Anwendung des Bestandessimulationsmodells TREEDYN3 auf die Fichten-Versuchsfläche Solling F1 : Modellierung von Bestandeswachstum, Stoff- und Energieumsätzen mit TREEDYN am Beispiel Solling F1

1995

S. 1-79

26 Lit. Ang.

Unselbständiges Werk

200047430

In der vorliegenden Arbeit wurde der Versuch unternommen, mit dem Bestandeswachstumsmodell TREEDYN3 die C- und N-Umsätze der Sollingfläche F1 zu simulieren. Grundlage dafür sind die umfangreichen Messungen, die seit 1967 dort durchgeführt werden. Zunächst stellt sich die Frage, in wie weit eine auf Messungen basierende Parametrisierung des Modells möglich ist. Trotz umfangreicher Recherchen ist dies, wie in Kapitel 3 gezeigt wird, nur teilweise möglich. Zentral und für die Systemdynamik sehr sensitive Parameter der Photosynthese und Respiration beispielsweise können aus den vorliegenden Messungen entweder gar nicht oder nur mit grosser Unsicherheit abgeleitet werden. Grosse Diskrepanzen treten zum Beispiel zwischen Messungen der maximalen Photosyntheseraten oder projizierten Nadeloberflächen Anfang der 70er Jahre und ca. 20 Jahre später durchgeführten auf. In solchen Fällen wurden bei der - wenig befriedigenden - Mittelwertsbildung die jüngeren Ergebnisse stärker gewichtet. Bei den Raten der Respiration wurde auf frühere Kalibrierungen an Ertragstafeln zurückgegriffen. Insgesamt ist die Situation der Modellparametrisierung in bestimmten Bereichen noch sehr unbefriedigend und es bedarf weiterer zielgerichteter, oftmals auch disziplinenübergreifender Messungen, um diese Situation zu verbessern. Mit der gewählten Zusammensetzung der Steuergrössen konnten die gemessenen Dynamiken der im Modell beschriebenen Bestandesgrössen der Bäume und des Bodens weitgehend übereinstimmend beschrieben werden. Die Wachstumssimulation, welche über die gesamte Bestandesentwicklung seit der Pflanzung durchgeführt wurde, ist deutlich von den zentralen Modellannahmen geprägt. TREEDYN3 beinhaltet zwei Mechanismen für die Wachstumslimitierung: zum einen die klimatischen Randbedingungen (Strahlung und Temperatur) und zum anderen die Stickstoffverfügbarkeit. Mit diesen beiden "Schlüsseln" sind die simulierten Wachstumsverläufe vollständig interpretierbar. Trotz der guten Reproduktion der Messwerte bleibt die Wachstumsentwicklung unter den hier durchgeführten Simulationsbedingungen hypothetisch. Die oben angesprochene Unsicherheit bei der Ableitung der Steuergrössen des Modells lässt - v.a. angesichts der bezogen auf das Bestandesalter kurzen Beobachtungsphase - viele "Freiheitsgrade". Das bedeutet, dass die Validierung des Modells an Hand der Dynamik der Steuergrössen im Messzeitraum nicht eindeutig sein kann. Die gute Übereinstimmung zwischen Simulationen und Messwerten ist keine hinreichende Bedingung für die Eindeutigkeit des Modelloutputs, sondern zunächst nur eine notwendige. Ob die Entwicklung tatsächlich so war, wie sie von TREEDYN beschrieben wird, bleibt hypothetisch und kann mit dem vorliegenden Datenmaterial nicht beurteilt werden. Es ist allerdings immer zu bedenken, dass mit TREEDYN das Verständnis für (öko)systemare Zusammenhänge gefördert werden soll und die beschriebenen Dynamiken v.a. qualitativ zu interpretieren sind. Um auch eine quantitative Analyse zu ermöglichen, müssen - und das zeigen auch andere Modellstudien (z.B. Tiktak et al. 1995) - sowohl Parameterwerte als auch Prozessformulierung gezielt überprüft werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die ökophysiologischen Prozesse in TREEDYN teilweise so stark aggregiert sind, dass ihre Parameter sich einer direkten Messungen entziehen. Dies betrifft beispielsweise die N-Umsätze im Boden oder auch die Naehrstoffaufnahme. In solchen Fällen wird es notwendig sein, über differenziertere Modellansätze Vergleiche anzustellen. Dazu sind Modelle notwendig, welche Teilbereiche des C- und N-Umsatzes herausgreifen, und sie auf einer deutlich detaillierteren Ebene beschreiben. Diese benötigen dazu sehr viel mehr Hintergrundinformationen und Messungen.