Der Anbau und die Züchtung schnellwachsender Baumarten gewinnen aufgrund der stetig steigenden Nachfrage nach regenerativen Rohstoffen wieder zunehmend an Bedeutung. Pappeln in ihren unterschiedlichen Sektionen stellen eine Möglichkeit zur Erzeugung nachwachsender Dendromasse auf landwirtschaftlichen Standorten dar.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde das Wachstum von Pappeln der Sektion der Weiß- und Zitterpappeln (Populus) wachstumskundlich untersucht.
Zur Sektion Populus gehören unter anderem die Europäische Aspe (Populus tremula L.), die Amerikanische Aspe (Populus tremuloides Michx.) sowie die Silber-Pappel (Populus alba L.). Die Wuchsüberlegenheit von Hybriden aus Europäischen und Amerikanischen Aspen ist seit langem bekannt. Im Zuge des vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft durch die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe geförderten und in drei Phasen durchgeführten Projektes „FastWOOD“ wurde seit 2009 ein neues Programm zur Züchtung von Hybridaspen durchgeführt. Dabei wurde auf den Erkenntnissen früherer Züchtungsperioden aufgebaut. Zuchtbäume wurden zum Teil in bestehenden Klonarchiven ausgewählt.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollten schwerpunktmäßig Fragestellungen zur Schätzung der Biomasse, zur Schaftform, zur Rohdichte sowie zur Zuchteignung ausgewählter Elternbäume betrachtet werden.
Von 50 ausgewählten Aspen-Nachkommenschaften auf vier Versuchsflächen in Brandenburg, Sachsen, Mecklenburg-Vorpommern und Schleswig-Holstein wurden insgesamt 982 Bäume hinsichtlich ihrer oberirdischen Biomasse untersucht. Zusätzlich wurde bei 20 Bäumen die unterirdische Biomasse bestimmt. Die erhobenen Da-ten wurden dafür genutzt, nachkommenschaftsspezifische Standardbiomassefunktionen herzuleiten. Dazu wurde aufgrund der hohen Anpassungsgüte und des biologisch plausiblen Verlaufs eine allometrische Funktion verwendet. Auf dieser Grundlage wurde versucht, die Parameter a0 und a1 der Standardbiomassefunktion mittels einfacher Eingangsgrößen, wie der Bestandesmittelhöhe und der Stammzahl zu schätzen, um so den Vorrat einfach ermitteln zu können. Dies ist mit der vorhandenen Datenbasis jedoch nicht gelungen. Mögliche Ursachen dafür können in der geringen Anzahl unterschiedlicher Standorte und der geringen Altersspreite der aufgenommenen Bäume begründet sein. In diesem Bereich sind weitere Forschungsarbeiten notwendig.
Zur Volumenermittlung am stehenden Stamm bei der Aspe wird derzeit die Schaftholzvolumenfunktion nach KNAPP (1973) verwendet. Auf Grundlage von 682 sekti-onsweise vermessenen Aspen im Alter zwischen 6 und 43 Jahren konnte festgestellt werden, dass die Schaftholzvolumenfunktion nach KNAPP (1973) das wahre Einzelbaumvolumen systematisch unterschätzt. Aus diesem Grund wurden mittels der erhobenen Daten zwei neue Schaftholzvolumenfunktionen abgeleitet. Eine für den d1,3-Bereich <7 cm, die andere für den d1,3-Bereich ≥7 und ≤ 36 cm. Die auf einer umfangreichen Versuchsdatenbasis aufbauenden und gut angepassten Volumenfunktionen erlauben den Zusammenhang zwischen Schaftholzvolumen, Höhe und d1,3 frei von systematischen Abweichungen zu modellieren.
Die Rohdichte spielt sowohl bei der stofflichen, als auch bei der energetischen Holznutzung eine entscheidende Rolle. Nichts desto trotz spielten Rohdichteuntersuchungen als Prüfkriterium auf Nachkommenschaftsprüfungen bislang keine Rolle, da die Verfahren in der Regel aufwändig und destruktiv sind. Das seit den 1970er Jahren angewendete Pilodynverfahren nutzt die Eindringtiefe einer 2,5 mm dünnen Nadel zur Bestimmung der Holzdichte. Dichte und Eindringtiefe stehen in einem umgekehrt proportionalen Verhältnis. Das bedeutet, dass die Prüfnadel umso tiefer ins Holz eindringt, je geringer die Dichte ist. Anhand einer stereometrischen Holzdichtemessung nach den Vorgaben der DIN 52182 konnte eine Regressionsfunktion abgeleitet werden, anhand derer die erhobenen Pilodynwerte in Rohdichten umgerechnet werden können. Auf drei Versuchsflächen in Brandenburg, Sachsen und Schleswig-Holstein wurden Aspen hinsichtlich ihrer Holzdichte mit dem Pilodyn 6 J Forest (Proceq SA, Schwerzenbach, Schweiz) untersucht. Die Untersuchungen konnten zeigen, dass die Rohdichte sowohl genetisch als auch standörtlich beeinflusst wird. Hybridaspennachkommenschaften hatten in der Regel eine geringere Dichte. Gleiche Nachkommenschaften hatten bei besserem Standort zudem eine geringere Dichte als auf schlechteren Standorten. Da sich das Verfahren bewährt hat, sollte es zukünftig als zusätzliches Mittel genutzt werden, um züchtungsrelevante Holzmerkmale auf Versuchsflächen zu erheben.
Auf Grundlage der ausgewerteten Daten sind acht Kreuzungsnachkommenschaften in die engere Auswahl gekommen. Zwei dieser Nachkommenschaften sind bereits als Vermehrungsgut zugelassen. Für die restlichen sechs Nachkommenschaften, allesamt Hybridaspen, konnte eine Zulassungsempfehlung ausgesprochen werden.:1. Einführung in den Problemkreis
2. Stand des Wissens
2.1 Die Gattung Populus
2.2 Vorkommen und Verbreitung der Pappeln der Sektion Populus
2.2.1 Europäische Aspe (Populus tremula L.)
2.2.2 Amerikanische Aspe (Populus tremuloides Michx.)
2.2.3 Silber-Pappel (Populus alba L.)
2.3 Standortsanforderungen
2.3.1 Europäische Aspe (Populus tremula L.)
2.3.2 Amerikanische Aspe (Populus tremuloides Michx.)
2.3.3 Silber-Pappel (Populus alba L.)
2.3.4 Hybridaspen
2.4 Holzeigenschaften der Aspe
2.5 Physikalische Kenngrößen
2.6 Verwendung des Aspenholzes
2.7 Geschichtliche Entwicklung des Aspenanbaus in Deutschland
2.8 Waldbauliche Behandlung
2.9 Anbau auf Kurzumtriebsflächen
2.10 Biotische und abiotische Risiken
2.11 Die Aspe im Klimawandel
2.12 Naturschutzfachliche Betrachtung
2.12.1 Ökologische Integration
2.12.2 Prädation und Herbivorie
2.12.3 Interspezifische Konkurrenz
2.12.4 Hybridisierung
2.12.5 Krankheits- und Organismenübertragung
2.12.6 Gefährdung der Biodiversität, Invasivität
2.12.7 Andere ökosystemare Auswirkungen
2.12.8 Möglichkeiten der Kontrolle
2.13 Wachstumskundliche Untersuchungen
2.13.1 Untersuchungen zur Massenleistung
2.13.2 Untersuchungen zur Form des Einzelbaums
2.13.3 Rohdichtebestimmung
3. Zielstellung der Arbeit
4. Material und Methoden
4.1 Flächenanlage und Versuchsdesign
4.2 Flächenvorbereitung und Pflegemaßnahmen
4.3 Standortcharakterisierung
4.4 Biomassefunktionen
4.5 Wurzelbiomassefunktion
4.6 Holzmesskundliche Untersuchungen am Einzelbaum
4.7 Rohdichtebestimmung mittels Pilodyn
4.8 Stereometrische Rohdichtebestimmung
4.9 Bestandesaufnahmen
4.9.1 Anwuchs- und Überlebensrate
4.9.2 Höhe
4.9.3 Durchmesser
4.9.4 Schaftform
4.9.5 Rostbonitur
4.10 Mathematisch-statistische Analyseverfahren
4.11 Berechnung von Selektionsindizes
5. Ergebnisse
5.1 Standardisierung von Biomassefunktionen
5.1.1 Eignung verschiedener Gleichungen zur Aufstellung von Biomassefunktionen
5.1.2 Lage und Form der Standardbiomassefunktion
5.1.3 Bestimmung der Parameter der Standard-Biomassefunktion
5.1.3.1 Beziehung zwischen der Mittelhöhe und den Parametern a0 bzw. a1
5.1.3.2 Beziehung zwischen der Stammzahl und den Parametern a0 bzw. a1
5.1.3.3 Zusammenhang zwischen den Parametern a0 und a1
5.2 Trockenmasseleistung ausgewählter Nachkommenschaften
5.3 Wurzelbiomassefunktion
5.4 Holzmesskundliche Untersuchungen
5.4.1 Volumenermittlung für die Probebäume
5.4.2 Übernahmeprüfung der Schaftholzvolumenfunktion nach KNAPP (1973)
5.4.3 Modellierung einer baumartenspezifischen Schaftholzvolumenfunktion für die Baumart Aspe
5.4.4 Schaftholzvolumentafel
5.4.5 Unechte Ausbauchungsreihe
5.4.6 Schaftholzformzahl
5.5 Rohdichte
5.5.1 Altlandsberg (AS 10/1)
5.5.2 Thammenhain (AS 10/2)
5.5.3 Trenthorst (Bio 11)
5.5.4 Auswertung der gemeinsamen Prüfglieder aller Flächen
5.6 Zusammenhang zwischen d1,3 und mittlerer Eindringtiefe
5.7 Beurteilung der Bestandesnachkommenschaften mit Hilfe eines Selektionsindex als Grundlage für weitere Züchtungsbemühungen und als Voraussetzung zur Herleitung von Zulassungsempfehlungen
6. Diskussion
6.1 Ermittlung eines Modells zur Schätzung der Parameter a0 und a1 der Standardbiomassefunktion für die Pappeln der Sektion Populus
6.2 Wachstum der Pappeln der Sektion Populus
6.3 Perspektiven der Aspenzüchtung
6.4 Förmigkeit
6.5 Rohdichtebestimmung mittels Pilodyn
6.6 Anbauempfehlung
6.7 Grenzen der Zuchtwertbestimmung
6.8 Zulassungsempfehlungen
7. Zusammenfassung
8. Summary
9. Literaturverzeichnis
10. Anlagen / The cultivation and breeding of fast-growing tree species are becoming increasingly important again due to the steadily rising demand for renewable raw materials. Poplars in their different sections represent a possibility for the production of renewable woody biomass on agricultural sites.
In the context of the present work, the growth performance of poplars from the section of white and trembling poplars (Populus) was examined.
The Populus section includes the European aspen (Populus tremula L.), the American aspen (Populus tremuloides Michx.) and the white poplar (Populus alba L.). The growth superiority of hybrids from European and American aspen has been known for a long time. As part of the 'FastWOOD' project, funded by the Federal Ministry of Food and Agriculture through the “Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe” and carried out in three phases, a new program for breeding hybrid aspens has been running since 2009. This was based on the findings of earlier breeding periods. Breeding trees were selected in part from existing clone archives.
Within the framework of the present work, the focus is on questions relating to the estimation of biomass, the stem shape, the raw density and the suitability for breeding of selected parent trees.
A total of 982 trees from 50 selected aspen progenies on four trial plots in Brandenburg, Saxony, Mecklenburg-Western Pomerania and Schleswig-Holstein were examined with regard to their above-ground biomass. Additionally, the below-ground biomass was determined for 20 trees. The collected data were used to derive progeny-specific standard biomass functions. For this purpose, an allometric function was used due to the closeness of fit and the biologically plausible course. On this basis, an attempt was made to estimate the parameters a0 and a1 of the standard biomass function using simple input variables such as the mean stand height and the number of trees in order to be able to easily determine the stand volume. However, this was not feasible with the existing database. Possible reasons may be the small number of different sites and the low age range of the trees recorded. Further research is needed in this field.
The volume function according to KNAPP (1973) is currently used to determine the volume of stem wood for individual trees in field. On the basis of 682 section-wise measured aspens ranging from 6 and 43 years, it was determined that the volume function according to KNAPP (1973) systematically underestimates the actual individ-ual tree volume. Therefore, two new volume functions were derived using the data collected. One function for the d1.3 range <7cm, the other one for the range ≥7cm and ≤36cm. These volume functions enable modeling of the relationship between stem volume, height and d1.3 free of bias.
The raw density plays a decisive role regarding the material use as well as the ener-getic use of wood. Nevertheless, raw density tests so far played no role as a test criterion for progeny tests, since the procedures are usually complex and destructive. The Pilodyn method, which has been developed in the 1970s, uses the penetration depth of a 2.5 mm needle to determine the wood density. Density and penetration depth are inversely proportional. This means the lower the density, the deeper the test needle penetrates the wood. Using the stereometric wood density measurement according to the specifications of DIN 52182, a regression function was derived, which can be used to convert the Pilodyn values into raw densities. Regarding their wood density Aspen was examined with the Pilodyn 6J Forest (Proceq SA, Schwerzenbach, Switzerland) on three trial plots in Brandenburg, Saxony and Schleswig-Holstein. The investigations showed that the raw density is affected both by genetic and site factors. Hybrid aspen progeny generally had lower wood density. In addition, the same progeny had a lower density on better sites than on poor sites. Since the method has proven itself, it should be used in future as an additional means to identify breeding-relevant wood characteristics on trial plots.
Based on the evaluated data, eight progenies were shortlisted. Two of these progenies have already been approved as propagation material. For the remaining six progenies, all hybrid aspen, an approval recommendation was made.:1. Einführung in den Problemkreis
2. Stand des Wissens
2.1 Die Gattung Populus
2.2 Vorkommen und Verbreitung der Pappeln der Sektion Populus
2.2.1 Europäische Aspe (Populus tremula L.)
2.2.2 Amerikanische Aspe (Populus tremuloides Michx.)
2.2.3 Silber-Pappel (Populus alba L.)
2.3 Standortsanforderungen
2.3.1 Europäische Aspe (Populus tremula L.)
2.3.2 Amerikanische Aspe (Populus tremuloides Michx.)
2.3.3 Silber-Pappel (Populus alba L.)
2.3.4 Hybridaspen
2.4 Holzeigenschaften der Aspe
2.5 Physikalische Kenngrößen
2.6 Verwendung des Aspenholzes
2.7 Geschichtliche Entwicklung des Aspenanbaus in Deutschland
2.8 Waldbauliche Behandlung
2.9 Anbau auf Kurzumtriebsflächen
2.10 Biotische und abiotische Risiken
2.11 Die Aspe im Klimawandel
2.12 Naturschutzfachliche Betrachtung
2.12.1 Ökologische Integration
2.12.2 Prädation und Herbivorie
2.12.3 Interspezifische Konkurrenz
2.12.4 Hybridisierung
2.12.5 Krankheits- und Organismenübertragung
2.12.6 Gefährdung der Biodiversität, Invasivität
2.12.7 Andere ökosystemare Auswirkungen
2.12.8 Möglichkeiten der Kontrolle
2.13 Wachstumskundliche Untersuchungen
2.13.1 Untersuchungen zur Massenleistung
2.13.2 Untersuchungen zur Form des Einzelbaums
2.13.3 Rohdichtebestimmung
3. Zielstellung der Arbeit
4. Material und Methoden
4.1 Flächenanlage und Versuchsdesign
4.2 Flächenvorbereitung und Pflegemaßnahmen
4.3 Standortcharakterisierung
4.4 Biomassefunktionen
4.5 Wurzelbiomassefunktion
4.6 Holzmesskundliche Untersuchungen am Einzelbaum
4.7 Rohdichtebestimmung mittels Pilodyn
4.8 Stereometrische Rohdichtebestimmung
4.9 Bestandesaufnahmen
4.9.1 Anwuchs- und Überlebensrate
4.9.2 Höhe
4.9.3 Durchmesser
4.9.4 Schaftform
4.9.5 Rostbonitur
4.10 Mathematisch-statistische Analyseverfahren
4.11 Berechnung von Selektionsindizes
5. Ergebnisse
5.1 Standardisierung von Biomassefunktionen
5.1.1 Eignung verschiedener Gleichungen zur Aufstellung von Biomassefunktionen
5.1.2 Lage und Form der Standardbiomassefunktion
5.1.3 Bestimmung der Parameter der Standard-Biomassefunktion
5.1.3.1 Beziehung zwischen der Mittelhöhe und den Parametern a0 bzw. a1
5.1.3.2 Beziehung zwischen der Stammzahl und den Parametern a0 bzw. a1
5.1.3.3 Zusammenhang zwischen den Parametern a0 und a1
5.2 Trockenmasseleistung ausgewählter Nachkommenschaften
5.3 Wurzelbiomassefunktion
5.4 Holzmesskundliche Untersuchungen
5.4.1 Volumenermittlung für die Probebäume
5.4.2 Übernahmeprüfung der Schaftholzvolumenfunktion nach KNAPP (1973)
5.4.3 Modellierung einer baumartenspezifischen Schaftholzvolumenfunktion für die Baumart Aspe
5.4.4 Schaftholzvolumentafel
5.4.5 Unechte Ausbauchungsreihe
5.4.6 Schaftholzformzahl
5.5 Rohdichte
5.5.1 Altlandsberg (AS 10/1)
5.5.2 Thammenhain (AS 10/2)
5.5.3 Trenthorst (Bio 11)
5.5.4 Auswertung der gemeinsamen Prüfglieder aller Flächen
5.6 Zusammenhang zwischen d1,3 und mittlerer Eindringtiefe
5.7 Beurteilung der Bestandesnachkommenschaften mit Hilfe eines Selektionsindex als Grundlage für weitere Züchtungsbemühungen und als Voraussetzung zur Herleitung von Zulassungsempfehlungen
6. Diskussion
6.1 Ermittlung eines Modells zur Schätzung der Parameter a0 und a1 der Standardbiomassefunktion für die Pappeln der Sektion Populus
6.2 Wachstum der Pappeln der Sektion Populus
6.3 Perspektiven der Aspenzüchtung
6.4 Förmigkeit
6.5 Rohdichtebestimmung mittels Pilodyn
6.6 Anbauempfehlung
6.7 Grenzen der Zuchtwertbestimmung
6.8 Zulassungsempfehlungen
7. Zusammenfassung
8. Summary
9. Literaturverzeichnis
10. Anlagen
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:86098 |
| Date | 20 June 2023 |
| Creators | Heimpold, Christian |
| Contributors | Röhle, Heinz, Krabel, Doris, Schröder, Jens, Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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