Skip to main content
SpringerLink
Log in

Tree Growth, Biomass, and Elements in Tree Components of Three Beech Sites

  • Chapter
  • First Online:
Functioning and Management of European Beech Ecosystems

Part of the book series: Ecological Studies ((ECOLSTUD,volume 208))

Abstract

The role of site factors in determining tree growth, especially those relating to nutrient availability, is well recognised. For example, it is well known that high inputs of atmospheric N in recent decades have increased the growth of a number of tree species in Europe (Oren and Schulze 1989; Spiecker 1999; Dieter and Elsasser 2002). Various nutrition-related plant physiological reasons are given for this increase in forest growth. One is the improvement in widespread N deficiency that had occurred in European forests prior to high atmospheric N inputs. However, it is not known how widespread this growth increase is and for how long this would extend in the future (Oren et al. 1988; Scarascia-Mugnozza et al. 2000). Among many site parameters, those affecting the extent of net allocation of photosynthetic resources to belowground components are considered important for the aboveground tree growth. For example, the allocation of photosynthates to the production and respiration of fine roots, which may be high in soils of high acidity and low base content, may lead to decreased allocation to the stem (woody components) (Alexander and Fairley 1983; Hofmann 1985; Santantonio and Hermann 1985; Dyckmans et al. 2000). Similar to soil acidity and nutrient availability, soil moisture is another important site factor which is expected to affect wood growth through changes in photosynthesis, canopy size and allocation patterns (Jurgensen and Leaf 1965; Wittwer et al. 1975).

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this chapter

Log in via an institution
Chapter
USD 29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD 259.00
Price excludes VAT (USA)
  • Available as EPUB and PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Softcover Book
USD 329.99
Price excludes VAT (USA)
  • Compact, lightweight edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info
Hardcover Book
USD 329.99
Price excludes VAT (USA)
  • Durable hardcover edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Institutional subscriptions

References

  • Adams MB, Burger JA, Jenkins AB, Zelazny L (2000) Impact of harvesting and atmospheric pollution on nutrient depletion of eastern US hardwood forests. For Ecol Manage 138:301–319

    Article  Google Scholar 

  • Alexander IJ, Fairley RI (1983) Effects of N fertilisation on populations of fine roots and mycorrhizas in Spruce humus. Plant Soil 71:49–53

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Asche N (1997) Nährelementgehalt in Buchenblättern unter besonderer Berücksichtigung der zeitlichen Variation auf basenarmen Standorten in Nordrhein-Westfalen. Forstw Cbl 116: 394–402

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Augusto L, Ranger J, Ponette Q, Rapp M (2000) Relationships between forest tree species, stand production and stand nutrient amount. Ann For Sci 57:313–324

    Article  Google Scholar 

  • Bauer GA, Persson H, Persson T, Mund M, Hein M, Kummetz E, Matteuch G, vg Oene H, Scarascia-Mugnozza G, Schulze E-D (2000): Linking plant nutrition and ecosystem processes. In: Schulze E-D (ed) Carbon and nitrogen cycling in European forest ecosystems. Ecological Studies 142. Springer, New York, pp 64–98

    Google Scholar 

  • Becker R, Block J, Schimming CG, Spranger T, Wellbroock N (2000) Critical loads für Waldökosysteme – Methoden und Ergebnisse für Standorte des Level II-Programms. Arbeitskreis A der Bund-Länder Arbeitsgruppe Level II, Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten, Berlin

    Google Scholar 

  • Binkley D (1986) Forest nutrition management. Wiley, New York

    Google Scholar 

  • BMELF (1997) Deutscher Waldbodenbericht 1996. Ergebnisse der bundesweiten Bodenzustandserhebung im Wald von 1987–1993 (BZE), Bd 1 und 2. Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten, Berlin

    Google Scholar 

  • Bolte A, Rahmann T, Kuhr M, Pogoda P, Murach D, Gadow Kv (2004) Relationships between tree dimension and coarse root biomass in mixed stands of European beech (Fagus sylvatica L.) and Norway spruce (Picea abies [L.] Karst.). Plant Soil 264:1–11

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Boyle JR, Ek AR (1972) An evaluation of some effects of bole and branch pulpwood harvesting on site macronutrients. Can J For Res 2:407–412

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Bredemeier M (1987) Stoffbilanzen, interne Protonenproduktion und Gesamtsäurebelastung des Bodens in verschiedenen Waldökosystemen Norddeutschlands. Berichte des Forschungszentrums Waldökosysteme/Waldsterben, Reihe A, Bd 33, 183 S

    Google Scholar 

  • Burschel P (1966) Untersuchungen in Buchenmastjahren. Forstw Cbl 85:204–219

    Article  Google Scholar 

  • Büttner G, Hartmann G, Thomas FM (1993) Vorzeitige Vergilbung und Nährstoffgehalte des Buchenlaubes in Südniedersachsen. Forst und Holz 48:627–630

    Google Scholar 

  • Dieter M, Elsasser P (2002) Carbon stocks and carbon stocks changes in the tree biomass of Germany’s forests. Forstw Cbl 121:195–210

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Dyckmans J, Flessa H, Shangguan Z, Beese F (2000) A dual 13C and 15N long term labelling technique to investigate uptake and translocation of C and N in Beech (Fagus sylvatica L.). Isot Environ Health Stud 36:63–78

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Eichhorn J (1995) Stickstoffsättigung und ihre Auswirkungen auf das Buchenwaldökosystem der Fallstudie Zierenberg. Berichte des Forschungszentrums Waldökosysteme. Reihe A 124

    Google Scholar 

  • Eichhorn J, Dammann I, Schönfelder E, Albrecht M, Beck W, Paar U (2008) Untersuchungen zur Trockenheitstoleranz der Buche am Beispiel des witterungsextremen Jahres 2003. In: Ergebnisse angewandter Forschung zur Buche. Beiträge aus der Nordwestdeutschen Forstlichen Versuchsanstalt, Band 3. Universitätsverlag, Göttingen, Germany

    Google Scholar 

  • Ellenberg H, Mayer R, Schauermann J (1986) Ökosystemforschung –Ergebnisse des Sollingprojektes. Verlag Eugen Ulmer/Stuttgart

    Google Scholar 

  • Federer CA, Hornbeck JW, Tritton LM, Martin CW, Smith CT (1989) Long-term depletion of calcium and other nutrients in eastern US forests. Environ Manage 13:593–601

    Article  Google Scholar 

  • Glavac V (1987) Calcium-, Magnesium-, Kalium- und Zink-Gehalte in Blättern eines immissionsgeschädigten Rendzina-Buchenwaldes. Allgemeine Forst Zeitschrift 42:303–305

    Google Scholar 

  • Guericke M (2002) Untersuchungen zur Wuchsdynamkik der Buche. Wachstumskundliche Beobachtungen und waldbauliche Konsequenzen auf Grundlage langfristig beobachteter Durchforstungsversuche. Forst und Holz 27:331–337

    Google Scholar 

  • Hochbichler E, Putzgruber N, Krapfenbauer A (1994) Biomassen- und Nährstoffuntersuchungen in einem 40jährigen Buchenbestand (Fagus sylvatica L.). Centralblatt für das gesamte Forstwesen 111:1–22

    Google Scholar 

  • Hofmann G (1985) Die potentielle natürliche Nettoprimärproduktion an oberirdischer Pflanzentrockenmasse – ihre Quantifizierung und Kartierung für das Gebiet der DDR. Beiträge für die Forstwirtschaft 19:110–116

    Google Scholar 

  • Horn R, Schulze E-D, Hantschel R (1989) Nutritional balance and element cycling in healthy and declining Norway spruce stands. In: E-D Schulze, OL Lange, R Oren (eds) Ecological Studies 77, Springer, Berlin, pp 444–455

    Google Scholar 

  • Jacobsen C, Schönfelder E, Paar U, Eichhorn J (2001) Die Bodenlösungschemie in einem stickstoffgesättigten Buchenwaldökosystem in Nordhessen (Fallstudie Zierenberg). Allgemeine Forst- und Jagdzeitung 172:117–126

    Google Scholar 

  • Jacobsen C, Rademacher P, Meesenburg H, Meiwes KJ (2003) Gehalte und chemische Elemente in Baumkompartimenten – Literaturstudie und Datensammlung. Studie im Auftrage des BMELF, Berichte des Forschungszentrums Waldökosysteme Reihe B, Bd 69

    Google Scholar 

  • Joosten R, Schulte A (2003) Schätzung der Nährstoffexporte bei einer intensiven Holznutzung in Buchenwäldern. Allg Forst- u J-Ztg 174:157–168

    Google Scholar 

  • Jurgensen MF, Leaf AL (1965) Soil moisture- fertility interactions related to growth and nutrient uptake of Red Pine. Soil Sci Soc Am Proc 29:294–299

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Khanna PK, Ulrich B (1991) Ecochemistry of temperate deciduous forests. In: Röhrig E, Ulrich B (eds) Ecosystems of the World 7. Elsevier, Amsterdam, pp 121–163

    Google Scholar 

  • Kollman F (1951) Technologie des Holzes und der Holzwerkstoffe. Springer, Berlin

    Google Scholar 

  • König N, Fortmann H (1998) Probenvorbereitungs-, Untersuchungs- und Elementbestimmungs-Methoden des Umweltanalytik-Labors der Niedersächsischen Forstlichen Versuchsanstalt und des Zentrallabors II des Forschungszentrums Waldökosysteme. Berichte des Forschungszentrums Waldökosysteme Reihe B, Bd 53

    Google Scholar 

  • Kramer H, Akça A (1982) Leitfaden für Dendrometrie und Bestandesinventur. JD Sauerländer’s, Frankfurt

    Google Scholar 

  • Kreutzer K (1976) Effects on growth in next rotation (regeneration). Symposium on the harvesting of a larger part of the forest biomass. ECE/FAO-Symposium in Hyvinkää/Finland, pp 78–90

    Google Scholar 

  • Kuhr M (2000) Grobwurzelarchitektur in Abhängigkeit von Baumart, Alter, Standort und sozialer Stellung. Dissertation Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie der Georg-August-Universität Göttingen

    Google Scholar 

  • Likens GE, Driscoll CT, Busco DC (1996) Long-term effects of acid rain: response and recovery of a forest ecosystem. Science 272:244–246

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Lindberg SE, Lovett GM, Richter DD, Johnson DW (1986) Atmospheric deposition and canopy interactions of major ions in a forest. Science 231:141–145

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  • Madgwick HA, Tamm CO (1987) Allocation of dry weight increment in crowns of Picea abies as affected by stand nutrition. OIKOS 48:99–195

    Article  Google Scholar 

  • Matzner E (1988) Der Stoffumsatz zweier Waldökosysteme im Solling. Berichte des Forschungszentrums Waldökosysteme/Waldsterben, Reihe A, Bd 40

    Google Scholar 

  • Meesenburg H, Rademacher P, Meiwes KJ (1998) Stoffeintrag über atmogene Depositionen in verschiedene Ökosysteme Niedersachsens und deren Auswirkungen. Arb-H Boden 1/1998: 67–77

    Google Scholar 

  • Meiwes KJ, Beese F (1988) Ergebnisse der Untersuchung des Stoffhaushaltes eines Buchenwaldökosystems auf Kalkgestein. Berichte des Forschungszentrums Waldökosysteme, Reihe B, Bd 9

    Google Scholar 

  • Montès N, Gauquelin T, Badri W, Bertaudiere V, Zaoui EH (2000) A non-destructive method für estimating above-ground forest biomass in threatened woodlands. For Ecol Manage 130:37–46

    Article  Google Scholar 

  • Mrotzek R (1998): Wuchsdynamik und Mineralstoffhaushalt der Krautschicht in einem Buchenwald auf Basalt. Berichte des Forschungszentrums Waldökosysteme. Reihe A 152:164–181

    Google Scholar 

  • Nielsen CCN (1995) Detailed instructions for root architecture assessments with the Rootarch method. Arboretum, Royal Vet and Agriculture University, Int Rep No 7, Hoersholm, DK

    Google Scholar 

  • Nihlgård B (1972) Plant biomass, primary production and distribution of chemical elements in a beech and a plant spruce forest in South Sweden. OIKOS 23:69–81

    Article  Google Scholar 

  • Oren R, Schulze E-D (1989) Nutritional disharmony and forest decline: a conceptual model. In: Schulze E-D, Lange OL, Oren R (eds) Forest decline and air pollution, Ecological Studies 77. Springer, Berlin, pp 425–443

    Google Scholar 

  • Oren R, Schulze E-D, Werk KS, Meyer J (1988) Performance of two Picea abies (L.) Karst. stands at different stages of decline. VII. Nutrient relations and growth. Oecologia 77:163–173

    Article  Google Scholar 

  • Pellinen P (1986) Biomasseuntersuchungen im Kalkbuchenwald. Diss Forstl Fak Göttingen

    Google Scholar 

  • Persson T, v Oene H, Harrison AF, Karlsson PS, Bauer GA, Cerny J, Coûteaux M-M, Dambrine E, Höberg P, Kjǿller A, Matteuch G, Rudebeck A, Schulze E-D, Pages T (2000) Experimental Sites in the NIPHYS/CANIF-Projekt. In: Schulze E-D (ed) Carbon and nitrogen cycling in European forest ecosystems. Ecological Studies 142, Springer, Berlin, pp 14–46

    Google Scholar 

  • Rademacher P (2002) Ermittlung der Ernährungssituation, der Biomasseproduktion und der Nährelementakkumulation mit Hilfe von Inventurverfahren sowie Quantifizierung der Entzugsgrößen auf Umtriebsebene in forstlich genutzten Beständen. Manuskript der Habilitationsschrift am Forstlichen Fachbereich der Universität Göttingen

    Google Scholar 

  • Rademacher P, Müller-Using B (2004) Bioelemententzug bei der Holznutzung in Rein- und Mischbeständen aus Buche und Fichte. Abschlussbericht im BMBF-Vorhaben ÖK-2.3.3: Indikatoren und Strategien für eine nachhaltige, multifunktionelle Waldnutzung – Fallstudie Waldlandschaft Solling, Forschungszentrum Waldökosysteme Reine B 71:81–109

    Google Scholar 

  • Rademacher P, Müller-Using B, Meesenburg H, Meiwes KJ (2001) Inventory and budget of nutrients in managed German forest stands – a method for sustainable nutrient management. In: Horst WJ, Bürkert A, Claassen N, Flessa H, Frommer WB, Goldbach H, Merbach W, Olfs HW, Römheld V, Sattelmacher B, Schmidhalter U, Schenk MK, v. Wirén N (eds) Plant nutrition – Food security and sustainability of agro-ecosystems, Kluwer Academic Publishers/ Netherlands, pp 914–915

    Google Scholar 

  • Rennie PJ (1955) The uptake of nutrients by mature forest growth. Plant Soil 7:49–95

    Article  Google Scholar 

  • Röhrig E (1991) Biomass and productivity. In: Röhrig E and Ulrich B (eds) Ecosystems of the World 7. Elsevier, Amsterdam, pp 165–174

    Google Scholar 

  • Santantonio D, Hermann RK (1985) Standing crop, production, and turnover of fine roots on dry, moderate, and wet sites of mature Douglas-fir in Western Oregon. Ann Sci For 42:113–142

    Article  Google Scholar 

  • Scarascia-Mugnozza G, Bauer GA, Persson T, Matteuch G, Masci A (2000) Tree Biomass, Growth and Nutrient Pools. In: Schulze E-D (ed) Carbon and nitrogen cycling in European forest ecosystems. Ecological Studies 142, Springer, Berlin, pp 49–62

    Google Scholar 

  • Schober R (1987) Ertragstafeln wichtiger Baumarten bei verschiedener Durchforstung. Sauerländer, Frankfurt

    Google Scholar 

  • Schulze E-D, Eichhorn J (2000) Veränderungen im Stickstoffhaushalt von Buchenwäldern auf Basalt: Die Ausbreitung der Großen Brennessel (Urtica dioica L.) und ihr Einfluss auf die natürliche Verjüngung der Buche. Forst und Holz 55:435–441

    Google Scholar 

  • Spiecker H (1999) Overview of recent growth trends in European forests. Water Air Soil Pollut 116:33–46

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Ulrich B (1972) Betriebswirtschaftliche Konsequenzen von Eingriffen in den Naturhaushalt von Wald-Ökosystemen. Forstarchiv 7:129–132

    Google Scholar 

  • Ulrich B, Summer ME (1991) Soil acidity. Springer, Berlin

    Google Scholar 

  • Ulrich B, Mayer R, Sommer U (1975) Rückwirkungen der Wirtschaftsführung über den Nährstoffhaushalt auf die Leistungsfähigkeit der Standorte. Forstarchiv 46:5–8

    Google Scholar 

  • Ulrich B, Mayer R, Matzner E (1986) Vorräte und Flüsse der chemischen Elemente. In: Ellenberg H, Mayer R, Schauermann J (eds) Ökosystemforschung – Ergebnisse des Sollingprojektes, Ulmer, Stuttgart, pp 375–417

    Google Scholar 

  • Weetmann GF, Lemmer EC, Algar D (1979) Boreal forests nutrient balance after logging. Volunteer paper for the Symposium on Impact of Intensive Harvesting on Forest Nutrient Cycling, Syracuse, August 13–16:1–60

    Google Scholar 

  • Weiner J, Grodzinski W (1984) Energy, nutrient, and pollutant budgets of the forest ecosystems. In: Grodzinski W, Weiner J, Maycock PF (eds) Forest ecosystems in industrial regions. Springer, Berlin, pp 203–230

    Google Scholar 

  • Wittwer RF, Leaf AL, Bickelhaupt DH (1975) Biomass and chemical composition of fertilizes and/or irrigated Pinus resinosa Ait plantations. Plant Soil 42:629–651

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Young HE (1967) Symposium on primary productivity and mineral cycling in natural ecosystems. Young HE (ed) Symposium-paper: Ecological Society of America/American Association for the Advancement of Science, NY

    Google Scholar 

Download references

Acknowledgements

The authors thank the North West German Forestry Research Institute, headed by Professor. Dr. B. Müller-Using, and now by Professor Dr. H. Spellmann, and previous employer of the first author for conducting biomass and element analysis at forestry sites in the Solling. We thank Dr. Ulrich (NW-FVA) for biomass inventory data of Zierenberg and Dr. Pellinen as well as Dr. Meiwes (NW-FVA) for biomass data of the Göttinger Wald site. Professor Dr. Bolte (FH Eberswalde) kindly supplied inventory data of the root biomass in the Soling site. We thank the Federal Ministry of Education and Research for sponsoring research in the biomass and element inventories in the Solling as part of the case study “Forest Landscape Solling” (FKZ 0339474C/3).

Author information

Authors and Affiliations

  1. Department of Wood Biology and Wood Products, Georg-August-University Göttingen, Büsgenweg 4, 37077, Göttingen, Germany

    P. Rademacher

  2. Department of Soil Science of Temperate and Boreal Ecosystems, Georg- August-University Göttingen, Büsgenweg 2, 37077, Göttingen, Germany

    P. K. Khanna

  3. Northwest German Forest Research Station, Grätzelstr. 2, 37079, Göttingen, Germany

    J. Eichhorn

  4. University of Applied Science Eberswalde, Alfred-Möller-Str. 1, 16225, Eberswalde, Germany

    M. Guericke

Authors
  1. P. Rademacher
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. P. K. Khanna
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  3. J. Eichhorn
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  4. M. Guericke
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to P. Rademacher .

Editor information

Editors and Affiliations

  1. Department of Soil Science of Tropical Ecosystems, Georg-August- University Göttingen, Büsgenweg 2, 37077, Göttingen, Germany

    Rainer Brumme

  2. Department of Soil Science of Temperate and Boreal Ecosystems, Georg-August- University Göttingen, Büsgenweg 2, 37077, Göttingen, Germany

    Partap K. Khanna

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2009 Springer-Verlag Berlin Heidelberg

About this chapter

Cite this chapter

Rademacher, P., Khanna, P.K., Eichhorn, J., Guericke, M. (2009). Tree Growth, Biomass, and Elements in Tree Components of Three Beech Sites. In: Brumme, R., Khanna, P.K. (eds) Functioning and Management of European Beech Ecosystems. Ecological Studies, vol 208. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/b82392_9

Download citation

Publish with us

Policies and ethics

Search

Navigation