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Falko Hornschuch, Winfried Riek

• Es werden Forschungsergebnisse zur Variabilität und kleinräumigen Heterogenität von Bestandes- und Bodeneigenschaften aus Natur- und Wirtschaftswäldern der Rot-Buche (Fagus sylvatica L.), Trauben-Eiche (Quercus petraea [Matt.] Liebl.) und Wald-Kiefer (Pinus sylvestris L.) (Reinbestände) vorgestellt. Es sollte die Hypothese geprüft werden, dass Naturnähe mit einer höheren alpha- und beta-Diversität von Parametern des Bodens sowie weiterer Ökosystemkompartimente verbunden ist. Verschiedene Bodenparameter wurden an insgesamt 9.282 Mineralbodenproben aus 7 Tiefenstufen (0 – 5, 5 – 10, …, 25 – 30, 30 – 40 cm) ermittelt und geostatistisch ausgewertet. Begleitend dazu wurde die Diversität bestandesstruktureller, floristischer und bodenfaunistischer Eigenschaften (Lumbriciden) untersucht. Es wurden verschiedene Bestandesstrukturindices, die Durchwurzelungsstruktur und die (Bio-) Diversität der Waldbodenvegetation, sowie der Regenwurmfauna ermittelt. Kennwerte des Baumbestandes und der Bodenvegetation erwiesen sich in den Naturwäldern diverser als in den entsprechenden Wirtschaftswäldern gleicher Bestockung. In den Naturwäldern waren generell höhere Variabilitäten der Bodenkennwerte pH-Wert, effektive Kationenaustauschkapazität und Basensättigung nachzuweisen. Beim Humus-, C- und N-Gehalt trifft das auf die Buche und Eiche, jedoch nicht auf die Kiefer zu. Die Variabilität und Autokorrelationslängen der Auflage- und Horizontmächtigkeiten zwischen Natur- und Wirtschaftswäldern ergaben ein uneinheitliches Bild. Es wird versucht, die Autokorrelationslängen verschiedener Bodenkennwerte als Ausdruck des kleinräumigen Bodenmusters mit ökosystem- (= baumarten-)spezifischen und hemerobieabhängigen ober- und unterirdischen Bestandeskennwerten in Zusammenhang zu bringen. Der Einfluss der mittleren Baumabstände auf die pH-Werte und die Basensättigung, sowie die Bedeutung der Wurzelstruktur und des räumlich differenzierten Streuaufkommens für die Humus-, C- und N-Akkumulation werden diskutiert. Diese ersten Ergebnisse zur naturnäheabhängigen Bodenvariabilität und kleinräumigen Bodenheterogenität sollten in Zukunft durch die geostatistische Untersuchung weiterer Bestandestypen und ein optimiertes Probenahmedesign validiert werden. Schlüsselwörter: Bestandesstruktur, Bodenvegetation, Wurzelstruktur, Regenwürmer, Bodeneigenschaften, α-, β-Diversität, Variabilität, Heterogenität, Autokorrelation, Naturwald, Wirtschaftswald, Fagus sylvatica, Quercus petraea, Pinus sylvestris
• In the second part of this paper research findings are presented which describe variability and spatial heterogeneity of stand and soil properties in six pure beech (Fagus sylvatica L.), oak (Quercus petraea [Matt.] Liebl.) and pine (Pinus sylvestris L.) stands (three natural and regularly managed forests, respectively). The hypothesis was tested that naturalness is connected with higher alpha- and beta-diversity concerning parameters of soil and other ecosystem compartments. A total of 9282 soil samples were analyzed and various soil parameters in 7 soil layers (0 – 5, 5 – 10, …, 25 – 30, 30 – 40 cm) were investigated using statistical and geostatisticalmethods. Furthermore the diversity of ground vegetation as well as stand structural and soil faunistical (Lumbricidae) properties was examined. Various indices to characterize stand structure, the rooting structure and the variability of the forest ground vegetation and earthworms, respectively, were calculated. Stand parameters and ground vegetation indicated more (bio-)diversity in the natural forests than in the regularly managed forests with corresponding tree species. In the natural forests generally higher variabilities and ranges of the soil parameters pH-value, effective cation exchange capacity (CECeff) and base saturation occurred. The same could be found out for humus, C- and N-content in the examined beech and oak stands, but not in the pine stands. The variability and autocorrelation of pedogenous properties (development of organic layer and soil horizons) give some inconsistent differences between natural and regularly managed forests. It was tried to find relations between the autocorrelation lengths of various soil properties as an expression of smallscale spatial soil pattern and ecological stand characteristics depending on hemeroby. The influences of the mean tree distance on pH-values and base saturation as well as the role of the rooting structure and local differing litter fall for the accumulation of humus, C and N are discussed. This paper is a first approach to describe soil variability and heterogeneity (small-scale soil pattern) as an indicator for naturalness. It is recommended to validate the presented results by further geostatistical analyses of spatial soil data of different stand types and by optimized sampling design. Keywords: stand structure, ground vegetation, root distribution, earthworms, soil properties, α-diversity, β-diversity, variability, heterogeneity, autocorrelation, natural forest, regularly managed forest, Fagus sylvatica, Quercus petraea, Pinus sylvestris