Advertisement

Annals of Forest Science

, Volume 67, Issue 7, pp 712–712 | Cite as

Comparison between the productivity of pure and mixed stands of Norway spruce and European beech along an ecological gradient

  • Hans Pretzsch
  • Joachim Block
  • Jochen Dieler
  • Phan Hoang Dong
  • Ulrich Kohnle
  • Jürgen Nagel
  • Hermann Spellmann
  • Andreas Zingg
Open Access
Original Article

Abstract

  • • Existing growth and yield plots of pure and mixed stands of Norway spruce (Picea abies (L.) H. Karst.) and European beech (Fagus sylvatica L.) were aggregated in order to unify the somewhat scattered sources of information currently available, as well as to develop a sound working hypothesis about mixing effects. The database contains information from 23 long-term plots, covering an ecological gradient from nutrient poor and dry to nutrient rich and moist sites throughout Central Europe.

  • • An empirically formed interaction model showed, that depending on the site conditions, dry mass growth in mixed stands can range from −46% to +138 % of the growth yielded by a scaled combination of pure stands at equal mixing proportions.

  • • Drawing from the interaction model, overyielding of the mixed stands appears to be triggered by two separate mechanisms. On poor sites, where significant overyielding is commonly found, facilitation by beech offsets nutrient-related growth limitations in spruce. In contrast, overyielding of mixed stands occurs less frequently on rich sites, and appears to be based on an admixture effect, with spruce reducing the severe intra-specific competition common in pure beech stands.

  • • It was concluded that silviculture can accelerate growth of spruce by beech admixtures on poor sites, while growth of beech can be promoted by admixture of spruce, particularly on excellent sites.

Keywords

facilitation competitive reduction overyielding underyielding mixing effect long-term mixing experiments Picea abies Fagus sylvatica 

References

  1. Arbeitskreis Standortskartierung, 1985. Forstliche Wuchsgebiete und Wuchsbezirke in der Bundesrepublik Deutschland, Landwirtschaftsverlag GmbH, Münster-Hiltrup, 170 p.Google Scholar
  2. Assmann E., 1961. Waldertragskunde. Organische Produktion, Struktur, Zuwachs und Ertrag von Waldbeständen. BLV Verlagsgesellschaft, München, Bonn, Wien, 490 p.Google Scholar
  3. Assmann E. and Franz F., 1965. Vorläufige Fichten-Ertragstafel für Bayern. Forstw. Cbl. 84: 13–43CrossRefGoogle Scholar
  4. Augusto L., Ranger J., Binkley D., and Rothe A., 2002. Impact of several common tree species of European temperate forests on soil fertility. Ann. For. Sci. 59: 233–253.CrossRefGoogle Scholar
  5. Block J., 1997. Disposition rheinland-pfälzischer Waldbodensubstrate gegenüber Versauerung. In: Ministerium für Umwelt und Forsten Rheinland-Pfalz: Waldschäden, Boden- und Wasserversauerung durch Luftschadstoffe in Rheinland-Pfalz, Mainz, pp. 16–27.Google Scholar
  6. Block J., Roeder A., and Schüler G., 1997. Waldbodenrestauration durch Aktivierung ökosystemarer Nährstoffkreisläufe. AFZ-DerWald 1: 29–33.Google Scholar
  7. Burger H., 1941. Beitrag zur Frage der reinen oder gemischten Bestände. Mitt Schweiz Anst Forstl. Versuchswesen 22: 164–203.Google Scholar
  8. Callaway R.M. and Walker L.R., 1997. Competition and facilitation: a synthetic approach to interactions in plant communities. Ecology 78: 1958–1965.CrossRefGoogle Scholar
  9. Cotta von H., 1828. Anweisung zum Waldbau. Arnoldische Buchhandlung, Dresden, Leipzig.Google Scholar
  10. Fölster H., Degenhardt M., Flor T., and Lux M., 1991. Untersuchungen zur Tiefendurchwurzelung und Durchwurzelungsintensität auf Braunerde-Pseudogleyen im Vorderen Hunsrück in Abhängigkeit von Baumart und Bestandesstrukturparametern. Mitteilungen aus der Forstl. Versuchsanstalt Rheinland-Pfalz 19/91: 91–106.Google Scholar
  11. Hartig G.L., 1791. Anweisung zur Holzzucht für Förster. Neue Akademische Buchhandlung, Marburg.Google Scholar
  12. Holmgren M., Scheffer M., and Huston M.A., 1997. The interplay of facilitation and competition in plant communities. Ecology 78: 1966–1975.CrossRefGoogle Scholar
  13. Kelty M.J., 1992. Comparative productivity of monocultures and mixed stands. In: Kelty M.J., Larson B.C., and Oliver C.D. (Eds.), The ecology and silviculture of mixed-species forests. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, pp. 125–141.Google Scholar
  14. Kelty M.J. and Cameron I.R., 1995. Plot design for the analysis of species interactions in mixed stands. Com. For. Rev. 74: 322–332.Google Scholar
  15. Kennel R., 1965. Untersuchungen über die Leistung von Fichte und Buche im Rein- und Mischbestand. Allg. Forst. Jagdztg. 136: 149–161, 173–189.Google Scholar
  16. Kern K.G., Moll W., and Braun H.J., 1961. Wurzeluntersuchungen in Rein- und Mischbeständen des Hochschwarzwaldes. Allg. Forst. u. Jagd Zeitung: 241–259.Google Scholar
  17. Knoke T., Stimm B., Ammer C., and Moog M., 2005. Mixed forests reconsidered: A forest economics contribution on an ecological concept. For. Ecol. Manage. 213: 102–116.CrossRefGoogle Scholar
  18. Lüpke von B. and Spellmann H., 1997. Aspekte der Stabilität und des Wachstums von Mischbeständen aus Fichte und Buche als Grundlage für waldbauliche Entscheidungen. Forstarchiv. 68: 167–179.Google Scholar
  19. Mettin C., 1985. Betriebswirtschaftliche und ökologische Zusammenhänge zwischen Standortskraft und Leistung in Fichtenreinbeständen und Fichten/Buchen-Mischbeständen. AFZ-DerWald 40: 803–810.Google Scholar
  20. Olsthoorn A.F.M., Bartelink H.H., Gardiner J.J., Pretzsch H., Hekhuis H.J., and Franc A., 1999. Management of mixed-species forest: silviculture and economics, IBN Scientific Contributions 15, 389 p.Google Scholar
  21. Petri H., 1966. Versuch einer standortgerechten, waldbaulichen und wirtschaftlichen Standraumregelung von Buchen-Fichten-Mischbeständen. Mitt Landesforstverwaltung Rheinland-Pfalz 13, 145 p.Google Scholar
  22. Pretzsch H., 2005. Diversity and productivity in forests. In: Scherer-Lorenzen M., Körner C., and Schulze E.-D. (Eds.), Forest diversity and function. Ecol. Studies 176, Springer-Verlag, Berlin, pp. 41–64.CrossRefGoogle Scholar
  23. Pretzsch H., 2009. Forest dynamics, growth and yield. From measurement to model, Springer, Berlin, Heidelberg, 664 p.CrossRefGoogle Scholar
  24. Pretzsch H. and Biber P., 2005. A re-evaluation of Reineke’s rule and Stand Density Index. For. Sci. 51: 304–320.Google Scholar
  25. Pretzsch H. and Schütze G., 2005. Crown allometry and growing space efficiency of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) and European beech (Fagus sylvatica L.) in pure and mixed stands. Plant Biol. 7: 628–639.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  26. Pretzsch H. and Schütze G., 2009. Trangressive overyielding in mixed compared with pure stands of Norway spruce and European beech in Central Europe: Evidence on stand level and explanation on individual tree level. Eur. J. For. Res. 128: 183–204.Google Scholar
  27. Rothe A., 1997. Einfluß des Baumartenanteils auf Durchwurzelung, Wasserhaushalt, Stoffhaushalt und Zuwachsleistung eines Fichten-Buchen-Mischbestandes am Standort Höglwald. Forstl Forschungsber München 163, 174 p.Google Scholar
  28. Scherer-Lorenzen M., Körner C., and Schulze E.-D., 2005. Forest diversity and function. Ecol. Studies 176, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 399 p.CrossRefGoogle Scholar
  29. Spellmann H., 1996. Leistung und Windstabilität von Fichten-Buchen-Mischbeständen. Tagungsbericht Dt Verb Forstl Forschungsanst, Sek Ertragskd, in Neresheim, S. 46–56.Google Scholar
  30. Wiedemann E., 1942. Der gleichaltrige Fichten-Buchen-Mischbestand. Mitt. Forstwirtsch. u. Forstwiss. 13: 1–88.Google Scholar
  31. Wiedemann E., 1951. Ertragskundliche und waldbauliche Grundlagen der Forstwirtschaft. JD Sauerländer’s Verlag, Frankfurt am Main.Google Scholar
  32. Otto H.-J., 1994. Waldökologie. UTB für Wissenschaft, Eugen Ulmer, Stuttgart.Google Scholar
  33. Schober R., 1975. Ertragstafeln wichtiger Baumarten. JD Sauerländer’s Verlag, Frankfurt am Main.Google Scholar
  34. Zeide B., 1985. Tolerance and self-tolerance of trees. For. Ecol. Manage. 13: 149–166.CrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Springer S+B Media B.V. 2010

Authors and Affiliations

  • Hans Pretzsch
    • 1
  • Joachim Block
    • 2
  • Jochen Dieler
    • 1
  • Phan Hoang Dong
    • 2
  • Ulrich Kohnle
    • 3
  • Jürgen Nagel
    • 4
  • Hermann Spellmann
    • 4
  • Andreas Zingg
    • 5
  1. 1.Chair for Forest Growth and Yield ScienceTechnische Universität MünchenFreising-WeihenstephanGermany
  2. 2.Research Institute for Forest Ecology and Forestry Rhineland-PalatinateTrippstadtGermany
  3. 3.Forest Research Station Baden-WürttembergFreiburgGermany
  4. 4.Northwest German Forest Research StationGöttingenGermany
  5. 5.Swiss Federal Research Institute WSLBirmensdorfSchweiz

Personalised recommendations