WSL-Netzwerk zur Erforschung der Waldverjüngung

Die Verjüngung ist ein zentraler Prozess der Dynamik des Waldes. Er beinhaltet die Regeneration bzw. das Nachwachsen von Bäumen und Beständen. Besonders intensiv erfolgt der Verjüngungsprozess nach natürlichen oder anthropogen beeinflussten Störungen. Die Verjüngung spielt eine entscheidende Rolle bei der Anpassung des Waldes an den Klimawandel, in dem sie Veränderungen in der Artenzusammensetzung und der Waldstruktur ermöglicht. Die Verjüngung umfasst alle Prozesse: von der Differenzierung der Blütenanlagen, der Samenproduktion, -ausbreitung, -keimung über die Etablierung von Keimlingen bis zu deren Einwachsen in die Baumschicht. Die Verjüngung eines Bestandes kann auf natürliche Weise erfolgen durch Naturverjüngung, also durch Samen oder durch Stock- beziehungsweise Wurzelausschlag aus dem Vorbestand, sie kann aber auch künstlich eingeleitet werden durch Aufforstung. Wichtige Themen der Waldverjügung sind neben Demographie und Baumartenzusammensetzung, auch die genetische Vielfalt innerhalb einer Art sowie deren phänotypische Plastizität.

Derzeit forschen sieben Forschungseinheiten an den WSL-Standorten Birmensdorf, Davos und Cadenazzo zur Waldverjüngung. Dabei akquirieren die Forschungsgruppen Drittmittel in verschieden Projekten, welche die Waldverjüngung betreffen. Von 2012 bis 2021 wurden insgesamt 195 Publikationen zum Thema veröffentlicht, davon 150 in peer-reviewed Zeitschriften oder Büchern.

Im Jahr 2022 schilderte ein internes Konzeptpapier (Brang et al.) die führende Rolle der WSL in der Erforschung von Prozessen der Waldverjüngung sowohl auf nationaler als auch auf internationaler Ebene. 2022 wurde das WSL-Netzwerk zur Erforschung der Waldverjüngung (engl. Forest Regeneration Network ForReg) gegründet, um die vielfältigen internen Aktivitäten besser zu koordinieren: wie zum Beispiel die Optimierung von Methoden, Bewertungstechniken und Daten, sowie die Stärkung der Zusammenarbeit zwischen internen und externen Forschenden, die sich mit dem Thema befassen. Bisher gehören 32 Forschende zum Netzwerk. Sie verfügen über Fachwissen in Waldverjüngung, welches experimentelle Forschung, Monitoring, Modellierung, Biodiversitätsaspekte in Bezug auf Boden-Pflanzen- und Tier-Pflanzen-Interaktionen sowie Störungsökologie abdeckt.

Die WSL-Forschung zur Waldverjüngung umfasst folgende Themen:

  • Treiber der Verjüngung
  • Demografie in der Population junger Bäume
  • Umweltnischen junger Bäume
  • Auswirkungen des Wildverbisses auf junge Bäume
  • Konkurrenz invasiver gebietsfremder Arten für einheimische Arten
  • Verbesserte Simulationsmodelle
  • Verbesserte Stichprobendesigns und Indikatoren für die Verjüngung
  • Waldbauliche Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel

Projekte

Wie können langfristige Entwicklungen von Waldbeständen und deren Verjüngungszustände systematisch erfasst werden? Das Projekt entwickelt eine standardisierte Methodik und eine spezialisierte Softwarelösung, die Forstpraktikern eine effiziente Datenerhebung ermöglicht.

Das Ziel dieses Initiierungsprojketes ist es das Studendesign und Flächen für Folgeprojekte auszwählen zum Potenzial & den Grenzen von waldbaulichen Anpassungsstrategien zur Reduktion der trockenstressbedingten Mortalität in Buchenbeständen.

Die Zusammenhänge des Wirkungsgefüges «Baumverjüngung – wildlebende Huftiere – anthropogene Aktivitäten» werden mittels Monitoring von Huftieren und dem Verbisseinfluss auf die Verjüngung in einem stark durch Menschen frequentieren Wald, dem Waldlabor Zürich auf dem Hönggerberg, untersucht.

Eine Übersicht über minimale und maximale Stammzahlen der Verjüngung in Schweizer Wäldern fehlt. BENCHMARKS soll Bandbreiten von Verjüngungsdichten für Baumarten und Höhenklassen berechnen, differenziert nach Naturraum, Höhenstufen, groben NaiS-Standorttypen und Waldstrukturen.

Der Kanton Freiburg erhebt seit 2003 den Verbiss an der Baumverjüngung mittels Stichproben. Diese Verjüngungsdaten werden zusammen mit Daten der wildlebenden Huftiere analysiert. Zusätzlich werden Daten der schweizerischen Landesforstinventare 1993/1995 und 2009-2017 für diese Region analyisert.

Die prognostizierte Zunahme der Häufigkeit von Waldbränden im Zuge des Klimawandels unterstreicht die Notwendigkeit langfristiger Studien über die Baumverjüngung und die Sukzessionsfolge von Bäumen nach Waldbränden. Diese Daten dienen als Grundlage für adaptives Management und Interventionspläne.

The MountEx project aims to develop guidance and tools for managing spruce-dominated mountain forests under extreme disturbances. By focusing on resilience and management priorities, MountEx is helping stakeholders prepare for unprecedented challenges for these vital ecosystems.

New and improved functionality for the mastweb.ch platform to collect, distribute, visualise and evaluate data on tree fecundity levels in Swiss forests.

Das Projekt untersucht, wie gut zukunftsfähige Baumarten während der Verjüngungsphase in einem Klima mit wärmeren Wintern und heiss-trockenen Sommermonaten wachsen, wie sie sich gegenseitig beeinflussen und welche Auswirkungen ihre Präsenz auf den Boden und die darin lebenden Organismen hat.

An Unmanned Aerial Vehicle UAV equipped with a LiDAR sensor will be used to test its potential for regeneration structure assessments in mountain forests. The project aims to combine terrestrial regeneration mapping with LiDAR-based information to assess size, density and location of regeneration.

Von welchen Faktoren hängt die Häufigkeit der durch Verbiss bedingten Mortalität ab? Einzelbäumchen werden in gezäunten und ungezäunten Vergleichsflächen über Jahre individuell beobachtet. Zudem erfolgt eine Auswertung bestehender Vergleichsflächenpaare aus verschiedensten Regionen der Schweiz.

In diesem Langfristprojekt starten wir in 10 Versuchsflächen in Fichten- und Fichten-Tannenwäldern waldbauliche Langzeit-Experimente. Wir erfassen die Naturverjüngung wiederholt, um die Demografie der Bäume zu verstehen und abzuleiten, wie die Verjüngung gefördert werden kann.

Die zeitlichen Entwicklung des Einflusses von wildlebenden Huftierarten auf die Baumverjüngung im Schweizer Wald wird abgeschätzt mittels Daten des Schweizerischen Landesforstinventars sowie Dichteschätzungen von Reh, Gams und Rothirsch.

Mit Testpflanzungen untersuchen wir, welche Baumarten unter den klimatischen Bedingungen in 30 - 50 Jahren im Schweizer Wald gut wachsen werden.

Wildverbiss ist ein wichtiger Treiber der Verjüngungsdynamik in Misoxer Schutzwäldern.

In einem Experiment am Stillberg bei Davos wird die Keimung und das Überleben von Fichten- und Lärchenkeimlingen verschiedener Herkünfte an der Waldgrenze untersucht.

Bei uns nicht heimische Baumarten, welche an ein wärmeres und trockeneres Klima angepasst sind, könnten zur Bewältigung des Klimawandels beitragen. Sechs solche «Gastbaumarten» werden in einem Langzeitversuch bei Mutrux (VD) getestet.

Produkte

TreeMig ist ein dynamisches Waldmodell auf Landschaftsebene. Es simuliert, wie sich verschiedene Baumarten in der Schweiz und darüber hinaus unter Berücksichtigung von Klima, Samenausbreitung und Konkurrenzdruck entwickeln und verbreiten.

Mitglieder

Dr. Thomas Wohlgemuth

Mitglied der Direktion, Senior Scientist, Leiter Forschungseinheit a.i.

Walddynamik

Publikationen

Streit K., Brang P., Frei E.R. (2024) The Swiss common garden network: testing assisted migration of tree species in Europe. Front. For. Glob. Change. 7, 1396798 (15 pp.). https://doi.org/10.3389/ffgc.2024.1396798Institutional Repository DORA

Nikolova P.S., Allgaier Leuch B., Frehner M., Wohlgemuth T., Brang P. (2024) Indikatoren der Waldverjüngung und ihre Anwendungsbereiche. Schweiz. Z. Forstwes. 175(3), 108-115. https://doi.org/10.3188/szf.2024.0108 Institutional Repository DORA

Zani D., Lehsten V., Lischke H. (2022) Tree migration in the dynamic, global vegetation model LPJ-GM 1.1: efficient uncertainty assessment and improved dispersal kernels of European trees. Geosci. Model Dev. 15(12), 4913-4940. https://doi.org/10.5194/gmd-15-4913-2022 Institutional Repository DORA

Kalt T., Nikolova P., Ginzler C., Bebi P., Edelkraut K., Brang P. (2021) Kurzes Zeitfenster für die Fichtennaturverjüngung in Gebirgsnadelwäldern. Schweiz. Z. Forstwes. 172(3), 156-165. https://doi.org/10.3188/szf.2021.0156 Institutional Repository DORA

Vacchiano G., Ascoli D., Berzaghi F., Lucas-Borja M.E., Caignard T., Collalti A., … Hacket-Pain A. (2018) Reproducing reproduction: how to simulate mast seeding in forest models. Ecol. Model. 376, 40-53. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2018.03.004 Institutional Repository DORA

Lischke H., Löffler T.J. (2006) Intra-specific density dependence is required to maintain species diversity in spatio-temporal forest simulations with reproduction. Ecol. Model. 198(3-4), 341-361. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2006.05.005 Institutional Repository DORA

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