Die Broschüre fasst die Ergebnisse von Untersuchungen zum Süßkirschenanbau mit Regenschutzüberdachung zusammen. Unter der Überdachung ist der Anteil an geplatzten Früchten bedeutend geringer. Um den Anbau wirtschaftlich zu gestalten, sollte die Pflanzung nur mit ertragreichen Sorten mit großen, festen Früchten an geeigneten, nicht spätfrostgefährdeten Standorten erfolgen. Notwendig ist ein intensives Anbausystem mit schwach wachsenden Unterlagen sowie eine bedarfsgerechte Bewässerung und Düngung. Ebenso wichtig ist eine ausreichende Befruchtung. Bei einer Standzeit der Anlage von 20 Jahren, einem mittlerem Ertrag von 100 dt/ha und einem durchschnittlichem Erlös von 2,25 €/kg ist der Anbau von Süßkirschen unter einer Regenschutzüberdachung wirtschaftlich.

Context and objectives: The impacts of climate change on forests and the increasing demand for ecosystem services emphasize how important it is to adapt forests to changing and partially uncertain climatic and societal conditions. A challenge for active forest adaptation is to safeguard and manage regeneration under increasingly extreme environmental conditions while minimizing risks to the remaining forest stand. Options for such targeted regeneration management arise from fine adjusting gap-based silvicultural interventions. The overarching aim of this study was to analyze the establishment of beech regeneration (Fagus sylvatica L.) in gaps under the influence of climate change in order to derive recommendations for targeted regeneration management. Gap experiment: Methodologically, this study focused on the investigation of fenced gaps ranging from 28 to 550 m2 in size (n=24), felled during the winter of 2016/17, within four beech and oak (mixed) forest stands located in the Rostocker Heide in Northeast Germany. A detailed assessment of the environmental conditions within these gaps was conducted, along with an annual (2017/18/19) inventory of artificial and natural beech regeneration. Since this period included the extreme hotter drought events of 2018 and 2019, a connection between climate change, forest structure, and thus silvicultural interventions, and the resulting regeneration dynamics was established. Vitality, stature, and growth, as well as the precise position of each individual, were recorded as regeneration characteristics. In order to capture the environmental conditions to which each individual was exposed as differentiated as possible, the following data were collected: (1) Direct, diffuse, and total radiation (DIRSF, DIFFSF, and PHAR) were determined using hemispherical photography. (2) Water availability (BGR) was estimated based on inverted, modeled fine root biomass distributions of the remaining beech (BGRB) and oak (BGRO) trees. (3) Nutrient availability (SF) and groundwater influence (GW) were derived from forest site maps, and small-scale variations in terrain elevation were recorded. (4) Annual vegetation surveys were conducted. Substudy 1 - Survival probability: Survival is a crucial factor for the success of regeneration and can be substantially affected by extreme weather conditions during theestablishment phase. Hence, the goal of the first substudy was to better understand the survival of beech regeneration under the influence of severe hotter drought events within the context of the gap experiment and to derive silvicultural interventions to safeguard and manage the survival of beech. For this purpose, the potentially interactive effects of resource availabilities and (a-)biotic factors on the survival probability of artificially regenerated beech seedlings were systematically analyzed using logistic generalized linear mixed-effects models (GLMM). DIFFSF, BGRB, and SF exhibited positive individual as well as interactive effects on the probability of survival, indicating complementary resource use of beech seedlings. On the other hand, increased DIRSF led to a significantly reduced survival probability. This effect, attributed to water stress, was enhanced when BGRB was reduced and when DIRSF interacted with stronger GW influence and exposed micro-sites. The model predictions indicated that the survival probability of beech seedlings was substantially reduced in closed forests, small gaps, and northern compartments of larger gaps under drought conditions. Conversely, increased resource availabilities in larger gaps under limited exposure to direct radiation resulted in improved survival probability. Thus, creating gaps larger than 200 m2 and focusing regeneration efforts on suitable, e.g., southern, gap partitions, present options for adapting silvicultural interventions in the context of hotter drought periods. Substudy 2 – Relative height growth: Height growth, alongside survival, is another central factor determining the overall success of regeneration, and is significantly influenced by resource availabilities. The objective of the second substudy was to establish a sound relationship between silvicultural interventions and the height growth of beech seedlings under the influence of hotter drought within the context of the gap experiment. This allows for the identification of potential establishment bottlenecks and opportunities for managing beech regeneration. To achieve this, the potentially interactive effects of PHAR, BGR, and SF on the relative height growth of artificial and natural beech regeneration were analyzed using multiplicative non-linear mixed-effects models (NLME). By means of these interactive models, both the positive effects of PHAR, BGR and SF on height growth could be specified and complementary resource use patterns of beech regeneration could be confirmed. It was also found that a larger initial root collar diameter was associated with a significant increase in height growth. Natural regeneration outperformed the height growth of artificial regeneration under all conditions except for optimal resource availabilities. These findings highlight the importance of root development in relation to height growth and the advantage of natural regeneration under waterand nutrient limitations. Furthermore, BRGB had a stronger effect on the growth of regeneration compared to BRGO. Under the given site and weather conditions, both in closed forests and small gaps, relatively low height growth was observed. A recommendation for adapting silvicultural interventions to hotter drought periods is to create gaps larger than 200 m2. In these, and especially in central gap compartments, significantly increased height development was observed. Negative effects on height growth above a certain gap size were not found but should be considered. Conclusions: The presented results indicate an analogous decrease in shade tolerance of beech regeneration with the given water limitation. A high susceptibility of beech regeneration to drought stress was confirmed. The average environmental conditions in small gaps (below 100 m2) and closed forests did not allow for successful establishment of beech in the context of hotter drought periods. This calls into question both the regeneration potential in natural beech forests, given the small-scale disturbances prevalent here, and the suitability of corresponding close-to-nature regeneration methods. The optimal gap size for beech regeneration depends on site, climate, and weather conditions. Under the conditions covered by this study, it varied between 200 and 400 m2. The negative effect of poor site conditions and stronger GW influence on regeneration success could be partially compensated for in larger gaps, where, on average, light and water availability was increased. However, above a gap size of approx. 400 m2, increased DIRSF can lead to a decrease in establishment success. The models further allow for the spatial explicit prediction of beech regeneration establishment success within the studied gaps. While this method requires extensive input data, it substantially improves prediction accuracy, especially in the case of larger gaps. Based on these predictions, there is considerable optimization potential for the planning and implementation of regeneration methods. In the context of adapting forests to climate change, the methodological approach presented in this study is particularly relevant. It enables the precise analysis of regeneration processes of further tree species, the identification of potential establishment bottlenecks, and the derivation of silvicultural strategies. Prospectively, this allows for more precise fine-tuning of regeneration dynamics in species- and structurally-rich mixed forests under climate change conditions.

Northern red oak (Quercus rubra L.), a major commercial tree species native to North America, is an introduced tree species in Europe and is currently the most common non-native deciduous tree species in its introduced range. Although the species is widespread in the introduced range, there is a lack of knowledge on growth and climate sensitivity, especially at the provenance level. The aim of this thesis is to conduct a detailed evaluation of provenances from North America and the introduced range with respect to growth and retrospective climate sensitivity in order to identify suitable provenances for adaptive forest management in the face of more frequent extreme events in the future. The emphasis is on the differentiation between a sample of provenances, originating from Canada and the United States respectively, and from introduced stands in Germany, planted on three sites of a provenance trial in 1991 along an environmental gradient. The provenance comparison enables to address the question from which region of the natural distribution a potential seed transfer should originate in order to increase productivity and improve climate adaptation. In this context, the evaluation of adaptive strategies and phenotypic variation was pursued, focusing on the site-specific provenance response to extreme events, such as droughts and late frosts. A specific goal was to examine provenance-specific safety-efficiency trade-offs in resistance to these extreme events and absolute growth, as well as resistance and vessel size, to identify differences in adaptive strategies as response to drought and late frost. The growth analyses showed a significant increase in the performance of introduced provenances compared to those of North America, particularly at the two sites with high water availability. On the continental site, the differences in performance between provenance were less pronounced, with those from Canada in particular showing comparable growth to German provenances. Due to the strong growth differentiation, the quantification of provenance × environment interactions enabled the classification of generalists, i.e. provenances with an environment-independent growth, and specialists, i.e. provenances with an environment-dependent growth, in order to identify site-specific superior provenances. The examinations revealed most introduced provenances as good performing generalists or specialists on sites with higher water availability, whereas provenances from North America were classified as poor performing generalists, except for a Canadian provenance which showed comparable growth patterns at the continental site. The study of climate-growth relationships detected summer drought and spring temperatures as main climatic constraints for the red oak provenances. Here, provenances differed in their climate sensitivity, revealing site-specific climatic dependencies based on the prevailing environmental conditions. In contrast to tree-ring width, the study of climate variables on wood anatomical traits detected two main physiological essential periods that are decisive for wood formation. On the one hand, the climatic conditions in the previous year play a key role in the storage of reserves needed for growth in spring. On the other hand, the temperature and moisture conditions in late winter and spring determine the onset of wood formation and consequently the length of the growing season. In general, the intra-specific variation in wood anatomical traits was high, showing a high phenotypic plasticity at all sites and consequently the trait expression was mainly determined by the site-specific environmental conditions. The response in tree-ring width to extreme drought and late frost showed a high variation within sites with distinct rank changes of provenances between drought years. Further, a trade off between growth and resistance to extreme events could not be proved. On the contrary, high growth was coupled with a high frost hardiness, whereas drought hardiness showed no significant trend. Consistent with these results, no trade-off between resistance to extreme events and vessel size could be demonstrated, suggesting that the commonly reported but controversially discussed relationship between wide vessels and higher resistance to embolism does not apply to the red oak provenances studied. The findings of this thesis contribute to a broader understanding of the climate adaptation of red oak provenances for future perspectives in the introduced range. While the effect of studied summer droughts on the growth response was negligible in terms of the overall growth rates, late frost events may significantly impact red oaks. Since late frost events are suggested to increase in frequency and severity, cold adaptation is suggested to be one of the most important traits considerable for future adaptive forest management. Further, the site-specific adjustment in vessel traits to extreme climatic effects indicates a high phenotypic plasticity, which can be used to improve provenance recommendations. For this reason, provenances from introduced stands provide the best choice for forest management, whereas provenances from Canada are suggested to be promising for a continental climate, representing partly the predicted future climate. In contrast, provenances originating from the southern part of the natural distribution should not be considered in recommendations.:Acknowledgments Summary Kurzfassung List of Tables List of Figures Abbreviations 1 Introduction 1.1 Alternative tree species to mitigate climate impact 1.2 Northern red oak 1.3 Climate adaptability 1.4 Assessment of climate adaptability 1.5 General research objectives 1.6 Thesis outline 1.7 Study design and research approach 1.8 Author contributions 2 Provenances from introduced stands of Northern Red Oak (Quercus rubra L.) outperform those from the natural distribution Appendix A 3 Growth behavior of Northern Red Oak (Quercus rubra L.) in two provenance trials in Germany 4 High risk, high gain? Trade-offs between growth and resistance to extreme events differ in Northern Red Oak (Quercus rubra L.) Appendix B 5 Variation in vessel traits of Northern Red Oak (Quercus rubra L.) provenances revealed high phenotypic plasticity to prevailing environmental conditions Appendix C 6 Synthesis 6.1 Provenance differentiation 6.1.1 Local adaptation 6.1.2 Origin of introduced stands 6.1.3 Epigenetic effects during seed development 6.2 Provenance response to climate 6.2.1 Spatial and temporal variations in growth response 6.2.2 Intra-specific variation to climate 6.2.3 Response to drought and frost 6.3 Provenance choice in the face of climate change 6.3.1 The presence of provenance × environment interactions 6.3.2 Comprehensive evaluation of provenances 6.4 Concluding remarks and outlook References

Hintergrund und Zielstellung: Die Spätblühende Traubenkirsche aus Nordamerika stellt eine erhebliche Herausforderung für die Renaturierung von Kiefernforsten in Mitteleuropa dar. Die Bildung dichter Vegetationsschichten durch diese invasive Baumart führt zu erheblichen ökologischen Veränderungen am Waldboden. Das Ziel dieser Studie ist es, Wege zu finden, wie standortgerechte Laub- und Laubmischwälder durch das Zulassen natürlicher Prozesse wie Sukzession und Naturverjüngung entwickelt werden können, während gleichzeitig die menschliche Eingriffsintensität minimiert wird. Ein zentraler Aspekt dabei ist die Frage, ob sich heimische Laubbaumarten unter dem Einfluss der Spätblühenden Traubenkirsche erfolgreich verjüngen können und wie eine unterstützende Einbringung dieser Arten in die Dominanzbestände erfolgen kann, um langfristig eine Verdrängung der invasiven Art zu ermöglichen. Material und Methoden: Die Studie gliedert sich in drei Arbeitsschwerpunkte: Untersuchungen zur Bestandesarchitektur und Strahlungsmessungen, Pflanzversuche unter verschiedenen Dominanzbeständen und Gewächshausversuche zur Keimung und frühen Entwicklung von Baumarten. Die Freilanduntersuchungen wurden in zwei kieferngeprägten Gebieten in Sachsen und Brandenburg durchgeführt. Ergebnisse: Die Ergebnisse zeigen, dass die Entwicklung der Dominanzbestände im Laufe der Zeit zu einer Selbstdifferenzierung führt, wobei die Strahlungsverfügbarkeit mit dem Alter der Bestände zunimmt, was die Etablierung von Schattbaumarten begünstigt. Die Reaktion der verschiedenen Baumarten auf die Wuchsbedingungen unter den Dominanzbeständen variiert, wobei einige Arten besser gedeihen als andere. Die Spätblühende Traubenkirsche beeinflusst die Keimung und frühe Entwicklung verschiedener Baumarten im Gewächshausversuch. Schlussfolgerung und Handlungsempfehlung: Es ist möglich, die Spätblühende Traubenkirsche langfristig durch die Integration sukzessionaler Prozesse zu verdrängen. Dies erfordert jedoch eine angepasste waldbauliche Strategie, um die Etablierung heimischer Baumarten zu fördern. Die künstliche Einbringung geeigneter Baumarten kann dabei helfen, den Verjüngungszyklus zu brechen. Allerdings ist eine vollständige Eliminierung der Traubenkirsche unwahrscheinlich, und Störfaktoren wie hoher Verbissdruck können die natürliche Sukzession hemmen. Es ist daher entscheidend, die Dynamik zwischen invasiver Art und natürlicher Vegetation sorgfältig zu steuern, um langfristig erfolgreiche Renaturierungsmaßnahmen umzusetzen.:Inhaltsverzeichnis II Abkürzungsverzeichnis VI 1. Allgemeine Einleitung 1 2. Stand des Wissens 6 2.1 Renaturierung von Waldökosystemen 6 2.2 Das Problem der Spätblühenden Traubenkirsche 7 2.3 Grundsätze zur Entwicklungssteuerung auf DBU-Naturerbeflächen 13 3. Allgemeine Methoden 3.1 Untersuchungsgebiet 16 3.2 Hemisphärische Fotografie 20 3.3 Mathematisch-statistische Auswertung 3.3.1 Angewandte statistische Methoden 27 3.3.2 Herleitung statistischer Modelle 31 4. Spezieller Teil I: Strahlungsentwicklung 4.1 Einleitung 35 4.2 Material und Methoden 4.2.1 Versuchsdesign 38 4.2.2 Datenerhebung 41 4.3 Ergebnisse 4.3.1 Charakterisierung der Versuchsbestände 46 4.3.2 Verjüngung der Spätblühenden Traubenkirsche 55 4.3.3 Modellierung der Strahlungsentwicklung 57 4.4 Diskussion 65 4.5 Zusammenfassung und Ausblick 88 5. Spezieller Teil II: Pflanz- und Aussaatversuch 5.1 Einleitung 91 5.2 Material und Methoden 5.2.1 Versuchs- und Referenzflächen 94 5.2.2 Pflanzversuch 105 5.2.3 Aussaatversuch 110 5.3 Ergebnisse 5.3.1 Vorbemerkung 115 5.3.2 Klimatische Wirkung der Versuchs- und Referenzbestände 115 5.3.3 Mortalität der Baumarten im Pflanzversuch 118 5.3.4 Wachstum der Baumarten im Pflanzversuch 5.3.4.1 Sprosslänge 122 5.3.4.2 Wurzelhalsdurchmesser 130 5.3.4.3 Trockenmasse 137 5.3.4.4 Allokationen 141 5.3.5 Modellierung des Pflanzenwachstums 5.3.5.1 Modellvoraussetzungen 143 5.3.5.2 Einfluss des Bestandestyps 144 5.3.5.3 Einfluss des Alters des Dominanzbestands 5.3.5.3.1 Vorbemerkung 149 5.3.5.3.2 Betrachtungszeitraum der Vegetationsperioden I–III 150 5.3.5.3.3 Betrachtungszeitraum der Vegetationsperioden IV–V 154 5.3.6 Entwicklung der Baumarten im Aussaatversuch 158 5.4 Diskussion 5.4.1 Aussagefähigkeit der Versuchsanlage 162 5.4.2 Wirkung der Versuchsbestände auf die Versuchsbaumarten 176 5.4.3 Keimung der Baumarten auf den Versuchs- und Referenzflächen 192 5.5 Zusammenfassung und Ausblick 195 6. Spezieller Teil III: Gewächshausversuch 6.1 Einleitung 199 6.2 Material und Methoden 6.2.1 Versuchsaufbau 202 6.2.2 Datenerhebung 212 6.3 Ergebnisse 6.3.1 Auflauferfolg und Pflanzenentwicklung 215 6.3.2 Modellierung des Keimlingswachstums 6.3.2.1 Modellformulierung 220 6.3.2.2 Sprosslänge 221 6.3.2.3 Wurzelhalsdurchmesser 224 6.3.2.4 Stabilitätsweiser: H/D-Verhältnis 227 6.3.2.5 Gesamttrockenmasse 228 6.4 Diskussion 6.4.1 Aussagefähigkeit der Versuchsanlage 233 6.4.2 Lebensfähigkeit, Keimfähigkeit und Auflaufprozent 239 6.4.3 Einfluss der Strahlungsverfügbarkeit 240 6.4.4 Einfluss des Substrats 246 6.5 Zusammenfassung und Ausblick 253 7. Zusammenführende Diskussion 7.1 Entwicklung und Dynamik in den untersuchten Waldbeständen 255 7.2 Einordnung in die Behandlungskonzepte 262 8. Schlussfolgerungen und Handlungsempfehlungen 283 9. Ausblick 290 10. Zusammenfassung 292 11. Summary 297 Literaturverzeichnis 302 Abbildungsverzeichnis 326 Tabellenverzeichnis 335 Anhang i Selbstständigkeitserklärung

Preferential flow pathways (PFPs) are an export pathway for phosphorus (P) from forest soils. Within the scope of this work, the translocation of P into the subsoil with the potential of P export was investigated. For this purpose, experiments were conducted at three beech sites with different levels of soil P stock in Germany. Mitterfels (MIT) is a hillslope site in the Bavarian Forest (Southeast Germany). The predominant soil type is a Cambisol, which has developed on paragneiss. The P stocks here are comparatively high. Buchhübel (BUH) is located in the Tharandt Forest (Eastern Germany). The site is characterized by fluvially deposited sands, loess loam and basalt. From these, Cambisols have developed. Sandy deposits dominate the profiles investigated at the site, which is why the phosphorus supply here is low. Lüss (LUE) is located in the Lüneburg Heath (North German Lowlands). The parent material is a sandy till, from which Cambisols have developed. The site is characterized by low P stocks. In addition to the initial experiments, a nutrient manipulation experiment was conducted at two of those sites, MIT and LUE. Here, nitrogen (N), P and N+P were each applied to an experimental plot. The experimental setup is the same on all plots: To collect preferential flow (PF), zero-tension lysimeters were installed at different soil depths (below the mineral topsoil and at two positions in the subsoil). Before the experiments, an extended dry period was simulated by covering the area above the instruments. Following the drying of the soil, a heavy rainfall event was simulated by spreading artificial rainwater evenly over the test area. Preferential flow water was sampled and subsequently analyzed qualitatively and quantitatively in the laboratory. The focus of the analyses was on P and its fractions. Total P (TP) as well as dissolved inorganic P (DIP), dissolved organic P (DOP) and particle-associated P (PP) were analyzed. The P loads were calculated from the concentrations and the sample volumes. The highest concentrations of P in preferential flow water were found in the upper lysimeters below the mineral topsoil. With increasing sampling depth, the collected P concentrations decreased. In the upper samplers, mainly high concentrations of dissolved inorganic phosphorus (DIP) were measured, while in the middle samplers particle-associated phosphorus (PP) dominates. In the lower position samplers (lower subsoil), only little PF could be sampled. In line with the high concentrations in the topsoil, the highest loads of P, especially DIP, were also found there. In the middle samplers, high loads of PP were observed. In the examined fractions, dissolved organic phosphorus (DOP) played only a minor role. In the course of the nutrient manipulation experiment, the observed P dynamics in the PF were related to the initial P contents of the soils of each site. Both the concentrations and the loads differ more clearly between the sites than by the respective nutrient manipulations. This is also confirmed by the statistical analysis. However, at all sites the standard deviations of the results were very high due to the strong heterogeneity of preferential flow in forest soils. In this work, it is shown that zero-tension lysimeters are suitable for sampling PF in forest soils and to assess concentrations as well as loads of different P fractions in PF. Especially the possibility to sample PP is relevant for P budgets in forest ecosystems. In addition, first data on P fraction loads in PF in forest soil could be obtained. It has been shown that at low P sites, P losses from the topsoil are prevented despite large mobilization in the topsoil. At the same time, the potential for P translocation by PFP, especially in the fraction PP, could be detected. This potential should be further explored. From the manipulation experiments there was no indication of an influence of changing nutrient conditions on P in PF. However, the number of samples was very limited, so further studies would be necessary to generalize this statement. / Präferenzielle Fließwege (PFP) sind ein Exportweg für Phosphor (P) aus Waldböden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Verlagerung von P in den Unterboden mit dem Potenzial des P-Exports untersucht. Zu diesem Zweck wurden Versuche an drei Buchenstandorten mit unterschiedlichem P-Vorrat im Boden in Deutschland durchgeführt. Mitterfels (MIT) ist an einem Hang im Bayerischen Wald (Südostdeutschland) gelegen. Der vorherrschende Bodentyp ist eine Braunerde, die sich auf Paragneis entwickelt hat. Die P-Vorräte sind hier vergleichsweise hoch. Der Standort Buchhübel (BUH) befindet sich im Tharandter Wald (Ostdeutschland). Er ist durch fluvial abgelagerte Sande, Lösslehm und Basalt gekennzeichnet. Aus diesen haben sich Braunerden entwickelt. In den untersuchten Profilen des Standortes dominieren sandige Ablagerungen, weshalb die P-Versorgung hier gering ist. Lüss (LUE) befindet sich in der Lüneburger Heide (Norddeutsches Tiefland). Das Ausgangsmaterial ist ein sandiger Geschiebelehm, aus dem sich Braunerden entwickelt haben. Der Standort ist durch geringe P-Vorräte gekennzeichnet. Zusätzlich zu den ursprünglichen Versuchen wurde an zwei dieser Standorte, MIT und LUE, ein Experiment zur Nährstoffmanipulation durchgeführt. Dabei wurden Stickstoff (N), P und N+P jeweils auf eine Versuchsparzelle ausgebracht. Der Versuchsaufbau war auf allen Parzellen gleich: Zur Erfassung des präferentiellen Flusses (PF) wurden spannungsfreie Lysimeter in verschiedenen Bodentiefen (unter dem mineralischen Oberboden und in zwei Tiefenstufen im Unterboden) installiert. Vor den Versuchen wurde eine längere Trockenperiode simuliert, indem die Fläche über den Messgeräten abgedeckt wurde. Nach Austrocknung des Bodens wurde ein Starkregenereignis simuliert, indem künstliches Regenwasser gleichmäßig über die Testfläche verteilt wurde. Das mit den Lysimetern erfasste Sickerwasser wurde beprobt und anschließend im Labor qualitativ und quantitativ analysiert. Der Schwerpunkt der Analysen lag auf P und seinen Fraktionen. Es wurden der Gesamt-P (TP) sowie der gelöste anorganische P (DIP), der gelöste organische P (DOP) und der partikelassoziierte P (PP) analysiert. Die P-Frachten wurden aus den Konzentrationen und den Probenmengen berechnet. Die höchsten P-Konzentrationen wurden im PF der oberen Lysimetern gefunden und damit im Übergang vom mineralischen Oberboden zum Unterboden. Mit zunehmender Beprobungstiefe wurden abnehmende P-Konzentrationen beobachtet. In den oberen Lysimeters wurden hauptsächlich hohe Konzentrationen von DIP gemessen, während im Unterboden PP dominiert. In den tiefsten Lysimetern im Unterboden konnte nur wenig PF erfasst werden, da die Sickerwassermengen zur Beprobung nicht ausreichten. Übereinstimmend mit den hohen Konzentrationen im Oberboden wurden dort auch die höchsten P-Frachten, insbesondere von DIP, festgestellt. In den Lysimetern in mittlerer Tiefe wurden hohe Frachten an PP festgestellt. DOP spielte von den untersuchten Fraktionen nur eine geringe Rolle. Im Nährstoffmanipulationsexperiment wurde die P-Dynamik im PF in Bezug zu den P-Vorräten der einzelnen Standorte gesetzt. Sowohl die Konzentrationen als auch die Frachten unterscheiden sich deutlicher zwischen den Standorten als durch die jeweiligen Nährstoffmanipulationen. Dies wird auch durch die statistische Analyse bestätigt. Allerdings sind die Standardabweichungen der Ergebnisse an allen Standorten aufgrund der starken Heterogenität der Fließwege in Waldböden sehr hoch. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass spannungsfreie Lysimeter für die Beprobung von PF und die Erfassung sowohl von Konzentrationen als auch von Frachten verschiedener P-Fraktionen geeignet sind. Darüber hinaus konnten erste Daten über die mittels PF im Boden verlagerten P-Frachten gewonnen werden. Es wurde deutlich, dass an P-armen Standorten P-Verluste aus dem Oberboden trotz hoher Mobilisierung verhindert werden. Gleichzeitig konnte das Potenzial für eine P-Verlagerung durch PFP, insbesondere in der Fraktion PP, nachgewiesen werden. Dieses Potenzial sollte weiter erforscht werden. Die Manipulationsexperimente ergaben keinen Hinweis auf einen Einfluss der veränderten Nährstoffbedingungen auf den P-Gehalt in PF. Allerdings war die Zahl der Proben sehr begrenzt, so dass weitere Studien erforderlich sind, um diese Aussage zu verallgemeinern.

Global betrachtet bedecken Wälder etwa vier Milliarden Hektar der Landfläche und sind somit von besonderer Bedeutung für Biodiversität und die Bereitstellung einer Vielzahl von Ökosystemleistungen. Beispiele für Waldökosystemleistungen sind die Nahrungsbereitstellung in Form von Wildbret, Beeren oder Pilzen sowie die Holzbereitstellung zur stofflichen oder energetischen Nutzung. Darüber hinaus tragen Wälder zur Regulierung des Klimas und der Luftqualität bei und bieten Orte zur Erholung oder mit spiritueller Bedeutung. Jedoch sind Wälder, ihre Biodiversität und die bereitgestellten Ökosystemleistungen verschiedenen Bedrohungen ausgesetzt. Dazu zählen unter anderem Waldflächenverlust und Flächenfragmentierung, beispielsweise aufgrund der Umwandlung von Wald in andere Landnutzungsarten oder zunehmend stärker werdende Einflüsse des Klimawandels wie beispielsweise häufiger auftretende Dürreperioden und Waldbrände. Vor diesem Hintergrund wurden verschiedene Strategien initiiert, um Wälder zu schützen und den Zustand von Biodiversität, Ökosystemen und ihren Leistungen zu erhalten und zu verbessern. Ein prominentes Beispiel ist die EU-Biodiversitätsstrategie für 2020, die in Ziel 2, Maßnahme 5 unter anderem den Handlungsbedarf einer Kartierung und Bewertung von Ökosystemen und ihren Leistungen sowie die Berücksichtigung deren ökonomischer Werte in Rechnungslegungs- und Berichterstattungssystemen auf EU- und nationaler Ebene formuliert. Trotz der Veröffentlichung einer EU-Biodiversitätsstrategie für 2030 ist die Umsetzung der oben genannten Ziele ein noch andauerndes Unterfangen. In der Forstbetriebsplanung verschiedener europäischer Länder hat sich mit der Waldfunktionenkartierung ein Ansatz etabliert, mit dem die gesellschaftlichen Ansprüche an den Wald kartiert werden. Dies geht dabei über die Nutzfunktion von Wäldern hinaus und betrifft die Erfassung ihrer Schutz- und Erholungsfunktionen. Die Klassifizierung dieser Funktionen weist Ähnlichkeiten zum Ökosystemleistungskonzept auf, indem es in gewisser Weise mit den Versorgungsleistungen, Regulationsleistungen und kulturellen Leistungen des Millenium Ecosystem Assessments oder der Common International Classification of Ecosystem Services vergleichbar ist. Allerdings hat die Analyse verschiedener, deutscher Leitfäden zur Waldfunktionenkartierung ergeben, dass auch Unterschiede zwischen der Waldfunktionenkartierung und dem Ökosystemleistungskonzept bestehen. Beispielsweise werden die gesellschaftlichen Ansprüche an den Wald im Rahmen der Waldfunktionenkartierung nicht quantifiziert. Es wird auch nicht berücksichtigt, welche Waldfunktionen generell oder in welchem Umfang von Wäldern erbracht werden können, um diese Ansprüche zu erfüllen. Der Schwerpunkt dieser Dissertation liegt darin, eine konzeptionelle und methodische Grundlage zu schaffen, die Forstbehörden dabei unterstützen kann, ihre spezifischen Waldfunktionenkartierungen unter Beibehaltung der vorhandenen Informationen so weiterzuentwickeln, dass sie gleichzeitig um Fähigkeiten des Ökosystemleistungskonzepts ergänzt werden können. Darauf aufbauend soll diese Dissertation auch dazu beigetragen, Waldökosystemleistungen biophysisch zu quantifizieren und zu kartieren, um die Beiträge von Wäldern zum menschlichen Wohlergehen sichtbarer zu machen und deren Berücksichtigung in der Entscheidungsfindung zu unterstützen. Auf dem Weg zur Zielerreichung wurden im Rahmen dieser Dissertation drei wissenschaftliche Fachartikel angefertigt, die jeweils auf eine konkrete Forschungsfrage abzielen. Der erste Fachartikel (Kapitel 2) stellt das konzeptionelle Rahmenwerk dar. In dieser Forschung wurde am Beispiel Deutschlands untersucht, wie die Waldfunktionenkartierung und das Ökosystemleistungskonzept in Übereinstimmung gebracht werden können. Dafür wurden verschiedene Richtlinien zur Waldfunktionenkartierung in einer Synthese harmonisiert. Dies beinhaltete sowohl individuelle Richtlinien, die auf Bundeslandebene gelten, als auch eine Richtlinie, die auf bundesweite Anwendung abzielt und bereits in einigen Bundesländern umgesetzt war. Anschließend wurde aus der Synthese zur deutschen Waldfunktionenkartierung und der Common International Classification of Ecosystem Services eine weitere Synthese erarbeitet, die in dem sogenannten customised CICES Framework mündete. Der zweite Fachartikel (Kapitel 3) stellt das methodische Rahmenwerk dar. In dieser Forschung wurde für eine Auswahl von sechs Ökosystemleistungen aus dem customised CICES Framework untersucht, wie das Potential, das Angebot, die Nachfrage und der Fluss von Ökosystemleistungen biophysisch quantifiziert und kartiert werden können. Auf Basis einer Literaturrecherche konnten 697 biophysische Ökosystemleistungsindikatoren identifiziert werden. Diese wurden in einem mehrstufigen Auswahl- und Anpassungsprozess hinsichtlich ihrer Relevanz zur Unterstützung einer biophysischen Quantifizierung und Kartierung von Waldökosystemleistungen bewertet und synthetisiert. Darüber hinaus wurde die Eignung der Indikatoren unter Berücksichtigung einer Verwendung im Kontext der Waldfunktionenkartierung geprüft. Daraus ergab sich ein Vorschlag von besonders vielversprechend erscheinenden Indikatoren, inklusive Maßeinheiten sowie Methoden und/oder notwendiger Datenquellen zur Anwendung der Indikatoren. Der dritte Fachartikel (Kapitel 4) ist eine Fallstudie mit dem Ziel, bereits im Rahmen dieser Dissertation einen konkreten Beitrag zur Quantifizierung und Kartierung von Waldökosystemleistungen zu leisten und zu zeigen, wie die nachfrageorientierte Waldfunktionenkartierung um eine Angebotsperspektive ergänzt werden kann. Für diesen Zweck wurde am Beispiel des Freistaates Sachsens, Deutschland das Ökosystemleistungsangebot waldbezogener Umweltbildung, als eine der am wenigsten untersuchten Ökosystemleistungen gewählt. Mittels Erreichbarkeitsanalysen wurde die absolute Bevölkerung und der Bevölkerungsanteil mit Zugang zu wald- und umweltpädagogischen Einrichtungen innerhalb einer bestimmten Reisedauer quantifiziert und kartiert. Dabei erfolgte eine Differenzierung nach Anreise mit öffentlichen Verkehrsmitteln und Individualverkehr. Diese Erkenntnisse dieser Dissertation konnten zeigen, dass sich eine große Bandbreite an Waldfunktionen in das Ökosystemleistungskonzept übertragen lässt. Dies gilt besonders für Versorgungsleistungen. Jedoch existieren bei den Regulations- und Erhaltungsleistungen auch Ökosystemleistungen, die eine Anpassung der Common International Classification of Ecosystem Services erforderten. Die Erkenntnisse zeigen zusätzlich, dass in der Literatur eine Vielzahl an Indikatoren existiert, um Waldökosystemleistungen biophysisch zu quantifizieren und zu kartieren. In Hinblick auf die Anwendbarkeit auf Grundlage der Waldfunktionenkartierung hat sich gezeigt, dass nicht alle Indikatoren die nötigen Voraussetzungen erfüllen. Beispielweise wurden Indikatoren identifiziert, die nicht räumlich explizit sind. Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass die gesamte Bevökerung im Freistaat Sachsen die Möglichkeit hat, in einer Reisezeit von maximal 90 Minuten die Ökosystemleistung waldbezogene Umweltbildung wahrzunehmen, wenn sie die Möglichkeit haben einen PKW zu nutzen. Bei Nutzung öffentlicher Verkehrsmittel hat vor allem die Bevölkerung der kreisfreien Städte Dresden und Leipzig sowie deren Umland Zugang zu waldbezogener Umweltbildung innerhalb einer 90-minütigen Fahrzeit. Herausforderungen wurden vor allem bei der Bestimmung eines angemessenen Detailgrades der maximalen Reisezeit, die verschiedene Besuchergruppen akzeptieren, identifiziert. Da diese Ökosystemleistung darüber hinaus teilweise kostenlos zur Verfügung gestellt wird und nicht in der Waldfunktionenkartierung des Staatsbetriebs Sachsenforst berücksichtigt wird, ist dies ein Beispiel dafür, wie die Leistungen des Waldes sichtbarer gemacht und die Waldfunktionenkartierung durch das Ökosystemleistungskonzept ergänzt werden kann. Im Ausblick wird das Transferpotential meiner Forschung hinsichtlich der Übertragbarkeit auf andere Staaten oder Regionen sowie Möglichkeiten einer Weiterentwicklung meiner Forschung in Richtung der Ökosystemgesamtrechnung aufgezeigt.

The FAO-ITTO-IUFRO Global Assessment of Forest Education (GAFE) 2020-2021 aimed at assessing the goals, achievements and gaps of forestry education at all levels of formal education. The project was also aiming to catalyse and enhance forestry education. Main results concerning university level education were identifying gaps in education, such as social issues and traditional knowledge in forestry curricula. The study revealed a need to improve some generic competences, increase practical experience, digital readiness and improve gender and minority equality.

Forest Europe presented itself during the 2022 SILVA Network annual meeting in Dublin. This Ministerial Conference on the Protection of Forests in Europe has under the German chairmanship three main streams; one of which is Green Jobs and Forest Education. Progress here was discussed.

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Podosphaera aphanis which causes powdery mildew of strawberry is of economic importance in strawberry production in United Kingdom as it affects yield and fruit quality. Silicon has been shown to reduce the severity of a number of plant diseases. In strawberry, the mechanism of suppression against powdery mildew remains uncertain. Therefore, it has been suggested that supplying silicon would help strawberry plants to absorb silicon and improve resistance against the pathogen. The silicon based wetter Omex SW7 was used and three different concentrations of silicon wetter were applied on the leaves of the strawberry plants (foliar application). Each treatment was applied at three different timings. Enhanced level of silicon was quantified by the Autoclave Induced Digestion (AID) method. Whilst the main study has used the variety Elsanta, other varieties have also been used. It was observed that the weekly application (total 5 sprays) of 3 different concentrations of Omex SW7 on leaves showed significantly (P<0.05) higher silicon concentrations compared to application 3 times in weeks 1, 3 and 5 or twice in weeks 1 and 5. Microscopic observations showed that weekly application of standard, high and very high concentrations of Omex SW7 significantly (P<0.05) increased the number and length of leaf hairs on both the upper and lower surfaces of strawberry leaves. The different varieties of strawberry used showed morphological changes in the leaves with regard to the density and length of leaf hairs. Untreated leaves from Rhapsody had no hairs on the upper leaf surface, but a low density of hairs was observed after treatment with the high concentration of Omex SW7. In this study, Omex SW7, a silicon based wetter was applied to the roots of strawberry plants (root application) and silicon accumulation and physical changes in leaves were assessed. Strawberry variety Elsanta was used in this experiment. Results revealed that weekly application (total 5 applications) of 2 different concentrations (standard and high) of Omex SW7 to roots showed significantly (P<0.05) higher silicon concentrations compared to application 3 times in weeks 1, 3 and 5 or twice in weeks 1 and 5. It was found that the weekly application of two different concentrations of Omex SW7 showed significantly higher (P<0.05) leaf hair numbers and significantly (P<0.05) longer leaf hair length on both the upper and lower surfaces of leaves compared to application 3 times in weeks 1, 3 and 5 or twice in weeks 1 and 5. The effect of foliar application of silicon and potassium carbonate to limit P. aphanis infection was examined in a field trial under polythene tunnel at Wisbech. Treatments were arranged in a randomised block design of 3 replicates. There were a total of 18 plots. There were six treatments and all treatments were applied to the strawberry variety Sonata. Results revealed that application of silicon based wetter Omex SW7 onto the leaf surface does result in accumulation of silicon in the leaves. The application of Omex SW7 has stimulated an increase in the number and length of leaf hairs in strawberry plants. Results showed that germinating ascospores and colonies were present in all plots before the trial was sprayed. Treatments with standard and high Omex SW7 significantly (P<0.05) reduced the number of germinating ascospores and colonies in this trial. However, Potassium carbonate alone gave some reduction in the number of colonies and germinating ascospores. Moreover, potassium carbonate mixed with silicon based wetter Omex SW7 significantly (P<0.05) reduced the number of germinating ascospores and colonies.