3-PG: ein physiologisches Waldwachstumsmodell.

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Artikel

200207398

Ertragstafeln waren die ersten Waldwachstumsmodelle, die in Europa entwickelt wurden. Diese empirischen Modelle sind für die Anwendung unter zukünftigen klimatischen Bedingungen, für Mischbestände oder für die Abschätzung der Effekte neuer waldbaulicher Systeme ungeeignet. In den letzten Jahrzehnten wurden zunehmend Alternativen zu Ertragstafeln entwickelt, unter anderem prozessbasierte Modelle, die auch Zustände ausserhalb der Beobachtungsdaten abbilden können. Solche Modelle berücksichtigen Wachstumsdaten, aber ihre Formulierungen basieren meist auf physiologischen und allometrischen Prinzipien des Pflanzenwachstums. Zu dieser Modellfamilie gehört 3-PG (Physiological Processes Predicting Growth), das in Australien und Nordamerika für gleichaltrige Reinbestände von immergrünen Laub- und Nadelbäumen entwickelt wurde. In einer kürzlich erfolgten Weiterentwicklung (Version 3-PGmix) können auch Wechselwirkungen zwischen Bäumen verschiedener Grösse, verschiedenen Alters und verschiedener Arten simuliert werden. Der Artikel beschreibt das Modell, das aus sechs Untermodellen besteht und trotz seiner physiologischen Grundlagen Kenngrössen liefert, die für die praktische Forstwirtschaft von grosser Bedeutung sind. Zwei Beispiele von Anwendungen von 3-PG für die Schweiz werden vorgestellt. Im ersten Beispiel wird die Veränderung des Wachstums in Mischbeständen aus Waldföhre (Pinus sylvestris) und Buche (Fagus sylvatica) aufgrund des Klimawandels dargestellt. Dabei wird gezeigt, dass das Wachstum der Buche durch erhöhte Trockenheit wesentlich stärker eingeschränkt wird als jenes der Waldföhre, die zwar ebenfalls durch die Trockenheit stärker limitiert wird, aber gleichzeitig vom geringeren Konkurrenzdruck durch die Buche profitiert. Im zweiten Beispiel wird 3-PG angewendet, um den klimatischen Stress für die Buche als Funktion der Standorteigenschaften schweizweit zu quantifizieren. Beide Beispiele zeigen, dass 3-PG standortspezifische Informationen liefert, wie die Waldwachstumsdynamik durch Klima, Artenzusammensetzung und Waldbau beeinflusst wird.
Keywords: climate change, mixed forest stands, species distribution, 3-PG model
Les tables de production ont été les premiers modèles de croissance forestière développés en Europe. Ces modèles empiriques ne sont pas adaptés à une application dans des conditions climatiques futures, à des peuplements mixtes ou à l'estimation des effets de nouveaux systèmes sylvicoles. Au cours des dernières décennies, des alternatives aux tables de production ont été développées, y compris des modèles basés sur les processus qui peuvent également représenter des conditions en dehors des données observées. Ces modèles prennent en compte les données de croissance, mais leurs formulations sont principalement basées sur les principes physiologiques et allométriques de la croissance des plantes. Cette famille de modèles comprend le 3-PG (Physiological Processes Predicting Growth), qui a été développé en Australie et en Amérique du Nord pour les peuplements purs équiens de feuillus à feuilles persistantes et de conifères. Un développement récent (version 3-PGmix) permet de simuler les interactions entre des arbres de tailles, d'âges et d'essences différents. L'article décrit le modèle, qui se compose de six sous-modèles et, malgré sa base physiologique, fournit des paramètres qui sont d'une grande importance pour la sylviculture pratique. Deux exemples d'applications du modèle 3-PG pour la Suisse sont présentés. Le premier exemple montre le changement de croissance dans les peuplements mixtes de pin sylvestre (Pinus sylvestris) et de hêtre (Fagus sylvatica) en raison du changement climatique. Il est démontré que la croissance du hêtre est beaucoup plus limitée par l'augmentation de la sécheresse que celle du pin sylvestre, qui est également limité par la sécheresse, mais qui bénéficie en même temps de la moindre pression concurrentielle du hêtre. Dans le deuxième exemple, le 3-PG est utilisé pour quantifier le stress climatique pour le hêtre en fonction des caractéristiques des stations dans toute la Suisse. Ces deux exemples montrent que le 3-PG fournit des informations stationnelles spécifiques sur la façon dont la dynamique de la croissance des forêts est influencée par le climat, la composition en essences et la sylviculture.
Empirical models such as yield tables were some of the first forest growth models developed in Europe. However, these empirical models are unsuitable for application under future climatic conditions, for mixed stands or for estimating the effects of new silvicultural systems. In recent decades, alternatives have been developed, including process-based models that can also represent conditions outside of the currently observed data. Such models are mostly based on physiological and allometric principles of plant growth. One example is 3-PG (Physiological Processes Predicting Growth), which was developed in Australia and North America for pure and even-aged stands of evergreen broadleaved and coniferous trees. In a recently developed version (3-PGmix), interactions between trees of different sizes, ages and species can be simulated. The article describes the model, which consists of six submodels, and some of the outputs that are of great importance for practical forestry. Two examples of applications of 3-PG for Switzerland are presented. The first example shows the change in growth in mixed stands of Scots pine (Pinus sylvestris) and beech (Fagus sylvatica) due to climate change. The growth of beech is much more restricted by increased drought than that of Scots pine, which is also restricted by drought, but at the same time benefits from the lower competitive pressure from beech. In the second example, 3-PG is used to quantify the climatic stress for beech as a function of site characteristics throughout Switzerland. Both examples show that 3-PG provides site-specific information on how forest growth dynamics are influenced by climate, species composition and silviculture.