Projekt B4

Komplementaritätseffekte zwischen 5 Laubbaumarten für die Wassernutzung und Trockenstressresistenz in temperaten Laubwäldern

Ziel dieses Projekts ist es, mögliche Effekte von Baumartenidentität und Baumartendiversität auf die Kronentranspiration und die Sensitivität gegenüber Trockenheit in temperaten Laubwäldern zu identifizieren. Die zu untersuchenden Arten sind Rotbuche (Fagus sylvatica), Esche (Fraxinus excelsior), Winterlinde (Tilia cordata), Bergahorn (Acer pseudoplatanus) und Hainbuche (Carpinus betulus).

Folgende Annahmen werden überprüft:
• Wassernutzung und Kronentranspiration variieren zwischen Baumarten mit unterschiedlichen funktionellen Eigenschaften.
• Mischbestände können durch Nischendifferenzierung das verfügbare Bodenwasser effektiver ausschöpfen als Reinbestände. Das bewirkt generell eine höhere Transpiration und einen höhere saisonale Varianz des Bodenwassergehaltes.
• Baumarten mit unterschiedlichen funktionellen Eigenschaften unterscheiden sich hinsichtlich Ihrer Sensitivität gegenüber Trockenheit.
• Aufgrund von Komplementarität können Mischbestände geringere Bodenwassergehalte tolerieren als Reinbestände. Sie wären damit weniger sensitiv gegenüber Trockenperioden.

Mithilfe eines Topfexperimentes werden die Effekte von Baumartenidentität und Baumartendiversität auf den Wasserumsatz von Kleingruppen aus Jungbäumen untersucht. Für 3 Diversitätstufen (1, 3 & 5 Arten) werden verschiedene Artkombinationen getestet. Für diese Anwendungen werden außerdem 2 Feuchtigkeitsstufen (nass, trocken) verglichen. Die Wassernutzung bzw. die Evapotranspiration eines Topfes entspricht der Abnahme des Bodenwassergehaltes und kann gravimetrisch bestimmt werden. Im Weiteren werden die hydraulischen Eigenschaften der Bäume durch morphologische und physiologische Messungen charakterisiert.
Ergänzend zu diesem experimentellen Ansatz werden hydrophysiologische Eigenschaften der Zielarten im Hainich untersucht. Die Daten können im Vergleich Aufschluss darüber liefern, inwieweit sich die Ergebnisse des Topfversuchs auf natürliche Waldökosysteme übertragen lassen.
Darüber hinaus sollen kleinskalig mögliche Muster in der Wasserabnahme in Waldböden untersucht werden, welche aus Arteneffekten und/oder Diversitätseffekten resultieren. Gemessen werden hierfür der volumetrische Wassergehalt mittels TDR oder das Bodenwasserpotential mit Tensiometern. Dabei soll erstmals ein „trenching“-Verfahren getestet werden.

Methoden:
• Gravimetrische Bestimmung des Bodenwassergehaltes, der Evapotranpiration und Kronentranspiration.
• Photosynthese (LiCor6400)
• Blattanalyse : C/N, δ13C, δ 18O
• Stomatielle Blattleitfähigkeit (Porometrie, LiCor1600)
• Hydraulische Leitfähigkeit des Xylems (Sperry, 1988)
• Blattwasserpotential (Scholander et al 1965)
• Druck-Volumen Kurven (Scholander et al 1965)
• Vulnerabilitäts-Kurven (Embolieresistenz, Cochard, 2005)
• Mobiler Hubwagen (max. 30m)
• Volumetrischer Bodenwassergehalt (TDR)
• Bodenwasserpotential (Tensiometer)