Auswirkungen wiederkehrender Dürreperioden auf ökohydrologische Feedbacks und Legacy Effekte wichtiger europäischer Baumarten

Description: Zunehmende Dürreperioden haben in den letzten Jahren Wälder in Mitteleuropa stark geschädigt. Unser Verständnis von Legacy-Effekten, d.h. von Abweichungen des Ökosystemzustands vom Zustand vor der Dürre aufgrund einer verzögerten Erholung oder Überkompensation, ist jedoch begrenzt. Die Dürreauswirkung auf verschiedene Baumarten und deren Erholung werden durch ein komplexes Zusammenspiel zwischen der Anpassungsstrategie einer Art, sowie den edaphischen und hydrologischen Bedingungen bestimmt. Diese ökohydrologischen Feedbacks an der Schnittstelle zwischen Boden und Baum können Schlüsselfaktoren für die Verstärkung oder Abmilderung von Dürreauswirkungen sein. Insbesondere unterirdische Prozesse und der Einfluss artenspezifischer ökohydrologischer Feedbacks bei Trockenheit sind weitgehend unerforscht. Um diese ökohydrologischen Feedbacks zu quantifizieren, sind stabile Wasserisotope ein idealer Tracer. Unser neues Messsystem zur kontinuierlichen Messung stabiler Wasserisotope in-situ ermöglicht wichtige unterirdische Prozesse, wie z.B. die Wasseraufnahme von Wurzeln, und deren Einfluss auf den Wasserhaushalt der Bäume auf täglicher Basis zu bestimmen. Mit einem Regenausschlussexperiment werden wir die Dürreresistenz und Legacy-Effekte von fünf wichtigen Baumarten (Buche, Fichte, Tanne, Traubeneiche, Douglasie) unter verschiedenen Trockenheitsregimen untersuchen. Isotopen-Tracer-Experimente nach jeder Dürre in Kombination mit ökohydrologischen Messungen werden zur Quantifizierung von Dürrefolgen von a) Sommer-, b) Frühjahrs- und c) wiederkehrender Trockenheit und der Auswirkung von ökohydrologischen Feedbacks auf verschiedene Legacy Effekte genutzt. Ziel ist die Quantifizierung der unterschiedlichen Dürre- und Legacyeffekt der fünf ausgewählten Baumarten insbesondere bezüglich wiederkehrender Trockenheit. Wir untersuchen die Hypothese, dass die art-spezifischen ökohydrologischen Feedbacks an der Schnittstelle zwischen Baum und Boden für die Legacy-Effekte bei wiederkehrender Trockenheit entscheidend sind. In Arbeitspaket 1 (AP1) wird unser Messsystems für stabile Wasserisotopen weiterentwickelt, um eine höhere räumliche und zeitliche Auflösung zu ermöglichen. Nach der Installation von ökohydrologischen Messsensoren (AP2) werden eine Frühjahrs- (1. Jahr) und Sommertrockenheit (2. Jahr) mit einem dynamischen Regenausschlussexperiment simuliert (AP3). Isotopentracer-Experimente nach den experimentellen Dürren werden ökohydrologischen Feedbacks an der Schnittstelle zwischen Baum und Boden aufdecken und ihre Bedeutung für Legacy Effekte herausstellen. AP4 wird Legacy-Effekte und ökohydrologische Feedbacks quantifizieren und darauf abzielen, hydrologische Modelle zu verbessern, um ökohydrologische Feedbacks zu berücksichtigen (WP4). Die Untersuchung von Trockenheitsanfälligkeit, Legacy-Effekten und deren ökohydrologischen Feedbacks wird wichtige Erkenntnisse liefern, um unsere Wälder klimaresistenter zu machen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Main ? Traubeneiche ? Buche ? Douglasie ? Fichte ? Tannen ? Ackerrandstreifen ? Trockenheitsresistenz ? Baum ? Baumwurzel ? Messeinrichtung ? Sensor ? Tracer ? Hydrogeologie ? Dürre ? Mitteleuropa ? Anpassungsstrategie ? Hydrochemie ? Limnologie ? Siedlungswasserwirtschaft ? Ökohydrologie ? Hydrologie ? Wasserhaushalt ? Wald ? Integrated Water Resources Management ? Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung ? Urban Water Management ? Water Chemistry ? Ökosystemzustand ?

Region: Baden-Württemberg

Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Umweltbundesamt (Bereitstellung)
• Universität Freiburg, Institut für Forstwissenschaften, Professur für Ökosystemphysiologie (Projektverantwortung)
• Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften, Professur für Hydrologie (Projektverantwortung)

Time ranges: 2025-01-01 - 2025-10-02

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Impact of recurrent droughts on ecohydrological feedbacks and drought legacies of key European tree species
  Description: In recent years, Central European forests have been exposed to exceptional droughts. However, our understanding of legacy effects, i.e. deviations from the pre-drought state due to delayed recovery or overcompensation is still limited. Drought impact on trees and their recovery are shaped by a complex interplay between species-specific drought adaptations and the edaphic and hydrological conditions. These ecohydrological feedbacks at the soil-plant interface may be key factors to enhance or buffer severe drought impacts and rate of recovery. In particular, below-ground processes and the influence of species-specific ecohydrological feedbacks under drought remain a black box. Here, stable isotopes of water are ideal tracers to study ecohydrological feedbacks and processes. With our novel system for continuous in-situ measurement of stable isotopes in xylem and soil water, validated in beech, spruce and mixed forests, we are able to quantify important below-ground processes, such as root water uptake, and their importance for water relations on a daily basis. To study the drought response and drought legacies of five key tree species (beech, spruce, fir, sessile oak, Douglas fir), we will apply drought regimes of varying timing and frequency with rain out shelters. Information from post-drought isotopic tracer applications in combination with ecohydrological response parameters will be used to quantify drought legacies of a) summer, b) spring and c) recurrent droughts and the impact of ecohydrological feedbacks. Our main objective is to quantify species-specific drought legacies and vulnerability to recurrent drought. Furthermore, we hypothesize that trees generate species-specific ecohydrological feedbacks at the soil-plant interface, which are critical for species-specific recovery under recurrent drought. Work package 1 (WP1) will advance our continuous water stable isotope measurement system to enable measurements at a higher temporal and spatial resolution. After sensor installation, such as sap flow, water isotope probes, dendrometers, or stem water potential (WP2), we will impose different drought regimes with dynamic rain out shelters (WP3). Half of the trees will be exposed to a spring drought in the first growing season, while all trees will experience a severe summer drought in the second year. This experimental design will allow for the investigation of drought timing (spring vs. summer) and recurrence on drought legacy effects. Pulse labeling with an isotopic tracer in post-drought periods will elucidate ecohydrological feedbacks at the tree-soil interface and uncover their importance for drought legacies. WP4 will quantify and model drought legacies and ecohydrological feedbacks and aim to adapt model structures to include ecohydrological feedbacks (WP4). Elucidating drought vulnerability, legacy and the role of ecohydrological feedback will provide important insights to aid climate-resistant forests adaptations. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1138921

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/548817456 (Webseite)

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Aktiv

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