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Fabian Schulmeyer, Elke Dietz, Marianne Schütt, Karl Hüttl
Grob entastet, fein gehackt - LWF-aktuell 108

Die Produktion von Waldhackschnitzeln hat sich als fester Bestandteil der Forstwirtschaft etabliert. Die mit Wald bestockten Standorte Bayerns weisen überwiegend eine günstige Nährstoffausstattung auf. Es gibt aber auch problematische Standorte, auf denen eine Nutzung bis in die Kronenbiomasse hinein durch den erhöhten Nährstoffentzug negative Auswirkungen haben kann. Im Projekt »Ressourcenschonung durch grob entastetes Energierundholz« wird untersucht, inwieweit sich das Entasten bis in die Baum­krone positiv auf den Nährstoffhaushalt auswirkt. Im Fokus stehen die mit Basen leicht unterversorgten Waldstandorte Bayerns.

Bei der Nutzung von Energieholz direkt aus dem Wald spielt neben dem Scheitholz auch die Produktion von Hackschnitzeln eine wichtige Rolle. Laut Energieholzmarktbericht der LWF lag der Anteil dieses Sortiments 2012 bei rund 10% des Holzeinschlags (Gaggermeier et al. 2012). Neben der Möglichkeit für die Waldbesitzer, bislang nicht genutzte Sortimente zu vermarkten und so auch notwendige Waldschutzmaßnahmen zu finanzieren, spielt der regional verfügbare und nachhaltige Energieträger Holz inzwischen eine wichtige Rolle in der Wärmewende.
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Grob entastetes Energierundholz

Geastete KronenZoombild vorhanden

Abbildung 1: Motormanuell grob geastete Kronen. Foto: K. Hüttl

Die untersuchte Aufarbeitungsvariante zeichnet sich dadurch aus, dass oberhalb der Aushaltungsgrenze der stofflichen Sortimente die Kronen grob entastet werden. Diese Kronenspindeln, die eine Vielzahl an Aststummeln aufweisen (Abbildung 1) und unterschiedliche Längen haben, können am dünneren Ende Durchmesser unterhalb der Derbholzgrenze aufweisen. Nach der Aufarbeitung werden sie an die Forststraße gerückt und dort zu Hackschnitzeln weiterverarbeitet. Die abgestreiften Äste verbleiben im Bestand.

Die Methode kann sowohl bei der maschinellen als auch bei der motomanuellen Holzernte angewendet werden. Es wird erwartet, dass die Nährstoffentzüge im Gegensatz zur klassischen Kronennutzung deutlich reduziert werden können und die Qualität der Hackschnitzel durch den geringeren Anteil an Nadeln und Feinreisig höher ausfällt.

Stand der Arbeiten

Ziel bei der Auswahl von Versuchsstandorten war es, die bereits bei vorherigen Projekten zur Nährstoffnachhaltigkeit untersuchten Waldstandorte Bayerns zu ergänzen und aus den bisher noch nicht untersuchten Bodeneinheiten jene auszuwählen, die eine vergleichsweise ungünstige Basensättigung (Basensättigungstyp 4) aufweisen. Es wurden solche Bodeneinheiten ausgewählt, die bayernweit einen relevanten Anteil an Waldstandorten des Basensättigungstyps 4 haben. Bisher wurden Fichtenbestände der Bayerischen Staatsforsten im Forstbetrieb Selb in der Nähe von Silberbach, im Forstbetrieb Rothenkirchen nahe Lauenstein und im Forstbetrieb Roding bei Trasching beprobt.

Auf der Versuchsfläche Silberbach sind die Außenaufnahmen im Frühjahr 2015 abgeschlossen worden. Derzeit sind noch einige Biomasseproben zur Bestimmung der Nährelementgehalte im Labor. Die Versuchsfläche Lauenstein wurde im Juli 2015 fertig bearbeitet, die Berechnung der Biomassen und Laboranalysen laufen. In Trasching wurde im November 2015 mit den Untersuchungen begonnen. Im Folgenden werden erste Ergebnisse aus Silberbach vorgestellt.

Am Standort Silberbach liegen als Bodentypen (Norm-) Braunerden vor, selten Podsol-Braunerden aus Granit- und Gneissubstraten, teils mit geringer Lößbeimengung in der Deckschicht. Ihre Nährstoffversorgung hinsichtlich Kalium, Magnesium und Calcium ist als gering anzusehen. Laut bayerischer Kalkungskulisse wird eine Kalkung an diesem Standort als »möglich« gesehen.

Probengewinnung im Wald

Mann in Schutzkleidung steht auf einer Folie im Wald und schneidet Feinreisig von einem Ast.Zoombild vorhanden

Abbildung 2: Aufarbeitung eines Probenastes. Feinreisig und
Nadeln werden vom Ast getrennt verpackt und zur Analyse ins
Labor gebracht. Fotot: F. Schulmeyer

Die Probenahme für die Biomasse- und Nährstoffbestimmungen an insgesamt fünf Fichten erfolgte in Silberbach zeitgleich mit einer planmäßigen Verjüngungsnutzung im November 2014. Zunächst wurde der Bestand ertragskundlich charakterisiert. In einer Stichprobe wurden Grundflächen, Brusthöhendurchmesser (BHD), Baumhöhen und Kronenansatzhöhen bestimmt. Dies ist erforderlich, um die spätere Hochrechnung der erhobenen Biomassen und Nährstoffgehalte der Probebäume auf die Bestandesfläche auszuweiten.

Für die Probengewinnung wurden hinsichtlich der BHD-Verteilung innerhalb der Kraft’schen Klassen repräsentative Bäume ausgewählt: 1 Baum der Kraft’schen Klasse 1 mit BHD 56cm, zwei Bäume der Kraft’schen Klasse 2 mit BHD 52cm und 44cm, und je ein Baum der Kraft’schen Klasse 3 mit BHD 44 cm und der Kraft’schen Klasse 4 mit einem BHD von 32cm. Drei Bäume wurden mit Baumsteigern beerntet, zwei wurden gefällt. Aus den unterschiedlichen Baumkompartimenten wie Stammholz mit Rinde, Äste (Durchmesser > 1cm), Zweige (Durchmesser < 1 cm) mit Nadeln sowie Totäste wurden repräsentative Proben für die Bestimmung des Wassergehaltes und der Nährelementgehalte entnommen (Abbildung 2).
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Berechnung der Biomassen

Das Gesamtgewicht der Fichten nahm wie zu erwarten mit der sozialen Stellung deutlich ab. Der Baum der Kraft’schen Klasse 1 wies etwa 1.600kg TM auf, jener der Kraft’schen Klasse 3 etwa die Hälfte (rund 750kg TM) und jener der Kraft’schen Klasse 4 weniger als ein Viertel (etwa 350kg TM).

Die Wassergehalte von Stammholz, Rinde und Feinreisig mit Nadeln betrugen in allen fünf Bäumen rund 50%, der Wassergehalt der Äste lag im Mittel bei 37%, der Totäste bei 16%. Der Anteil der Kronenbiomasse ab Kronenansatz (Äste, Totäste, Feinreisig und Nadeln sowie der Wipfel oberhalb 7cm Stammdurchmesser) an der Gesamtbiomasse lag zwischen 25 und 32% (im Mittel 28%).

Dies deckt sich mit Studien anderer Autoren. Rumpf et al. (2012) geben für Fichten mit einem BHD von 40–50cm einen prozentualen Anteil von 20–25% der Krone an der Gesamtbiomasse an. Laut Pretzsch et al. (2013b) macht der Anteil von Fichtenkronen auf Granit in Bayern etwa 30–35% an der Gesamtbiomasse aus.

Je nach Ernteverfahren und Sortierungsanweisung kann die Aushaltungsgrenze für die stofflichen Sortimente stark variieren. Unabhängig von der weiteren Nutzung des darüber liegenden Kronenteils verbleiben die grünen Äste, die beim Entasten der stofflichen Sortimenten abgetrennt werden, oft im Bestand oder werden zur Armierung der Rückegassen eingesetzt.
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Schematischer Aufbau eines Baumes, bei dem der Baum in die Bereiche Stammholz, Totastzone, Grünkrone bis Aushaltungsgrenze, Kronenspindel und Kronenrest eingeteilt ist.

Abbildung 4: Schematischer Aufbau des Baumes

Gewicht der einzelnen Baumkompartimente: Dir größten Anteile nimmt das Stammholz gefolgt von der Grünkrone bis zur Aushaltungsgrenze ein.

Abbildung 5: Anteilige atro Gewichte (in kg) der einzelnen Baumkompartimente (Aushaltungsgrenze (AHG)14cm)

Gewicht der einzelnen Baumkompartimente: Dir größten Anteile nimmt das Stammholz. Der Anteil der Grünkrone bis zur Aushaltungsgrenze ist nur etwas größer als der des Kronenrestes.

Abbildung 6: Anteilige atro Gewichte (in kg) der einzelnen Baumkompartimente (Aushaltungsgrenze (AHG)18cm)

Bereitstellungskosten im Vergleich

Bereitstellungskosten der erzeugten Hackschnitzel: Den größten Kostenanteil macht das Hacken aus.Zoombild vorhanden

Abbildung 7: Bereitstellungskosten der erzeugten Hackschnitzel

Holzernte, Rückung und Hacken des Energieholzes wurden in Silberbach durch Zeitstudien begleitet. Die Ernte erfolgte motormanuell, die Rückung der Energieholzsortimente mit einem 8-Rad-Tragschlepper Timberjack Mini Brunette und das Hacken mit einem Anhänger-Trommelhacker MusMax Wood Terminator 10 an einem Schlepper New Holland T8.360 (Leistung an der Zapfwelle: 250 kW).

Die Arbeiten wurden in ­Arbeitsablaufabschnitte unterteilt und mit mobilen Datenerfassungsgeräten in der Software UMTplus erfasst. Die Hiebsfläche wurde auf Grundlage der erhobenen Bestandeskenndaten in vergleichbare Blöcke unterteilt, von denen die Hälfte wie im Arbeitsauftrag vorgesehen ohne Aufarbeitung der Kronen und die Hälfte mit der Variante »Grob entastetes Energierundholz« bearbeitet wurden. Erfasst wurde je Block der Zeitbedarf und die Produktivität der Prozessschritte Ernte, Rückung und Hacken und die produzierten Holzmengen.
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Ausblick

Die Analyse der Nährelementgehalte in den Baumkompartimenten wird zurzeit durchgeführt. Für die Berechnung der Nährelementgehalte werden die Trockenmassedaten aus der Biomasseerhebung auf die tatsächliche Aushaltungsgrenze der stofflichen Sortimente und die Masse der grob entasteten Kronen umgerechnet. Auf der Hiebsfläche wurden in einem Raster von 30 x 30m Bodenproben aus drei Tiefen entnommen, in denen ebenfalls die Nährelementgehalte bestimmt werden.

Aus den Bodenproben lässt sich die Nährstoffnachlieferung an den Standorten ermitteln, außerdem werden Daten zu Regenwassereinträgen und Sickerwasserausträgen herangezogen. Darauf aufbauend werden standortsbezogene Nährstoffbilanzen berechnet. Durch die im Projekt erfolgte detaillierte Baumvermessung wird es möglich, den Nährstoffentzug in ­Abhängigkeit von der Aufarbeitungsvariante sehr genau darzustellen.

Die bisherigen Ergebnisse von der Versuchsfläche Silberbach zeigen, dass durch das grobe Entasten des Energierundholzes die im Bestand verbleibende Biomasse deutlich erhöht werden kann. Da es sich hierbei um die nährstoffreichen grünen Baumteile handelt, könnte dadurch das Wuchspotenzial des mit Basen leicht unterdurchschnittlich versorgten Standorts langfristig gesichert werden.

Auf der Versuchsfläche Lauenstein wurden Arbeitsstudien in der vollmechanisierten Holzernte durchgeführt. Hier wurde als dritte Variante die Aushaltung von Industrieholz alternativ zur Energieholzbereitstellung getestet. Weitere Arbeitsstudien sind in Planung.
Die visuelle Beurteilung der erzeugten Hackschnitzel ergab einen deutlich verringerten Grünanteil bei den grob entasteten Kronen (Abbildung 8). Eine tiefere physikalische Untersuchung der Qualitätsparameter steht noch aus.

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