Anwendungsbeispiel: Entwicklung eines DendroModuls

im Verbundprojekt MW3 des Waldklimafonds

Hier Produktinformationen erhalten:

Jetzt anfragen

ecoTech ist Partner im sogenannten MW3-Projekt „Standardisiertes Monitoring von Wachstumsreaktionen wichtiger Waldbaumarten auf klimatische Extremereignisse“ (https://mw3-project.com/).

Die Neuentwicklung des DendroModuls wurde federführend von unserem Projektpartner Dr. Burkhard Neuwirth (DeLaWi-Jahrringanalytik) angeregt. Dr. Neuwirth ist ein seit Jahrzehnten anerkannter Experte der Dendroökologie. Er befasst sich dabei unter anderem auch seit über 15 Jahren intensiv mit dafür geeigneten zeitlich hochauflösenden und automatisiert ablaufenden, technischen Messsystemen und sieht bei den meisten verwendeten Systemen verschiedene Defizite. Diese Nachteile sollten mit der Neuentwicklung eines DendroModuls und der zugehörigen verbesserten Sensorik überwunden werden.

Unser neues DendroModul hat somit funktionale Vorteile gegenüber bisherigen technischen Lösungen:

  1. Basierend auf dem Granier-Prinzip misst der Sensor mit drei vertikal angeordneten Nadeln nicht nur den aufwärts, sondern auch den abwärts gerichteten Saftfluss im Xylem.
  2. Zwei zusätzliche – horizontal versetzte – Nadeln erfassen die Umgebungstemperaturen im Stamm, um temperaturempfindliche Fließgeschwindigkeiten präziser bestimmen zu können.
  3. Überdies können die Nadeln in Distanzen von mindestens 5 cm voneinander ins Xylem eingebaut werden (Standardabstand im MW3-Projekt sind in Vertikalen 10 cm und in der Horizontalen 7,5 cm). Dies kann von signifikanter Bedeutung sein, weil der Baum mit der Bildung von Wundgewebe auf den Einbau der Nadeln reagiert und es in direkter Nadelumgebung dadurch zwangsläufig zu einer Veränderung des Messsignals kommt. Die Wundreaktion kann bis zu mehreren cm um das Nadelloch betragen und so den Saftfluss in deren Umgebung beeinflussen. Je enger der Nadelabstand ist, desto größer ist demzufolge der Anteil des Kallusgewebes zwischen den Nadeln und desto stärker wird das Messsignal gegenüber der natürlichen Situation beeinträchtigt. Nach Auffassung von Dr. Neuwirth lässt ein Nadelabstand von Millimetern nur eine sehr kurzzeitige Verwendung der Messwerte zu.
  4. Als weiteres Highlight kommt hinzu, dass die Nadeln einzeln austausch- und ersetzbar sind.

Das DendroModul kann in bestehenden Dendrometrie-Stationen verwendet werden oder als Teil sogenannter DHC-Stationen, welche dendrometrische Messwerte mit Daten der Bodenfeuchte und der klimatischen Bedingungen verknüpfen (Dendrophysiological, Soil-Hydrological, Climatological). Im Herbst 2024 wurden insgesamt 72 DendroModule an DHC-Stationen des MW3 -Projekts verbaut.

 

Im Rahmen des MW3-Projekts wird mit der sogenannten DHC-Station ein neuartiges, modulares Messsystem zur standardisierten Echtzeitüberwachung von Baumwachstum, Bodenverhältnissen und klimatischen Bedingungen entwickelt. Das System basiert auf dem etablierten Sensornetzwerk SoilNet zur Erfassung bodenhydrologischer Variablen (HydroModul) und wird durch ein KlimaModul (Lufttemperatur, Luftfeuchte, Bestandsniederschlag), ein DendroModul (Saftfluss, radiales Stammwachstum) sowie ein mobiles StrahlungsModul (PAR, R/FR) ergänzt. Diese Module sind energie- und kostenoptimiert sowie flexibel kombinierbar (Quelle: https://mw3-project.com/waldmonitoring/).

Im Rahmen des MW3-Projekts wurde ecoTech beauftragt, für eine verbesserte automatisierte und zeitlich hochauflösende Messung von Saftfluss und Dickenwachstum an Bäumen ein neues Modul (DendroModul) zu entwickeln.

Am Projekt MW3 sind folgende Partner beteiligt:

  • RWTH Aachen, Geographisches Institut, Physische Geographie und Klimatologie (Projektkoordination)
  • Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio- und Geowissenschaften Agrosphäre IBG-3
  • Philipps-Universität Marburg, Laboratory for Climatology and Remote Sensing
  • Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, Bereich Hydrologie & Klimadynamik und Landschaftsentwicklung
  • Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH – UFZ, Department Ökologische Systemanalyse & Hydrosystemmodellierung
  • ecoTech Umwelt-Messsysteme GmbH
  • DeLaWi Jahrringanalytik
  • Landesbetrieb Wald und Holz NRW