Holzqualität von Kiefern aus einem Waldschadensgebiet nach fünfjähriger Nasslagerung

12.12.2000
Quelle: Holz als Roh und Werkstoff 50 (1992) F.Hapla: Holzqualität von Kiefern aus Waldschadensgebieten nach Nasslagerung.

I. Einleitung

Innerhalb eines Gemeinschaftsprojektes des Instituts für Forstbenutzung Göttingen und der Universität Göttingen wurden Untersuchungen an frisch gefällten Holz und Lagerungsversuche mit Kiefernstammholz durchgeführt. Ein Teilversuch Arbeit berichtet über Ergebnisse nach fünfjähriger Nasslagerung von Kiefernstammholz. Untersucht wurden die Veränderungen der Holzeigenschaften stark geschädigter Kiefern (S3-Kiefern),im vergleich zu schadsymptomfreien Bäumen (S0-Kiefern), sowie die Befallsintensität des Splintholzes durch Bläuepilze. Das Lagerverhalten von Stammholz hat in der Praxis eine höchst ökonomische Bedeutung, wenn überschüssiges Stammholz vom Markt ferngehalten werden muss, bei steigendem Holzangebot und Absatzschwierigkeiten. Diese Situationen treten vor allem nach Zwangseinschlägen infolge von Sturmschäden, Insektenbefall oder Waldbrand ein. Eine Art der Langzeitlagerung von Holz ist die Nasskonservierung, bei der das Rundholz im Wasser gelagert oder künstlich in Poltern beregnet wird.

II. Untersuchungsmaterial und Methode

Als Versuchstämme wurden 30 Kiefern (15 Bäume S3 und 15 Bäume S0) gefällt, die aus einem 93jährigen Kiefer Reinbestand des Sellhorner Forstamtes in Niedersachsen Stammen. Die Versuchsblöcke waren 1,5m lang, aus einer Stammhöhe von 4,5-6m und wurden außerhalb der Wintermonate (Oktober 85-September 90) permanent mit Wasser berieselt. Nach dieser Zeit hatte sich die Rinde fast vollständig von den Blöcken gelöst. Die Oberfläche war, bis auf wenige noch mit Rinde bedeckte stellen, schwarz gefärbt. An der Hirnfläche wurden Schleimpilze und Algenbewüchse festgestellt. Sonstiger Pilz- oder Insektenbefall an der Mantelfläche konnte nicht festgestellt werden. Dies ist vor allem auf die rasche Nasskonservierung und die Darrbezugsfeuchte zum Zeitpunkt der Einlagerung von 140% bei den S0-Bäumen und 122% bei den S3- Bäumen zurückzuführen. Nach der Lagerung wurden die Bäume am Horizontalgatter, ohne Berücksichtigung der Himmelsrichtung, zu Blockware von 35mm dicken Brettern eingeschnitten. Unmittelbar danach wurden alle Bretter auf Bläuebefall und sonstige Schäden begutachtet. Nach einer Freilufttrocknung wurden aus diesen Brettern DIN-Prüfkörper für folgende Prüfungen ausgeschnitten: Rohdichte(DIN 52182), Druckfestigkeit (DIN-52185), Biegefestigkeit und E-Modul (DIN 52186) sowie Bruchschlagarbeit (DIN 52189).

III. Stichprobenumfänge und statistische Auswertung

Die Anzahl der Prüfkörper, je Stammblock und variable, d.h. die Stichprobenumfänge, wurden anhand der 1985 erhaltenen Testergebnisse, der gleich nach der Fällung auf ihre Holzeigenschaften untersuchten Kiefern, errechnet. Ebenso wurde eine ausreichende Testschärfe für jede der untersuchten Holzeigenschaften ermittelt. Die Tests wurden an Splint- und Kernholz getrennt für die S0- und S3-Kiefern durchgeführt. In den entstandenen Tabellen wurden sowohl die durchschnittswerte, als auch die minimal und maximal Werte festgehalten. In der Frage nach Wechselbeziehungen zwischen den verschiedenen Holzeigenschaften wurden Korrelations- und Regressionsanalysen durchgeführt, d.h. die Abhängigkeit zwischen

z.B. der Rohdichte und der Druckfestigkeit wurden ermittelt.

IV. Ergebnisse

IV.1. Rohdichte

Für die Bestimmung der Rohdichte der Nassgelagerten Bäume wurden insgesamt 600 Prüfkörper mit 20mm Kantenlänge untersucht. Beide Gruppen, sowohl die S0, als auch die S3-Kiefern wiesen im Kernbereich eine gleiche Rohdichte auf, nur im Splintholz wurden für die S3-Kiefern eine um 6% höhere Rohdichte ermittelt. Diese Ergebnisse lagen allerdings im Trend der Rohdichtwerte, die direkt nach der Fällung ermittelt wurden. Bedingt durch die Rohdichteabnahme vom Stammfuß zur Krone, lagen die Rohdichtewerte der Nassgelagerten Stämme aus 4,5-6m Höhe, im vergleich zu denen der direkt untersuchten Stämme aus 1,3-3m Stammhöhe, allerdings niedriger. Um die Unterschiede zwischen den S0 und S3-Kiefern, im Hinblick auf die Rohdichtewerte zu untersuchen, wurden an beiden Kollektiven mittels Röntgendensitometrie die Dichtekontraste im Splintholz bestimmt. Die S3-Kiefern wiesen höhere minimal Dichten und geringere maximal Dichten, sowie höhere Frühholzdichten und niedrigere Spätholzdichten im vergleich zu den S0-Kiefern auf. Holzanatomische Untersuchungen ergaben beim Vergleich der Tracheidenwanddicken von Früh-und Spätholz keine Unterschiede innerhalb der Schadstufen. Allerdings waren die Tracheidenlumendurchmesser im Frühholz wesentlich kleiner. Insgesamt war der äußere Splint der geschädigten Kiefern homogener, mit engeren Jahresringen, höheren Spätholzanteil sowie kleineren Dichtekontrasten. Der Zusammenhang von hoher Frühholzdichte und höherer Rohdichte wurde mittels Regressionsanalyse nachgewiesen. Im Fazit stellt sich heraus, dass die Rohdichte nach 5jähriger Nasslagerung keine negative Veränderung erfahren hat.

IV.2 Druckfestigkeit

Die Druckfestigkeitsprüfung in Faserrichtung erfolgte wiederum an 600 Proben, mit den Dimensionen 20*20*30mm. Die Mittelwerte der Druckfestigkeit lagen bei den S3-Kiefern sowohl nach der Fällung, als auch Nasslagerung über denen der S0-Kiefern.Die Differenz betrug im Splint 20% und im Kern 15%. Insgesamt lagen die Druckfestigkeitswerte nach der Nasslagerung zwar niedriger, dies erklärt sich aber aus der Rohdichteabnahme mit zunehmender Stammhöhe. Als Ergebnis stellt sich heraus, dass die Druckfestigkeit nach 5jähriger Nasslagerung keine Beeinträchtigung erfahren hat.

IV.2 Biegefestigkeit

An 600 Proben mit den Abmessungen 20*20*360mm wurde bei mittigem Kraftangriff die Biegefestigkeit getestet. Auch hier waren die Mittelwerte der schadhaften Bäume über denen der S0-Kiefern, in beiden Stammquerschnittszonen, sowohl nach der Fällung, als auch nach der Nasslagerung. Die Differenz nach der Nasslagerung im Splintholz wurden mit 16% als hochsignifikant angegeben, der Unterschied im Kernholz lag bei 9%. Analoge Tendenzen wiesen die werte die direkt nach der Fällung ermittelt wurden auf. Bedingt durch die Rohdichteabnahme zum Zopf hin, wurden nach der Nasslagerung insgesamt niedrigere Biegefestigkeitswerte ermittelt. Eine Beeinträchtigung der Biegefestigkeit nach 5jähriger Nasslagerung war nicht festzustellen.

IV.4 Elastizitätsmodul (E-Modul)

Das Biege-Elastizitätsmodul wurde aus der elastischen Durchbiegung der Biegefestigkeitsprüfungsproben bestimmt. So konnte jedem Biegewert ein E-Modul zugeordnet werden. Erwartungsgemäß lagen die E-Moduln der S3-Kiefern im vergleich zu denen der S0-Kiefern höher. Wieder war im Splintholz die Differenz größer als im Kernholz.

Da die E-Moduln bei Fällung der Bäume nicht bestimmt wurden, lagen keine absoluten Vergleichswerte vor, es wurde vermutet dass diese aufgrund der Rohdichteunterschiede die gleichen Tendenzen aufweisen würden. Auch im Bezug auf die Biegefestigkeit, die im unmittelbaren Zusammenhang steht, wurde diese Vermutung bekräftigt. Mittels linearer Regressionsgleichungen wurden, unter Berücksichtigung der absoluten Rohdichtwerte, die E-Moduln der Kiefern direkt nach der Fällung berechnet. Unabhängig von der Schadstufe konnte Verminderung der Elastizität des Holzes nach 5jähriger Nasslagerung festgestellt werden.

IV.5 Bruchschlagarbeit

An insgesamt 1200 Probestäbchen (20*20*300mm) wurde die dynamische Bruchschlagarbeit ermittelt. Direkt nach der Fällung wiesen die S3-Kiefern im Splintholz eine um 6,8kj/m² höhere Bruchschlagarbeit auf. Trotz der höheren Rohdichte der S3 zu den S0-Kiefern zeigte diese eine um 2,9kj/m² geringere Brucharbeit gegenüber den S0 nach 5jähriger Nasslagerung. Zum vergleich wurden nun auch Werte aus einer 1jährigen Nasslagerung angeführt. Allerdings konnten wegen der großen Streuung keine abgesicherten Daten ermittelt werden. Feststeht, das auch hier die absolut geringere Rohdichte der Stämme aus dem oberen Bereich eine Beeinträchtigung mit sich führt. Auch im Kernholz zeigte es sich ähnlich, obwohl di S0 und die S3-Bäume gleiche Rohdichten aufwiesen, lagen die S3-Bäume um 3,8kj/m² in der Bruchschlagarbeit niedriger. Allerdings ist dieser Unterschied statistisch gesehen unbedeutend. Ergebnisse aus anderen Arbeiten, wie eine 2jährige bzw. 2-4monatige Nasslagerung, ergaben keinen eindeutigen Trend. Es ist aber nicht auszuschließen, das zahlreiche Bakterien verschiedener Formen Holzfestigkeitsverluste herbeiführen. Im mittel lässt sich sagen, das nach 5jähriger Nasslagerung die Bruchschlagarbeit im Streuungsbereich der Stammmittelwerte liegen. Auch gibt es keine signifikanten Unterschiede zwischen den Schadstufen.

IV.6 Wechselbeziehungen zwischen den Holzeigenschaften

Da alle geprüften Holzeigenschaften in unmittelbaren Zusammenhang mit der Rohdichte standen, nimmt man die Rohdichte als die bedeutendste Größe bei Wechselbeziehungen zwischen den Holzeigenschaften an. Dies wurde auch mithilfe eines berechneten Korrelationskoeffizienten nachgewiesen. Da eine Rohdichteabnahme bedingt durch Lagerungsdauer und Schadstufe nicht festgestellt werden konnte, kommt man zu dem Schluss, das weder das eine noch das andere einen negativen Einfluss auf die Holzeigenschaften hat. Die bei den S3-Kiefern festgestellten höheren Festigkeiten und E-Module sind auf Holzstrukturelle Unterschiede zurückzuführen. Im besonderen die bei der Röntgendisometrie festgestellten Unterschiede von Früh- und Spätholzanteilen im Splintbereich.

V. Schlussfolgerung für die Holzverwendung

Wie eingangs erwähnt ist es für die Forst- und Holzwirtschaft von elementarer Bedeutung, Holz längerfristig zu lagern. Gerade bei Kiefernholz kommt nur eine Nasslagerung in Betracht, um Holzentwertenden und verfärbenden Pilzen keine Angriffsmöglichkeit zu geben. Ziel dieser untersuchten Nasslagerung war es, auf Auswirkungen der Lagerkonditionen zu untersuchen. Die visuelle Untersuchung nach dem Einschnitt der Stämme ergab bei einigen wenigen Brettern rötliche Streifen im Splintholzbereich, die durch nicht vollständig überwallten Aststümpfen als Infektionsherd hervorgerufen wurden. Weiter wurden an einigen Brettern von nur zwei Stämmen schwache Verblauung, mit geringer Verbreitung von der Stirnseite her, festgestellt. Innenbläue ergab sich nur an Stellen, die durch Risse in der Außenhaut begünstigt wurden. Die Bedeutung der Verfärbungen konnte als gering eingestuft werde. Auch konnte ein Einfluss der Schadstufen hierbei eindeutig ausgeschlossen werden. Die statischen Festigkeitswerte und die Elastizität waren nach der Nasslagerung nicht beeinträchtigt. Allein bei den S3-Kiefern wurde eine geringe Abnahme der Bruchschlagarbeit festgestellt, die allerdings im vergleich der Schadstufen bei Fällung und nach der Nasslagerung nicht signifikant zu nennen sind, sondern noch im normalen Zufallsstreuungsbereich lagen. Anhand der Untersuchungsergebnisse war eine Beeinträchtigung in der Verwendung des Nassgelagerten Holzes nicht erkennbar. In Übereinstimmung mit anderen Arbeiten kann gesagt werden, das die Holzqualität von Schadhaften Bäumen nach der Nasslagerung nicht schlechter war als die Schadsymptomfreier. Es gibt also die Möglichkeit Kiefernholz über einen längeren Zeitraum zu lagern, um einen marktpolitischen Handlungsspielraum zu erlangen.