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Die Veränderung der P-Konzentration in Jahrringen von Bäumen als Indikator der P-Verfügbarkeit und P-Recyclingseffizienz von Waldökosystemen (Teilprojekt im DFG SPP 1685)

Abstract

Negative Trends der P-Gehalte in Blattspiegelwerten von Dauerbeobachtungsflächen legen den Schluss nahe, dass sich die P-Ernährung in Europa während der letzten zwei bis drei Jahrzehnte deutlich verschlechtert hat. Mögliche Ursachen dieses Phänomens könnten unter anderem die fortschreitende Bodenversauerung, Nährelemetungleichgewichte auf Grund hoher N-Deposition und damit einhergehendem größeren Biomassezuwachs, Bodenkalkung sowie die Zunahme von Trockenjahren oder Mastjahren (Jahre sehr hoher Samenproduktion) sein. Die Bestimmung von Element-Konzentrationen in Jahrringen bietet die Möglichkeit, Langzeittrends sowohl der P-Versorgung wie auch anderer Nährelemente, die von der Bodenversauerung (Ca, Mg, Al etc.), Eutrophierung (N) und anderer Umweltschwankungen beeinflusst werden, zu erkennen. In der zweiten Projektphase wollen wir auch die kurzfristigen Schwankungen der P-Gehalte im Splintholz betrachten, z.B. in Bezug auf durch Mastjahre hervorgerufene Schwankungen. Zudem bietet der P-Konzentrationsverlauf über den Stammquerschnitt die Möglichkeit, die P- Recyclingseffizienz in der hölzernen Biomasse abzuschätzen und somit eine der Kernfragestellungen des DFG- Schwerpunktprogramms 1685 „Ecosystem Nutrition“ zu untersuchen. In der ersten Projekt-Phase des Schwerpunktprogrammes konnten wir mit unseren Projektpartnern der Eidgenössischen Materialprüfungsanstalt (EMPA) in Dübendorf Schweiz zeigen, dass die Laser Ablation - Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry (LA-ICP-MS) erfolgreich als Messmethode zur Bestimmung von P und anderen Elementgehalten in Jahrringen verwendet werden kann. Die Methode soll nun weiterentwickelt werden, insbesondere um die räumliche Heterogenität der Nährelementverteilung im Jahrring besser zu erfassen. Die vorläufigen Ergebnisse von Fichten-Bohrkernen in 1,3 m Höhe zeigen, dass die Recyclingseffizienz auf „P-Recycling-Standorten" nicht höher ist als auf „P-Acquiring-Standorten" und dass die P-Ernährung auf dem am schwächsten mit Nährstoffen versorgten Standort nicht mit der weiterhin fortschreitenden Versauerung verbunden ist. Zusätzliche Analysen für weitere Standorte sind im Moment in Bearbeitung. In der nun angelaufenen zweiten Projektphase beabsichtigen wir, die Untersuchung auf Rinde und zusätzliche Stammhöhen, insbesondere in Bereichen mit höherer physiologischer Aktivität zu erweitern. Wir gehen davon aus, dass die P-Konzentration im Splintholz mit zunehmender Höhe im Stamm zunehmen wird, während die P-Konzentration im Kernholz konstant bleibt. Dieser Ansatz ermöglicht es uns, die höhenabhängigen Veränderungen der P-Konzentration innerhalb eines Jahrrings zu bestimmen und damit die P-Vorräte besser und repräsentativer für den gesamten Stamm berechnen zu können. Zusätzlich wollen wir in der zweiten Projektphase das Potential für kurzfristige Festlegung und Verlagerung von P im Splintholz untersuchen. Dazu untersuchen wir mit einem P-Düngeexperiment auf drei Buchenstandorten, wie sich die kurzfristige Steigerung der P-Verfügbarkeit im Boden auf die P-Konzentration im Splintholz auswirkt. Hier vermuten wir, dass die Festlegung von P im Splintholz und Rinde bei Bäumen von „P-Recycling-Standorten" stärker ist als bei „P-Acquiring-Standorten". Unsere Untersuchungen sind daher bedeutend für die Erstellung der P-.Bilanz der Ökosysteme, die in unserem DFG- Schwerpunktprogramm 1685 untersucht werden und ebenfalls für eine der zentralen Fragestellungen, ob die Recycling-Effizienz in „P-Recycling-Systemen" höher ist als in „P-Acquiring-Systemen".

Projektleitung:Prof. Dr.  Jürgen BauhusDr. Martin Kohler
Projektbearbeitung:Jörg Niederberger, Peggy Bierbaß
Finanzierung:Deutsche Forschungsgemeinschaft (SPP 1685)
Dauer:10/2013 - 09/2016 (Phase I)   und  10/2016 - 09/2019 (Phase II)
Partner:
  • Swiss Federal Laboratories for Material Science and Technology in Dübendorf (EMPA), Switzerland.
  • Prof. Hans Pretzsch, Chair of Forest Growth and Yield Science, TUM München
  • PD. Dr. Klaus von Wilpert, Forest Research Station  Baden-Württemberg
  • Prof. Dr. Friederike Lang, Chair of Soil Ecology, University of Freiburg
  • PD. Dr. Hans-Peter Kahle, Chair of Forest Growth, University of Freiburg


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