In der Arbeit wurden empirische Modelle zur Nachbildung qualitätsrelevanter Holzmerkmale von Fichten (Picea abies) entwickelt und zusammen mit einem Modell zur qualitätssensitiven Rundholzsortierung in den etablierten einzelbaumorientierten Waldwachstumssimulator SILVA integriert. Ein Hauptaugenmerk wurde dabei auf die explizit räumliche Modellierung der Holzmerkmale in Abhängigkeit von der Baumstruktur und der Konkurrenzsituation des Baumes im Bestand gelegt, um waldbauliche Einflüsse nachbilden zu können. Dazu wurden drei Hauptkomponenten entwickelt und in den Waldwachstumssimulator integriert:
- Das neu entwickelte dynamische Astmodell AMOK erlaubt die plausible Nachbildung einzelner Fichtenäste in Dimension, Position und Status und berücksichtigt die räumlichen Konkurrenzunterschiede im Kronenraum. Die Konkurrenzberechnung erfolgt mithilfe eines Fisheye-Ansatzes räumlich differenziert in verschiedenen Kronensegmenten. Damit lassen sich typische, räumlich asymmetrische Konkurrenzsituationen und ihre Auswirkungen auf das Kronen- und Astwachstum nachbilden.
- Das Modell zur Berechnung der Rotfäuleausbreitung RAM gestattet die Nachbildung der Ausdehnung einer Kernfäule durch Heterobasidion annosum im Stamm. Es schätzt plausibel die räumliche Ausdehnung der Fäule in Höhe, Durchmesser und Form sowie den Grad der Zersetzung. Zusätzlich werden die Auswirkungen der Fäule auf das Baumwachstum beschrieben.
- Das Modell SILVSORT nutzt die simulierten Qualitätsmerkmale Astigkeit und Fäule und verschneidet sie mit wachstumskundlichen Kennwerten wie Stammvolumen, Stammform, und Jahrringbreite, die im Waldwachstumssimulator berechnet werden. Aus der räumlichen Verteilung der Qualitätsmerkmale am Stamm wird eine Rundholzsortierung nach gebräuchlichen Normen durchgeführt und anschließend eine erlösoptimale Sortenaushaltung für jeden Baum anhand üblicher Erntekosten und Holzpreise berechnet. Die Optimierung wird mit einem Genetischen Algorithmus gelöst.
Durch die räumliche Nachbildung des Einflusses der waldbaulichen Behandlung auf die Holzqualität wird der Aussagebereich des Waldwachstumssimulators deutlich erweitert, wie Szenariorechnungen belegen. Mithilfe der neuen Modelle lässt sich die Holzqualität zusätzlich zum produzierten Holzvolumen als wichtige Größe zur Bewertung von Waldbeständen und Managementmaßnahmen heranziehen. Mit der dargestellten Integration von Holzqualität und Holzsortierung in einen einzelbaumorientierten Waldwachstumssimulator steht für die Forstwissenschaft und Forstwirtschaft ein Instrument zur Verfügung, mit dem sich Szenarien zur Waldbehandlung entwickeln und vergleichen lassen eine Voraussetzung für eine verbraucherorientierte Holzproduktion im Rahmen einer multifunktionalen Forstwirtschaft.