Das Projekt "Teilprojekt: Growth and vitality of fine roots of Norway spruce as influenced by experimental and natural drought" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Albrecht-von-Haller-Institut für Pflanzenwissenschaften, Abteilung Pflanzenökologie und Ökosystemforschung durchgeführt. Die Fichte ist eine der beiden forstwirtschaftlich bedeutendsten Baumart in Mitteleuropa, obwohl sie als besonders trockenheitsempfindlich gilt. Sie könnte aus diesem Grund durch gehäuft auftretende sommerliche Trockenperioden als Folge der Klimaveränderungen gefährdet sein. Aufbauend auf den Forschungsergebnissen eines Austrocknungsexperimentes während der ersten Projektphase der Forschergruppe soll dieses Projekt die Abhängigkeit des Wachstums, der Mortalität und der Morphologie von Fichtenfeinwurzeln von der Bodenwasserverfügbarkeit untersuchen. Dazu wird ein mehrskaliger Versuchsansatz gewählt, der ein Experiment mit Jungpflanzen, ein Freilandexperiment im Bestand Coulissenhieb und eine Untersuchung von 10 Altfichtenbeständen entlang eines Niederschlagsgradienten umfasst. Die zu prüfenden Kernhypothesen zielen auf die Auswirkungen von Bodenwassergehalt und Trockenheit auf die Feinwurzelbiomasse von Fichtenbeständen, die Feinwurzelmorphologie, das Wachstum und die Mortalität der Wurzeln sowie den Kohlenstofffluss vom Wurzelsystem in den Boden infolge des Absterbens der Wurzeln. Zu diesem Zweck soll ein breites Spektrum von Untersuchungsmethoden angewendet werden, darunter Mini-Rhizotrone, ingrowth cores, litter bags mit totem Wurzelmaterial sowie Bodenbeprobungen zur Untersuchung der Feinwurzelmasse. Das Experiment zur Manipulation der Bodenfeuchte im Coulissenhieb-Bestand wird in enger Kooperation mit den Projekten 5, 6, 7, und 10 stattfinden; unsere Untersuchungen werde auf allen drei Skalen vergleichend mit dem Projekt 8 (Umsatz von symbiotischen und saprophytischen Pilzhyphen) durchgeführt werden.
Das Projekt "Grundlagen zur nachhaltigen Entwicklung von Oekosystemen bei veraenderter Umwelt - Teilprojekt A9: Bedeutung verschiedener Wurzelzonen fuer die Ionen- und Wasseraufnahme von Altfichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Lehrstuhl für Bodenökologie durchgeführt. Antrag 1997 : Die geplanten Arbeiten sollen detailliertere Erkenntnisse zur Ernaehrung von Altfichten auf sauren Standorten sowie eine verbesserte Datengrundlage zur Modellierung der Naehrstoff- und Wasseraufnahme von Fichten liefern. Im Rahmen der bisherigen Projektfoerderung wurden Methoden zur hochaufloesenden in-situ-Gewinnung und Analyse von Bodenloesungen erarbeitet. Diese Methoden sollen nun im Freiland zur Erfassung von Gradienten der Bodenloesungschemie im Rhizosphaerenbereich von Altfichten eingesetzt werden. Dabei steht die Frage nach der Bedeutung aelterer, bereits suberinisierter Wurzeln fuer die Naehrstoff- und Wasserversorgung der Baeume im Vordergrund. Zur Lokalisierung und Quantifizierung der Naehrstoffaufnahme verschieden alter Wurzelabschnitte werden sowohl in-situ Versuche mit stabilen Isotopen (25Mg, 41K, 44Ca), als auch Versuche mit Freilandwurzelkammern durchgefuehrt. Alle Arbeiten erfolgen auf der Versuchsflaeche Coulissenhieb, wo bereits existierende sowie neu anzulegende Wurzelfenster mit Mikrosaugkerzen bestueckt werden sollen. Da Mykorrhizapilze in signifikanter Weise zur Naehrstoffversorgung von Fichten beitragen, soll deren Einfluss auf die mikroskalige Verteilung von Naehrionen ebenfalls in die Untersuchungen einbezogen werden. Zwischenbericht 1999 : Zur Quantifizierung der Wasser- und Naehrstoffaufnahme aelterer, bereits suberinisierter Wurzeln wurden Freilandwurzelkammern entwickelt. Diese konnten an einer Altfichte der Versuchsflaeche Coulissenhieb/Waldstein an verschieden alten Grobwurzelabschnitten (Wurzeldurchmesser 0,2-4,6 cm) installiert werden. Nach der Befuellung mit einer definierten Naehrloesung (mit variierendem N-Angebot) wurde die Volumen- und Konzentrationsaenderung der Kammerloesung ueber mehrere Wochen waehrend der Vegetationsperiode ermittelt. Gleichzeitig wurde an einigen Wurzelabschnitten der Xylemmassenfluss gemessen. Versuche mit stabilen Isotopen (44Ca, 41K, 25Mg) dienten der naeheren Lokalisierung der Naehrstoffaufnahme. Dazu wurden die Wurzeln nach einer Applikationszeit von zwei Wochen aus der Kammer entnommen und der Verbleib der stabilen Isotope im Wurzelgewebe verfolgt. Die neu entwickelten Wurzelkammern haben sich im Freilandeinsatz bewaehrt. Mit dieser Methode konnte fuer alle untersuchten Grobwurzelsegmente eine signifikante Wasseraufnahme nachgewiesen werden. Die taeglichen Aufnahmeraten lagen zwischen 2-24 myl/cm2 Wurzeloberflaeche und sanken mit steigendem Wurzeldurchmesser. Alle Wurzelklassen zeigten eine aehnliche Entwicklung der K-, Ca- und Mg-Konzentrationen in der Kammerloesung: K haeufig starker Anstieg (Auswaschung aus dem Wurzelgewebe), Ca i.d.R. Abnahme, Mg keine deutliche Konzentrationsaenderung. Bei gleichzeitigem Angebot von NH4-N und NO3-N war eine bevorzugte NH4-Aufnahme zu erkennen, die in einer Absenkung der pH-Werte resultierte...
Das Projekt "Grundlagen zur nachhaltigen Entwicklung von Oekosystemen bei veraenderter Umwelt - Teilprojekt A14: Dynamisch induzierte Muster von TransporTeilprojekt rozessen in Waldboeden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Abteilung für Bodenphysik durchgeführt. Ziele des Projektes sind die Analyse und die Generierung von Fliess- und Transportmustern sowie Wasser- und Stoffgehalte in Waldboeden, die Identifikation mustergenerierender Faktoren und Prozesse, sowie die Ableitung oekologischer Indizes und Risikioabschaetzungen aus den Mustern. In der ersten Phase des Projektes stehen die Auswertung bestehender Datensaetze und die Generierung von Wassergehalten und Fliessmuster im Vordergrund. Hierbei sollen vornehmlich stochastische Methoden zum Einsatz kommen. Die Analyse der Baumpositionen und der Stammdurchmesser im Coulissenhieb zeigen, dass die Baeume im wesentlichen gleichverteilt sind, jedoch die Stammdurchmesser von der Position der Nachbarbaeume abhaengig sind. Der Steigerwald zeigt eine Clusterung der Baeume im Nahbereich und ebenfalls Abhaengigkeiten zwischen den Stammdicken und den Nachbarbaeumen auf, die sich jedoch qualitativ von denen des Coulissenhiebes unterscheiden. Im Hinblick auf die Generierung von Wassergehalten und Fliessmustern wird zunaechst versucht die bereits existierende, umfangreiche Literatur ueber Perkolations- und Infiltrationsmodelle zu klassifizieren. Die Eignung und Uebertragbarkeit der Modelle auf die Modellierung von Wassergehalten und -fluessen in Boeden wird untersucht. Erste eigene Modelle wurden entwickelt, die auf gewoehnlichen Infiltrationsmodellen und der Theorie der Miller-aehnlichen Medien basieren.
Das Projekt "Grundlagen zur nachhaltigen Entwicklung von Oekosystemen bei veraenderter Umwelt - Teilprojekt A9: Bedeutung verholzter Wurzelzonen für die Ionen- und Wasseraufnahme von Fichte, Buche und Eiche" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Lehrstuhl für Bodenökologie durchgeführt. Die bisherigen Erkenntnisse zur Wasser- und Ionenaufnahme von Baumwurzeln stammen ueberwiegend aus Studien mit jungen Feinwurzeln. An Altbaeumen im Freiland soll daher die Bedeutung der Wasser- und Naehrstoffaufnahme ueber aeltere, verholzte Wurzeln - insbesondere ueber das Grobwurzelsystem - naeher untersucht werden. Die bisher an Altfichten (Standort Coulissenhieb/Fichtelgebirge) durchgefuehrten Naehrloesungsversuche zur Quantifizierung der Wasser- und Ionenaufnahme von Grobwurzeln mit speziell entwickelten Wurzelkammern sollen auf einen Buchen- und Eichenbestand (Standort Steigerwald/Steinkreuz) ausgeweitet werden. An Grobwurzeln verschiedener Staerkeklassen soll im Freiland die Dynamik der Wasseraufnahme sowie das Naehrelement K untersucht werden. Zur Lokalisierung der Naehrstoffaufnahme verschieden alter Wurzelabschnitte werden stabile Isotope (25Mg, 41K, 44Ca) in den Wurzelkammern eingesetzt. Zur Erweiterung der Datengrundlage fuer Fichte (Standort Coulissenhieb/Fichtelgebirge) wird die Ionen- und Wasseraufnahme von Grobwurzeln unter in-situ Bedingungen, direkt im Bodenmaterial gemessen. Im Gegensatz zu den bislang durchgefuehrten Wurzelkammerexperimenten im Naehrloesungsmilieu soll hier das Aufnahmeverhalten unter natuerlichen Bedingungen ueberprueft werden. Zur Ermittlung der Wasseraufnahme werden einerseits mit feuchtem Boden gefuellte Wurzelkammern eingesetzt. Andererseits koennen Mikrosaugkerzenmatrizes und Mikrotensiometer im Rhizosphaerenbereich grober Wurzeln im Bodenprofil eingebaut werden, um auftretende Gradienten (wurzelnah-wurzelfern) in der Bodenloesungschemie bzw. im Matrixpotential festzustellen. Diese Versuche sollen unter kontrollierten Umweltbedingungen (homogenisiertes Bodenmaterial, kontrollierte Befeuchtung) im Freiland durchgefuehrt werden. Zur genaueren Untersuchung der Ionenaufnahme unter Bodenbedingungen werden stabile Isotope in den Bodenwurzelkammern in begrenztem Bodenvolumen appliziert.