vorgelegt von Manuela Bacher-Winterhalter

Optimierungsmöglichkeiten und Restriktionen eines mechanisierten Holzerntesystems bei der Umsetzung moderner Waldbaukonzepte am Beispiel des Südschwarzwaldes Inaugural-Dissertation zur Erlangung der Doktorwürde der Fakultät für Forst- und Umweltwissenschaften der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg i. Brsg. vorgelegt von Manuela Bacher-Winterhalter Freiburg im Breisgau 2004

Tag der mündlichen Prüfung: 12.11.2004 Prüfer: Prof. Dr. Dr. h.c. Gero Becker Prof. Dr. Dr. h.c. Dieter R. Pelz Prof. Dr. Karl-Reinhard Volz Dekan: Referent: Korreferent: Prof. Dr. Ernst E. Hildebrand Prof. Dr. Dr. h.c. Gero Becker Prof. Dr. Dr. h.c. Dieter R. Pelz

II VORWORT UND DANKSAGUNG Die vorliegende Arbeit beruht auf meiner Tätigkeit als wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Abteilung Waldnutzung der Forstlichen Versuchs- und Forschungsanstalt Baden- Württemberg (FVA). Sie basiert auf dem vom BMBF (Bundesministerium für Bildung und Forschung) geförderten Forschungsvorhaben Holzernte und Holzvermarktung: Konsequenzen für Verfahrenstechnologie, Produktivität und Arbeitsorganisation mit Projektlaufzeit vom Juli 1999 bis Dezember 2003. Aufgrund des Sturmereignisses von 1999 stagnierte das Projekt mehrere Monate. Mein Dank gilt daher Herrn Forstpräsident Meinrad Joos, Forstdirektion Freiburg, und Herrn LMR Hubertus Windthorst, Ministerium für Ernährung und Ländlichen Raum Baden- Württemberg, die trotz des hohen Sturmholzanfalles die Realisierung dieses Forschungsprojektes nicht in Frage stellten und den zusätzlichen Holzeinschlag ermöglichten. Ganz besonders danke ich Herrn Prof. Dr. Dr. h.c. Gero Becker, Leiter des Institutes für Forstbenutzung und Forstliche Arbeitswissenschaften, für die wissenschaftliche Betreuung und Unterstützung der Arbeit. Mein Dank gilt auch Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. Dieter Pelz, Leiter der Abteilung für Forstliche Biometrie, für die Übernahme des Korreferates. Der Abteilung Waldnutzung der FVA Freiburg, und insbesondere den Leitern dieser Abteilung Herrn Ltd. FDir a.d. Dr. Gerold Mahler bis Oktober 2003 und danach Herrn FDir Dr. Udo Hans Sauter, bin ich für die Unterstützung meines Vorhabens und für die kritischen Diskussionen bei der Erstellung der Arbeit dankbar. Ohne meine ehemaligen Kollegen der Abteilung Waldnutzung wäre die Durchführung der komplexen Untersuchungen nicht möglich gewesen. Ganz besonders bedanken möchte ich mich bei Roland Schöttle und Christian Pfeil, die mir beim Versuchsdesign und bei den Datenerhebungen beratend zur Seite standen. Zu besonderem Dank bin ich Werner Rützler verpflichtet, der mich bei allen Versuchseinsätzen begleitete und mich bei den aufwendigen Arbeitsstudien sowie bei der späteren Dateneingabe unterstützte. Für die Mitarbeit bei der Datenaufnahme bedanke ich mich außerdem bei: Armin Püschel, Fridolin Sauter, Tobias Brammer, Gunnar Josting, Hans Suchy, Olaf Höner, Michael Leenen, Matthias Secknus und Carmen Sauter. Herrn Dr. Edgar Kublin, Abteilung Biometrie und Informatik der FVA, danke ich für seine Einführungen in das Programm SAS und seinen statistischen Beratungen.

III Für die Durchführung der Expertenbefragung danke ich den Forstamtsleitern und Revierleitern der Forstbezirke Bonndorf, Kandern, Kirchzarten, St. Blasien, St. Märgen, Schluchsee, Schönau, Schopfheim, Staufen, Titisee-Neustadt, Todtmoos und Todtnau. Für die kooperative Zusammenarbeit bei den Arbeitsversuchen bedanke ich mich herzlich bei folgenden Forstamtsleitern, Revierleitern sowie insbesondere bei den aktiven Forstwirtschaftsmeistern und Forstwirten, die mit hoher Einsatzbereitschaft tätig waren: Forstamt St. Märgen: Dr. Rudi Kynast, Herbert Kirsten, Matthias Schneider, Klaus Liggert, Maik Liggert, Willi Rombach Forstamt Kandern: Dr. Martin Groß, Horst Wezel, Helmut Grether, Fritz Dreher, Hans Draxler Forstamt Todtmoos: Dr. Udo Hans Sauter, Peter Herbst, Alois Wiedemann, Hubert Strittmatter, Franz Albiez, Uwe Denz, Egon Schmid, Roland Kaiser, Mark Fischer Für die erfolgreiche Durchführung der Arbeitsversuche bedanke ich mich auch ganz besonders bei den beteiligten Forst- und Dienstleistungsunternehmen, die mit großem Engagement und mit viel Geduld aktiv mitwirkten: Klaus Unfried, Klaus Egle, Franz Müller, Lignis GmbH Co KG sowie Thurn und Taxis Waldpflege GmbH & Co. Nicht zuletzt danke ich meiner Familie - ganz besonders meinem Mann Dietmar -, die mich bei meiner Arbeit in guten wie in schlechten Tagen motiviert und unterstützt hat. Freiburg, im Juli 2004 Manuela Bacher-Winterhalter

IV INHALTSVERZEICHNIS TABELLENVERZEICHNIS...VIII ABBILDUNGSVERZEICHNIS...X VERZEICHNIS DER BILDER...XIII ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS...XIV 1 EINLEITUNG UND PROBLEMSTELLUNG... 1 2 STAND DES WISSENS... 3 2.1 Moderne Waldbaukonzepte: Vom Altersklassenwald zum Dauerwald...3 2.2 Anforderungen an die Holzernte und Forsttechnik...5 2.2.1 Waldbauliche Anforderungen...6 2.2.2 Anforderungen des Holzmarktes... 12 2.3 Stand der Technik und technische Entwicklungen... 13 2.3.1 Harvestertechnologie... 13 2.3.1.1 Grenzen der Harvestertechnologie... 16 2.3.1.2 Produktivitätsmodelle für Harvester... 18 2.3.1.3 Einflussfaktoren für die Harvesterleistung... 20 2.4 Rücketechnik... 21 2.4.1.1 Grenzen der Rücketechnologie... 22 2.5 Zielkonflikte zwischen Forsttechnik und Waldbau... 22 2.6 Holzerntesysteme und deren Bewertung... 23 2.6.1 Klassifizierung von Holzerntesystemen... 23 2.6.2 Beurteilungskriterien... 24 3 ZIELSETZUNG...25

V 4 GENERELLES METHODISCHES KONZEPT DER UNTERSUCHUNG...26 4.1 Aufbau und Design der Untersuchung... 26 4.2 Beschreibung des Untersuchungsgebietes... 27 5 EXPERTENBEFRAGUNG ZUR HOLZERNTE IM UNTERSUCHUNGSGEBIET..29 5.1 Material und methodische Vorgehensweise... 29 5.1.1 Erhebungsmethode... 29 5.1.2 Auswahl der Experten... 30 5.1.3 Inhalte des Erhebungsbogens... 30 5.1.4 Datenauswertung... 32 5.2 Befragungsergebnisse und Analyse... 32 5.2.1 Bewertung des Datenmaterials und Reviercharakterisierung... 33 5.2.2 Wesentliche Entscheidungskriterien für die Auswahl von Aufarbeitungs- und Rückeverfahren... 34 5.2.3 Analyse der Hiebsdaten und der Verfahrensmerkmale... 37 5.2.3.1 Konsequenzen waldbaulicher Anforderungen an die Holzernte und Holzvermarktung in Abhängigkeit von der Ausgangssituation... 38 5.2.3.2 Leistungs - und Kostenangaben für die Holzerntesysteme in Abhängigkeit von der waldbaulichen Ausgangssituation... 39 5.3 Veränderung der Anforderungen an die Holzernte und Holzvermarktung durch den Waldumbau... 42 5.4 Ableitung zukunftsgerechter Holzerntesysteme und Kriterien zu ihrer Beurteilung... 45 6 ARBEITSVERSUCHE FÜR EIN AUSGEWÄHLTES MECHANISIERTES HOLZERNTESYSTEM...48 6.1 Material... 49 6.1.1 Auswahl der Versuchsflächen... 49 6.1.2 Waldbauliches Vorgehen... 51 6.1.3 Bestandesbedingungen... 51 6.1.4 Feinerschließung der Versuchsflächen... 59 6.1.5 Beschreibung des untersuchten Holzerntesystems... 60

VI 6.2 Methodisches Vorgehen... 67 6.2.1 Aufnahme und Analyse der Leistungsdaten... 67 6.2.1.1 Datenaufnahme... 67 6.2.1.2 Analyse der Leistungsdaten... 71 6.2.2 Kostenkalkulation... 74 6.2.3 Aufarbeitungsqualität... 76 6.2.4 Aufnahme und Analyse der Bestandesschäden... 76 6.2.4.1 Aufnahme von Bestandesschäden... 76 6.2.4.2 Analyse der Bestandesschäden... 79 6.3 Leistungen: Ergebnisse und ihre Bewertung... 80 6.3.1 Leistungsergebnisse der manuellen Systemkomponenten... 80 6.3.1.1 Leistungsergebnisse der Systemkomponente Beisägen... 80 6.3.1.2 Leistungsergebnisse der Systemkomponente Zufällen... 82 6.3.2 Leistungsergebnisse der mechanisierten Systemkomponente... 93 6.3.2.1 Beschreibung und statistische Maßzahlen der Bezugsdaten... 93 6.3.2.2 Leistungsergebnisse und ihre Einflussfaktoren... 96 6.3.2.3 Grenzen der Harvestertechnik... 110 6.3.3 Systemleistung des kombinierten Aufarbeitungsverfahrens... 115 6.3.4 Ergebnisse der Rückeleistung... 126 6.3.5 Abschließende Bewertung der Einsetzbarkeit und der Leistung... 130 6.4 Kosten... 135 6.4.1 Kosten des mechanisierten Holzerntesystems und seiner Komponenten... 135 6.4.2 Kostenanalyse für das kombinierte Aufarbeitungsverfahren in Abhängigkeit von den Baumzustandsklassen... 138 6.5 Harvestermaß und Aufarbeitungsqualität... 141 6.6 Bestandespfleglichkeit... 145 6.6.1 Bezugsdaten für die Schadprozente... 145 6.6.2 Schadprozente und ihre Bewertung... 147 6.6.2.1 Schadprozente der Arbeitsversuche... 148 6.6.2.2 Schadprozente in Bezug auf Baumarten und soziologischer Stellung... 150 6.6.2.3 Auswirkungen der Eingriffstärke auf die Schadprozente... 152 6.6.3 Beschreibung und Bewertung der Schadensparameter... 155 6.6.4 Abschließende Bewertung der Bestandespfleglichkeit... 160 7 EMPFEHLUNGEN FÜR DIE VERFAHRENSGESTALTUNG UND VERFAHRENSBEURTEILUNG IN STUFIGEN MISCHBESTÄNDEN...162

VII 8 ZUSAMMENFASSUNG...172 9 LITERATURVERZEICHNIS...178 SUMMARY ANHANG

VIII TABELLENVERZEICHNIS TABELLE 5.1: ALLGEMEINE REVIERDATEN DER EXPERTENBEFRAGUNG... 34 TABELLE 5.2: HIEBSKRITERIEN IN ABHÄNGIGKEIT VON DER WALDBAULICHEN AUSGANGSITUATION... 38 TABELLE 5.3: MITTLERE LEISTUNGEN UND KOSTEN DER MOTORMANUELLEN HOLZERNTESYSTEME ZUR LANGHOLZAUFARBEITUNG IN ABHÄNGIGKEIT VON DER WALDBAULICHEN AUSGANGSSITUATION... 40 TABELLE 6.1: ALLGEMEINE VERSUCHSDATEN... 50 TABELLE 6.2: BESCHREIBUNG DER WALDBAULICHEN VORGEHENSWEISE... 51 TABELLE 6.3: STATISTISCHE MAßZAHLEN FÜR BHD UND BAUMVOLUMEN DER AUSSCHEIDENDEN VERSUCHS- BESTÄNDE... 54 TABELLE 6.4: BESCHREIBUNG DER RÄUMLICHEN HIEBSKONZENTRATION IN ABHÄNGIGKEIT VON DER FAHR- STRECKE PRO BAUM... 59 TABELLE 6.5: TECHNIKKOMPONENTEN DES UNTERSUCHTEN HOLZERNTESYSTEMS... 62 TABELLE 6.6: BEZUGSDATEN FÜR DIE UNTERSUCHUNG DER SYSTEMKOMPONENTEN DES KOMBINIERTEN AUFARBEITUNGSVERFAHRENS... 69 TABELLE 6.7: STANDARDKOSTENSÄTZE DER FORSTWIRTE, MASCHINENFÜHRER UND HOLZERNTE MASCHINEN. 75 TABELLE 6.8: KLASSENEINTEILUNG DER SCHADENSPARAMETER... 79 TABELLE 6.9: LEISTUNGSERGEBNISSE UND BEZUGSDATEN FÜR DIE MANUELLE SYSTEMKOMPONENTE BEISÄGEN DER W URZELANLÄUFE... 81 TABELLE 6.10: BEZUGSDATEN FÜR DIE LEISTUNGSERGEBNISSE DER MANUELLEN SYSTEMKOMPONENTE ZUFÄLLEN... 83 TABELLE 6.11: STATISTISCHE MAßZAHLEN FÜR DIE LEISTUNGSUNTERSUCHUNGEN DER MANUELLEN SYSTEMKOMPONENTE ZUFÄLLEN FÜR DIE GRUPPEN V1/2, V3/4, V5 UND V6... 86 TABELLE 6.12: EFFEKTE DER EINFLUSSFAKTOREN AUF DEN ZEITAUFWAND PSH FÄLLEN DER SYSTEM- KOMPONENTE ZUFÄLLEN... 90 TABELLE 6.13: EFFEKTE DER EINFLUSSFAKTOREN AUF DEN ZEITAUFWAND PSH 0B DER SYSTEM KOMPONENTE ZUFÄLLEN... 92 TABELLE 6.14: STATISTISCHE MAßZAHLEN FÜR DIE LEISTUNGSUNTERSUCHUNGEN DER MECHANISIERTEN SYSTEMKOMPONENTE... 97 TABELLE 6.15: EFFEKTE DER EINFLUSSFAKTOREN AUF DEN ZEITAUFWAND PSH GREIFEN/FÄLLEN DER MECHANISIERTEN SYSTEMKOMPONENTE... 98 TABELLE 6.16: EFFEKTE DER EINFLUSSFAKTOREN AUF DEN ZEITAUFWAND PSH AUFARBEITUNG DER MECHANISIERTEN SYSTEMKOMPONENTE... 100 TABELLE 6.17: STATISTISCHE MAßZAHLEN FÜR LEISTUNGSUNTERSUCHUNGEN DER MECHANISIERTEN SYSTEM KOMPONENTE IN BEZUG AUF DIE BAUMZUSTANDSKLASSEN (NUR NADELBÄUME)... 102 TABELLE 6.18: MITTLERER ZEITAUFWAND FÜR PSH POSITIONIEREN SOWIE FÜR PSH GREIFEN/FÄLLEN, PSH AUFARBEITUNG UND PSH 0A BEI NADELBÄUME DER BAUMZUSTANDSKLASSE STEHEND... 106 TABELLE 6.19: EFFEKTE DER EINFLUSSFAKTOREN AUF DEN ZEITAUFWAND PSH 0B DER MECHANISIERTEN SYSTEMKOMPONENTE... 110 TABELLE 6.20: STATISTISCHE MAßZAHLEN FÜR DIE UNTERSUCHUNGEN DER SYSTEMLEISTUNGEN VON DEN KOMBINIERTEN AUFARBEITUNGSVERFAHREN... 116

IX TABELLE 6.21: EFFEKTE DER EINFLUSSFAKTOREN AUF DIE SYSTEMLEISTUNG [EFM/TSH KOMBI ] DER KOMBINIERTEN AUFARBEITUNGSVERFAHREN... 118 TABELLE 6.22: STATISTISCHE MAßZAHLEN FÜR DIE SYSTEML EISTUNGEN DER KOMBINIERTEN AUFARBEITUNGS- VERFAHREN IN BEZUG AUF DIE BAUMZUSTANDSKLASSEN STEHEND UND ZUGEFÄLLT... 121 TABELLE 6.23: STATISTISCHE MAßZAHLEN FÜR DIE BEZUGSDATEN DES RÜCKENS... 127 TABELLE 6.24: STATISTISCHE MAßZAHLEN FÜR DIE RÜCKELEISTUNGEN... 128 TABELLE 6.25: KOSTEN DES MECHANISIERTEN HOLZERNTESYSTEMS UND SEINE KOMPONENTEN... 135 TABELLE 6.26: ERGEBNISSE DER LÄNGENMAßGENAUIGKEIT... 142 TABELLE 6.27: BEZUGSDATEN FÜR DIE SCHADPROZENTE... 145 TABELLE 6.28: SCHADPROZENTE INSGESAMT UND GEGLIEDERT NA CH BAUMARTEN UND SOZIOLOGISCHER STELLUNG... 148

X ABBILDUNGSVERZEICHNIS ABBILDUNG 4.1: ÜBERSICHTSKARTE DES UNTERSUCHUNGSGEBIETES UND DER VERSUCHSORTE...28 ABBILDUNG 5.1: REVIERAUFTEILUNG DER EXPERTENBEFRAGUNG IN ABHÄNGIGKEIT VON DER WALDBAULICHEN AUSGANGSSITUATION...33 ABBILDUNG 5.2: ENTSCHEIDUNGSKRITERIEN FÜR DIE AUSWAHL VON AUFARBEITUNGSVERFAHREN...35 ABBILDUNG 5.3: ENTSCHEIDUNGSKRITERIEN FÜR DIE AUSWAHL VON RÜCKEVERFAHREN...35 ABBILDUNG 5.4: HIEBSAUFTEILUNG, HOLZERNTESYSTME UND SORTENAUSHALTUNG IN ABHÄNGIGKEIT VON DER WALDBAULICHEN AUSGANGSSITUATION...37 ABBILDUNG 5.5: AUFARBEITUNGSLEISTUNG IN ABHÄNGIGKEIT VOM BHD GETRENNT NACH DER WALDBAULICHEN AUSGANGSSITUATION...41 ABBILDUNG 5.6: BAUMARTEN- UND BHD-VERTEILUNG DES HIEBSANFALLS IN EINEM 85-JÄHRIGEN FICHTENREINBESTAND UND IM DAUERWALD...43 ABBILDUNG 6.1: SCHEMATISCHE DARSTELLUNG DER METHODISCHEN VORGEHENSWEISE...48 ABBILDUNG 6.2: BAUMARTENVERTEILUNG DES AUSSCHEIDENDEN BESTANDES...52 ABBILDUNG 6.3: BAUMARTENVERTEILUNG DES VERBLEIBENDEN BESTANDES...53 ABBILDUNG 6.4: HOLZSTÄRKENVERTEILUNG DES AUSSCHEIDENDEN UND DES VERBLEIBENDEN BESTANDES...55 ABBILDUNG 6.5: RELATIVE HÄUFIGKEITSVERTEILUNG FÜR DEN AUSSCHEIDENDEN BESTAND AUSGEWÄHLTER VERSUCHSFLÄCHEN GEGENÜBER DEM HIEBSANFALL AUS EINEM TYPISCHEN ALTERSKLASSENWALD IN ABHÄNGIGKEIT VOM BHD...56 ABBILDUNG 6.6: STÄRKEKLASSENVERTEILUNG FÜR DIE AUSSCHEIDENDEN NADELBÄUME AUSGEWÄHLTER VER- SUCHSFLÄCHEN GEGENÜBER DEM HIEBSANFALL AUS EINEM TYPISCHEN ALTERSKLASSENWALD...57 ABBILDUNG 6.7: FLÄCHENANTEILE DER VERJÜNGUNG UND DES UNTER-/ZWISCHENSTANDES BEZOGEN AUF DIE HIEBSFLÄCHEN...58 ABBILDUNG 6.8: SYSTEMATISCHE DARSTELLUNG DER VERSUCHSFLÄCHEN V1-6...62 ABBILDUNG 6.9: SCHEMATISCHE DARSTELLUNG DES MECHANISIERTEN HOLZERNTESYSTEMS ZUR KURZHOLZ- AUFARBEITUNG...63 ABBILDUNG 6.10: SCHEMATISCHE DARSTELLUNG DER LEISTUNGSDATEN FÜR DAS KOMBINIERTE AUFARBEITUNGS- VERFAHREN...72 ABBILDUNG 6.11: SCHEMATISCHE DARSTELLUNG DER STICHPROBENFLÄCHEN ZUR BESTANDES- SCHADENSAUFNAHME...77 ABBILDUNG 6.12: GRUPPENEINTEILUNG DER LEISTUNGSDATEN FÜR DIE MANUELLE SYSTEMKOMPONENTE ZUFÄLLEN...82 ABBILDUNG 6.13: BOX-PLOT-GRAFIK FÜR DEN ZEITAUFWAND ZUM ZUFÄLLEN DER NADELBÄUME IN ABHÄNGIGKEIT VON DEN BHD-KLASSEN...85 ABBILDUNG 6.14: REGRESSIONSMODELLE DER GRUPPE V1/2 FÜR DEN ZEITAUFWAND PSH FÄLLEN, PSH 0A UND PSH 0B DER SYSTEMKOMPONENTE ZUFÄLLEN IN ABHÄNGIGKEIT VOM BAUMVOLUMEN...88 ABBILDUNG 6.15: REGRESSIONSMODELLE DER GRUPPE V3/4 FÜR DEN ZEITAUFWAND PSH FÄLLEN, PSH 0A UND PSH 0B DER SYSTEMKOMPONENTE ZUFÄLLEN IN ABHÄNGIGKEIT VOM BAUMVOLUMEN...88 ABBILDUNG 6.16: REGRESSIONSMODELLE DER GRUPPE V5 FÜR DEN ZEITAUFWAND PSH FÄLLEN, PSH 0A UND PSH 0B DER SYSTEMKOMPONENTE ZUFÄLLEN IN ABHÄNGIGKEIT VOM BAUMVOLUMEN...89

XI ABBILDUNG 6.17: REGRESSIONSMODELLE DER GRUPPE V6 FÜR DEN ZEITAUFWAND PSH FÄLLEN, PSH 0A UND PSH 0B DER SYSTEMKOMPONENTE ZUFÄLLEN IN ABHÄNGIGKEIT VOM BAUMVOLUMEN...89 ABBILDUNG 6.18: RELATIVE HÄUFIGKEITSVERTEILUNG DER AUSSCHEIDENDEN BÄUME IN BEZUG AUF DIE BAUMZUSTANDSKLASSEN UND DIE ARBEITSVERSUCHE...95 ABBILDUNG 6.19: ZEITAUFWAND PSH 0A IN ABHÄNGIGKEIT VOM BAUMVOLUMEN FÜR NADELBÄUME DER BAUMZUSTANDSKLASSE STEHEND...101 ABBILDUNG 6.20: ZEITAUFWAND PSH 0A DES ARBEITSVERSUCHES V5 IN ABHÄNGIGKEIT VOM BAUMVOLUMEN FÜR NADELBÄUME GETRENNT NACH DEN BAUMZUSTANDSKLASSEN...104 ABBILDUNG 6.21: ZEITAUFWAND PSH 0A VON V3/4 IN ABHÄNGIGKEIT VOM BAUMVOLUMEN FÜR NADELBÄUME GETRENNT NACH DEN BAUMZUSTANDSKLASSEN...105 ABBILDUNG 6.22: ZEITAUFWAND PSH 0A VON V6 IN ABHÄNGIGKEIT VOM BAUMVOLUMEN FÜR NADELBÄUME GETRENNT NACH DEN BAUMZUSTANDSKLASSEN...105 ABBILDUNG 6.23: ZEITAUFWAND PSH 0A IN ABHÄNGIGKEIT VOM BAUMVOLUMEN FÜR DIE NADELBÄUME DER BAUMZUSTANDSKLASSE STEHEND VON V3/4 GETRENNT NACH DEN BEIDEN VERJÜNGUNGS- KLASSEN...107 ABBILDUNG 6.24: ZEITAUFWAND PSH P OSITIONIEREN IN ABHÄNGIGKEIT VON DER RÄUMLICHEN HIEBSKONZENTRATION IN BEZUG AUF DIE RÜCKEGASSEN...108 ABBILDUNG 6.25: RELATIVE HÄUFIGKEITSVERTEILUNG ZUGEFÄLLTER NADELBÄUME IN ABHÄNGIGKEIT VON DER BHD-KLASSE UND VOM BEARBEITUNGSGRAD...112 ABBILDUNG 6.26: STAMMHÖHE MIT ERSTEM GRÜNAST IN ABHÄNGIGKEIT VOM BHD FÜR ZUGEFÄLLTE FICHTEN BEI V3 UND V4...114 ABBILDUNG 6.27: ANZAHL ASTQUIRLE UND DURCHSCHNITTLICHE STÄRKSTE ASTDURCHMESSER IN ABHÄNGIGKEIT VOM BHD FÜR ZUGEFÄLLTE FICHTEN BEI V3 UND V4...114 ABBILDUNG 6.28: ZEITAUFWAND FÜR DIE FÄLLUNG UND DIE AUFARBEITUNG IN ABHÄNGIGKEIT VOM BAUMVOLUMEN UND VON DEN BAUMZUSTANDSKLASSEN...120 ABBILDUNG 6.29: SYSTEMLEISTUNG IN ABHÄNGIGKEIT VOM BAUMVOLUMEN UND VON DEN BAUMZUSTANDS- KLASSEN STEHEND UND ZUGEFÄLLT...122 ABBILDUNG 6.30: SYSTEMLEISTUNG IN ABHÄNGIGKEIT VOM BAUMVOLUMEN FÜR DIE BAUMZUSTANDSKLASSE STEHEND...123 ABBILDUNG 6.31: SYSTEMLEISTUNG IN ABHÄNGIGKEIT VOM BAUMVOLUMEN FÜR DIE BAUMZUSTANDSKLASSE ZUGEFÄLLT...125 ABBILDUNG 6.32: RÜCKELEISTUNG IN ABHÄNGIGKEIT VON DER DURCHSCHNITTLICHEN STÜCKMASSE...129 ABBILDUNG 6.33: LEISTUNGEN UND KOSTEN IN ABHÄNGIGKEIT VOM BAUMVOLUMEN FÜR DIE BAUMZUSTANDS- KLASSEN STEHEND UND ZUGEFÄLLT...139 ABBILDUNG 6.34: KOSTEN IN ABHÄNGIGKEIT VOM BAUMVOLUMEN FÜR DIE BAUMZUSTANDSKLASSE STEHEND GETRENNT NACH ARBEITSVERSUCHEN...140 ABBILDUNG 6.35: LÄNGENABWEICHUNGEN IN ABHÄNGIGKEIT VOM MITTENDURCHMESSER FÜR DIE 5M-LANGEN STARKHOLZABSCHNITTE (V3-6)...144 ABBILDUNG 6.36: RELATIVE HÄUFIGKEITSVERTEILUNG VERBLEIBENDER BÄUME IN BEZUG AUF DIE BAUMART UND SOZIOLOGISCHE STELLUNG...146

XII ABBILDUNG 6.38 : SCHADPROZENTE IN ABHÄNGIGKEIT VON DER EINGRIFFSTÄRKE FÜR DIE ARBEITSVERSUCHE V1/2; V3 UND V5 IN FORM VON LINEAREN REGRESSIONEN...154 ABBILDUNG 6.39 : RELATIVE HÄUFIGKEITSVERTEILUNG DER BESCHÄDIGTEN BÄUME IN BEZUG AUF DIE ANZAHL SCHÄDEN PRO BAUM...155 ABBILDUNG 6.40: RELATIVE HÄUFIGKEITSVERTEILUNG DER BESCHÄDIGTEN BÄUME IN BEZUG AUF DIE LAGE DES GRÖßTEN SCHADENS...156 ABBILDUNG 6.41: RELATIVE HÄUFIGKEITSVERTEILUNG DER BESCHÄDIGTEN BÄUME IN BEZUG AUF DIE GRÖßE DES FLÄCHENMÄßIG GRÖßTEN SCHADENS...158 ABBILDUNG 6.42: RELATIVE HÄUFIGKEITSVERTEILUNG DER BESCHÄDIGTEN BÄUME IN BEZUG AUF DIE SCHADENSART...159

XIII VERZEICHNIS DER BILDER BILD 6.1: MOTORMANUELLE ZUFÄLLUNG IM 2-MANN-VERFAHREN BEIM ARBEITSVERSUCH V5...64 BILD 6.2: MECHANISIERTE KURZHOLZAUFARBEITUNG IM DAUERWALD MIT EINEM RAUPENHARVESTER IMPEX KÖNIGSTIGER (V5) UND EINEM RADHARVESTER CAT 580 (V3)...66 BILD 6.3: KURZHOLZBRINGUNG IM DAUERWALD MIT EINEM KOMBINATIONS-TRAG-SEILRÜCKESCHLEPPER WELTE 210 (V5) UND EINEM TRAGSCHLEPPER VALMET 860 (V3)...67

XIV ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS BHD Efm EST Fm MAX MIN N o.r. PSH S TSH x Vfm Brusthöhendurchmesser Erntefestmeter Erweiterter Sortentarif Festmeter (m³) Maximum Minimum Anzahl ohne Rinde Reine Arbeitszeit (Productive System Hour) Standardabweichung Gesamtarbeitszeit (Total System Hour) arithmetisches Mittel Vorratsfestmeter

EINLEITUNG UND PROBLEMSTELLUNG 1 1 EINLEITUNG UND PROBLEMSTELLUNG Waldbauliche Maßnahmen in Wirtschaftswäldern dienen in der Regel zwei Zielen. Zum einen zielen sie auf die wirtschaftliche Bereitstellung des nachwachsenden Rohstoffes Holz ab und sind somit nutzungsorientiert. Zum anderen sollen sie die Bestandesentwicklung im Hinblick auf bestimmte Zielzustände, wie z.b. Stabilisierung, Dimensionierung, Wertentwicklung oder Verfahrensgestaltung, steuern. Forsttechnik und Waldbau stehen damit in Wechselwirkung, häufig auch in einem Spannungsverhältnis. In den letzten Jahren wurden die technischen Entwicklungen und die Verfahrensgestaltung in der Holzernte in vielen Fällen deutlich von waldbaulichen Strategien und Zielvorstellungen beeinflusst. Im Rahmen der naturnahen Waldwirtschaft in Baden- Württemberg werden im Verbreitungsgebiet der Fichten, Tannen und Buchen des Südschwarzwaldes starkholzreiche Dauerwälder angestrebt (MLR BADEN- WÜRTTEMBERG 1994). Um diesen Zielzustand zu erreichen, sollen in den nächsten Jahrzehnten einschichtige, labile Fichtenreinbestände durch waldbauliche Maßnahmen in ungleichaltrige, strukturreiche Mischbestände umgebaut werden. Für den Umbau und die Erhaltung des Zielzustandes sind aktive Nutzungseingriffe erforderlich. Dies führt zu veränderten räumlichen und zeitlichen Strukturen in der Holzernte und stellt hohe Anforderungen an die Forsttechnik. Auswirkungen für die Holznutzung sind eine größere Sortenvielfalt mit höheren Starkholzanteilen vor allem im Nadelholz, unübersichtliche Bestände, geringe sowie zerstreute Hiebsanfälle pro Flächeneinheit. Bestandes- und flächenweise Nutzungen werden zunehmend durch einzelbaum- bzw. gruppenweises Vorgehen abgelöst. Neben diesen waldbaulichen Anforderungen wirken sich im Untersuchungsgebiet noch weitere Restriktionen wie kleinstrukturierte Besitzverhältnisse und Forderungen des Naturschutzes nach möglichst biotop- und landschaftsschonender Pflege auf die Verfahrensgestaltung aus. Eine weitere wesentliche Rahmenbedingung bei der Gestaltung der Holzernte stellt die Notwendigkeit einer kundenorientierten Rundholzbereitstellung dar. Die Nutzung des durch den Waldumbau zunehmenden Starkholzanteils führt in der Holzindustrie zu Konsequenzen. Bisher wurde Starkholz motormanuell aufgearbeitet und als Langholz vermarktet. Zunehmend benötigt die Holzindustrie Starkholz in Abschnittslängen; ein Punkt, der tief greifende Konsequenzen für die Verfahrensgestaltung hat.

EINLEITUNG UND PROBLEMSTELLUNG 2 Zur Erfüllung dieser vielfältigen Anforderungen werden Techniken und Verfahren erfo r- derlich, die die angestrebte differenzierte und intensive Waldbaupraxis unterstützen. Sie müssen ökonomischen, ökologischen und sozialen Kriterien gleichermaßen gerecht werden sowie erhöhte Flexibilität, Robustheit und ein großes Einsatzspektrum aufweisen. Größere, leistungsstärkere Holzerntemaschinen mit höheren Hubkräften und größeren Kranreichweiten wurden sowohl in der Aufarbeitungs- als auch in der Rücketechnik im letzten Jahrzehnt entwickelt. Dies bietet Potentiale für geeignete verfahrenstechnische Lösungsmöglichkeiten und auch für die Realisierung von mechanisierter Holzernte durch Harvestereinsätze im Dauerwald. Im Rahmen dieser Arbeit sollen Optimierungsmöglichkeiten, aber auch Restriktionen bei der Realisierung dieser anspruchsvollen modernen Waldbaukonzepte durch den Einsatz eines mechanisierten Holzerntesystems am Beispiel des Untersuchungsgebietes Südschwarzwald aufgezeigt und untersucht werden. Die empirischen Untersuchungen fanden im Rahmen eines vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Forschungsvorhabens Holzernte und Holzvermarktung: Konsequenzen für Verfahrenstechnologie, Produktivität und Arbeitsorganisation statt. Das Projekt war in der Abteilung Waldnutzung der Forstlichen Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg angesiedelt.

STAND DES WISSENS 3 2 STAND DES WISSENS 2.1 Moderne Waldbaukonzepte: Vom Altersklassenwald zum Dauerwald Im 19. Jahrhundert zielten die waldbaulichen Strategien vor allem darauf ab, homogene, gleichaltrige Reinbestände zu erziehen und zu bewirtschaften. In der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde die Plenter- und Femelwirtschaft im süddeutschen Raum forstgesetzlich verboten (SCHÜLLI 1992). Die naturgemäße Waldwirtschaft (BUR- SCHEL u. HUSS 1997) oder der naturnahe Waldbau (SCHÜTZ 1999a) gewann mit dem Ende des 19. Jahrhunderts an Bedeutung. Leitfiguren waren dabei Gayer, Biolley und Möller (SCHÜTZ 1999b). GAYER (1886) beschreibt die naturgemäße Mischwuchswirtschaft im Rahmen des badischen Femelschlagbetriebs. Zur Stabilitätsve r- besserung sollen gemischte Wälder mit standortsangepassten Baumarten aufgebaut werden. Eine horst- und gruppenweise Verjüngung steht dabei im Vordergrund. MÖL- LER (1920) zielt ebenfalls auf den Dauerwaldgedanken ab. Stetigkeit der Wälder, natürliche Verjüngung, Einzelstammnutzung und möglichst hohe Zuwächse wurden gefo r- dert. Nach BURSCHEL u. HUSS (1997) ist der Dauerwald ein naturgemäßer Wirtschaftswald, aufgebaut aus standortsangepassten Baumarten in horst- und gruppenweiser ungleichaltriger Mischung. Es werden alle Hiebsarten wie Jungbestandspflege, Bestandespflege, Verjüngungshiebe und Zielstärkennutzung auf derselben Fläche durchgeführt (BURSCHEL u. HUSS 1997; MAYER 1984; SCHÜTZ 1999b). Wichtige Gesichtspunkte sind dabei Stetigkeit, standörtliche Nachhaltigkeit, biologische Produktionsautomation, kontinuierliche Selbststeuerung sowie eine risikoärmere, starkholz- und wertholzreiche Bestockung. Nach SCHÜTZ (1999b) führen die Plenterung und der Femelschlag zum gleichen Ziel. Je nach Standort und Baumartenmischung bekommt die eine oder andere Form ein höheres Gewicht. Die Unterschiede und ihre Leitsätze sind bei LEIBUNDGUT (1946) beschrieben. SCHÜTZ (1989), HANEWINKEL (1996), REININGER (2000) und verschiedene Waldprogramme der Länder (LFV BADEN-WÜRTTEMBERG 1999; KWF 2000) machen Vorschläge für die Überführung von Altersklassenwäldern in Dauerwälder.

STAND DES WISSENS 4 SCHÜTZ (1989) definiert 3 verschiedene Hauptüberführungsformen. Bei der ersten Überführungsform handelt es sich um die klassische Plenterdurchforstung, die in ausreichend differenzierten Beständen zum Zuge kommt, bei der zweiten um die direkte Überführung von gleichförmigen Beständen und bei der dritten um die Überführung erst in der Folgegeneration. Zusätzlich treten vom Übergang des Altersklassenwaldes zum Dauerwald bzw. seiner Sonderform dem Plenterwald zahlreiche Zwischenformen auf. HANEWINKEL (1996) unterscheidet ebenfalls zwischen direkter Überführung und Überführung über die Folgegeneration. Er teilt das Behandlungskonzept in die folgenden drei Phasen ein: 1. Stabilisierungs- und Auslesedurchforstungsphase, 2. Phase der Entrümpelung und gestaffelten Verjüngung, 3. Phase der variablen Zieldurchmesserernte. Mit dem Konzept der naturnahen Waldwirtschaft der Landesforstverwaltung Baden- Württemberg sollen Nutz-, Schutz- und Erholungsfunktion gleichermaßen erfüllt werden (MLR BADEN-WÜRTTEMBERG 1994). Baden-Württemberg strebt einen Umbau von labilen Fichten-Reinbeständen in strukturreiche Tannen-Fichten-Buchen-Mischwälder an. Natürliche Abläufe und Selbststeuerungsmechanismen werden genutzt. Als Instrument dienen die Waldentwicklungstypen (WET) (LFV BADEN-WÜRTTEMBERG 1999). Dies sind waldbauliche Behandlungskonzepte, die überwiegend auf Praxiserfahrungen basieren. Für die vorliegende Arbeit spielt vor allem der Regionale Waldentwicklungstyp Berg-Mischwald (Tanne, Fichte, Buche, Douglasie, Bergahorn) eine große Rolle (FD Freiburg 2000). Waldentwicklungsziel sind im langfristigen Femelschlag bewirtschaftete Dauerwälder mit Beteiligung der Tanne. Wertvolle Starkhölzer mit BHD 60 cm sollen produziert werden. Pro Eingriff sollen maximal 80 Efm/ha entnommen werden. Nach der Bundeswaldinventur 1990 wurden im Wuchsgebiet Schwarzwald (Nord-, Mittel- und Südschwarzwald) 29.517 ha als Plenterwald klassifiziert (FVA BADEN- WÜRTTEMBERG 1993). Das entspricht 7,8% der Waldfläche. Der durchschnittliche Vorrat des Haupt- und Nebenbestandes beträgt 355 Vfm/ha. 86% der Waldfläche wurde dem Mischungstyp Mischbestand zugeordnet. Die wesentlichen Baumarten sind Fichte (36%), Tanne (46%), Kiefer (7%), Buche (6%) und sonstiges Laubholz (4%). Mit der Anwendung der waldbaulichen Behandlungskonzepte ist zu vermuten, dass der Anteil von Dauerwäldern in den letzten 10-15 Jahren zugenommen hat. Ein Vergleich mit der Bundeswaldinventur 2000 ist nicht möglich, da die Ergebnisse im Juni 2004 noch nicht vorlagen.

STAND DES WISSENS 5 Die Definitionsvielfalt ist sehr groß. Für die Arbeit war eine einheitliche Begriffsfindung eine wesentliche Voraussetzung. Dabei wurde auf das Glossar des BMBF- Projektverbundes Südlicher Schwarzwald zurückgegriffen (AG WALDBAU et al. 2000). Abgesehen vom Ausgangs- und Endzustand treten viele Überführungsstadien auf. Es handelt sich dabei um folgende Definitionen: 1. Ausgangszustand: Altersklassenwald Dabei handelt es sich um einen gleichaltrigen Nadelholzreinbestand mit und ohne Verjüngungsanteilen, die durch Voranbau weiterer Baumarten entstanden sind. 2. Überführungsbestand Ein Überführungsbestand ist ein durch waldbauliche Maßnahmen aktiv herbeigeführter Wechsel der Betriebsform vom gleichaltrigen schlagweisen zum ungleichaltrigen Hochwald mit Dauerwaldcharakter. 3. Endzustand: Dauerwald Beim Dauerwald handelt es sich um einen kahlschlagfrei bewirtschafteten Wald, der strukturreich, mehrschichtig und stufig ist. Der Dauerwald ist eine Betriebsform des Hochwaldes. Er unterscheidet sich vom Altersklassenwald darin, dass die Holznutzung ohne festgelegte Produktionszeiträume auf Dauer einzelbaum-, gruppen- oder kleinflächenweise erfolgt. Es gibt dabei als waldbauliche Varianten den langfristigen Femelschlag und den Plenterwald. 2.2 Anforderungen an die Holzernte und Forsttechnik Nach BECKER (1997) ist die Holzernte das technische Instrument für die nachhaltige Bereitstellung des Rohstoffes Holz. Sie bedeutet stets aktive Eingriffe in die natürlichen Abläufe. Holzerntesysteme und -techniken sollen dabei ökonomische, ökologische und soziale Kriterien gleichermaßen erfüllen. Neben den Anforderungen des naturnahen Waldbaus und des nachhaltigen Nutzungspotentials sind Wirtschaftlichkeit, naturale Gegebenheiten, Kundenorientierung, Zertifizierung sowie Erholungs- und Naturschutzaspekte als Rahmenbedingungen von Bedeutung. Im Folgenden werden bisherige Untersuchungen über die Anforderungen moderner Waldbaukonzepte, insbesondere des Waldumbaus und der Dauerwaldbewirtschaftung, an die Holzernte und Holzvermarktung näher betrachtet.

STAND DES WISSENS 6 2.2.1 Waldbauliche Anforderungen Maßnahmen des Waldumbaus führen zu veränderten zeitlichen und räumlichen Strukturen in der Holzernte. Die Rahmenbedingungen für die Holzernte verändern sich und die Rahmenbedingungen der Nutzung werden deutlich komplexer. Um einen waldbaulich angestrebten Entwicklungszustand zu erreichen, müssen spezifische Eingriffe getätigt werden. Mehrere Autoren beschreiben die Konsequenzen verschiedener waldbaulicher Ausgangssituationen für die Holzernte und Holzvermarktung: Nutzungsart und Nutzungsintensität Selektive, inhomogene und zerstreute Nutzungsanfälle prägen Hiebe im Dauerwald (DUCHIRON 2000; LANIER 1986; SCHÜTZ 1989; THIEME 1999). Es handelt sich um eine intensive und komplexe Bewirtschaftung. Nach SCHÜTZ (1989), BURSCHEL u. HUSS (1997) und DAXNER et al. (1999) treten im Dauerwald und in Überführungsbeständen Anforderungen der räumlichen Ordnung zurück. Die Stärkeklassen sind im Gegensatz zum Altersklassenwald zufällig verteilt. Die Heterogenität wird dadurch verstärkt, dass es sich um ein unabhängiges Wachstum der Einzelbäume innerhalb eines Bestandes handelt (DUCHIRON 2000; REININGER 2000). Dies erfordert eine einzelstammweise Ansprache. Eine zu hohe Konzentration der Stämme bewirkt schwierige Arbeitsbedingungen und erhöht damit die Arbeitskosten. Erschwerte Arbeitsbedingungen im Plenterwald zeigten einen um 7% höheren EST-Zuschlag 1 im Vergleich zum Altersklassenwald (KNOKE 1998). Hiebshäufigkeit und Hiebszeitpunkt Zur Erhaltung der Bestandesstruktur sind regelmäßige und häufigere Eingriffe erforderlich (BURSCHEL u. HUSS 1997; MLR BADEN-WÜRTTEMBERG 1994; PERRIN 1954). MÖLLER (1920) charakterisiert den Dauerwald als einen Wald, in dem jährlich einze l- stammweise ausgezeichnet und Holzernte betrieben wird. Die Expertenbefragung nach DAXNER et al. (1999) ergab eine höhere Flexibilität für den Hiebszeitpunkt im Daue r- wald. 1 Der EST (Erweiterter Sortentarif) dient der überschlägigen Berechnung von Verdienst und Kosten für Stücklohnarbeiten in der motormanuellen Holzernte. Für spezielle standorts- und bestandesbezogene sowie für baumbezogene Hiebsmerkmale werden Zuschläge bzw. Abschläge gegeben (KWF 2002).

STAND DES WISSENS 7 Bestandesstruktur Die Bestandesstruktur erschwert nicht nur die Zugänglichkeit und Begehbarkeit, sondern auch die Sichtverhältnisse im Bestand. Das stellt hohe Anforderungen an die Arbeitssicherheit (THIEME 1999). Hiebsanfall Nach SCHÜTZ (1989) beträgt die Eingriffstärke im Plenterwald 40 bis 50 Bäume pro ha mit durchschnittlichen Stückmassen von 1-1,5 m³. In den Richtlinien für Waldentwicklungstypen in Baden-Württemberg beträgt die Vorgabe für einen maximalen Hiebsanfall hinsichtlich des Regionalen Waldentwicklungstyps Berg-Mischwald 80 Efm pro ha und Eingriff (FD Freiburg 2000). Hiebsmasse und Sortenstruktur Auf kleinster Fläche kommen Bäume verschiedener Arten und aller Dimensionen vor. Nach DAXNER et al. (1999) nimmt die BHD- und Höhendifferenzierung vom Altersklassen- zum Dauerwald hin zu. Der Starkholzanteil (Bäume mit BHD 50 cm) nimmt zu und liegt im Vergleich zum Altersklassenwald wesentlich höher (KNOKE 1998; MIT- SCHERLICH 1952; SCHÜTZ 1989; VON TEUFFEL et al. 2000). Nach SCHÜTZ (1989) fällt im Plenterwald mit 80% doppelt soviel Starkholz wie im Altersklassenwald an. MITSCHERLICH (1952) nennt einen Starkholzanteil von 70% im Gegensatz zum Altersklassenwald mit 40-50%. Nach KNOKE (1998) fallen im Plente r- wald 35-46% des eingeschlagenen Volumens auf Bäume, die den Zieldurchmesser von 60 und 80 cm BHD erreicht haben. Inventurergebnisse waldwachstumskundlicher Erhebungen im Staatswald Baden- Württemberg von 1999 bestätigen eine Zunahme des Laub- und Starkholzanteiles (VON TEUFFEL et al. 2000). Der Flächenanteil für Fichte hat in den letzten 10 Jahren um 5% abgenommen. Dieser Rückgang wurde auch durch den Sturm von 1990 mit beeinflusst. Nach DUCHIRON (2000) weisen die Bäume wegen der langen, gut entwickelten Kronen im stärkeren und mittleren Holzbereich größere Abholzigkeit auf. Die Abholzigkeit führt zu einer geringeren Stammholzausbeute bei Plenterwaldbäumen im Vergleich zu dimensionsgleichen Bäumen aus dem Altersklassenwald. In der Regel sind gute Stammformen vorhanden. Die hochwertigen Sortimente liegen im Erdstammbereich.

STAND DES WISSENS 8 Vor allem die oberen Teile der Krone sind sehr starkastig und liefern deshalb nur geringe Industrieholzanteile. KNOKE (1998) analysierte den Holzeinschlag im Altersklassen- und im Plenterwald. Dabei stellte er im Plenterwald einen höheren Stammholz- und einen geringeren Indus t- rieholzanteil fest. Die Güteklassenverteilung unterschied sich nur geringfügig. Allerdings lag der A-Holz-Anteil höher. Betriebsanalysen im Mittleren Schwarzwald zeigen für Plenterwälder nach HANEWIN- KEL u. WILLMANN (1996) hohe Stammholzanteile von über 85%. Im Vergleich dazu erreichen aber auch Altersklassenwälder mit günstiger Bestandesstruktur mit über 80% Stammholzanteile in ähnlicher Höhe. Untersuchungen im Südschwarzwald ergaben in naturnah bewirtschafteten Betrieben mit Femelschlagbewirtschaftung einen um 5-7 Prozentpunkte höheren Stammholzanteil als in Betrieben mit Altersklassenbewirtschaftung. MITSCHERLICH (1978) ermittelte einen um 9% höheren Wertzuwachs, allerdings ist der Volumenzuwachs im Plenterwald um 17% geringer. Aufgrund der günstigeren Sortimentsverteilung treten nach KNOKE (1998) und LEIBUNDGUT (1983) im Gegensatz zu KÖPSELL (1983) sowie HANEWINKEL (1998) geringere Holzerntekosten auf. Hiebsfläche Im Dauerwald herrschen Sortenvielfalt und heterogene Lose vor. Eine Expertenbefragung ergab nach DAXNER et al. (1999), dass im Dauerwald kleinere Lose auftreten. Die befragten Betriebsleiter unterstrichen, dass der Dauerwald eine bessere Kundenorientierung böte. Sie forderten größere Hiebseinheiten, was auch realisierbar erscheint: So gibt es nach KÖPSELL (1983) im Dauerwald größere Hiebsflächen als im Altersklassenwald. Allerdings werden nach KÖPSELL (1983) die Sortierungsergebnisse stärker von den Marktverhältnissen als von waldbaulichen Vorgehensweisen beeinflusst und sind somit als charakteristische Kennziffer für naturgemäße Waldbewirtschaftung ungeeignet.

STAND DES WISSENS 9 Verfahrensgestaltung Im Altersklassenwald werden je nach Einsatzbedingungen und örtlichen Gegebenheiten Holzerntesysteme unterschiedlichen Mechanisierungsgrades angewandt (BOES 2002; BORT et al. 1993; FORBRIG 2001; GLÖDE 1999; KWF 1996/2000; LÖFFLER 1991; MORAT et al. 1998; SAUTER u. GRAMMEL 1996; SCHÖTTLE u. PFEIL 1998). Im Dauerwald wird die Holzernte bis heute ganz überwiegend motormanuell durchgeführt (LEIBUNDGUT 1975; ROCHET 1970; SCHÜTZ 1989). Wirtschaftlichkeit HANEWINKEL u. WILLMANN (1996) ermittelten in Plenterwäldern im Mittleren Schwarzwald einen Arbeitsaufwand von 7,5-8,5 Stunden pro ha. Ein wichtiger Einflussfaktor ist dabei auch die Manipulation des überstarken Holzes. LEIBUNDGUT (1975) nennt einen Zeitaufwand von 3,9-6,9 Stunden pro Fm für moto r- manuelle Holzerntesysteme in Steillagen des schweizerischen Plenterwaldes. Haup t- einflussfaktoren für die relativ große Streuung waren verschiedene Wegzeiten, unterschiedliche Bringungsschwierigkeiten, Wegeerschließung und der Leistungsgrad der Arbeitskräfte. Andere Untersuchungen zur Bewirtschaftung vom Altersklassenwald im Vergleich zum Plenterwald kommen zu ähnlichen Ergebnissen (ROCHET 1970; SCHÜTZ 1989). Insgesamt betrachtet liegen die Kosten motormanueller Holzerntesysteme im Plenterwald niedriger als im Altersklassenwald. ROCHET (1970) differenziert nach Lang- und Kurzholzaushaltung. Die Langholzaufa r- beitung von Stammholz ist zwar günstiger, aber die Folgekosten für die Beseitigung beschädigter Bäume sind höher, so dass sich der Aufwand für Lang- und Kurzholzaufarbeitung ausgleicht. Die niedrigeren Kosten im Plenterwald beruhen auf höheren Starkholzanteilen und geringen Stammzahlen, die den Nachteil des zerstreuten Hiebsanfalles und der Starkastigkeit überwiegen. Die durchschnittliche Stückmasse betrug bei ROCHET (1970) im Altersklassenwald 0,76 m³ und im Plenterwald 1,02 m³. Schütz (1989) spricht von einer Halbierung des Zeitaufwandes bei einem Baum mit BHD von 60 cm im Vergleich zu einem Baum mit BHD von 26 cm. Bei gleichen Stückmassen sind der Zeitaufwand und damit auch die Kosten im Plenterwald höher. Aufgrund der großen Streuung in Mischbeständen ist nach SIEGMUND (1973) eine einzelbaumbezogene Aussage zutreffender

STAND DES WISSENS 10 als eine Gesamtaussage für den Bestand. Er geht bei der Einzelstammnutzung bei vergleichbaren Dimensionen von höheren Kosten aus als bei der konzentriert anfallenden Holznutzung. FAVREAU u. LÉGÈRE (1999) untersuchten ein mechanisiertes und ein motormanuelles Holzerntesystem bei Kahlschlägen in ebener Lage in Mischbeständen mit einem Laubholzanteil 25% und bei Nadelholzreinbeständen. Danach treten bei Mischbeständen bei gleichen Stückmassen um 20% geringere Leistungen und 19-73 % höhere Kosten auf. Je stärker das Holz ist, desto größer sind die Differenzen. Die Leistungseinbußen beim Mischbestand sind auf einen höheren Zeitaufwand beim mechanisierten Fällen mit einem Feller-Buncher und beim Aufarbeiten von Laubholz mit teilweise starken, zwieseligen Ästen sowie auf einen höheren Sortier- und Manipulationsaufwand zurückzuführen. Auch der Zeitaufwand für die Nadelholzaufarbeitung und für die Seilschlepperrückung ist in Mischbeständen höher als in Nadelholzreinbeständen. Wegen der höheren Polteranzahl und einer größeren räumlichen Verteilung treten auch beim Holztransport Leistungseinbußen auf. Die Beladezeiten erhöhen sich. PHILLIPS (1996) untersuchte die Auswirkungen verschiedener Eingriffsformen auf die Holzernte in Nadelholz-Mischbeständen (Old Growth Stands) an der Westküste Kanadas. Angewandt wurde ein motormanuelles Holzerntesystem. Die Kosten waren beim Schirmschlaghieb (Shelterwood) 38% höher als beim Kahlschlag. Ursache war vor allem eine doppelt so hohe Rückeleistung beim Kahlschlag. Der EST (Erweiterten Sortentarif) ist bei motormanueller Holzernte eine wesentliche Grundlage, um Leistungen und die Verdienstkalkulation nach Stücklohn zu berechnen. Darin werden bestandes- und baumbezogene Hiebsmerkmale in Form von Zuschlägen berücksichtigt (KWF 2002). Zuschlagskriterien sind Bewuchs, Unterstand, Formigkeit, Kronenlänge, Mischbestände und zerstreute Hiebsanfälle. Bestandes- und Bodenpfleglichkeit Für die Erreichung waldbaulicher Ziele und die Erhaltung vorhandener Bestandesstrukturen spielt die Bestandes- und Bodenpfleglichkeit bei der Technik- und Verfa h- rensauswahl eine wichtige Rolle (MLR BADEN-WÜRTTEMBERG 1998; OHRNER 1998; SCHLAGHAMERSKY 1976; SCHÜTZ 1985; THIEME 1999). Über schwache Nadelholzreinbestände in ebenen Lagen gibt es mehrere Studien zur Bestandespfleglichkeit (BACHER 1999). Im Gegensatz dazu liegen wenig Informatio-

STAND DES WISSENS 11 nen zu den Bestandesschäden in Laubholz- und Mischbeständen, zur Starkholzaufarbeitung und zu Hanglagen vor. Die Schadenshäufigkeit am verbleibenden Bestand wird im Wesentlichen von Holzerntetechnik, Rückegassenabständen, Hiebszeitpunkt, Holzaushaltung, Eingriffstärke und Topographie bestimmt (BACHER 1999; BUTORA u. SCHWAGER 1986). Höhere Eingriffstärken, längere Sortimente und steigende Hangneigungen bewirken zunehmende Bestandesschäden. Im Altersklassenwald liegt der Anteil beschädigter Bäume für motormanuelle Holzerntesysteme bei 10-25% und für vollmechanisierte bei 5-15%. SAGL et al. (2000) nennt für den Dauerwald ein Schadprozent von 15% in Bezug auf motormanuelle Kurzholzaufarbeitung mit Seilschlepperrückung. Die Schäden werden vorwiegend durch den Bodenseilzug verursacht und liegen dementsprechend im Wurzelbereich. Bei Bestandesschäden an Wurzelanläufen und am unteren Stammteil wird der wertvollste Stammteil entwertet. Nach MENG (1978) und LEINSS (1991) ist die Infektionsgefahr bei Fichten in diesem Bereich am größten. Schäden an der Verjüngung werden vor allem durch die Manipulation der Stämme mit dem Seil und dem verbleibenden Reisig auf der Fläche verursacht. Nach GLÖDE u. SIKSTRÖM (2001) werden bei motormanuellen Holzerntesystemen in Altersklassenwäldern flächenbezogen 8-38% der Verjüngung beschädigt, bei vollmechanisierten Holzerntesystemen 16-66%. MEEK u. OLAMONDON (1996) ermittelten bei Harvesterstudien zwischen 27-44% Schäden an der Verjüngung. Durch konzentrierte Rohpolter und Reisigablagen kann eine Schadensminimierung erreicht werden. Nach DUCHIRON (2000) sind Schäden an mittelstarken bis starken Bäumen wesentlich gravierender zu beurteilen als Schäden an der Verjüngung. Aufgrund der günstigen Struktur reichen im Plenterwald wenige Bäume als Nachwuchs aus, und das ausreichende Lichtangebot fördert die Verjüngung. Zur Schadensminimierung sollen großkronige und starkastige Bäume teilweise stehend entastet werden. Die Bestandesschäden sind nach PERRIN (1954) bei Hiebsmaßnahmen in stufigen Mischbeständen nicht höher als bei Lochhieben im Altersklassenwald. BAILLY (1978) beobachtete geringere Verjüngungsschäden bei der Starkholzernte. Verbleibende Bäume im Plenterwald sind durch die häufigeren Eingriffe allerdings einer größeren Gefährdung ausgesetzt. Zur Bodenschonung ist eine geeignete, systematische Feinerschließung erforderlich (FORBRIG 1994; MLR BADEN-WÜRTTEMBERG 2003). Dabei gibt es nach BAILLY (1978) keine Unterschiede zwischen Altersklassen- und Dauerwald. Zusätzlich spielt die

STAND DES WISSENS 12 Verfahrenswahl, Größe und Auslastung der Rückefahrzeuge eine Rolle (BECKER 1997). Planung und Organisation Im Dauerwald sind zeitintensivere Planung und Organisation die Regel (DAXNER et al. 1999; THIEME 1999). Aufgrund einzelbaumweiser Betrachtung und komplexer Entscheidungsbedingungen sind im Dauerwald besonders qualifizierte Arbeitskräfte und geeignete technische Mittel notwendig (DAXNER et al. 1999; DUCHIRON 2000; SCHÜTZ 1989; THIEME 1999). Die Schlagordnung wird durch natürliche Löcher vorgegeben. Es liegt keine Systematik vor. 2.2.2 Anforderungen des Holzmarktes Die Kundenzufriedenheit spielt nach BECKER (1997) und THEES (1998) für die Holzernte eine wesentliche Rolle. Ziel ist eine dauerhaft gewinnbringende Nutzung. Mit möglichst geringem technischem und finanziellem Aufwand sollen die Ansprüche der Kunden hinsichtlich Aufarbeitungsqualität und Pünktlichkeit befriedigt werden. Der Käufermarkt führt zu einem ganzjährig kontinuierlichen Holzbedarf. Dieser Anspruch wird unter anderem durch eine verstärkte Holzernte im Sommer erfüllt, was zu entsprechenden Nachteilen wie z.b. höheren Bestandesschäden führt (RIEGGER 1999). Allerdings ist mit Kurzholzaufarbeitung und vollmechanisierten Holzerntesystemen eine pflegliche Holzernte auch in der Vegetationszeit möglich. Dauerwaldbestände weisen hohe Starkholzanteile auf (KNOKE 1998; MITSCHERLICH 1952; SCHÜTZ 1989; VON TEUFFEL et al. 2000). Das früher hoch bewertete Nadelstarkholz wurde in den letzten Jahren durch Strukturveränderungen in der Sägeindustrie zu einem Vermarktungsproblem (BELSER 2002). Früher wurde Starkholz ausschließlich lang aufgearbeitet und vermarktet. Heute wird auch Starkholz in kurzer Form in 2,5 6 m langen Abschnitten gewünscht.

STAND DES WISSENS 13 2.3 Stand der Technik und technische Entwicklungen Die Komplexität der Entscheidungsfelder im Forstbetrieb und die Ansprüche der Gesellschaft haben in den letzten Jahren zugenommen (HÖFLE 1998/2002). Beim Technikeinsatz ist die Befriedigung ökonomischer, ökologischer und sozialer Kriterien gleichermaßen gefordert (BECKER 1997; ERLER 2000). Aufgaben der Forsttechnik sind nach HÖFLE (1995) Arbeitserleichterung, Verbesserung der Arbeitssicherheit, die Verbesserung der betrieblichen Ergebnisse sowie ein pfleglicher und nachhaltiger Umgang mit dem Ökosystem Wald. Dazu ist der Einsatz hochmechanisierter und zum Teil auch komplizierter Technik erforderlich. Die technische Entwicklung hat zu angepassten Lösungsmöglichkeiten geführt, um die extrem differenzierten Verhältnisse in Deutschland wie heterogene Geländebedingungen, verschiedene Baumarten und Bestände, Sortenvielfalt, unterschiedliche Strukturen der Forstbetriebe und divergierende waldbauliche Konzepte zu bewältigen (HÖFLE 1998). Sowohl die Aufarbeitungs- als auch die Rücketechnik sind leistungsfähiger, flexibler, robuster und anpassungsfähiger geworden (HÖFLE 2002). Neue Maschinen wurden eingeführt, bereits vorhandene weiterentwickelt und verbessert. Auf diese Weise konnte ihr Einsatzspektrum erweitert werden. Verfahren und Techniken werden einerseits der Umwelt und andererseits dem Waldbau angepasst. Ergonomisch betrachtet verbesserten sich vor allem die Fahrerkabinen. Mit verbesserter und neuer Technik wird die menschliche Arbeit erleichtert, der Arbeitsfortschritt erhöht, die Produktionsprozesse beschleunigt, die Möglichkeit zur Markta n- passung verstärkt und damit auch die Wertschöpfung gesteigert. Der technische Fortschritt ist damit ein Beitrag zur ökosystemgerechten und multifunktionalen Forstwirtschaft und führt zu betriebsübergreifenden Verbesserungen (HÖFLE 2002). 2.3.1 Harvestertechnologie Die systematische Rationalisierung der Waldarbeit durch Verfahrensgestaltung und Mechanisierung begann in den 20iger Jahren. Kosteneinsparungen und Entlastung bei der körperlichen Schwerarbeit der Waldarbeiter standen dabei im Vordergrund. Mitte der achtziger Jahre wurde der Radharvester eingeführt und etablierte sich spätestens nach den Sturmereignissen von 1990 (HÖFLE 2002; MAHLER u. PFEIL 1998). Heute

STAND DES WISSENS 14 sind in Deutschland ca. 900-1100 Harvester im Einsatz (NICK u. FORBRIG 2002). Dies führte in schwachen bis mittelstarken Nadelholz- und Mischbeständen in Kombination mit der Forwarderrückung zu leistungsstarken, rationellen, sicheren und pfleglichen Holzerntesystemen der Kurzholzaufarbeitung (FORBRIG et al. 1996; HÖFLE 2002; MAHLER u. PFEIL 1998; MORAT et al. 1998). Nach HÖFLE (2002) werden Harvester zunehmend auch bei stärkerem Holz und schwierigeren Geländeverhältnissen eingesetzt. Das mit Harvester mögliche gerichtete Zufallbringen im Altersklassenwald begünstigt die Bestandespfleglichkeit. Die Schadprozente sind nach BACHER (1999) mit 5-15% und nach MORAT et al. (1998) mit 3-8% niedriger als bei motormanueller Langholzaufarbeitung mit 10-25% nach BACHER (1999) und mit 15-20% nach MORAT et al. (1998). In Schwachholzbeständen können mit vollmechanisierten Holzerntesystemen im Vergleich zum motormanuellen Standardverfahren nach EST 20-30% eingespart werden (KWF 1996). Nach OHRNER (1999) hat ein Harvester bei einer Stückmasse von 0,2 Fm mit 8-10 Fm/h im Vergleich zur motormanuellen Holzernte eine um 8-10fache höhere Leistung. Die Harvesterleistung hat dabei eine wesentlich höhere Stückmassenabhängigkeit als die motormanuelle Aufarbeitung (OHRNER 1999). Andererseits sind motormanuelle Holzerntesysteme umso günstiger, je stärker die Bäume, je selektiver die Eingriffe sind und je höher die Verjüngung ist (DUMMEL u. FORBRIG 1992). Sie sind flexibler hinsichtlich Wertholzaufarbeitung und Sortierung, haben kaum Einsatzgrenzen, führen jedoch zu höheren Arbeitsbelastungen und in der Regel zu höheren Kosten. Höhere Maschinenleistungen und konstruktive Verbesserungen wie robuste Bauweise, höhere Standfestigkeit, größere Aggregate, Pendelachsen, 3- oder 4-achsige Fahrgestelle, breite Bereifung, Einzelradaufhängung, Tiltbarkeit der Kabinen ermöglichen einen vielseitigen Einsatz (HÖFLE 1995/1998/2002; MORAT et al. 1998). Konsequenterweise können mehr Sortimente und stärkere Dimensionen bearbeitet werden. Die Aufarbeitungsqualität wurde unter anderem mit der Einführung gummibereifter Vorschubwalzen verbessert. Konstruktive Verbesserungen am Harvesteraggregat bieten Einsatzmöglichkeiten auch im schwachen bis mittelstarken Laubholz (GABRIEL 1996; GUGLHÖR 1994; KWF 1996), auch stärkere Äste und Krümmungen werden bewältigt.

STAND DES WISSENS 15 Dazu müssen Förderwalzen und Entastungsmesser unabhängig voneinander gesteuert werden. Auch eine Langholzaufarbeitung kann durchgeführt werden (BACHER u. SCHÖTTLE 2001; SAUTER u. GRAMMEL 1996). Allerdings liegt die Stärke der Harvester nach HÖFLE (2002) nach wie vor in der Kurzholzaushaltung, da Langholzaufarbeitung ab einer Stückmasse von 0,5 Fm zu Leistungseinbußen führt. Leistungsfähige Bordcomputer unterstützen den Maschinenführer und ermöglichen eine optimierte Sortenaushaltung bezüglich Kundenorientierung und Wertoptimierung (BACHER 1998; BERGMANN 1997; BECKER et al. 1998; DIETZ 1998; HECKER 1998; KWF 2000). Radharvester können in Hanglagen bis zu Neigungen von 30-35% eingesetzt werden (HÖFLE 2002; KWF 1996; MAHLER u. PFEIL 1998; STAMPFER 2000). PRÖLL (1995) und THEES u. FRUTIG (1998) sehen Einsatzgrenzen bei 40 bis zu 50% Neigung. Aufwendige Pendelarmfahrwerke und die Ausrüstung mit Gleitschutzketten bzw. Anseiltechnik ermöglichen eine höhere Steigfähigkeit. Mitte der 90er Jahre wurden Raupenharvester speziell für mitteleuropäische Verhältnisse entwickelt, die auch für Hangdurchforstungen und die Holzernte von stärkeren Dimensionen eingesetzt werden können (DENNINGER 1998; FELLER et al. 1997; FEL- LER et al. 1999; KWF 2000; MAHLER u. PFEIL 1998; SCHÖTTLE et al. 1997; SCHÖTTLE et al. 1998; STAMPFER u. LOSCHEK 1999; STAMPFER 2000; THEES u. FRUTIG 1998; WEIXLER et al. 1997; WEIXLER u. FELLER 1998). Im Vergleich zu Radharvestern besitzen Raupenharvester mit bis zu 15 m größere Kranreichweiten, höhere Hubkräfte und größere Standfestigkeiten. Sie erlauben somit einen Einsatz im Starkholz und bestandesschonendes Handling von stärkerem Langholz. Größere Kranreichweiten bewirken verbesserte Zugriffs- und Fällmöglichkeiten bei weiter entfernten Bäumen. Erhöhte Steigfähigkeit und Tilteinrichtungen des Oberwagens ermöglichen einen Einsatz in Hanglagen bis zu 50-60%. Nachteile der Raupenharvester sind die fehlende Straßentauglichkeit und das aggressive Raupenlaufwerk, das Wurzel- und oberirdische Bodenschäden verursachen kann (KREMER et al. 2003). Einsatzrestriktionen sind Schnee, Eis und Blocküberlagerungen. Allerdings weisen Rad- und Raupenha r- vester im befahrbaren Gelände bei ähnlichen Bestandesbedingungen für ihren Arbeitsbereich keine Leistungsunterschiede (BACHER u. SCHÖTTLE 2001; PAUSCH 2002) auf.