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

Um eine umfassende Nachhaltigkeit trotz steigender Nachfrage zu gewährleisten, muss man sich unter anderem auch die Frage nach den Nährstoffentzügen stellen. Dabei ist klar: Wenn der Standort es zulässt, kann der positive Effekt für Betriebsergebnis, Energiewende und Waldschutz gerne genutzt werden. Für Standorte mit knapper Nährstoffausstattung ist dagegen ein differenziertes Vorgehen notwendig. Der Nährstoffentzug bei der Nutzung von Ästen und Baumkronen für Hackschnitzel kann je nach Eingriffsstärke und Intervall der Eingriffe auf unterdurchschnittlich versorgten Waldstandorten zu Nährstoffmängeln führen, weil überproportional viele Nährelemente in Ästen, Reisig und Nadeln enthalten sind (z.B. Pretzsch et al. 2013a).

Nach den Erkenntnissen aus der zweiten Bodenzustandserhebung (Schubert et al. 2015) überwiegen an den Inventurpunkten in Bayerns Wäldern mit 77% die hinsichtlich der Basensättigung mittel bis sehr gut ausgestatteten Böden (Basensättigungstypen 1, 2 und 3). Eine kritische Basenversorgung (Basensättigungstyp 5) findet sich an 8% der Inventurpunkte. Dazwischen liegt mit 14% der Basensättigungstyp 4. Zumindest an diesen Standorten mit geringer Basensättigung im gesamten Wurzelraum ist eine Nutzung von Kronenbiomasse ohne Einschränkungen nicht sinnvoll. In einem aktuellen Forschungsprojekt geht die LWF zwei Fragen nach: Wie verteilen sich in Beständen auf solchen Standorten die Biomasse und die Nährstoffe auf die verschiedenen Baumteile und welchen Effekt hat eine angepasste Aufarbeitung auf die Höhe des Nährstoffentzuges und auf die Wirtschaftlichkeit der Energieholzbereitstellung?

In Abhängigkeit der Konkurrenzsituation und der Hangneigung im Bestand variiert die Biomasse der Baumkrone mit der Exposition. Die Entnahme der Probenäste verlief daher umlaufend um den Stamm, wobei an jedem 2. Wirtel in alternierender Himmelsrichtung ein Probenast entnommen wurde. Beim Einsatz von Baumsteigern wurde die Krone bei 14cm Stammdurchmesser gekappt, abgelassen und am Boden weiter aufgearbeitet (Abbildung 3).

Der Bereich unter dem Probebaum wurde mit Planen ausgelegt, um eine Verunreinigung des Materials mit Boden und Streu zu vermeiden. Über die gesamte Stammlänge wurde wirtelweise das Frischgewicht von Ästen und Zweigen (Durchmesser < 1cm) mit Nadeln ermittelt. Anhand des Wassergehaltes der gewonnenen repräsentativen Proben und der im Feld ermittelten Frischgewichte wurde die Trockenmasse (TM) der Bäume und der Baumkompartimente berechnet.

Für die folgenden Berechnungen wurde davon ausgegangen, dass in diesen Fällen nur diejenigen Äste, die oberhalb der Aushaltungsgrenze an der Krone wachsen, entnommen werden. Der Effekt der groben Entastung im Kronenbereich fällt unterschiedlich aus, je nachdem bei welchem Stammdurchmesser das Hackholz beginnt.

Auf Grundlage der Messungen in Silberbach wurden zwei Varianten gerechnet: einmal mit einer Aushaltungsgrenze von 14cm, was als realistisch für die vollmechanisierte Holzernte angenommen wurde, und einmal mit einer Aushaltungsgrenze von 18cm, die in der in Silberbach tatsächlich erfolgten motormanuellen Holzernte beobachtet wurde. Es wurde jeweils davon ausgegangen, dass die grobentasteten Kronenspindeln einen mittleren Durchmesser von 7cm am dünnen Ende haben.

Die Massen der nährstoffreichen grünen Kronenteile unterhalb einer Aushaltungsgrenze von 14cm (also die grünen Äste an den Stammteilen stärker 14cm, vgl. Abbildung 4) unterschieden sich bei den Probebäumen sehr stark (Abbildung 5). Sie nahmen mit der sozialen Stellung der Bäume von etwa 350kg TM in der Kraft’schen Klasse 1 und 2 bis zu 42kg TM in der Kraft’schen Klasse 4 ab.

Bei der Nutzung ganzer Kronen würden nur diese Äste im Bestand verbleiben. Zusammen mit den Totästen in diesem Bereich und unterhalb der Krone machte dies bis 28% (im Mittel 24%) der Gesamtmasse bei den vorherrschenden Bäumen der Kraft’schen Klasse 1 und 2 sowie 14% beim Baum der Kraft’schen Klasse 4 aus.

Nach dem in der Fallstudie Silberbach durchgeführten motormanuellen Hieb ergab sich für die Kronen ein mittlerer Durchmesser am starken Ende von 18cm (entspricht der tatsächlichen Aushaltungsgrenze). Dabei verblieben bei vorherrschenden Bäumen im Mittel nur 17%, für den Baum der Kraft’schen Klasse 4 nur etwa 4% der Baumbiomasse im Bestand falls die Krone oberhalb der Aushaltungsgrenze vollständig energetisch genutzt würde (Abbildung 6).

Oberhalb der Aushaltungsgrenze von 14cm zum Wipfel hin würden im Vergleich zur Nutzung ganzer Kronen durch das Abstreifen der Äste sowie das Belassen des Wipfels bei den Probebäumen zwischen 4 und 15% (im Mittel 9%) bezogen auf die Gesamtbiomasse des Baumes zusätzlich im Bestand verbleiben. Bei Bäumen der Kraft’schen Klasse 4 würde sich die belassene Menge an grünem Kronenmaterial etwa verdoppelt, bei Bäumen der Kraft’schen Klassen 1 und 2 entspräche dies immerhin einer Erhöhung um 20 bis 50%.

Im Vergleich dazu konnte bei dem durchgeführten Hieb durch das grobe Entasten bei einer Aushaltungsgrenze von 18cm zwischen 12 und 26% (im Mittel 17%) der Biomasse bezogen auf den gesamten Baum zusätzlich im Bestand verbleiben. Bei Bäumen der Kraft’schen Klassen 1 und 2 konnte die verbleibende Menge an grüner Kronenbiomasse im Bestand gegenüber der Nutzung ganzer Kronen verdoppelt werden. Bei Bäumen der Kraft’schen Klasse 4 verblieb sogar die 9-fache Menge an Feinreisig (inkl. Nadeln) im Bestand.

Bei beiden Aushaltungsgrenzen konnte eine deutliche Steigerung der im Bestand belassenen Biomasse gezeigt werden. Je stärker der Zopfdurchmesser der stofflichen Sortimente ausfällt und je niedriger die soziale Stellung des Baumes ist, desto positiver wirkt sich das Streifen auf die im Bestand verbleibende Biomasse und damit voraussichtlich auch auf den Nährstoffhaushalt aus.

Bei der klassischen Kronennutzung ergaben sich in der ­Fallstudie Bereitstellungskosten in Höhe von insgesamt 6,73 Euro je Schüttraummeter Hackschnitzel (€/Srm). Bei der ­Variante »Grob entastetes Energierundholz« waren es 10,40 €/ Srm (Abbildung 7). Die Produktivität bei der Holzernte betrug über alle Sortimente 4,3Fm je Stunde gesamter Arbeitszeit.

Die stofflich verwertbaren Stammteile wurden als Langholz bzw. als Standardlängen ausgehalten. Bei der Nutzung ganzer Kronen fand keine gesonderte Aufarbeitung des Energieholzes statt. Mengengewichtet wurden den hier bereitgestellten Hackschnitzeln Erntekosten von 0,46 €/Srm zugeschlagen. Bei der Variante »Grob entastetes Energierundholz« betrug der mengengewichtete Anteil an den Fällkosten aufgrund des geringeren Hackschnitzelanfalls 0,19 €/Srm.

Hinzu kam hier jedoch die grobe Entastung der Krone, die mit 3,62 €/Srm zu Buche schlug. Im Mittel dauerte die Aufarbeitung je Krone 1,6 Minuten. Die Personalvollkosten wurden mit 35 €/ha veranschlagt. Es wird erwartet, dass bei vollmechanisierten Einsätzen der zusätzliche Aufwand deutlich geringer ins Gewicht fallen wird als bei der motormanuellen Ernte.

Gerückt wurde das Langholz mit der Klemmbank, für Standardlängen und Energieholz wurde ein Rungenkorb auf den Tragschlepper aufgebaut. Bei der Rückung von Kronen und Waldrestholz gelangen Tragschlepper schnell an die Grenzen der Zuladung – allerdings nicht bezogen auf die Masse, sondern auf das Volumen. Durch das grobe Entasten der Kronen wurde erwartet, dass sich die Hölzer enger in den Rungenkorb stapeln lassen, was die Rückeleistung erhöhen müsste. Tatsächlich ergaben sich in der Fallstudie Silberbach Rückekosten in vergleichbarer Höhe für beide Sortimente (2,65 €/Srm für ganze Kronen, 2,79 €/Srm für grob entastetes Energierundholz).

Ein Erklärungsansatz ist die relativ geringe Rückeentfernung von unter 100m in der Fallstudie. Je Fahrt konnte bei grob entastetem Energierundholz die 1,4-fache Holzmenge transportiert werden, entsprechend länger fiel aber die Kranarbeit aus. Bei längeren Fahrtstrecken wäre also für ganze Kronen eine deutlich geringere Rückeleistung zu erwarten, da die Anzahl der notwendigen Fahrten höher ist.

Beim Hacken konnte ebenfalls kein nennenswerter Unterschied in der Produktivität festgestellt werden. Die Hackkosten beliefen sich auf 3,61 €/Srm für ganze Kronen und auf 3,80 €/Srm für grob entastetes Energierundholz. Die Hackleistung in der Fallstudie Silberbach war vergleichsweise gering, was sicherlich auch auf die relativ kleine Poltergröße zurückzuführen war.

Die Mengenausbeute war beim grob entasteten Energierundholz wie erwartet deutlich reduziert. Bezogen auf die Mengen der stofflichen Sortimente wurden aus den ganzen Kronen 0,46Srm Hackschnitzel je Festmeter stofflicher Sortimente gewonnen, bei der Variante »Grob entastetes Energierundholz« waren es 0,17Srm/Fm.