Das Projekt "Grundlagen zur nachhaltigen Entwicklung von Oekosystemen bei veraenderter Umwelt - Teilprojekt A1: Steigerwald: Bedeutung von Lichtklima und Blattflaechenentwicklung fuer die Wasser- und CO2-Fluesse des Kronendaches entlang eines Baumarten-Struktur-Gradienten im" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Lehrstuhl für Pflanzenökologie durchgeführt. Im Rahmen dieses Projektes wird der Frage nachgegangen, wie gross das durch Baumartenmischung und Bestandesaufbau gegebene strukturelle Potential einzuschaetzen ist, das die Wasser- und CO2-Fluesse im Kronenraum von Mischbestaenden steuert. Es soll aufgezeigt werden, dass innerhalb eines Wuchsraumes mit vergleichbaren Standortsbedingungen quantifizierbare und systematisierbare Beziehungen zwischen dem Bestandesaufbau, den Wasserfluessen und modellierten CO2-Fluessen von Mischwaldoekosystemen bestehen. An einem Baumarten-Struktur-Gradienten von Buche-Eiche-Mischbestaenden mit unterschiedlichen Anteilen der Baumarten und einem Buchenreinbestand im Steigerwald werden biometrische Messungen, Biomasseernten, Lichttransmissionsmessungen zur Bestimmung des saisonalen Blattflaechenindex sowie Mikroklima- und Xylemflussmessungen stattfinden. Die Messungen werden einerseits unmittelbar fuer die Struktur-Funktions-Analyse von Bestandesausschnitten mit unterschiedlichen Lichtbedingungen herangezogen und andererseits dienen sie als Grundlage fuer Projekt A2 (3D-Modelle des Gasaustausches), um die CO2-Fluesse der Bestaende zu modellieren. Zwischenbericht 1999: Mischwaelder nehmen in Nordbayern einen bedeutenden Teil der Waldflaeche ein, im Steigerwald dominieren naturnahe Buchen-Eichen-Mischwaelder. Aus der unterschiedlichen Licht- und Kronenraumnutzung beider Arten resultieren in Mischbestaenden andere Wuchsbedingungen fuer die einzelne Art als in ihren Reinbestaenden. Vor dem Hintergrund des zunehmenden Waldumbaus von Rein- in naturnaehere Mischbestaende besteht hier Bedarf an Einsicht in diese Zusammenhaenge, wozu bisher kaum Untersuchungen vorliegen. Die Effekte der Baumartenmischung und des Bestandesaufbaus auf die Wasser- und CO2-Fluesse im Kronenraum von Laubmischbestaenden aus Rotbuche (Fagus sylvatica) und Traubeneiche (Quercus petraea) werden analysiert und die Hypothese ueberprueft, dass quantifizierbare Beziehungen zwischen Bestandesstruktur, Wasser- und CO2-Fluessen bestehen. In zwei Bestaenden (Steinkreuz und Grossebene, Forstamt Ebrach) mit unterschiedlichen Anteilen von Buche (68 Prozent bzw. 37 Prozent der Grundflaeche) und Eiche (32 Prozent bzw. 63 Prozent) wurden 1998 und 1999 umfangreiche biometrische Erhebungen durchgefuehrt und die Kronendachtranspiration mittels der Xylemsaftflussmethode nach Granier (1987) bestimmt. Es wurden eingehende Messungen an Buchen zur Bestimmung der Variabilitaet des Xylemflusses mit der Splinttiefe durchgefuehrt als Grundlage einer quantitativen Extrapolation der Wasserfluesse auf Baum- und Bestandesebene. Die CO2-Fluesse werden in Teilprojekt A2 modelliert. Erste Analysen der Xylemsaftflussdaten auf Bestandesebene deuten an, dass sich Eichen und Buchen gleicher Groessenklassen beider Bestaende jeweils wenig in ihren Wasserfluessen unterschieden...
Das Projekt "Grundlagen zur nachhaltigen Entwicklung von Oekosystemen bei veraenderter Umwelt - Teilprojekt A7: Pools und Fluesse des stabilen Kohlenstoffisotops 13C zwischen Boden, Vegetation und Atmosphaere in verschiedenen Pflanzengemeinschaften des Fichtelgebirges" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Abteilung Mikrometeorologie durchgeführt. Die Kohlenstofffluesse in einem terrestrischen Oekosystem und der Austausch von Spurengasen zwischen dem Boden, der Vegetation und der Atmosphaere unterliegen einer Vielzahl von biotischen und abiotischen Faktoren. Oekophysiologische Messungen auf der Blattebene sind aufgrund der hohen Variabilitaet im Bestand nur bedingt geeignet, ein Oekosystem in seiner Gesamtheit zu beschreiben. Zeitlich und raeumlich integrierende Messungen fuer die Schluesselprozesse turbulenter Austausch, Pflanzenatmung, Photosynthese sowie Bodenatmung werden daher auf der naechst hoeheren organisatorischen Ebene des Bestandes notwendig. Insbesondere Messungen des stabilen Kohlenstoffisotops 13C koennen fuer diese Aufgabe eingesetzt werden. Im Rahmen dieses Projektes schlagen wir vor, Konzentrationsmessungen der Kronenraumluft sowie der Boden- und Pflanzenatmung mit Messungen der Kohlenstoffisotope des CO2 zu verbinden. Dies erlaubt uns, die Oekosystematmung in ihre Komponenten zu zerlegen und moeglicherweise gleichzeitig mit Hilfe der Oekosystemdiskriminierung Aussagen ueber das Verhaeltnis der C-Fixierung zum Wasserverbrauch des Bestandes zu treffen. Darueber hinaus soll untersucht werden, inwieweit die Eddy-Akkumulationstechnik ueber heterogenen Waldbestaenden durchzufuehren und ggf. mit der Analyse von Kohlenstoffisotopen in Luft gekoppelt werden kann. Mit Hilfe dieser neuartigen Kombination waeren wir in der Lage, mit hoher raeumlicher und zeitlicher Aufloesung einzelne Luftpakete in ihrer Herkunft zu unterscheiden und so die Mechanismen des Stoffaustausches des gesamten Oekosystems naeher zu charakterisieren. Die Messungen sollen auf dem Intensivstandort Weidenbrunnen (Wassereinzugsgebiet Lehstenbach) des BITOEK stattfinden, wo bereits Eddy-Korrelationsmessungen stattfinden. Zwischenbericht 1999: Die Kombination von Messungen turbulenter Fluesse fuer das stabile Kohlenstoffisotop 13C und fuer Kohlendioxid CO2 erlaubt, neben der Bilanzierung des Netto-CO2-Austauschs, die Bestimmung von Einzelkomponenten der CO2-Fluesse (Photosynthese und Atmung) fuer ein Oekosystem. Aus einer Analyse der Massenbilanzgleichungen fuer 13C und CO2 wurden die methodischen Grundlagen fuer eine Auswertung kombinierter 13C- und CO2-Flussmessungen abgeleitet. Die Voraussetzung fuer die Anwendung des Verfahrens ist die Verfuegbarkeit einer Relaxed Eddy Accumulation (REA) Anlage zur Messung von 13C-Fluessen. Ein 13C-REA-Messsystem wurde entwickelt und in Betrieb genommen. Erste Flussmessungen fuer das stabile Kohlenstoffisotop 13C wurden durchgefuehrt. Die Auswertungen zeigen den erfolgreichen Einsatz von Messsystem und Messmethode. Grundlage fuer die 13C- und CO2-Flussmessungen sind Analysen der messmethodischen Voraussetzungen zur Anwendung der REA am BITOEK-Messstandort 'Weidenbrunnen'.