Natürliche Standorte der Waldkiefer gibt es in Deutschland nur kleinflächig. Während Kiefernforste anstelle natürlicher Laubwälder heute oft landschaftsprägend sind, bildet die konkurrenzschwache und lichtbedürftige Kiefer ausschließlich auf extrem trockenen oder nassen, nährstoffarmen Standorten naturnahe Schlusswaldgesellschaften. Regionale Schwerpunkte liegen in subkontinentalen Regionen wie dem nordostdeutschen Tiefland und Bayern, ein „natürliches Kiefernareal" lässt sich aber kaum abgrenzen. An der Trockengrenze des Waldes finden sich auf Kalk- und Dolomitgesteinen artenreiche Karbonat-Trockenkiefernwälder mit Elementen der alpinen Rasen und Kalkmagerrasen in der Bodenvegetation. Diese Wälder besiedeln steile, südexponierte Felsen und morphodynamisch aktive Bereiche wie Rutschhänge und FlussSchotterböden im Umkreis der Alpen, kommen aber auch in den Mittelgebirgen vor. Ihr Gegenstück auf sauren Standorten sind die Sand- und Silikat-Kiefernwälder der Quarzsande und Sandstein-Verwitterungsböden, deren Bodenvegetation durch Zwergsträucher, Moose und Strauchflechten geprägt ist. Hier siedelt die Kiefer in den Tieflagen besonders auf Binnendünen und Sandern, aber auch auf Küstendünen der Ostsee, in den Mittelgebirgen z. B. auf den Sandsteinriffen der Sächsischen Schweiz. Der dritte Wuchsbereich natürlicher Kiefernwälder sind saure, nährstoffarme Moore, die ganz überwiegend von Regenwasser gespeist werden. Auch die Kiefern-Moorwälder sind in Nordostdeutschland und Bayern am häufigsten. Von diesen Standorten ausgehend, wo ihr Platz kaum von anderen Baumarten streitig gemacht wird, tritt die Waldkiefer immer wieder als Pionier auf weniger extremen Standorten auf. In der Naturlandschaft kam dies etwa nach Waldbränden oder Stürmen vor, doch der Mensch förderte die Kiefer durch Auflichtung der Wälder, Waldweide und Streunutzung stark. Auch die damit verbundene Nährstoffverarmung macht eine exakte Abgrenzung natürlicher Kiefernstandorte unmöglich. Die schlechtwüchsigen und forstwirtschaftlich nicht interessanten, ästhetisch aber sehr ansprechenden natürlichen Kiefernbestände sind heute vor allem durch Stickstoff-Immissionen gefährdet. Trotz ihrer oft kargen Erscheinung besitzen sie einen hohen Wert für die Biodiversität und den Artenschutz. Neben bodenbewohnenden Flechten und regionalen Relikt-Endemiten ist vor allem die in den letzten Jahrzehnten zunehmend gefährdete Vielfalt an Mykorrhiza-Pilzen hervorzuheben, die der Kiefer das Leben auf extrem nährstoffarmen Standorten überhaupt ermöglichen. Abschließend werden mögliche Schutz- bzw. Regenerationsmaßnahmen wie das Abplaggen flechtenreicher Kiefernstandorte vorgestellt. / Only small areas of natural Scots pine (Pinus sylvestris) habitat occur in Germany. Today pine plantations instead of natural deciduous forests often dominate the landscape. Yet, due to the competitive weakness and light demands of Scots pine, near-natural Scots pine climax communities are only found on extremely dry or wet, nutrient-poor sites, primarily in subcontinental regions of the north-eastern German lowlands and Bavaria. However, the "natural distribution range" of Scots pine is difficult to define. Species-rich, dry Scots pine forests, with alpine and calcareous grassland species in the ground vegetation, are found at the aridity limit of forests on sites with carbonate rich soils developed from limestone and dolomite parent material. These forests occur on steep south-facing slopes, on morphodynamically active areas such as landslides and coarse river gravel beds in and near the Alps, and also in the low mountain ranges. Scots pine forests are also found on acidic sites, on quartz sands and soils overlying weathered silicate rocks with an understorey dominated by dwarf shrubs, bryophytes and fruticose lichens. These forests are present in the lowlands, particularly on inland dunes and glacifluvial deposits, but also on coastal dunes around the Baltic Sea and in the low mountain ranges, for example on the sandstone cliffs in the Elbe Sandstone Mountains. Acidic, oligo-trophic bogs, mainly supplied by rainwater, comprise the third natural Scots pine forest habitat. These Scots pine bog forests occur most frequently in north-eastern Germany and in Bavaria. Coming from these habitats, where virtually no other tree species grows, Scots pine is found again and again as a pioneer on less extreme sites. In the natural landscape, it occurs mainly after forest fires and storms. Yet humans promote Scots pine by thinning forests, creating woodland pasture and removing litter. The nutrient depletion associated with these practices makes an exact delimitation of natural Scots pine habitats unfeasible. Natural pine forest stands, which, although attractive and appealing, grow poorly and are of little interest for forestry, are endangered mainly by anthropo-genic nitrogen depositions. Despite their meagre appearance, these forests are important for biodiversity and species conservation. In addition to terricolous lichens and regional relic endemic plant species, the diversity of mycorrhiza fungi, which enable Scots pine to exist on these nutrient-poor sites, increasingly is becoming endangered. Finally, possible conservation and regeneration practices, such as manually cutting sods in lichen-rich Scots pine forests, are presented.

This thesis is concerned with keeping the gene pool of traditional fruit varieties and keeping the locality character for the extensive fruit orchard. Here is treated in detail the characterization of the area of the concerned place, selection of suitable varieties and their Pomology. Together with an evaluation of suitable places for the final planting are also calculated costs for the outplanting.

The main aim of my thesis was to evaluate natural regeneration status of Norway spruce on three research plots with different forest managment after windstorm disturbance in January 2007. In addition, evaluation of micro-site conditions and shade effects on germination and surviving of spruce seedlings and assessment of crown conditions in forest research plot was performed. Research work was carried out on the Černá hora Mt. in the Šumava Mts. in 2009 - 2010. Obtained results could provide information to help to decide the choice of management of forest stands after disturbance in protected areas.

The water use by short rotation coppices (SRC) has been a focus of ongoing research in the last decades. Nevertheless, investigations that consider site factors and present long-term monitoring of the components of the water balance are rare. This research quantified the tree-based transpiration in the 4th growing season of uncoppiced 1st rotational hybrid poplar stands (Populus deltoides Bart. ex Marsh × P. nigra L. “AF2”) in western Slovakia. The aim of the study was to determine the influence of meteorological and soil-related site conditions on transpiration rates. Three experimental plots were located in the Morava River floodplains, on loamy sand-textured soils with different groundwater accessibilities: higher, low, and fluctuating groundwater level. We measured sap flow (Heat Ratio Method), volumetric water content, matric potential, groundwater level, and meteorological variables throughout the growing season in 2019. The results indicated that transpiration in the three sites was almost constant during that period, which was characterized by distinct conditions. The average cumulative transpiration at the site with a higher groundwater level (1105 mm) was larger than at the site with a lower groundwater level (632 mm) and the site with fluctuating groundwater (863 mm). A principal component analysis (PCA) and correlation analysis identified that the contribution of meteorological and soil-related site variables to transpiration differed among the sites. Soil water availability and groundwater accessibility are critical variables for the water use of poplar SRC. We concluded that the combination of site conditions needs to be reconsidered for the expansion of sustainable short rotation plantations in Europe.

Sustainable water management practices for cultivation of bioenergy crops requires a sound understanding of how the different components of the soil-vegetation-atmosphere continuum influence water fluxes at stand scale. In addition, depth to groundwater can influence water accessibility to plants and could potentially determine tree water-use. This dissertation assesses how the meteorological factors and soil hydrological site parameters influence the magnitude of transpiration along a groundwater accessibility gradient in the floodplains of the Morava river, in Slovakia. Specifically, this study examines the influence of the soil texture, soil moisture, and matric potential and the meteorological variables in the transpiration of poplar short rotation coppices stands (Populus spp.) established on loamy sands textured soils, across three sites with high groundwater level, low groundwater level and fluctuating groundwater level. The study was conducted throughout 90 days during two monitoring periods, 2019 and 2021. The first analysis (Section 3.1) examines the meteorological and soil water conditions in combination with the sapflow and transpiration dynamics, between July 3 and September 30, 2019. This study found significant differences in tree and stand transpiration among the study sites. The site with higher groundwater accessibility and the site with fluctuating groundwater level presented larger transpiration rates mainly determined by optimal meteorological conditions, soil water availability and access to groundwater. Contrasting findings were obtained during the analysis of the monitoring period 2021, carried out between July 3 and September 30, 2021. In the monitoring period 2021 (Section 3.5), the sites with fluctuating groundwater level and low groundwater level indicated statistically higher transpiration rates than the site with higher accessibility to groundwater. This research found that the higher transpiration rates may be attributable to soil moisture and accessibility to groundwater. By contrast, the adverse meteorological conditions limited the magnitude of transpiration at the site with higher groundwater level. The examination of the soil physical properties, specifically soil texture and its influence on soil water retention capacity is analyzed on Sections 3.3.2 and 3.8.1. This research found that the sandy texture of the soils in the study area favored a rapid water infiltration at greater soil depths. The accumulation of water at deeper layers may have served as supply for the planted trees. While this characteristic was critical for the site with lower groundwater level, a greater proportion of silt and clay particles on the site with high groundwater level and fluctuating groundwater level were key for improving the soil water retention capacity. The results of this assessment highlight that soil physical properties are critical for water availability for tree water uptake. This research discusses that for reducing the uncertainty in upscaling transpiration from tree to stand level, the determination of water conducting area in poplar trees is critical. Nevertheless, additional uncertainty is brought by the spatial variability of soil physical and hydrological properties. Therefore, this research concludes that upscaling transpiration from tree to larger scales should include not only biometric tree and stand characteristics but it should consider soil spatial properties and their influence on water availability for plants. The overall findings of the dissertation conducted in sandy soils across sites with different groundwater accessibility demonstrated that soil site related factors, namely soil water availability and groundwater accessibility, are critical for tree transpiration and potentially growth at the study sites. Furthermore, a combined assessment of meteorological, soil and groundwater conditions is crucial for the determination of transpiration at larger scales and for the implementation of sustainable bioenergy plantations.:Table of Contents 1. Introduction 1 1.1. Motivation 1 1.1.1. Plant Transpiration is a Critical Flux within the Hydrologic Cycle 1 1.1.2. Main Factors Influencing Transpiration 1 1.2. Research Background 2 1.2.1. Overview of Methods for Estimating Plant Transpiration 2 1.2.2. Methods for Upscaling Plant Transpiration to Stand Transpiration 7 1.2.3. Water Use of Poplar as Short Rotation Coppices 7 1.3. Scope of the work 12 1.3.1. Aim of the Doctoral Thesis 12 1.3.2. Research Hypotheses 13 1.4. Structure of the Thesis 14 2. Materials and Methods 16 2.1. Study Area 16 2.2. Selection of the Experimental Sites 18 2.3. Instrumentation and Continuous Measurements 20 2.3.1. Overview of the Monitoring Periods 2019 and 2021 20 2.3.2. Soil Monitoring 21 2.3.3. Weather Station 23 2.3.4. Sap Flow Measurements with the Heat Ratio Method (HRM) 23 2.3.5. Estimation of Water Conducting Area 28 2.3.6. Estimation of the Leaf Area Index from Sentinel images 30 2.4. Upscaling Method from Sensor to Tree 30 2.5. Data and Statistical Analysis 31 2.5.1. Statistical Analyses 31 2.6. Upscaling Method from Tree to Stand Scale 32 3. Results 33 3.1. Meteorological and Groundwater Conditions for the Monitoring Period July to September 2019 33 3.1.1. Meteorological Conditions 33 3.1.2. Groundwater Conditions 34 3.2. Tree-based Transpiration 35 3.3. Tree Water Use in Relation to Meteorological and Soil Physical and Soil Hydrological Properties – Monitoring Period 2019 40 3.3.1. Site S5-N (higher groundwater level) 40 3.3.2. Site S4-D (low groundwater level) 42 3.3.3. Site S2-F (fluctuating groundwater level) 45 3.4. Principal Component Analysis for Monitoring Period 2019 46 3.4.1. Water Use in Relation to Soil Moisture for the Monitoring Period 2019 50 3.4.2. Quantification of Transpiration at Stand Scale for the Monitoring Period 2019 54 3.5. Meteorological and Groundwater Conditions for the Monitoring Period July to September 2021 56 3.5.1. Meteorological Conditions 56 3.5.2. Groundwater Conditions 56 3.6. Tree-based Transpiration 58 3.7. Tree Water Use in Relation to Meteorological and Soil Physical and Soil Hydrological Properties – Monitoring Period 2021 62 3.7.1. Site S5-N (higher groundwater level) 62 3.7.2. Site S4-D (low groundwater level) 65 3.7.3. Site S2-F (fluctuating groundwater level) 66 3.8. Principal Component Analysis for Monitoring Period 2021 69 3.8.1. Water Use in Relation to Soil Moisture for the Monitoring Period 2021 71 3.8.2. Quantification of Transpiration at Stand Scale for the Monitoring Period 2021 72 4. Discussion 74 5. Synthesis and Future Perspectives 79 5.1. Tree Water Use in Relation to Soil and Meteorological Drivers 79 5.2. Scaling-up tree transpiration to stand level based on sapflow methods 80 5.3. Research Perspectives 81 5.4. Final Remarks 82 6. References 84 7. Appendix 96 / Nachhaltige Wassermanagementpraktiken für den Anbau von Bioenergiepflanzen erfordern ein fundiertes Verständnis dafür, wie die verschiedenen Komponenten des Kontinuums Boden-Vegetation-Atmosphäre die Wasserflüsse auf Bestandsebene beeinflussen. Darüber hinaus kann die Tiefe des Grundwassers die Wasserverfügbarkeit für Pflanzen beeinflussen und möglicherweise den Wasserverbrauch der Bäume bestimmen. In dieser Dissertation wird untersucht, wie meteorologische Faktoren und bodenhydrologische Standortparameter das Ausmaß der Transpiration entlang eines Grundwasserzugangsgradienten in den Auen des Flusses Morava in der Slowakei beeinflussen. Konkret wird in dieser Studie der Einfluss der Bodentextur, der Bodenfeuchte und des Matrixpotenzials sowie der meteorologischen Variablen auf die Transpiration von Pappel-Kurzumtriebsplantagen (Populus spp.) auf lehmigen Sandböden an drei Standorten mit hohem, niedrigem und schwankendem Grundwasserspiegel untersucht. Die Studie wurde über einen Zeitraum von 90 Tagen in zwei Beobachtungszeiträumen (2019 und 2021) durchgeführt. Die erste Analyse (Abschnitt 3.1) untersucht die meteorologischen und Bodenwasser-bedingungen in Kombination mit der Saftfluss- und Transpirationsdynamik zwischen dem 3. Juli und dem 30. September 2019. Diese Studie ergab signifikante Unterschiede in der Transpiration von Bäumen und Beständen an den Untersuchungsstandorten. Der Standort mit höherer Grundwasserverfügbarkeit und der Standort mit schwankendem Grundwasserspiegel wiesen größere Transpirationsraten auf, die hauptsächlich durch optimale meteorologische Bedingungen, Bodenwasserverfügbarkeit und Grundwasserzugang bestimmt wurden. Bei der Analyse des Überwachungszeitraums 2021, der zwischen dem 3. Juli und dem 30. September 2021 durchgeführt wurde, wurden gegensätzliche Ergebnisse erzielt. Im Beobachtungszeitraum 2021 (Abschnitt 3.5) wiesen die Standorte mit schwankendem Grundwasserspiegel und niedrigem Grundwasserspiegel statistisch höhere Transpirationsraten auf als die Standorte mit besserer Grundwasserverfügbarkeit. Diese Untersuchung ergab, dass die höheren Transpirationsraten auf die Bodenfeuchtigkeit und die Zugänglichkeit zum Grundwasser zurückzuführen sein könnten. Im Gegensatz dazu begrenzten die ungünstigen meteorologischen Bedingungen das Ausmaß der Transpiration am Standort mit höherem Grundwasserspiegel. Die Untersuchung der physikalischen Bodeneigenschaften, insbesondere der Bodentextur und ihres Einflusses auf das Wasserrückhaltevermögen des Bodens, wird in den Abschnitten 3.3.2 und 3.8.1 analysiert. Die Untersuchung ergab, dass die sandige Textur der Böden im Untersuchungsgebiet eine schnelle Wasserinfiltration in größeren Bodentiefen begünstigt. Die Ansammlung von Wasser in tieferen Schichten diente möglicherweise der Versorgung der gepflanzten Bäume. Während diese Eigenschaft für den Standort mit niedrigem Grundwasserspiegel entscheidend war, war ein größerer Anteil an Schluff- und Tonpartikeln auf dem Standort mit hohem Grundwasserspiegel und schwankendem Grundwasserspiegel der Schlüssel zur Verbesserung der Wasserrückhaltekapazität des Bodens. Die Ergebnisse dieser Bewertung zeigen, dass die physikalischen Eigenschaften des Bodens für die Wasserverfügbarkeit für die Wasseraufnahme der Bäume entscheidend sind. In dieser Forschungsarbeit wird erörtert, dass die Bestimmung der wasserführenden Fläche in Pappelbäumen von entscheidender Bedeutung ist, um die Unsicherheit bei der Hochskalierung der Transpiration vom Baum auf die Bestandsebene zu verringern. Zusätzliche Unsicherheiten ergeben sich jedoch aus der räumlichen Variabilität der physikalischen und hydrologischen Eigenschaften des Bodens. Daher kommt diese Forschungsarbeit zu dem Schluss, dass bei der Hochskalierung der Transpiration von Bäumen auf größere Maßstäbe nicht nur biometrische Baum- und Bestandsmerkmale berücksichtigt werden sollten, sondern auch die räumlichen Bodeneigenschaften und ihr Einfluss auf die Wasserverfügbarkeit für Pflanzen. Die Gesamtergebnisse der Dissertation, die auf Sandböden an Standorten mit unterschiedlicher Grundwasserverfügbarkeit durchgeführt wurde, haben gezeigt, dass bodenbezogene Faktoren, nämlich die Verfügbarkeit von Bodenwasser und die Grundwasserverfügbarkeit, für die Transpiration von Bäumen und möglicherweise auch für deren Wachstum an den Untersuchungsstandorten entscheidend sind. Darüber hinaus ist eine ganzheitliche Bewertung, die meteorologische, Boden- und Grundwasserbedingungen kombiniert, von entscheidender Bedeutung für die Bestimmung der Transpiration in größerem Maßstab und für die Umsetzung nachhaltiger Bioenergie-Plantagen:Table of Contents 1. Introduction 1 1.1. Motivation 1 1.1.1. Plant Transpiration is a Critical Flux within the Hydrologic Cycle 1 1.1.2. Main Factors Influencing Transpiration 1 1.2. Research Background 2 1.2.1. Overview of Methods for Estimating Plant Transpiration 2 1.2.2. Methods for Upscaling Plant Transpiration to Stand Transpiration 7 1.2.3. Water Use of Poplar as Short Rotation Coppices 7 1.3. Scope of the work 12 1.3.1. Aim of the Doctoral Thesis 12 1.3.2. Research Hypotheses 13 1.4. Structure of the Thesis 14 2. Materials and Methods 16 2.1. Study Area 16 2.2. Selection of the Experimental Sites 18 2.3. Instrumentation and Continuous Measurements 20 2.3.1. Overview of the Monitoring Periods 2019 and 2021 20 2.3.2. Soil Monitoring 21 2.3.3. Weather Station 23 2.3.4. Sap Flow Measurements with the Heat Ratio Method (HRM) 23 2.3.5. Estimation of Water Conducting Area 28 2.3.6. Estimation of the Leaf Area Index from Sentinel images 30 2.4. Upscaling Method from Sensor to Tree 30 2.5. Data and Statistical Analysis 31 2.5.1. Statistical Analyses 31 2.6. Upscaling Method from Tree to Stand Scale 32 3. Results 33 3.1. Meteorological and Groundwater Conditions for the Monitoring Period July to September 2019 33 3.1.1. Meteorological Conditions 33 3.1.2. Groundwater Conditions 34 3.2. Tree-based Transpiration 35 3.3. Tree Water Use in Relation to Meteorological and Soil Physical and Soil Hydrological Properties – Monitoring Period 2019 40 3.3.1. Site S5-N (higher groundwater level) 40 3.3.2. Site S4-D (low groundwater level) 42 3.3.3. Site S2-F (fluctuating groundwater level) 45 3.4. Principal Component Analysis for Monitoring Period 2019 46 3.4.1. Water Use in Relation to Soil Moisture for the Monitoring Period 2019 50 3.4.2. Quantification of Transpiration at Stand Scale for the Monitoring Period 2019 54 3.5. Meteorological and Groundwater Conditions for the Monitoring Period July to September 2021 56 3.5.1. Meteorological Conditions 56 3.5.2. Groundwater Conditions 56 3.6. Tree-based Transpiration 58 3.7. Tree Water Use in Relation to Meteorological and Soil Physical and Soil Hydrological Properties – Monitoring Period 2021 62 3.7.1. Site S5-N (higher groundwater level) 62 3.7.2. Site S4-D (low groundwater level) 65 3.7.3. Site S2-F (fluctuating groundwater level) 66 3.8. Principal Component Analysis for Monitoring Period 2021 69 3.8.1. Water Use in Relation to Soil Moisture for the Monitoring Period 2021 71 3.8.2. Quantification of Transpiration at Stand Scale for the Monitoring Period 2021 72 4. Discussion 74 5. Synthesis and Future Perspectives 79 5.1. Tree Water Use in Relation to Soil and Meteorological Drivers 79 5.2. Scaling-up tree transpiration to stand level based on sapflow methods 80 5.3. Research Perspectives 81 5.4. Final Remarks 82 6. References 84 7. Appendix 96

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The interest in renewables for energy has increased in the last 2-3 decades because of the negative environmental impact caused by the burning of fossil fuels, the raising prices of traditional fuels, the dependence on foreign oil, and the decrease in fossil fuels resources. Biomass energy represents one of the most promising alternatives. Many studies worldwide were devoted to investigate growth and yield of short rotation forestry plantations for energetic use and several empirical and process-based models were developed to predict the potential production of biomass. The current work was concentrated on modelling site productivity (potential of biomass production) of specific poplar clones planted on arable Saxon land under different stocking densities. Empirical data collected from several experimental areas were used. Site productivity has been predicted depending on stand age and site variables using a two-step model. In step one age and site variables were used to model stand dominant height and in step two the constructed dominant height was involved with stocking density to predict stand oven dried biomass. Depending on data availability the model was parameterized for four different groups of poplar clones: Androscoggin (clone Androscoggin), Matrix (Matrix and hybrid 275), Max (Max 1 …Max 5) and Münden (clone Münden). Both stand dominant height and stand dry biomass were modelled for ages 2 – 9 years for clone groups: Matrix and Max and for ages 2 – 7 years for clone groups: Androscoggin and Münden. The model has been tested and validated using several statistical and graphical methods. The relative bias (ē %) in the dominant height estimates ranged between 0.5 % > ē % > - 0.5 % in all clone groups and had a maximum bias of 10.41 % in stand biomass estimates. Model accuracy (mx %) in the dominant height estimates ranged between 12.25 and 17.56 % and between 8.05 and 27.32 % in stand biomass estimates. Two different scenarios were presented to show the potential of biomass that can be produced from poplar plantations on arable and former fallow Saxon lands at different stocking densities. ArcGIS has been used to visualize model application results. In order to produce a mean annual increment ≥ 8 [dry t/ha/a] from poplar plantations (Max group) for more than 50 % of arable or former fallow lands in the first rotation at least 9 years are required under stocking density of 4000 stems/ha and 7 years for both stocking densities 8333 and 10,000 stems/ha. / Die Nachfrage nach Holz für energetische Zwecke nimmt in Deutschland und ganz Europa zu. Um diesen Bedarf künftig besser befriedigen zu können, müssen verstärkt Ressourcen aus verschiedenen Quellen wie z. B. Holz aus Niederwäldern oder Durchforstungsreserven im Hochwald mobilisiert und ergänzend Holz in Kurzumtriebsflächen produziert werden (Guericke, M. 2006). Ziel dieser Arbeit war es, das Ertragspotential von Pappelklonen in Kurzumtriebsplantagen unterschiedlicher Baumdichte auf sächsischen Ackerflächen zu untersuchen. Hierzu wurden die potentiellen Erträge anhand empirischer, auf verschiedenen Versuchsflächen erhobener Daten modelliert. Zur Schätzung des Ertragspotentials wurde ein zweistufiges Modell entwickelt: Im ersten Schritt erfolgte die Modellierung der Oberhöhe eines Bestandes (ho, m) in Abhängigkeit von Bestandesalter und Standortfaktoren unter Verwendung einer multiplen linearen Regressionsanalyse, dabei wurden Bestimmtheitsmaße (R²) von 0,975 bis 0,989 erreicht. In einem zweiten Schritt lässt sich dann der Biomassevorrat [tatro/ha/a] mittels nichtlinearer Regressionsanalyse durch die Bestandesoberhöhe schätzen. Das Bestimmtheitsmaß von R² ≥ 0,933 weist auch hier auf eine hohe Anpassungsgüte hin. Die Modellparametrisierung erfolgte für folgende vier Gruppen von Pappelklonen: • Max-Gruppe: Klone Max 1, Max 2, Max 3, Max 4 und Max 5, Altersbereich 2 – 9 Jahre, Baumdichten von 1150 – 13000 Stämmen/ha; • Matrix-Gruppe: Klon Matrix und Hybride 275, Altersbereich 2 – 9 Jahre, Baumdichte 1550 Stämme/ha; • Androscoggin-Gruppe: Klon Androscoggin, Altersbereich 2 – 7 Jahre, Baumdichte 1550 Stämme/ha; und • Münden-Gruppe: Klon Münden, Altersbereich 2 – 7 Jahre, Baumdichte 1550 Stämme/ha. Die Güte des Modells wurde mit Hilfe verschiedener statistischer Verfahren überprüft. Bei der Validierung anhand des Datensatzes, welcher für die Modellkonstruktion Verwendung fand, zeigte das Modell eine Verzerrung bzw. einen Bias von 0,5 % > ē % > - 0,5 % bei der Bestandesoberhöhenschätzung und einen maximalen Bias von 10,41 % bei der Schätzung der Bestandesbiomasse. Die Treffgenauigkeit (mx %) des Modells hingegen variierte zwischen 12,25 % und 17,56 % bzw. 8,05 und 27,32 % (bei Schätzung der Bestandesoberhöhe bzw. der Bestandesbiomasse). Zudem wies das Modell keinen systematischen Fehler zwischen den geschätzten und den realen Werten auf. Bei der Validierung mit einem unabhängigen Datensatz betrug die Treffgenauigkeit (mx %) für die Schätzung der Bestandsoberhöhe und des Biomassevorrates 15,72 bzw. 26,68 %. Um das Ertragspotenzial von Pappelplantagen für die gesamte sächsische Ackerfläche bzw. die gesamte ehemalige Stilllegungsfläche zu bestimmen, wurden die zu Schätzung erforderlichen Standortvariablen auf Gemeindebasis kalkuliert, mittels ArcGIS dargestellt sowie Simulationsrechungen für verschiedene Bestandsdichten vorgenommen und ebenfalls visualisiert. Den Ergebnissen der Simulationsrechnungen zufolge wäre bei einer Stammzahl von 4000 N/ha eine Rotationslänge von 9 Jahren, bei 8333 bis 10.000 N/ha von 7 Jahren erforderlich, um einen durchschnittlichen Gesamtzuwachs (dGz) von ≥ 8 [tatro/ha/a] auf mehr als 50 % der sächsischen Ackerflächen bzw. ehemaligen Stilllegungsflächen in erster Rotation zu erreichen. Würde die gesamte ehemalige sächsische Stilllegungsfläche mit einer Baumdichte von 10.000 Stämmen/ha bepflanzt werden, könnten Pappelplantagen im Alter 9 einen dGz von 520.000 [tatro/a] (entsprechend 250.000 Kubikmeter Diesel) erreichen. Bei Bestockung aller sächsischen Ackerflächen würde sich der Ertrag auf bis zu 9.087.000 [tatro/a] (entsprechend 4.367.000 Kubikmeter Diesel) erhöhen.

The interest in renewables for energy has increased in the last 2-3 decades because of the negative environmental impact caused by the burning of fossil fuels, the raising prices of traditional fuels, the dependence on foreign oil, and the decrease in fossil fuels resources. Biomass energy represents one of the most promising alternatives. Many studies worldwide were devoted to investigate growth and yield of short rotation forestry plantations for energetic use and several empirical and process-based models were developed to predict the potential production of biomass. The current work was concentrated on modelling site productivity (potential of biomass production) of specific poplar clones planted on arable Saxon land under different stocking densities. Empirical data collected from several experimental areas were used. Site productivity has been predicted depending on stand age and site variables using a two-step model. In step one age and site variables were used to model stand dominant height and in step two the constructed dominant height was involved with stocking density to predict stand oven dried biomass. Depending on data availability the model was parameterized for four different groups of poplar clones: Androscoggin (clone Androscoggin), Matrix (Matrix and hybrid 275), Max (Max 1 …Max 5) and Münden (clone Münden). Both stand dominant height and stand dry biomass were modelled for ages 2 – 9 years for clone groups: Matrix and Max and for ages 2 – 7 years for clone groups: Androscoggin and Münden. The model has been tested and validated using several statistical and graphical methods. The relative bias (ē %) in the dominant height estimates ranged between 0.5 % > ē % > - 0.5 % in all clone groups and had a maximum bias of 10.41 % in stand biomass estimates. Model accuracy (mx %) in the dominant height estimates ranged between 12.25 and 17.56 % and between 8.05 and 27.32 % in stand biomass estimates. Two different scenarios were presented to show the potential of biomass that can be produced from poplar plantations on arable and former fallow Saxon lands at different stocking densities. ArcGIS has been used to visualize model application results. In order to produce a mean annual increment ≥ 8 [dry t/ha/a] from poplar plantations (Max group) for more than 50 % of arable or former fallow lands in the first rotation at least 9 years are required under stocking density of 4000 stems/ha and 7 years for both stocking densities 8333 and 10,000 stems/ha. / Die Nachfrage nach Holz für energetische Zwecke nimmt in Deutschland und ganz Europa zu. Um diesen Bedarf künftig besser befriedigen zu können, müssen verstärkt Ressourcen aus verschiedenen Quellen wie z. B. Holz aus Niederwäldern oder Durchforstungsreserven im Hochwald mobilisiert und ergänzend Holz in Kurzumtriebsflächen produziert werden (Guericke, M. 2006). Ziel dieser Arbeit war es, das Ertragspotential von Pappelklonen in Kurzumtriebsplantagen unterschiedlicher Baumdichte auf sächsischen Ackerflächen zu untersuchen. Hierzu wurden die potentiellen Erträge anhand empirischer, auf verschiedenen Versuchsflächen erhobener Daten modelliert. Zur Schätzung des Ertragspotentials wurde ein zweistufiges Modell entwickelt: Im ersten Schritt erfolgte die Modellierung der Oberhöhe eines Bestandes (ho, m) in Abhängigkeit von Bestandesalter und Standortfaktoren unter Verwendung einer multiplen linearen Regressionsanalyse, dabei wurden Bestimmtheitsmaße (R²) von 0,975 bis 0,989 erreicht. In einem zweiten Schritt lässt sich dann der Biomassevorrat [tatro/ha/a] mittels nichtlinearer Regressionsanalyse durch die Bestandesoberhöhe schätzen. Das Bestimmtheitsmaß von R² ≥ 0,933 weist auch hier auf eine hohe Anpassungsgüte hin. Die Modellparametrisierung erfolgte für folgende vier Gruppen von Pappelklonen: • Max-Gruppe: Klone Max 1, Max 2, Max 3, Max 4 und Max 5, Altersbereich 2 – 9 Jahre, Baumdichten von 1150 – 13000 Stämmen/ha; • Matrix-Gruppe: Klon Matrix und Hybride 275, Altersbereich 2 – 9 Jahre, Baumdichte 1550 Stämme/ha; • Androscoggin-Gruppe: Klon Androscoggin, Altersbereich 2 – 7 Jahre, Baumdichte 1550 Stämme/ha; und • Münden-Gruppe: Klon Münden, Altersbereich 2 – 7 Jahre, Baumdichte 1550 Stämme/ha. Die Güte des Modells wurde mit Hilfe verschiedener statistischer Verfahren überprüft. Bei der Validierung anhand des Datensatzes, welcher für die Modellkonstruktion Verwendung fand, zeigte das Modell eine Verzerrung bzw. einen Bias von 0,5 % > ē % > - 0,5 % bei der Bestandesoberhöhenschätzung und einen maximalen Bias von 10,41 % bei der Schätzung der Bestandesbiomasse. Die Treffgenauigkeit (mx %) des Modells hingegen variierte zwischen 12,25 % und 17,56 % bzw. 8,05 und 27,32 % (bei Schätzung der Bestandesoberhöhe bzw. der Bestandesbiomasse). Zudem wies das Modell keinen systematischen Fehler zwischen den geschätzten und den realen Werten auf. Bei der Validierung mit einem unabhängigen Datensatz betrug die Treffgenauigkeit (mx %) für die Schätzung der Bestandsoberhöhe und des Biomassevorrates 15,72 bzw. 26,68 %. Um das Ertragspotenzial von Pappelplantagen für die gesamte sächsische Ackerfläche bzw. die gesamte ehemalige Stilllegungsfläche zu bestimmen, wurden die zu Schätzung erforderlichen Standortvariablen auf Gemeindebasis kalkuliert, mittels ArcGIS dargestellt sowie Simulationsrechungen für verschiedene Bestandsdichten vorgenommen und ebenfalls visualisiert. Den Ergebnissen der Simulationsrechnungen zufolge wäre bei einer Stammzahl von 4000 N/ha eine Rotationslänge von 9 Jahren, bei 8333 bis 10.000 N/ha von 7 Jahren erforderlich, um einen durchschnittlichen Gesamtzuwachs (dGz) von ≥ 8 [tatro/ha/a] auf mehr als 50 % der sächsischen Ackerflächen bzw. ehemaligen Stilllegungsflächen in erster Rotation zu erreichen. Würde die gesamte ehemalige sächsische Stilllegungsfläche mit einer Baumdichte von 10.000 Stämmen/ha bepflanzt werden, könnten Pappelplantagen im Alter 9 einen dGz von 520.000 [tatro/a] (entsprechend 250.000 Kubikmeter Diesel) erreichen. Bei Bestockung aller sächsischen Ackerflächen würde sich der Ertrag auf bis zu 9.087.000 [tatro/a] (entsprechend 4.367.000 Kubikmeter Diesel) erhöhen.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die ausführliche Analyse und Beschreibung langfristiger abiotischer Standortbedingungen von Fluss und Grundwasser für das in einem Hartholzauenwald gelegene Untersuchungsgebiet im Naturschutzgebiet Saalberghau an der Mittleren Elbe bei Dessau. Hierzu erfolgt zunächst die Entwicklung eines allgemeinen Konzeptes, dass die Modellierung des Fluss- und des Grundwasserregimes sowie die statistische Auswertung dieser miteinander verbundenen Regime umfasst. Es wird davon ausgegangen, dass nur eine Synthese dieser Einzelbausteine die Grundlage für eine zusammenhängende Analyse und Beschreibung der komplexen auentypischen Dynamik dieser beiden Regime anhand objektivierbarer statistischer Parameter bilden kann. Darüberhinaus stellt die Zielsetzung auf langfristige Aussagen eine unentbehrliche Voraussetzung dar, um das Zeitspektrum der hier zu betrachtenden Altbäume typischer Hartholzauenbaumarten adäquat berücksichtigen zu können. / The present dissertation aims at a detailed analysis and description of the long-term abiotic site conditions (river flow and groundwater) for the floodplain area under investigation, namely a hardwood forest in the nature reserve "Saalberghau" on the Middle Elbe close to the town Dessau. For this purpose, firstly a general concept which covers the modelling of the surface water and groundwater regime as well as a statistical interpretation of these two interconnected regimes is developed. It is assumed that only a synthesis of those separate modules can form a sufficient basis for a cohering analysis and description of the complex dynamics of these two regimes in floodplain forests by means of objective statistic parameters. Furthermore, only longterm statements can take into account the age spectrum of the hardwood stand.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die ausführliche Analyse und Beschreibung langfristiger abiotischer Standortbedingungen von Fluss und Grundwasser für das in einem Hartholzauenwald gelegene Untersuchungsgebiet im Naturschutzgebiet Saalberghau an der Mittleren Elbe bei Dessau. Hierzu erfolgt zunächst die Entwicklung eines allgemeinen Konzeptes, dass die Modellierung des Fluss- und des Grundwasserregimes sowie die statistische Auswertung dieser miteinander verbundenen Regime umfasst. Es wird davon ausgegangen, dass nur eine Synthese dieser Einzelbausteine die Grundlage für eine zusammenhängende Analyse und Beschreibung der komplexen auentypischen Dynamik dieser beiden Regime anhand objektivierbarer statistischer Parameter bilden kann. Darüberhinaus stellt die Zielsetzung auf langfristige Aussagen eine unentbehrliche Voraussetzung dar, um das Zeitspektrum der hier zu betrachtenden Altbäume typischer Hartholzauenbaumarten adäquat berücksichtigen zu können. / The present dissertation aims at a detailed analysis and description of the long-term abiotic site conditions (river flow and groundwater) for the floodplain area under investigation, namely a hardwood forest in the nature reserve "Saalberghau" on the Middle Elbe close to the town Dessau. For this purpose, firstly a general concept which covers the modelling of the surface water and groundwater regime as well as a statistical interpretation of these two interconnected regimes is developed. It is assumed that only a synthesis of those separate modules can form a sufficient basis for a cohering analysis and description of the complex dynamics of these two regimes in floodplain forests by means of objective statistic parameters. Furthermore, only longterm statements can take into account the age spectrum of the hardwood stand.