilung und der Höhe des Blattflächenindex (vgl. Abb. 8–11).

     
  2. 2.

    Für günstige Umweltbedingungen, z. B. hohe Strahlungsleistung bei gemäßigter Temperatur, produzieren alle Bestandsschichten positiv. Unter ungünstigen Bedingungen, insbesondere geringer Strahlung und hoher Temperatur, wird in einzelnen Kronenschichten mehr Pflanzenmasse verbraucht als erzeugt. Der Anteil der “Minus-Produktion” ist vertikal variabel und hängt vom Bestandsklima ab (vgl. Abb. 9).

     
  3. 3.

    Unter gegebenen Strahlungsbedingungen existiert eine bestimmte optimale Temperatur, um maximale Pflanzenmasse zu produzieren. Die optimale Temperatur nimmt mit der verfügbaren Nettostrahlung zu (vgl. Abb. 12).

     
  4. 4.

    Die Massenproduktion wächst linear im Verhältnis zur verfügbaren Nettostrahlung; je höher die Temperatur, um so größer ist die Zuwachsrate (vgl. Abb. 13).

     
  5. 5.

    Für einen Fichtenhochwald liegt der Blattflächenindex für optimale Produktion um 16 (vgl. Abb. 10).

     

Die obengenannten Ergebnisse der Berechnung wurden unter der Annahme gleicher Bodenverhältnisse und gleicher Assimilationsintensität für alle Blätter gewonnen. Ferner wurde die Strahlungsintensität von horizontalen Flächen in der Krone anstelle der tatsächlich absorbierten Strahlung der verschieden orientierten Blätter oder Nadeln veranschlagt. Trotz solcher Vereinfachungen darf bereits jetzt angenommen werden, daß die eingeschlagenen methoden zu einem besseren Verständnis für den komplexen Mechanismus der Massenproduktion einer Pflanzengemeinschaft führt. Das Verfahren unterscheidet sich prinzipiell von physiologischen an Einzelblättern (Nadeln). Durch die möglichen Simulationen können am Rechner Experimente in kurzer Zeit vollzogen werden, die sich im praktischen Waldbau über Jahrzehnte erstrecken. Insofern sind solche Rechnungen wertvolle Hilfsmittel zur Rationalisierung des forstlichen Versuchswesens auf dem Gebiet der Wachstums- und Ertragskunde. Das Modell erlaubt auch die täglichen und jährlichen Variationen der Massenproduktion unter den verschiedenen Klimabedingungen zu untersuchen. Die Rechnungen hierfür sind eingeleitet.

Ecosystematic approach to the effective use of solar energy by forests

Summary

By combining both physiological and ecological laws a model is presented that gives the mass production of a forest community under the natural environment conditions. The equation is reduced to 3 main parameters only, namely leaf area, radiation and temperature. Assimilation- and respiration intensity are given in above terms. The model is applied to 9 different types of vertical structure of the canopy, expressed by the vertical distribution of leaf areas. Vertical distribution of mass production is evaluated for strong and poor radiation flux. Finally optimal mass production is related to leaf area index, plant temperature and net radiation. The model is a base to simulate the effects of silvicultural variations of canopies in different climate and to imitate diurnal and annual changes of plant mass production.

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Copyright information

© Verlag Paul Parey, Hamburg und Berlin 1975

Authors and Affiliations

  • M. Matsuda
    • 1
    • 2
  • A. Baumgartner
    • 2
  1. 1.Kagawa UniversityMiki-Tyo, Kagawa-KenJapan
  2. 2.Institut für Meteorologie der Forstlichen Forschungsanstalt MünchenMünchen

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