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Forest management is assumed to significantly affect herb layer species richness and community composition. Thus, the main objective of this study was to assess the effects of a reduction in forest management intensity on herb layer species assemblages in deciduous forests of Northern Germany. We selected forest stands which had been managed according to different management intensities (i.e., single-tree and group selection harvest) up to the year 1994, and which were subject to a low-impact management approach (i.e., single-tree harvest with minimal thinning interventions and the develop-ment of high growing stocks) since then. Unmanaged forest stands were used as a reference for the managed stands. Results from a previous study using vegetation data recorded in 1997 showed that species richness and compositional differences of the herb layer increased significantly with manage-ment intensity. The present study is based on a re-survey of these forest stands after 17 years. We therefore hypothesized that – as a result of the less intensive the forest management – the herb layer in both types of managed stands became more similar to that of the unmanaged stands over time. Specifi-cally, we expected the changes in the stands with former group selection harvest to be stronger than those of the stands with former single-tree selection harvest. We found that herb layer species richness and cover decreased considerably over time, and that these changes were most pronounced in stands with the formerly more intensive management (i.e., former group selection harvest). Detailed analyses of species composition and species groups of the herb layer revealed that only a few differences re-mained in the managed stands when compared to the unmanaged stands. These differences are suggest-ed to be related to previous soil disturbances in synergy with canopy openings. Our results suggest that a minimal intervention single-tree selection harvest system may have a low impact on the typical forest herb layer communities, and that a shift to low-intensity management may lead to a recovery of the plant communities over time even in formerly more intensively managed stands. Forest management is assumed to significantly affect herb layer species richness and community composition. Thus, the main objective of this study was to assess the effects of a reduction in forest management intensity on herb layer species assemblages in deciduous forests of Northern Germany. We selected forest stands which had been managed according to different management intensities (i.e., single-tree and group selection harvest) up to the year 1994, and which were subject to a low-impact management approach (i.e., single-tree harvest with minimal thinning interventions and the development of high growing stocks) since then. Unmanaged forest stands were used as a reference for the managed stands. Results from a previous study using vegetation data recorded in 1997 showed that species richness and compositional differences of the herb layer increased significantly with management intensity. The present study is based on a re-survey of these forest stands after 17 years. We therefore hypothesized that as a result of the less intensive the forest management - the herb layer in both types of managed stands became more similar to that of the unmanaged stands over time. Specifically, we expected the changes in the stands with former group selection harvest to be stronger than those of the stands with former single-tree selection harvest. We found that herb layer species richness and cover decreased considerably over time, and that these changes were most pronounced in stands with the formerly more intensive management (i.e., former group selection harvest). Detailed analyses of species composition and species groups of the herb layer revealed that only a few differences remained in the managed stands when compared to the unmanaged stands. These differences are suggested to be related to previous soil disturbances in synergy with canopy openings. Our results suggest that a minimal intervention single-tree selection harvest system may have a low impact on the typical forest herb layer communities, and that a shift to low-intensity management may lead to a recovery of the plant communities over time even in formerly more intensively managed stands.

Verglichen mit Laubwaldgesellschaften sind Langzeitstudien über Waldkiefern-Bestände (Pinus sylvestris L.) in Mitteleuropa selten und die Sukzessionsdynamik von Kiefernwäldern wurden in dieser Region bisher kaum untersucht. Obwohl es sich um den am stärksten von Feuern betroffenen Waldtyp in Mitteleuropa handelt, liegen lediglich wenige Daten zu den Auswirkungen von Bränden auf die Vegetation von mitteleuropäischen Kiefernwäldern vor. Außerdem sind Kiefernwälder in besonders hohem Maße von Eutrophierung betroffen, die starke Veränderungen in der Vegetation verursachen können. In der vorliegenden Studie wurden naturnahe, waldbrandbeeinflusste Kiefernwälder (Leucobryo-Pinetum) im Nationalpark Sächsische Schweiz (Sachsen, Deutschland) untersucht. Dauerbeobachtungsflächen wurden mit bis zu vier Wiederholungen von Vegetationsaufnahmen seit 1963 untersucht. Gemäß den einzelnen Waldbrandereignissen und dem Jahr der Flächeneinrichtung wurden drei Zeitreihen analysiert. (A: 1963-2012, Feuer: 1948/1953); B: 2002-2014, Feuer: 1993; C: 2002-2014, Feuer: 2000), Hierbei wurden unerwartet geringe Veränderungen der Pflanzendiversität und des Artenspektrums der Vegetation gefunden. Nur wenige Arten wurden kurzzeitig durch Waldbrände gefördert, und lediglich einzelne Arten zeigten signifikante Veränderungen in ihren Deckungsgraden in Abhängigkeit vom Waldbrandereignis. Nitrophyten fehlten weitgehend. Offenbar liegen die lokalen Stickstoff-Depositionsraten noch deutlich unter den für einen Vegetationswandel kritischen Werten. Verglichen mit Kiefernforsten und durch traditionelle Nutzung entstandenen Kiefernwäldern stellen naturnahe Bestände des Leucobryo-Pinetum einen relativ stabilen Waldtyp dar, der nur wenig von Waldbränden beeinflusst wird und langfristig nur einer trägen Sukzession unterliegt. Compared to deciduous forest associations, long-term investigations of Scots pine (Pinus sylvestris L.) forests in Central Europe are scarce and their succession dynamics are not well studied. Although being the most fire-prone forest type in Central Europe, there is also a lack of data on the long-term effects of forest fires on the vegetation of Central European Scots Pine forests. Additionally, pine stands are highly vulnerable to eutrophication, strongly altering vegetation. Therefore, we studied near-natural, fire-affected Scots pine forests (Leucobryo-Pinetum) within Saxon Switzerland National Park (Saxony federal state, Germany) by permanent observation plots. Plots where surveyed by vegeta-tion relevés repeated up to four times. Based on the date of the relevant fire events and the year of plot establishment, we analysed three time series (A: 1963–2012, fire 1948/1953); B: 2002–2014, fire: 1993; C: 2002–2014, fire: 2000). Unexpectedly, we found low variation in plant diversity and a low species turnover across the time series. Only few species where propagated by the forest fire events in the short run, few species showed significant cover variations depending on the time passed since the forest fire. Nitrophytic species where nearly absent. The low eutrophication signal in the vegetation is attributed to nitrogen deposition rates below critical rates for species turnover. Compared to Scots pine plantations and Scots pine forests originating from extensive management, near natural stands of the Leucobryo-Pinetum appear as a relatively stable forest type, which is only shortly affected by local forest fires and underlies stagnant succession dynamics in the long run.

Ambitious efforts driven by political and environmental considerations to reduce carbon dioxide emission are currently present, amongst other branches in the construction material industry as well. One possible solution concentrates on the replacement of cement by supplementary cementitious materials like fly ash or granulated blast furnace slag. Due to its high amorphous phase content and the related reactivity potential fly ash seems well suited for being used in cement or concrete. Unfortunately fly ash shows a very slow reaction leading, compared to a neat cement sample to a retardation of the hydration process in general. The reaction mechanism and the influence of fly ash on the early hydration reaction of cement in particular are of great importance in order to enable an efficient use of fly ash in cementitious materials. In this thesis a siliceous fly ash from a coal combustion plant in Germany was used to replace 50 wt.% of cement in order to investigate the influence on the early hydration cement. Of special interest were the development and the quantification of phases being nano-crystalline or even amorphous. In order to follow the hydration in-situ XRD analysis and heat flow calorimetry was used. To account for effects related to the sole physical presence of particle reference samples of cement blended with 50 wt.% quartz powder were prepared as well. In a first step a quantification technique was successfully implemented enabling the determination of absolute phase quantities in order to quantify amorphous phase content. This so called G-factor method was developed further, making a tracking of nano-crystalline phases like C-S-H during the hydration possible. Even the direct quantification of the fly ash glass in dry samples is possible. However it also turned out that a hydrating fly ash – cement sample appears too complex at the moment to allow a selective quantification of all the amorphous phases present. This especially pertains to the very slow reacting fly ash glass. Despite the slow reaction of fly ash a clear influence on the reactions of the cement can be found within the first 2 days of hydration. The addition of fly ash leads to a retardation of both the aluminate and the silicate reaction, representing the main cement reactions. This effect is stronger if the particle size of the fly ash added is decreased. One explanation for the retardation is the adsorption of Ca2+ ions to the surface of fly ash particles leading to an insufficient amount of available calcium ions. Additional SO3 provided by the fly ash promotes the retardation of the aluminate reaction and therefore is strongly dependent on the fly ash chemistry. A blending with quartz powder triggers the cement reactions by offering suitable nucleation sites. In further investigations it was proofed, that these findings are valid for technical and laboratory prepared cements as well. By tracking the pozzolanic reaction of the fly ash via the quantification of portlandite it becomes apparent that the active reaction of fly ash starts within the first 7 days of iii hydration. After 7 days one can find reaction edges due to dissolution around fly ash particles. As the availability of calcium ions at the slowly dissolving fly ash particles is hindered by the dense hydration products of the cement reaction, the formation of aluminum rich C-(A)-S-H gel takes place. This gel is present as an inner product (replacing the solid fly ash particle) showing a low density and a high water amount as scanning electron microscopy (SEM) investigations proofed. Die Senkung von CO2 Emissionen im industriellen Bereich ist ein vieldiskutiertes Thema und führt, wie in vielen anderen Industriezweigen, in der Baubranche zu neuen Ansätzen um den vorgegebenen Auflagen gerecht zu werden. Neben Bemühungen zur Einsparung von fossilen Brennstoffen kann auch die Reduzierung der Mengen an hergestellten Zement zur Reduktion von CO2 beitragen. Dies geschieht im Wesentlichen durch die Verwendung von Komposit-Zementen, in welchen Teile des Zements durch andere (latent) hydraulisch aktive Materialien wie Flugasche oder Hüttensand ersetzt werden. Flugasche erscheint auf Grund des hohen Glasanteils als geeignetes Material für den Einsatz in Zement oder Beton. Jedoch bewirkt die Zugabe von Flugasche auf Grund der langsamen Reaktionsgeschwindigkeit in Bezug auf den Zement einen verzögerten Festigkeitsaufbau. Die Ursache und die Art und Weise wie die frühen Zementreaktionen durch Flugasche beeinflusst werden sind von großer Bedeutung um einen effektiven Einsatz von Flugasche in zementären Bindemitteln zu ermöglichen. In der vorliegenden Arbeit wurden 50 Ma.% von Zement durch eine silikatreiche Flugasche aus einem Steinkohlekraftwerk ersetzt und deren Einfluss auf die Hydratation untersucht. Durch den Einsatz von Wärmeflusskalorimetrie und in-situ Röntgenbeugung wurde die Entwicklung und Quantifizierung nano-kristalliner und amorpher Phasen ermöglicht. Um Effekte bedingt durch die reine physikalische Präsenz von Partikeln separieren zu können wurden Referenzproben untersucht, in welchen statt Flugasche Quarz zum Einsatz kam. Zunächst wurde eine Quantifizierungsstrategie entwickelt um den amorphen Phasengehalt einer Probe direkt zu bestimmen. Diese so genannte G-Faktor Methode wurde dann im Speziellen weiterentwickelt um die Quantifizierung von C-S-H und Flugascheglas in hydratisierenden Proben zu ermöglichen. Die hohe Komplexität hydratisierender Flugasche-Zement Gemische mit bis zu 5 verschiedenen amorphen Komponenten erlaubt eine direkte Quantifizierung des Flugasche-Glas bisher nicht. Grund dafür ist auch die sehr langsame Reaktionszeit des Glases. Trotz der langsamen aktiven Reaktion der Flugasche kann eine deutliche Beeinflussung der Zementreaktionen innerhalb der ersten zwei Tage beobachtet werden. Sowohl die Silikat- als auch die Aluminatreaktion des Zements treten bei Anwesenheit von Flugasche verzögert auf. Dieser Effekt ist deutlicher ausgeprägt wenn die Partikelgröße der Flugasche verringert wird. Eine Erklärung für die verzögernde Wirkung kann durch die Adsorption von Ca2+ Ionen aus der Porenlösung an die Oberflächen der Flugaschepartikel erklärt werden. Diese Ionen stehen dem Zement damit nicht mehr zu Verfügung und müssen erst wieder nachgelöst werden. Zusätzlich bewirkt der leichtlösliche Sulfatgehalt der Flugasche eine verzögerte Auflösung von C3A und bremst damit die Aluminatreaktion. Die Zugabe von Quarz bewirkt in Abhängigkeit der Partikelgröße eine beschleunigte Zementreaktion durch die zusätzlich zu Verfügung stehenden Keimbildungsplätze. Diese Beobachtungen treten sowohl in technisch produzierten Zementen als auch in synthetisch hergestellten Laborzementen auf. v Die puzzolanische Reaktion der Flugasche kann auch über die Detektion des Portlandit Gehaltes erfolgen. Hieraus wird ersichtlich, dass die Reaktion der Flugasche innerhalb der ersten 7 Tage beginnt. Danach kann eine langsame Auflösung einzelner Flugaschepartikel mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) beobachtet werden. Auf Grund der zu dieser Zeit bereits bestehenden dichten Hydratphasensäume aus der Zementhydratation können Kalziumionen nur sehr langsam und unzureichend zu den Flugaschepartikeln vordringen. Daher bildet sich an den Reaktionssäumen der Flugaschen ein aluminatreiches C-(A)-S-H Gel welches als inneres Produkt bezeichnet werden kann. Diese Gelphase zeichnet sich durch eine geringe Dichte und einen hohen Wassergehalt aus.