Hydraulic Redistribution Potenzial und Bedeutung bei einheimischen Baumarten unter Trockenstress<\/p>\n
\u00c3\u0153ber viele Jahre hinweg wurde in Deutschland die Fichte in Monokulturen an Standorten angebaut, auf denen sie nicht heimisch ist. Extremereignisse wie l\u00c3\u00a4ngere Trockenperioden sollen zuk\u00c3\u00bcnftig zunehmen und bedrohen in verst\u00c3\u00a4rktem Ma\u00c3\u0178e diese W\u00c3\u00a4lder. Mischw\u00c3\u00a4lder mit mehreren Baumarten erwiesen sich in Extremjahren wie 2003 als widerstandsf\u00c3\u00a4higer und werden seitdem verst\u00c3\u00a4rkt von Politik und Wirtschaft gefordert und gef\u00c3\u00b6rdert. Sie weisen zudem einen h\u00c3\u00b6heren Zuwachs als Reinbest\u00c3\u00a4nde der jeweiligen Baumarten auf. Die zugrunde liegenden Mechanismen f\u00c3\u00bcr diese Effekte sind noch nicht vollst\u00c3\u00a4ndig verstanden. Es wird angenommen, dass die Baumarten in Mischung den vorhandenen Raum effektiver nutzen k\u00c3\u00b6nnen, aber auch gegenseitig unterst\u00c3\u00bctzend interagieren (Facilitation). Ein wichtiger Faktor dabei ist die Verf\u00c3\u00bcgbarkeit von Wasser. Der Effekt der Hydraulic Redistribution (HR) ist seit Ende der 80er Jahre grunds\u00c3\u00a4tzlich 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\u00c3\u00b6nnte HR ein bedeutender Faktor bei der Wasserversorgung sein. Pflanzen mit tief gehenden Wurzeln k\u00c3\u00b6nnen Wasser aus tieferen Bodenschichten nach oben umverteilen, Pflanzen mit Wurzeln haupts\u00c3\u00a4chlich im Oberboden k\u00c3\u00b6nnen 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\u00c3\u00bcr heimische Baumarten eruiert werden. Zun\u00c3\u00a4chst soll im Klimakammer-Experiment \u00c3\u00bcberpr\u00c3\u00bcft 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\u00c3\u00b6\u00c3\u0178er ihr Wurzel-Porendurchmesser ist. Ringporige H\u00c3\u00b6lzer \u00c3\u00bcbertreffen demnach zerstreutporige Arten, die aber wiederum mehr Wasser umverteilen als Koniferen (Hypothese 1). Im zweiten Klimakammer-Experiment soll gekl\u00c3\u00a4rt werden, in welchem Umfang heimische Baumarten durch HR umverteiltes Wasser aufnehmen k\u00c3\u00b6nnen. Die zugrunde liegenden Hypothesen lauten: Hypothese 2a: Heimische Baumarten k\u00c3\u00b6nnen von benachbarten B\u00c3\u00a4umen durch HR umverteiltes Wasser aufnehmen und nutzen. Hypothese 2b: Die Menge des transportierten Wassers ist abh\u00c3\u00a4ngig vom Wasserpotenzialgradienten und der Wurzelbiomasse.
Der m\u00c3\u00b6gliche Facilitationseffekt in einem Fichten-Buchen-Mischbestand soll zum anderen in zwei Freiland-Experimenten im Rahmen eines bereits bestehenden, gro\u00c3\u0178 angelegten Trockenstressexperiments im Forst untersucht werden, um die Effektivit\u00c3\u00a4t der HR in Deutschland einzusch\u00c3\u00a4tzen. Es wird von einem jahreszeitlichen Wechsel des Wassertransportes ausgegangen. Experiment 3 ist f\u00c3\u00bcr das Fr\u00c3\u00bchjahr 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\u00c3\u00bchjahr 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\u00c3\u00a4ltnisse 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\u00c3\u00a4nger transpirieren kann als im Reinbestand (Hypothese 4b).
Zur Untersuchung wird auf Methoden der \u00c3\u2013kophysiologie zur\u00c3\u00bcckgegriffen, die Wasserpotenziale, Xylemfluss und Transpiration quantifizieren. Leitf\u00c3\u00a4higkeitsmessungen finden in Kooperation mit Techniken der Ingenieurswissenschaften statt. Zudem wird Deuterium-markiertes Wasser genutzt, um Wasserfl\u00c3\u00bcsse im Boden nachzuweisen. Der Split-Root-Ansatz wird verwendet, um Wurzeln in trockenen und feuchten B\u00c3\u00b6den unter streng kontrollierten Bedingungen zu vergleichen.<\/p>\n
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