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. *Norway spruce is one of the two economically most important tree species of Central Europe. However, this species is known to be particularly drought-sensitive and, thus, is possibly threatened by a higher frequency of summer droughts under a changing climate. Based on the results obtained in a drought experiment in the first phase of the Research Group, this project investigates the dependency on soil moisture of growth, mortality and morphology of spruce fine roots with a multi-scale approach, including a pot experiment with saplings, a field experiment in the Coulissenhieb stand, and a gradient study in 10 mature spruce stands differing in precipitation amount. Key hypotheses to be tested refer to effects of soil moisture and drought on fine root biomass in spruce stands, fine root morphology, root growth and death, and carbon flux from root to the soil via root death. A broad set of root investigation techniques will be applied including mini-rhizotrons, ingrowth core and root coring studies, and root necromass litter bags. The project will closely cooperate with the projects 5, 6, 7, and 10 in the moisture manipulation experiments at the Coulissenhieb site, and with TP8 on the whole multi-scale approach to compare the drought effects on the fine root system and symbiotic EM fungi as well as saprophytic AM fungi.
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.
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.