Hydraulic Redistribution Potenzial und Bedeutung bei einheimischen Baumarten unter Trockenstress<\/p>\n
\u00dcber viele Jahre hinweg wurde in Deutschland die Fichte in Monokulturen an Standorten angebaut, auf denen sie nicht heimisch ist. Extremereignisse wie l\u00e4ngere Trockenperioden sollen zuk\u00fcnftig zunehmen und bedrohen in verst\u00e4rktem Ma\u00dfe diese W\u00e4lder. Mischw\u00e4lder mit mehreren Baumarten erwiesen sich in Extremjahren wie 2003 als widerstandsf\u00e4higer und werden seitdem verst\u00e4rkt von Politik und Wirtschaft gefordert und gef\u00f6rdert. Sie weisen zudem einen h\u00f6heren Zuwachs als Reinbest\u00e4nde der jeweiligen Baumarten auf. Die zugrunde liegenden Mechanismen f\u00fcr diese Effekte sind noch nicht vollst\u00e4ndig verstanden. Es wird angenommen, dass die Baumarten in Mischung den vorhandenen Raum effektiver nutzen k\u00f6nnen, aber auch gegenseitig unterst\u00fctzend interagieren (Facilitation). Ein wichtiger Faktor dabei ist die Verf\u00fcgbarkeit von Wasser. Der Effekt der Hydraulic Redistribution (HR) ist seit Ende der 80er Jahre grunds\u00e4tzlich bekannt, in Mitteleuropa bislang aber kaum erforscht. Er beschreibt die Umverteilung von Wasser durch die Wurzeln einer Pflanze im Boden. Der Vorgang geschieht passiv und folgt einem Gradienten im Wasserpotenzial von feucht zu trocken. Insbesondere bei verschieden tief wurzelnden Pflanzen in einem Mischbestand k\u00f6nnte HR ein bedeutender Faktor bei der Wasserversorgung sein. Pflanzen mit tief gehenden Wurzeln k\u00f6nnen Wasser aus tieferen Bodenschichten nach oben umverteilen, Pflanzen mit Wurzeln haupts\u00e4chlich im Oberboden k\u00f6nnen entlang tieferer Wurzeln Regenwasser schnell nach unten transportieren.
In insgesamt vier Experimenten soll in dieser Promotionsarbeit das Potenzial und die Bedeutung von HR – insbesondere unter Trockenheit – f\u00fcr heimische Baumarten eruiert werden. Zun\u00e4chst soll im Klimakammer-Experiment \u00fcberpr\u00fcft werden, ob sich die Menge des transportierten Wassers sich zwischen verschiedenen Baumarten unterscheidet. Es wird dabei angenommen, dass eine Baumart bei sonst gleichen Bedingungen umso mehr Wasser umverteilen kann, je gr\u00f6\u00dfer ihr Wurzel-Porendurchmesser ist. Ringporige H\u00f6lzer \u00fcbertreffen demnach zerstreutporige Arten, die aber wiederum mehr Wasser umverteilen als Koniferen (Hypothese 1). Im zweiten Klimakammer-Experiment soll gekl\u00e4rt werden, in welchem Umfang heimische Baumarten durch HR umverteiltes Wasser aufnehmen k\u00f6nnen. Die zugrunde liegenden Hypothesen lauten: Hypothese 2a: Heimische Baumarten k\u00f6nnen von benachbarten B\u00e4umen durch HR umverteiltes Wasser aufnehmen und nutzen. Hypothese 2b: Die Menge des transportierten Wassers ist abh\u00e4ngig vom Wasserpotenzialgradienten und der Wurzelbiomasse.
Der m\u00f6gliche Facilitationseffekt in einem Fichten-Buchen-Mischbestand soll zum anderen in zwei Freiland-Experimenten im Rahmen eines bereits bestehenden, gro\u00df angelegten Trockenstressexperiments im Forst untersucht werden, um die Effektivit\u00e4t der HR in Deutschland einzusch\u00e4tzen. Es wird von einem jahreszeitlichen Wechsel des Wassertransportes ausgegangen. Experiment 3 ist f\u00fcr das Fr\u00fchjahr geplant, in dem es unter der bereits transpirierenden Fichte trockener ist als unter der noch nicht ausgetriebenen Buche. Entsprechend lautet Hypothese 3: Vor dem Austrieb im Fr\u00fchjahr verteilt die (nicht-transpirierende) Buche Wasser aus tieferen Bodenhorizonten entlang des Wasserpotenzialgradienten in Richtung der Fichte um. Aufgrund ihrer anisohydrischen Strategie nutzt die Buche im Jahresverlauf in Trockenjahren dann allerdings mehr Wasser als die Fichte (isohydrische Strategie) und die Trockenheitsverh\u00e4ltnisse kehren sich um. Es wird daher angenommen, dass unter trockenen Bedingungen im Sommer die isohydrische Art Fichte eingespartes Wasser in Richtung der anisohydrischen Art Buche lateral umverteilt (Hypothese 4a) und die Buche dieses Wasser nutzen und dadurch l\u00e4nger transpirieren kann als im Reinbestand (Hypothese 4b).
Zur Untersuchung wird auf Methoden der \u00d6kophysiologie zur\u00fcckgegriffen, die Wasserpotenziale, Xylemfluss und Transpiration quantifizieren. Leitf\u00e4higkeitsmessungen finden in Kooperation mit Techniken der Ingenieurswissenschaften statt. Zudem wird Deuterium-markiertes Wasser genutzt, um Wasserfl\u00fcsse im Boden nachzuweisen. Der Split-Root-Ansatz wird verwendet, um Wurzeln in trockenen und feuchten B\u00f6den unter streng kontrollierten Bedingungen zu vergleichen.<\/p>\n
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