In dem Vorhaben soll geklaert werden, inwieweit der Schaedigungsgrad von Waldbaeumen und deren Faehigkeit zur Saeurekompensation und reduktiven Entgiftung von SO2 zusammenhaengen und wie sich die Schwaechung der Baeume durch Mineralmangel auf Detoxifizierungskapazitaeten auswirkt. -Saeurekompensation. Durch die Aufnahme von Fluoreszenzfarbstoffen mit dem Transpirationsstrom kann der pH-Wert in vivo gemessen werden. Die bei krautigen Pflanzen bewaehrte Methode soll das pH-Verhalten von Blaettern und Nadeln geschaedigter und ungeschaedigter Waldbaeume aufzeigen. Es ist geplant, Buchen, Eichen, Fichten und Tannen in die Untersuchungen einzubeziehen. Proben sollen am Wank, im Hoeglwald und im Fichtelgebirge genommen werden. -C/N/S-Analyse. Die Bestimmung von C:N:Sred gibt Auskunft ueber die reduktive Entgiftungskapazitaet der Pflanze. Durchgefuehrt werden ausgedehnte Analysen von Blatt- bzw Nadelmaterial und von Rinden-, Stamm- und Wurzelproben. Eine gleichzeitige Bestimmung von Sulfat-Schwefel soll Auskunft ueber das Verhaeltnis oxidativer zu reduktiver Entgiftung geben.
Der bisher sehr wenig bekannten, oekologischen Bedeutung der Hyphenmaentel der Ektomykorrhizen, die die eigentlichen Mittler zwischen Boden und Wurzel sind, in ihrer moderierenden Wirkung von pedogenen Stressfaktoren sollte nachgegangen werden. Die Passage und Deposition von potentiell toxischen Elementen, zu denen neben Aluminium auch im Uebermass angebotene Naehrelemente, wie Stickstoff und Calcium zu rechnen sind, in den Mykorrhizen von Waldbaeumen unter Einsatz moderner, analytischer Transmissionselektronenmikroskopie (Elektronen-Energieverlust-Analyse, ESI/EELS) geklaert werden. Der apoplastische Transport von Elementen im Pilz-Pilz und Pilz-Wurzel Kontaktbereich wurde mit Hilfe der Tracerelemente Lanthan und Cer an Mykorrhizen von Tuber spp. untersucht, die aus einer Baumschulanzucht in Clermont-Ferrand entnommen wurden. Die Deposition von Calcium wurde an Mykorrhizen aus einem Kalkungs- und Bodenversauerungs-Versuch (Hoeglwald) ebenfalls am TEM902 analysiert. Die Analysen wurden in Tuebingen gemeinsam mit den franzoesischen Partnern Dr. Pargney und Isabel Diaz-Carnero durchgefuehrt. Die Bindung von Aluminium aus der Bodenloesung an Polyphosphate in vakuolaeren Grana der Mykorrhizapilze wurde sowohl unter Einsatz der ESI/EELS Analytik als auch der Kernresonanzspektroskopie (27Al NMR, 31P NMR) in Zusammenarbeit mit Dr. Martin und Dr. Rubini, INRA bzw. Universitaet Nancy untersucht. Als Material wurden Myzelien der Mykorrhizapilze Laccaria amethystea und L bicolor in Alumniumloesung bebruetet. Die Grana wurden zusaetzlich auf Stickstoff untersucht. Eine Moeglichkeit der relativen Quantifizierung der Elemente aus den Daten der EELS Analysen wurde erarbeitet. Die Analysen ergaben, dass nur sehr geringe Unterschiede in der Infil trationsfaehigkeit mit Cer und Lanthan von Mykorrhizen unterschiedlicher Mantelstruktur bestehen. Alle Manteltypen nahmen rasch apoplastisch Cer bzw. Lanthan auf, wobei tote Hyphen als Kanaele benutzt wer- . den. Calcium wird in unterschiedlichen Mengen in Hyphenwaenden, interhyphaler Matrix und in wurzelbuertigen Polyphenolen akkumuliert. Es konnte eindeutig nachgewiesen werden, dass Aluminium sehr rasch an Polyphosphate gebunden und damit detoxifiziert wird (Kottke & Martin 1994, Martin et al. 1994). Sowohl Aluminium als auch Stickstoff koennen in erheblichen Konzentrationen in den Polyphosphaten gespeichert werden.
Oberstes Ziel von ICOS-D ist die langfristige Konsolidierung der weltweit führenden Beobachtungsnetze zu atmosphärischen Treibhausgaskonzentrationen und den Flüssen zwischen terrestrischen und marinen Ökosystemen und der Atmosphäre, die bisher fast ausschließlich auf kurzfristiger Projektbasis betrieben wurden. Durch die Kombination von Messungen in der Atmosphäre, im Ozean und über terrestrischen Ökosystemen werden die Einflüsse von Landnutzung, Klimavariabilität und Änderungen in der Ozeanchemie auf die Treibhausgasbilanz in einem komplexen System bestimmt. Im Ökosystem- Beobachtungsnetzwerk werden Dauerbeobachtungen zum Spurengasaustausch zwischen verschiedenen Ökosystemen und der Atmosphäre durchgeführt. Die Messungen werden in Wäldern, Mooren und an landwirtschaftlich genutzten Standorten durchgeführt. Zentrale Methode wird die Eddy-Kovarianz-Technik sein, die inzwischen auch für CH4 und N2O eingesetzt werden kann. Wichtige Komponenten des Ökosystem-Messprogramms sind die teilweise seit mehr als einer Dekade untersuchten Standorte aus dem EU-Projekt CarboEurope, das TERENO-Projekt der Helmholtz-Gemeinschaft und die Moorstandorte des vTI-Projekts zu Organischen Böden. Der Aufbau der ICOS Basisinfrastruktur und Testbetrieb erfolgt in 2014 für den Level 1 Standort Fendt. In 2015 werden der Level 1 Standort Fendt sowie der Standort Graswang Höglwald, Schechenfilz als 'associated sites'(Level 2) für einen operationellen Betrieb optimiert.
Objective: To quantify the effects of adverse soil conditions caused by acid atmospheric deposition on forest ecosystems. General information: the research will be done at fives sites with different atmospheric and ecological conditions using soil manipulation, and collecting the same set of parameters. At each of the sites, plots will be established with a range of soil chemical conditions for tree growth in existing sites, by various methods: fertigation to arrive at optimal soil chemical conditions for tree growth (Netherlands; Denmark; sannarp, w Sweden; vindeln, n Sweden), liming and fertilization (Hoeglwald, BRD; Swedish sites), experimental acidification (Hoeglwald, BRD), and water- and nutrient removal (Solling, BRD). At each site, tree growth and nutrient cycling (including nutrient mineralization and immobilization) will be measured. There will be full data exchange so that each research group can apply its particular models to all sites, while specialized activities will be done at all sites by the partner best specialized for the job. An extension is foreseen to study the carbon balance of trees, and to quantify the effect of ambient and clean (filtered) air under various (adverse and improved) soil chemical condition pertaining to acid atmosphere by gas exchange studies using mobile equipment.
Bei vielen Sickerwasseruntersuchungen in Waldökosystemen fällt die hohe räumliche Heterogenität der Nitratkonzentration auf. Die Ursachen hierfür sind bisher weitgehend ungeklärt. Am Standort Höglwald, einem Versuchsbestand des Lehrbereichs für Waldernährung und Wasserhaushalt der TU München, sollen die wesentlichen Faktoren, welche die Nitratkonzentration im Sickerwasser beeinflussen, identifiziert und quantitativ erfasst werden. Hierzu wird zunächst im Fichtenaltbestand und auf einer neu zu schaffenden Kahlfläche, zwei dem Augenschein nach hinsichtlich Klima, Bestand und Boden homogenen Flächen, die räumliche Heterogenität der Nitratkonzentration im Sickerwasser mit hoher Parallelenzahl ermittelt. An ausgewählten Saugkerzenplätzen, welche sowohl den mittleren Wertebereich als auch extrem hohe und extrem niedrige Konzentrationswerte abdecken, werden klimatische, bodenphysikalische, bodenchemische und bodenbiologische Einflussgrößen erhoben. Wenn möglich erfolgt die Erfassung der Parameter störungsfrei während der Beobachtungsperiode, ansonsten im Labor, nach dem schichtweisen Ergraben von Bodensäulen am Saugkerzenplatz. Eine intensive statistische Auswertung soll multivariate Zusammenhänge aufzeigen.
20 Jahre nach experimenteller Kalkung am Versuchsstandort Höglwald soll anhand der Untersuchung der Nährelementgehalte der wichtigsten Baumkompartimente geklärt werden.
Untersuchung des Einflusses unterschiedlich hoher atmosphärischer Stickstoffeinträge auf die Feinwurzelbiomasse und die Feinwurzelmorphologie von vergleichbaren Fichtenreinbeständen. In dieser Studie wurden die Biomasse, Nekromasse, Morphologie und die Nährstoffgehalte von Feinwurzeln aus vier bayerischen Fichtenbeständen (Altötting, Flossenbürg, Goldkronach, Höglwald) untersucht. Bezüglich der Stickstoffflüsse im Sickerwasser bestand keine Beziehung zu den Feinwurzelparametern. Die signifikant geringere Feinwurzelbiomasse in Flossenbürg gegenüber Altötting wurde auf die geringere Basensättigung und das geringe Ca/Al-Verhältnis der Bodenlösung zurückgeführt. Die weitgehend einheitlichen Al-, Ca,- Mg- und K-Gehalte der Feinwurzeln lassen keinen Rückschluss auf die chemischen Bedingungen in der Bodenlösung der einzelnen Bestände zu. In Goldkronach sind signifikante Unterschiede in der Feinwurzelmorphologie auf eine Dolomit/Kalimagnesia-Düngung in 1993 zurückzuführen. Die spezifische Wurzellänge und die spezifische Wurzelspitzendichte waren jedoch nur in der Humusauflage geringer. In Goldkronach und Flossenbürg nahmen diese Parameter mit zunehmender Mineralbodentiefe zu während in Altötting und Höglwald eine gegenteilige vertikale Verteilung zu beobachten war. Die Ergebnisse zeigen, dass die spezielle Wurzellänge und spezifische Wurzelspitzendichte der Feinwurzeln mit abnehmender Basenversorgung im Unterboden zunimmt.
Im Jahr 1984 begannen im Rahmen der Förderung durch StMELF, BMFT, EU und BMELF die Messreihen am Standort Höglwald zur Thematik 'erhöhter Säureeintrag und kompensatorische Kalkung'. Auf den sechs Versuchsparzellen (Kontrolle, Kalkung, saure Beregnung, saure Beregnung + Kalkung, normale Beregnung, normale Beregnung + Kalkung) wurden von der Arbeitsgruppe Prof. Kreutzer umfangreiche Messungen zum Bodenzustand, zur Sickerwasserchemie und zum Ernährungszustand des Bestandes durchgeführt. Von externen Arbeitsgruppen wurden viele weitere Teilaspekte, wie Bodenvegetation, Zuwachs, Feinwurzeldynamik, Mykorrhizapilze, Spurengasemmissionen etc. abgedeckt. Der Höglwald war seinerzeit eines der größten Waldökosystem-Forschungsprojekte Deutschlands. Nach Ende der eigentlichen Projektlaufzeit wurden Messungen zum Stoffhaushalt im Rahmen anderer Projekte (seit 1999 im Rahmen des Kuratoriumsprojektes B 60, 9200 61695, pro Jahr) weitergeführt, so dass nun mehr ein fast 20-jähriger Datensatz zum Einfluss von Kalkung und saurer Beregnung in einem Fichtenwald-Ökosystem besteht. Ziel des beantragten Forschungsprojektes ist es, im Jahr 2004, d.h. 20 Jahre nach Beginn der Messungen und vor der endgültigen Stilllegung eine letztmalige Intensivbeprobung der sechs Versuchsparzellen durchzuführen. Diese Ergebnisse sollen zusammen mit den Daten der letzten 20 Jahre interpretierend ausgewertet werden.
Die Ergebnisse sollen Aufschluss darüber geben, ob sich durch eine einmalige Kalkung d.h. ohne zusätzliche waldbauliche Maßnahmen eine leistungsfähige Lumbricidenpopulation etablieren und sich der Humuszustand dauerhaft verbessern kann. In einem 99-jährigen Fichtenaltbestand im bayerischen Tertiärhügelland (Höglwaldexperiment) wurde 21 Jahre nach Kalkung mit 5 t/ha Dolomit erneut eine Beprobung der Lumbricidenfauna in der organischen Auflage und im Mineralboden durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass sich die Regenwurmlebensgemeinschaft sowohl hinsichtlich ihrer Gesamtabundanz als auch ihrer -biomasse jener einer ungekalkten Kontrollfläche wieder angenähert hatte. Auch die Artzusammensetzung auf der ehemals gekalkten Fläche glich den Verhältnissen auf der ungekalkten Vergleichsparzelle, auf der die epigäische Art Dendrobaena octaedra deutlich dominierte. Zur Abschätzung des Baumarteneinflusses auf die Regenwurmfauna auf gleichem Standort wurde eine direkte angrenzende Buchenfläche ebenfalls untersucht. Während die Abundanz der Regenwürmer dort in der gleichen Größenordnung wie unter Fichte lag, war die Regenwurmbiomasse im Buchenbestand statistisch signifikant höher als auf den Fichtenparzellen. Darüber hinaus war die Artenzusammensetzung deutlich zugunsten von Lumbricus rubellus verschoben. Ein Vergleich mit bodenchemischen Kennwerten zeigt, dass die Größe der Regenwurmlebensgemeinschaften eng mit dem pH-Wert und der Basensättigung der organischen Auflage verbunden ist. Daneben scheint auch die Nahrungsgüte für die Regenwurmfauna bedeutsam zu sein. Wie die Ergebnisse zeigen, lässt sich eine Erhöhung der Biomasse der Regenwürmer und eine damit einhergehende Verbesserung der Humusform dauerhaft nur dann erreichen, wenn Säurestatus und Nahrungsgüte das Vorkommen leistungsfähiger Arten ermöglichen. Dies ist, in Abhängigkeit der standörtlichen Verhältnisse, durch die Einbringung von Laubbaumarten wie der Buche möglich.
Fragestellung: Das Projekt behandelt die Auswirkungen von Gruppenschirmstellung und Kahlschlag auf den Nährstoffhaushalt von Fichtenaltbeständen in drei repräsentativen Beständen Bayerns (Ebersberg (Münchner Schotterebene), Flossenbürg (Innerer Oberpfälzer Wald) und Höglwald (Oberbayerisches Tertiärhügelland)). Die gewählten Standorte unterscheiden sich hinsichtlich Klima, Boden, Stoffeintrag, Bestandesdichte und Bodenvegetation. Am Standort Ebersberg werden die Untersuchungen seit 2002 durch eine unechte Zeitreihe ergänzt. Diese umfasst folgende Versuchsflächen: 1) Buchenverjüngung 2 Jahre nach Gruppenschirmstellung und Pflanzung 2) 10-jährige Buchenverjüngung auf Femelfläche mit Rändelungshieb 3) 20-jährige Buchen aus Femelschlagsverjüngung mit Räumungshieb 4) Buchenverjüngung 2 Jahre nach Kleinkahlschlag und Pflanzung 5) 10-jährige Buchenverjüngung nach Kleinkahlschlag 6) 20-jährige Buchen auf ehemaliger Kahlfläche. Ergebnisse: In Folge der im Winter 1999/2000 durchgeführten Kahlschläge kam es an allen drei Standorten zu einem deutlichen Anstieg der Nitratkonzentration im Sickerwasser und einer Erhöhung der Nitratausträge. Die fehlenden Nährstoffaufnahme durch den Bestand und eine verstärkte Mineralisation von Nadel- und Wurzelstreu bei erhöhter Bodentemperatur und einem ausgeglichen hohem Bodenwassergehalt sind die Hauptursachen. In Ebersberg und Höglwald werden Maximalwerte von ca. 150 mg l-1 Nitrat erreicht. In Flossenbürg verhindert die dichte Bodenvegetation durch Nährstoffaufnahme und Beschattung des Bodens einen starken Anstieg der Nitratkonzentration. Veränderungen in den Jahresmittelkonzentrationen für Nitrat sind umso deutlicher, je niedriger die Nitratkonzentrationen vor dem Kahlschlag lagen. In Folge der hohen Nitratausträge, im Höglwald über 200 kg N ha-1 in zwei Jahren, kommt es zu Kationenexport und einer verstärkten Tiefenversauerung. Nährstoffbilanzen ergeben Verluste vor allem für Magnesium. Signifikante Änderungen der Menge austauschbarer Kationen konnten jedoch nicht festgestellt werden. Gruppenschirmstellungen führten in Ebersberg und im Höglwald bisher nur zu einem geringen Anstieg von Nitratkonzentration sowie Nitrat- und Kationenaustrag. Der demgegenüber höhere Stoffexport in Flossenbürg, wo einegrößere zentrale Baumgruppe (10 Bäume) entnommen wurde, deutet einen Zusammenhang zwischen der Höhe von Nitrat- und Kationenflüssen und der Größe der Lücken im Kronendach an. Während des Beobachtungszeitraums waren die Magnesiumverluste geringer als auf derKahlfläche und wurden durch den Eintrag gedeckt. Dagegen führt die Festlegung von Calcium und Kalium in Holz und Rinde des auf den Femelflächen verbleibenden Altbestandes zu einem Nährstoffentzug aus dem Boden, der auf den entsprechenden Kahlflächen nicht stattfindet. Erste Ergebnisse der unechten Zeitreihe deuten an, dass die Nährstoffverluste bei Femelwirtschaft nicht unbedingt deutlich niedriger liegen müssen als nach Kahlschlag.
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