Kiefernwälder Im Daxinganling-Gebirge, Nordost-China
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1 Kiefernwälder im Daxinganling-Gebirge, Nordost-China - Flora, Vegetation, Waldstruktur Inaugural – Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Forstwissenschaftlichen Fakultät der Albert – Ludwigs – Universität Freiburg i. Br. vorgelegt von Zhiqiang Zhou aus Harbin, VR China Freiburg im Breisgau April 2000 2 Dekan: Prof. Dr. M. Becker Betreuer: Prof. Dr. A. Reif Referent: Prof. Dr. A. Reif Korreferent: Prof. Dr. D.R. Pelz 3 Danksagung Die hier vorliegenden Seiten sind meine wissenschaftliche Arbeit, die ich in den Jahren 1996 bis 2000 an der Abteilung für Vegetations- und Standortskunde des Waldbau Instituts der Forstwissenschaftlichen Fakultät Freiburg durchführen konnte. An dieser Stelle will ich zunächst einigen Personen meinen Dank aussprechen. Ganz besonderen Dank richte ich an meinen Doktorvater und Mentor Herrn Prof. Dr. Albert Reif. Er stand mir jederzeit unterstützend mit Rat und Tat, als auch väterlich besorgt zur Seite, gab unermüdlich Tips und Hinweise und begleitete mich bei der Geländearbeit. Herrn Prof. Dr. D.R. Pelz danke ich für die Übernahme des Korreferats. Dem Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD) danke ich für die Finanzierung meines Aufbaustudiums, der Landesgraduiertenförderung (LGFG) für die Finanzierung der Abschlussperiode meiner Dissertation. Ohne die Hilfe von Herrn Prof. Ruichang Zhou (The Academy of Sciences of Heilongjiang Province, China), Herrn Prof. Yiliang Chou (Northeast Forestry University, China), Herrn Prof. Zhiwen Ao (Northeast Forestry University, China) und Frau Prof. Guangyu Luo (Northeast Forestry University, China) bei der Bestimmung der Arten wäre die Arbeit in diesem Zeitraum nicht möglich gewesen. Besonderen Dank schulde ich meinen Studienkollegen Herrn Xinding Gao (Forstamt in Tahe, Heilongjiang, China) und Herrn Fengxin Jin (Forstamt in Jiagedaqi, Heilongjiang, China) für die Unterstützung der Geländearbeit. Für die fachlichen Diskussionen, vielfältigen Hinweise und Anregungen von Herrn Dr. Hagen Fischer, Herrn Dr. Uwe Sayer, Herrn Dr. Gerhard Hetzel möchte ich besonders bedanken. Der kritischen Durchsicht meines Manuskriptes von Herrn. Dipl. Forstwissenschaftler Markus Setzepfand und Frau. Dipl. Forstwissenschaftlerin Stefanie Gärtner gilt mein herzlicher Dank. Großen Dank schulde ich auch meiner lieben Ehefrau und meinen Eltern für ihr Verständnis, ihre Geduld und moralische Unterstützung. 4 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung 7 2. Taxionomie, geographische Verbreitung, Biologie und Standorte der Waldiefer 8 (Pinus sylvestris var. mongolica) 2.1 Taxionomie der Waldkiefer (Pinus sylvestris var. mongolica)8 2.2 Geographische Verbreitung der Waldkiefer (Pinus sylvestris var. mongolica)9 2.2.1 Abgrenzung des Areals 9 2.2.2 Kiefernwälder im Daxinganling-Gebirge 10 2.3 Biologie der Waldkiefer (Pinus sylvestris var. mongolica)11 2.4 Standortsansprüche der Waldkiefer (Pinus sylvestris var. mongolica)11 3. Der Naturraum und die Nutzungsgeschichte des Daxinganling-Gebirges in 11 Nordost-China 3.1 Geographie 13 3.2 Klima 14 3.3 Geologie und Böden 16 3.3.1 Geologie 16 3.3.2 Böden 16 3.4 Vegetation 17 3.5 Fauna 18 3.6 Geschichte der Waldnutzung 19 3.7 Entwicklung der forstlichen Verhältnisse im Daxinganling-Gebirge 21 3.8 Einfluß von Waldbränden im Daxinganling-Gebirge 22 3.8.1 Ursachen von Waldbränden 23 3.8.2 Geschichte der Waldbrände im Daxinganling-Gebirge 23 3.8.3 Ökologische Auswirkungen von Waldbränden 25 3.8.3.1 Einfluß des Waldbrandes auf die ökologischen Standortsfaktoren 25 3.8.3.2 Einfluß des Waldbrandes auf die Vegetation 26 3.8.3.3 Einfluß des Waldbrandes auf die Naturverjüngung der Baumarten 27 3.8.3.4 Anpassungen der Pflanzenarten an den Waldbrand 27 4. Auswahl und Beschreibung des Untersuchungsgebietes 28 4.1 Auswahl des Untersuchungsgebietes 28 4.2 Beschreibung des Untersuchungsgebietes 29 4.2.1 Geographie 29 4.2.2 Geologie und Boden 29 4.2.3 Klima 29 4.2.4 Natürliche Vegetation 31 5 5. Methode 33 5.1 Auswahl der Kiefernwaldbestände 33 5.2 Auswahl und Größe der Vegetationsaufnahmeflächen 33 5.3 Erhebung der Vegetation 33 5.4 Erhebung der Standortsparameter 34 5.5 Aufbereitung der erhobenen Daten (Vegetations- und Standortsdaten) 35 5.5.1 Datentransformation 35 5.5.1.1 Skalartransformation 35 5.5.1.2 Vektortransformation 36 5.5.1.3 Transformation der Skalen der Standotsparameter 36 5.6 Methode der Klassifikation (Clusteranalyse) 37 5.7 Methode der Ordination 38 5.8 Bestimmung der Lebensformen und Berechnung der Lebensformen-Spektren 40 5.8.1 Bestimmung der Lebensformen 40 5.8.2 Berechnung der Lebensformen-Spektren der Kiefernwaldgesellschaften 40 5.9 Methode zur Arealanalyse 41 5.10 Strukturanalyse der Kiefernbestände 41 5.10.1 Auswahl und Größe der Strukturprobeflächen 41 5.10.2 Erhebung der Strukturparameter 42 5.10.3 Statistische Auswertung der Strukturparameter 42 6. Ergebnisse und Diskussion 44 6.1 Überblick über die Standortsbedingungen der Waldtypen im Untersuchungsgebiet 44 Tahe 6.2 Waldgesellschaften der Waldkiefer (Pinus sylvestris var. mongolica) 46 6.2.1 Die Kiefernwaldgesellschaften und ihre Standorte 46 6.2.1.1 Pinus sylvestris var. mongolica-Ledum palustre-Waldgesellschaft 47 6.2.1.2 Pinus sylvestris var. mongolica-Populus davidiana-Waldgesellschaft 47 6.2.1.3 Pinus sylvestris var. mongolica-Rhododendron dauricum-Waldgesellschaft 48 6.2.1.4 Indirekte Gradientenanalyse der Kiefernwaldgesellschaften 49 6.2.2 Untergliederung der Kiefernwaldgesellschaften 53 6.2.2.1 Untergliederung der Pinus sylvestris var. mongolica-Populus davidiana-Waldgesellschaft 54 6.2.2.1.1 Quercus mongolica-Ausbildung 55 6.2.2.1.2 Reine Ausbildung 56 6.2.2.1.3 Indirekte Gradientenanalyse der Pinus sylvestris var. mongolica-Populus davidiana- 56 Waldgesellschaft 6.2.2.2 Untergliederung der Pinus sylvestris var. mongolica-Rhododendron dauricum-Waldgesellschaft 58 6.2.2.2.1 Calamagrostis angustifolia -Ausbildung 59 6.2.2.2.2 Rubus idaeus-Ausbildung 60 6.2.2.2.3 Indirekte Gradientanalyse der Pinus sylvestris var. mongolica-Rhododendron dauricum- 61 Waldgesellschaft 6 6.2.2.3 Untergliederung der Pinus sylvestris var. mongolica-Ledum palustre-Waldgesellschaft 63 6.2.2.3.1 Picea koraiensis-Ausbildung 64 6.2.2.3.2 Vaccinium uliginosum-Ausbildung 65 6.2.2.3.3 Reine Ausbildung 65 6.2.2.3.4 Indirekte Gradientanalyse der Pinus sylvestris var. mongolica-Ledum palustre- 66 Waldgesellschaft 6.2.3 Ökologisches Regionalmodell für die Kiefernwaldgesellschaften in Nordost-China 68 6.3 Arealanalyse der Kiefernbestände im Daxinganling-Gebirge 69 6.3.1 Flora der Kiefernwaldgesellschaften 70 6.3.2 Arealtypen der Gefäßpflanzen 71 6.3.2.1 Arealtypen der Gefäßpflanzengattungen 71 6.3.2.2 Arealtypen der Gefäßpflanzenarten 72 6.3.2.3 Arealeigenschaften der Gefäßpflanzen 75 6.3.3 Arealkennzeichnung der Kiefernwaldgesellschaften 76 6.4 Überblick über die Lebensformen in den Kiefernwaldgesellschaften 77 6.5 Überblick über die Bestandesstruktur der Kiefernwaldgesellschaften 80 6.5.1 Bestandesdynamik der Kiefernwälder 80 6.5.2 Vertikalstruktur der Kiefernwaldgesellschaften 81 6.5.3 Horizontalstruktur der Kiefernwaldgesellschaften 84 6.5.3.1 Verteilungsmuster der Kiefernindividuen in den drei Waldgesellschaften 84 6.5.3.2 Baumartenverteilung und Stammzahl nach Brusthöhendurchmesser-Stufen in den 86 unterschiedlichen Entwicklungsphasen der Kiefernwaldgesellschaften 6.6 Natürliche Verjüngung in den Kiefernwäldern 90 6.6.1 Fruktifizierung der Waldkiefer (Pinus sylvestris var. mongolica)90 6.6.2 Quantität der Naturverjüngung in den Kiefernbeständen 92 6.6.3 Problem der Kiefernnaturverjüngung und Empfelungen zur Förderung der 93 Naturverjüngung 7. Zusammenfassung 95 8. Literaturverzeichnis 97 9. Anhang 102 7 1. Einleitung Die Waldkiefer (Pinus sylvestris var. mongolica) ist eine Baumart, die auf ungünstigen Standorten ihre größte Konkurrenzkraft entfaltet. Der Nordosten Chinas sowie Fernost-Russland und der Mongolei ist ihr Hauptareal, sie bildet dort azonale Waldgesellschaften. Die Waldkiefer ist eine kommerziell wichtige Holzart im Nordosten Chinas. Seit 1964 werden ihre Bestände im Großkahlschlag exploitiert und das Holz wird mit der Eisenbahn in den Süden des Landes transportiert. Hinzu kommt eine starker, anthropogen bedingter Anstieg der Feuerfrequenz. Diese beiden Faktoren haben in den letzten 40 Jahre den Bestockungsvorrat um ca. 30% reduziert (WU, C.P. 1994). Pinus sylvestris var. mongolica ist inzwischen eine Baumart, die in China in die „Roten Listen“ der bedrohten Pflanzenarten aufgenommen worden ist (FU, L.G. 1991). Die Pflanzensoziologie ist die Lehre der Pflanzengesellschaften, die sich jeweils durch bestimmte Kenn- und Trennarten von anderen Vegetationstypen unterscheiden. Dies erfolgt dabei auf floristischer, ökologischer, dynamischer, chorologischer und historischer Grundlage (BRAUN- BLANQUET 1964). In der heutigen Zeit drohender Umweltkrisen haben die pflanzensoziologischen Untersuchungen eine noch grössere Bedeutung bekommen (DIERSCHKE 1994). Im Gegensatz zu Europa ist der pflanzensoziologische Wissensstand in Nordost-China gering. Bislang fehlen noch Kenntnisse über die Vergesellschaftung und die pflanzensoziologische Stellung der Waldkiefer (Pinus sylvestris var. mongolica). In der vorliegenden Arbeit werden die folgenden Ziele verfolgt: ! Erarbeitung und Dokumentation der Vegesellschaftung der Kiefernwälder des Untersuchungsgebiets ! Klärung der standörtlichen Bedingungen der Kiefernwaldgesellschaften und ihrer Untereinheiten ! Arealanalyse der vorkommenden Gefäßpflanzenarten ! Beschreibung der Dynamik, Vertikal- und Horizontalstruktur sowie der Naturverjüngung der Kiefernbestände