Der Einsatz von Branntkalk war noch vor wenigen Jahren Bestandteil der »guten fachlichen Praxis« in der Karpfenteichwirtschaft. Im Hinblick auf den Schutz von Tier- und Pflanzenarten sowie geschützte Biotope wurde der Branntkalkeinsatz seit einigen Jahren vorsorglich eingeschränkt. Der Bericht dokumentiert die Ergebnisse einer Untersuchung zur Wirkung unterschiedlich hoher Branntkalkgaben auf die Wirbellosenfauna, Amphibien, Libellen und Makrophyten in Praxisteichen sowie in der Lehr- und Versuchsteichanlage Königswartha. In Laborversuchen wurden auch die Auswirkungen unterschiedlicher Branntkalkmengen auf Amphibienlaich und -larven untersucht. Die schädigende Wirkung von Branntkalk ist abhängig von der Dosierung. Während Einzelgaben unter 500 kg/ha praktisch ohne Auswirkungen bleiben, sind bei Desinfektionskalkungen auch Artenschutzbelange zu beachten.

Depositionen von Schadstoffen, insbesondere von Schwefel- (S) und Stickstoffverbindungen (N) stellten seit Beginn der Industrialisierung eine wesentliche Beeinträchtigung von Waldökosystemen dar. Ein regional großflächiges Absterben, v.a. von Fichtenbeständen, sowie eine in ganz Mitteleuropa festgestellte Versauerung der Waldböden führten zu einer Intensivierung der forstlichen Forschung in Bezug auf die ökosystemaren Auswirkungen der Schadstoffeinträge. Daraus resultierende Empfehlungen, insbesondere die Durchführung von Kalkungsmaßnahmen sowie ein Umbau homogener Fichten- und Kiefernbestände, wurden in regional unterschiedlicher Intensität umgesetzt. Gleichzeitig konnten die S-Depositionen durch umwelttechnische Maßnahmen massiv reduziert werden. Beim Umweltmonitoring spielen neben analytischen Indikatoren (wie z.B. chemischen Analysen) auch komplexe systemare Indikatoren eine wichtige Rolle. Dies gilt gleichermaßen für die Evaluation forstlicher Maßnahmen. Einen solchen Indikator stellen verschiedene Artengruppen der Waldvegetation dar. Forschungsdefizite bestehen in diesem Kontext in Bezug auf die Auswirkungen der Reduktion der S-Depositionen sowie der langfristigen Wirkung der aktuell praktizierten periodischen Kalkungen auf die Waldvegetation. Die Untersuchungen der vorliegenden Dissertationsschrift erfolgten im Erzgebirge, einem Mittelgebirge im Osten Deutschlands, welches in der 2. Hälfte des 20. Jahrhunderts durch extrem hohe S-Depositionen betroffen war. Eine Wiederholungsaufnahme permanenter Plots in Fichtenbeständen (Erstaufnahme 1991, Wiederholungsaufnahme 2013, keine Kalkungsmaßnahmen im Zeitraum zwischen Erst- und Wiederholungsaufnahme) sowie eine Erfassung epiphytischer Bryophyten auf Plots unterschiedlicher Baumarten beschäftigten sich mit der Fragestellung, welche Auswirkungen der Rückgang der S-Depositionen seit ca. Mitte der 1990er Jahre sowie kontinuierlich hohe N-Depositionen auf die Waldvegetation besitzen. Untersuchungen zum Einfluss der Kalkungsmaßnahmen erfolgten nach zwei methodischen Ansätzen. Zum einen wurde eine Analyse der aktuellen Waldbodenvegetation auf Plots in Fichtenbeständen unterschiedlicher Kalkungsintensität (ungekalkt, einfach bis fünffach gekalkte Waldflächen) durchgeführt. Zum anderen sind permanente Plots, welche nach einer Erstaufnahme im Jahr 1991 in unterschiedlicher Intensität gekalkt wurden (ungekalkt, einfach bis vierfach gekalkt) in Bezug auf die Veränderung der Waldbodenvegetation unter-sucht worden. Als Grundlage für die Auswertung erfolgte eine Definition normativer Indikatoren. Dazu wurden die vorkommenden Arten entsprechend ihrer Bindung an Waldgesellschaften in Verbindung mit ihren ökologischen Zeigerwerten kategorisiert. Die Ergebnisse bestätigen die hohe Sensitivität von Bryophyten gegenüber Stoffeinträgen. Mit dem Rückgang der S-Depositionen im Erzgebirge zeigte sich für den Zeitraum zwischen 1991 und 2013 auf den ungekalkten Plots eine intensive Regeneration der Moosschicht des Waldbodens. Dies betraf sowohl die Artenzusammensetzung als auch den Deckungsgrad. Ebenso ließ sich eine Wiederbesiedelung der Waldökosysteme mit epiphytischen Bryophyten feststellen. Diese beschränkte sich nicht nur auf verbreitete Arten, sondern es konnten auch zahlreiche seltene bzw. gefährdete Epiphyten nachgewiesen werden. Mit Ulota drummondii gelang der Wiederfund einer in Deutschland seit 1886 verschollenen Art. In Bezug auf kontinuierlich hohe N-Depositionen ließ sich in der Moosschicht des Waldbodens ein signifikanter Anstieg der mittleren Stickstoffzahlen erkennen. Im Gegensatz zu den Befunden für die Moosschicht zeigte sich auf den ungekalkten Plots in der Krautschicht im Untersuchungszeitraum keine Veränderung der Artenzusammensetzung. Es wurde nachgewiesen, dass die Kalkungsintensität einen großen Einfluss auf die Artenzusammensetzung und Diversität der Waldbodenvegetation besitzt. In der Krautschicht zeigte sich bis zur dritten Kalkung insbesondere ein Hinzutreten von Arten und damit eine kontinuierliche Zunahme der alpha-Diversität. Ab der dritten Kalkung war ein Sättigungseffekt zu erkennen. In der Moosschicht ließ sich dagegen ein hoher Artenaustauch („species turnover“) feststellen. Einer Zunahme von Arten mit höheren Nährstoffansprüchen stand ein Rückgang von Acidophyten bei nur geringer Änderung der alpha-Diversität gegenüber. Anhand der definierten normativen Indikatoren konnte herausgearbeitet werden, dass die Kalkung als Störung wirkt. Dies wird durch das Auftreten zahlreicher Störungszeiger indiziert, insbesondere in der Krautschicht. Ihr Anteil nimmt mit steigender Kalkungsintensität bis zu einem Sättigungspunkt zu. Anschließend verbleibt das System bei einer Fortführung der periodischen Kalkung in einem andauernden Störungszustand. Eine Wiederherstellung eines ursprünglichen, vorindustriellen Bodenzustandes lässt sich bei einer Indikation über die Waldbodenvegetation insofern nicht belegen. Allerdings ließ sich auch feststellen, dass durch die Kalkung eine Nische für gefährdete bzw. seltene Arten, sowohl in der Kraut- als auch in Moosschicht, entstehen kann. Aus den Ergebnissen wurden Empfehlungen für eine differenzierte Anwendung von Kalkungsmaßnahmen abgeleitet, insbesondere in Bezug auf eine Festlegung von Ausschlussflächen sowie auf den Kalkungsturnus. Dadurch lassen sich Nebenwirkungen reduzieren. Die Kalkung sollte zwingend mit einem Umbau von homogenen Fichtenbeständen im Mischbestände unter Beteiligung von Laubbäumen verbunden werden, um systeminterne Stoffkreisläufe zu schließen.:1 Einleitung 1 1.1 Depositionen von Schwefel und Stickstoff und ihre Folgen für die Waldökosysteme 1 1.2 Forstliche Maßnahmen zur Sanierung der Waldböden und Vitalitätsverbesserung der Waldbestände 2 1.2.1 Kalkung 2 1.2.2 Waldumbau 3 1.3 Waldvegetation – ein Baustein beim Monitoring von Stoffeinträgen und bei der Evaluation forstlicher Maßnahmen 4 1.4 Zielsetzungen der Arbeit 6 2 Material und Methoden 8 2.1 Untersuchungsgebiet 8 2.2 Versuchsdesign 10 3 Liming in spruce stands – what effect does the number of lime applications have on the herb layer? 12 4 Effects of periodic liming on the bryophyte layer in Norway spruce (Picea abies) stands in the Erzgebirge (Ore Mountains) 27 5 Temporal changes in the ground vegetation in spruce forests in the Erzgebirge (Ore Mountains) – bryophytes are better indicators of the impact of liming and of sulphur and nitrogen deposition than the herb layer. 47 6 Recolonization of epiphytic bryophytes after decades of air pollution in forest ecosystems in the Erzgebirge (Ore Mountains) shows the importance of deciduous trees for the diversity of this species group 74 7 Zusammenführende Diskussion 95 8 Zusammenfassung 102 9 Abstracts 104 10 Literatur 106

Der Einsatz von Branntkalk war noch vor wenigen Jahren Bestandteil der »guten fachlichen Praxis« in der Karpfenteichwirtschaft. Im Hinblick auf den Schutz von Tier- und Pflanzenarten sowie geschützte Biotope wurde der Branntkalkeinsatz seit einigen Jahren vorsorglich eingeschränkt. Der Bericht dokumentiert die Ergebnisse einer Untersuchung zur Wirkung unterschiedlich hoher Branntkalkgaben auf die Wirbellosenfauna, Amphibien, Libellen und Makrophyten in Praxisteichen sowie in der Lehr- und Versuchsteichanlage Königswartha. In Laborversuchen wurden auch die Auswirkungen unterschiedlicher Branntkalkmengen auf Amphibienlaich und -larven untersucht. Die schädigende Wirkung von Branntkalk ist abhängig von der Dosierung. Während Einzelgaben unter 500 kg/ha praktisch ohne Auswirkungen bleiben, sind bei Desinfektionskalkungen auch Artenschutzbelange zu beachten.

Zur Untersuchung des Einflusses der Bodenschutzkalkung gegen die flächendeckende Bodenversauerung im sächsischen Mittelgebirge wurde die Regenwurmfauna an acht Punkten der Bodenzustanderhebung (BZE-Punkte) im Erzgebirge und im Vogtland erfasst. Die Untersuchungspunkte sind durch Fichtenforste auf vier verschiedenen Lokalbodenformen charakterisiert, jeweils nicht gekalkt und gekalkt. Die verwendeten chemischen Daten stammen aus der Bodenzustandserhebung. Die Erfassung der Lumbriciden erfolgte mittels Elektroaustreibung und anschließender Handauslese, die Tiere wurden lebend und mit Darminhalt gewogen. Daraus wurden die Populationsparameter Individuendichte und Biomasse pro Quadratmeter ermittelt und mit dem U-Test nach Wilcoxon, Mann und Whitney auf signifikante Unterschiede geprüft. Bei Betrachtung der Daten der BZE fallen auf den gekalkten Flächen im Vergleich zu den nicht gekalkten Flächen der angehobene pH-Wert, die gesteigerte effektive Austauschkapazität (AKe) und die erhöhte Basensättigung (BS) im organischen Auflagehorizont sowohl in der Streu und in der fermentierten organischen Auflage (L + Of) als auch in der humifizierten organischen Auflage (Oh) auf. [...] Das C/N-Verhältnis weist in keinem der Horizonte einen offensichtlichen Zusammenhang zur Kalkung auf. Auf den gekalkten Flächen wurde sowohl eine höhere Individuendichte als auch eine höhere Biomasse der Lumbriciden festgestellt. Die Unterschiede sind zu verschiedenen Niveaus signifikant. Zwischen den Populationparametern und pH-Wert, AKe und Basensättigung besteht kein linearer Zusammenhang, bei erhöhten Werten dieser Bodenchemie-Komponenten wurden jedoch höhere Individuendichten und Biomassen festgestellt. Zum C/N-Verhältnis konnte keine Beziehung festgestellt werden. Auf den gekalkten Flächen wurden auch mehr Arten als auf den nicht gekalkten gezählt. [...] Es ist zu überlegen, inwieweit sich (Wieder-)Ansiedelungsmaßnahmen entsprechender Arten durchführen ließen.:1 Einleitung und Zielstellung ...........................................................................6 2 Grundlagen und Methodik ...........................................................................9 2.1 Naturraum ................................................................................................9 2.2 Regenwurmbiologie ................................................................................13 2.3 Methodik .................................................................................................18 2.4 Statistik ...................................................................................................21 3 Ergebnisse .................................................................................................23 3.1 Chemische Daten der Bodenzustandserhebung ....................................23 3.2 Individuendichte und Biomasse ..............................................................28 3.3 Zusammenhänge zur Bodenchemie .......................................................32 3.4 Artenfunde .............................................................................................42 4 Diskussion ..................................................................................................43 4.1 Kritik an der Methodik und der statistischen Auswertung .......................43 4.2 Ergebnisbewertung ................................................................................45 5 Zusammenfassung und Fazit ......................................................................49 6 Abstract .......................................................................................................51 7 Literaturverzeichnis .....................................................................................52 Anhang ...........................................................................................................62 / Since the end of the last century, liming is a common melioration measure in German forest and wood management against the acidity of soils, especially in the uplands like the Ore Mountains (Erzgebirge) in Saxony. To record changes in ecosystems, there are different monitoring programms, for example the 'Bodenzustandserhebung (BZE)'. But also a biological component for detecting effects of liming on flora and fauna is needed. Earthworms are a very important group of the soil fauna. Therefore, this study was aimed at this family to track their reaction to liming in spruce forests in the Saxon Ore Mountains. The expectation of a positive reaction could be significantly approved on the basis of four paired habitats, each couple with a not limed and a limed counter-part. Four species of earthworms were recorded. Three of them are epigeic forms, one is an endogeic type. Important factors for their abundance and biomass are pH, exchange capacity of cations and saturation of bases. A linear correlation was not detected. In this study, the ratio of carbon and nitrogen in soils showed a link neither to lime nor to earthworms abundance or biomass. As a result, liming is a reasonable measure to reactivate the biological components in acid affected soils, but it is also needed to cultivate a more various forest ecosystem.:1 Einleitung und Zielstellung ...........................................................................6 2 Grundlagen und Methodik ...........................................................................9 2.1 Naturraum ................................................................................................9 2.2 Regenwurmbiologie ................................................................................13 2.3 Methodik .................................................................................................18 2.4 Statistik ...................................................................................................21 3 Ergebnisse .................................................................................................23 3.1 Chemische Daten der Bodenzustandserhebung ....................................23 3.2 Individuendichte und Biomasse ..............................................................28 3.3 Zusammenhänge zur Bodenchemie .......................................................32 3.4 Artenfunde .............................................................................................42 4 Diskussion ..................................................................................................43 4.1 Kritik an der Methodik und der statistischen Auswertung .......................43 4.2 Ergebnisbewertung ................................................................................45 5 Zusammenfassung und Fazit ......................................................................49 6 Abstract .......................................................................................................51 7 Literaturverzeichnis .....................................................................................52 Anhang ...........................................................................................................62