Biomass partitioning and growth efficiency in four naturally regenerated forest tree species

Current forest growth models and yield tables are almost exclusively based on data from mature trees, reducing their applicability to young and developing stands. To address this gap, young European beech, sessile oak, Scots pine and Norway spruce trees approximately 0–10 yr old were destructively sampled in a range of naturally regenerated forest stands in Central Europe. Diameter at base and height was first measured in situ for up to 175 individuals per species. Subsequently, the trees were excavated and dry biomass of foliage, branches, stems and roots was measured. Allometric relations were then used to calculate biomass allocation coefficients (BAC) and growth efficiency (GE) patterns in young trees. We found large differences in BAC and GE between broadleaves and conifers, and also between species within these categories. Both BAC and GE are strongly age-specific in young trees, their rapidly changing values reflecting different growth strategies in the earliest stages of growth. We show that linear relationships describing biomass allocation in older trees are not applicable in young trees. To accurately predict forest biomass and carbon stocks, forest growth models need to include species and age-specific parameters of biomass allocation patterns.

ZusammenfassungDie derzeitigen Modelle für Waldwachstum und Ertrag basieren nahezu ausschließlich auf Daten von älteren Bäumen, so dass die Anwendbarkeit auf junge und sich entwickelnde Bestände eingeschränkt ist. Um diesen Mangel auszugleichen, wurden in einer Reihe von sich regenerierenden Waldbeständen in Zentraleuropa junge Rotbuchen, Traubeneichen, Waldkiefern und Fichten geerntet, die ungefähr zwischen 0 und 10 Jahre alt waren. Vor Ort wurde zuerst der Durchmesser an der Basis und in der Höhe bei bis zu 175 Individuen einer jeden Art gemessen. Anschließend wurden die Bäume ausgegraben und die Trockenmasse der Blätter, Äste, Stämme und Wurzeln bestimmt. Es wurden dann allometrische Relationen benutzt, um die Muster der Biomassenallokations-Koeffizienten (BAC) und der Wachstumseffizienz (GE) bei den jungen Bäumen zu berechnen. Wir fanden große Unterschiede für BAC und GE zwischen den Laubbäumen und den Nadelbäumen, aber auch zwischen den Arten innerhalb dieser Kategorien. Sowohl BAC als auch GE sind in großem Maße altersspezifisch bei den jungen Bäumen und ihre sich schnell ändernden Werten spiegeln die unterschiedlichen Wachstumsstrategien in den frühesten Stadien des Wachstums. Wir zeigen, dass die linearen Relationen, welche die Biomassenallokation bei älteren Bäumen beschreiben, bei jungen Bäumen nicht anwendbar sind. Um die Waldbiomasse und die Kohlenstoffreserven genau vorhersagen zu können, müssen Waldwachstumsmodelle arten- und altersspezifische Parameter der Biomassenallokationsmuster berücksichtigen.