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Soil chemical and biological changes through the N2 fixation of black locust (Robinia pseudoacacia L.) - A contribution to the research of tree neophytes

dc.contributor.advisorBeese, Friedrich Prof. Dr.de
dc.contributor.authorBerthold, Dirkde
dc.date.accessioned2005-09-21T15:11:30Zde
dc.date.accessioned2013-01-18T10:56:57Zde
dc.date.available2013-01-30T23:51:26Zde
dc.date.issued2005-09-21de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B0E4-6de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-2279
dc.description.abstractDie mit Beständen der neophytischen Baumart Robinia pseudoacacia L. (Robinie) bestockte Fläche wurde weltweit auf ca. 3 Mio. ha ausgeweitet. Auch in Europa und Deutschland ist mit einem steigenden Anbau dieser anspruchslosen und für ihre hochwertige Holzqualität geschätzten Baumart zu rechnen. Als Leguminose ist die Robinie in der Lage mit Hilfe von symbiontischen Bakterien (Rhizobium spec.) Luftstickstoff zu fixieren. Die N-Fixierung in Robinienbeständen (35-150kg N / ha & Jahr) kann jedoch zusätzlich zu der hohen Deposition anorganischer N-Verbindungen aus der Atmosphäre (Ø in europäischen Waldökosystemen 20-30 kg N / ha & Jahr) zu Problemen führen. Die starke Anreicherung der Vegetation und der Böden mit Stickstoff und die anschließenden N-Umwandlungsprozesse unter Robinienbeständen haben hohe Nitrifikationsraten im Mineralboden zur Folge. Dadurch kann es zur Auswaschung von Nitrat und Mb-Kationen kommen, was zu einem signifikanten Abfall des pH Wertes im Oberboden, zur Nährstoffverarmung und zur Nitrat-Kontamination des Grundwassers führen kann. Beobachtungen aus der forstlichen Praxis zeigen außerdem, dass der Anbau der Robinie über mehrere Generationen auf demselben Standort häufig zu einem starken Zuwachsrückgang der Bestände führt. Die Zusammenhänge der für diese Beobachtungen verantwortlichen Prozesse sind jedoch gegenwärtig weitgehend unbekannt.Die vorliegende Arbeit liefert einen Beitrag zur Diskussion über die Einführung des Baum-Neophyten Robinia pseudoacacia L. in Bezug auf dessen Auswirkungen auf bodenchemische und -biologische Größen. Weiterhin war es Ziel dieser Studie, die für den beobachteten Zuwachsrückgang nach wiederholtem Robinienanbau auf demselben Standort verantwortlichen Prozesse aufzuklären.Folgende Hypothesen wurden getestet:I. Die N-Fixierung durch die Rhizobien der Robinie ist nicht so fein reguliert, dass lediglich der Bedarf der Bäume gedeckt wird, so dass es zu einer N-Anreicherung der organischen Auflagen und Mineralböden kommt.II. Die Stickstoffanreicherung führt zu höheren Mineralisations- und Nitrifikation-Raten, welche mit erhöhter interner Protonen-Produktion sowie Auswaschungsverlusten von Nitrat und Begleitkationen verbunden sind. Hinzu kommt, dass es bei der N-Versorgung über die Fixierung von Luftstickstoff zu einer Versauerung der Rhizosphäre kommt.III. Die bodenchemische Degradation aufgrund von Versauerung und erhöhten Konzentrationen gelöster Al-Spezies beeinträchtigt allgemein die Bodenmikroorganismen und führt zur Dominanz von Rhizobienstämmen, die hinsichtlich ihrer N-Bindungsraten wenig effektiv sind. Die Impfung des Bodens mit effektiven Rhizobienstämmen erhöht daher die Bindungsrate atmosphärischen Stickstoffs, das Wachstum und den N-Gehalt der Pflanzen und verstärkt die oben angeführten Prozesse der N-Anreicherung und Degradation der Böden.IV. Die Exudation von H-Ionen durch die Feinwurzeln der Robinie verursachen einen starken Abfall des pH-Wertes in der Rhizosphäre.V. Veränderungen bodenchemischer Parameter (Versauerung & Nährstoffverarmung) als Folge der N-Umsetzung im Boden zusammen mit abnehmenden N-Fierungsraten durch die Infektion mit wenig effektiven Rhizobienstämmen und dem verstärkten Auftreten bodenbürtiger Pathogene sind Faktoren, welche für den Wachstumsrückgang nach Langzeitkultivierung der Robinie auf dem gleichen Standort verantwortlich sind.Die Ergebnisse der Untersuchungen werden Bezug nehmend auf die Hypothesen zusammenfassend dargestellt:I. Neben der Vegetation ist die organische Bodenauflage ein wichtiger Speicherort für Stickstoff in Wäldern. Auf kalkarmen Standorten in Ungarn wurden in Robinien-Reinbeständen signifikant höhere organische Auflagemengen gemessen als in Eichen-Reinbeständen [Untersuchung (1)]. Dies spiegelte sich auch in signifikant höheren Stickstoff-Vorräten wider. Die vergleichsweise hohe Akkumulation organischer Substanz unter Robinien weist auf hohe Streuproduktionsraten und, trotz theoretisch günstiger Abbaubedingungen aufgrund hoher Jahresmitteltemperaturen und enger C/N-Verhältnisse, auf eine schlechtere Zersetzbarkeit der Robinienstreu hin. Dieses Phänomen wurde auf die Kombination von hohen Lignin- und N-Konzentrationen zurückgeführt, welche die Mineralisation verzögert. In den Mineralböden unter Robinienbeständen waren nicht nur die N-Vorräte höher als in Eichenbeständen, sondern auch die N-Konzentrationen, wiederum verbunden mit engeren C/N Verhältnissen. Diese Ergebnisse bestätigen den beträchtlichen Einfluss der Robinie auf den N-Status der Böden. In Bezug auf die Dauer des Robinienanbaus auf dem selben Standort wurde beobachtet, dass die N-Akkumulation in Beständen der zweiten Baumgeneration höher ist als in Beständen der ersten Generation. In der zweiten Untersuchung (Gewächshausversuch) verursachte die Vorbehandlung des Bodens (Trocknen, Sieben, Wiederbefeuchten) eine starke initiale Mineralisation der organischen Bodensubstanz und anschließende Nitrifikation, was zu hohen anorganischen N-Gehalten des Substrats zu Versuchsbeginn führte. Am Ende der Untersuchung wurde jedoch eine starke Absenkung des Gehalts mineralischer N-Fraktionen festgestellt. Offensichtlich waren die Raten der N-Fixierung und der N-Eintrag mit der Streu junger Robinien noch nicht hoch genug, um die Stickstoffverluste durch die Pflanzenaufnahme und Auswaschung während des Beobachtungszeitraumes auszugleichen bzw. zu übertreffen. Die postulierte N-Anreicherung der organischen Auflagen und des Mineralbodens in Robinienbeständen kann durch die Ergebnisse der chemischen Bodeninventur ungarischer Standorte bestätigt werden. Für den Gewächshaus-Versuch war die Dauer des Robinienwachstums unter den verschiedenen chemischen und biologischen Bodenvarianten offenbar zu kurz, um den Stickstoffgehalt der Böden zu erhöhen.II. Die N-Akkumulation in Robinienbeständen Ungarns hatte eine Bodenversauerung verbunden mit einer Verarmung anderer Nährstoffe zur Folge. Im Vergleich zu Eichenbeständen wurden tiefere pH-Werte und Basensättigungen sowie höhere Konzentrationen von Ma-Kationen (H, Fe und Al) im Oberboden gemessen. Für Robinien-Eichen-Mischbestände wurde angenommen, dass die Effekte auf den Boden zwischen denen der jeweiligen Reinbestände lägen. Dies konnte jedoch für die meisten Bodenparameter der ungarischen Standorte nicht bestätigt werden. Wie auch durch andere Untersuchungen bestätigt, können Standortsveränderungen durch den Anbau von Mischbeständen nicht durch lineare Verknüpfung der ermittelten Effekte unter Monokulturen bestimmt werden. Im Gewächshausversuch [Experiment (2)] wurden Effekte des Robinienanbaus auf den Bodenchemismus anfänglich durch die oben genannte erhöhte Mineralisation überdeckt. Jedoch führte ein gesteigertes Pflanzenwachstum auf beiden gekalkten Böden nach zwei Vegetationsperioden zur pH-Absenkung und auf dem mäßig gekalkten Boden zu einer Verringerung der Basensättigung. Aufgrund von gesteigertem Pflanzenwachstum und eingeschränkter Pufferkapazität im mäßig gekalkten Boden (pHKCl 4,8) zeigten sich die stärksten Auswirkungen des Robinien-Wachstums in Bezug auf Boden-Versauerung und -Nährstoffverluste in dieser Variante.III. Bodenkalkung und Beimpfung mit effektiven Rhizobium-Stämmen sollten günstige Bedingungen für das Überleben und die Aktivität der Bakterien, die Knöllchenbildung, die N2-Fixierung und für das Pflanzenwachstum schaffen. Während des Untersuchungszeitraumes von zwei Vegetationsperioden [Experiment (2)] wurden das Wachstum der Robinien und die Knöllchenbildung durch die Bodenkalkung stark gefördert, wohingegen Auswirkungen der Inokulation weniger stark auftraten. Der Höhen- und Durchmesserzuwachs geimpfter Robinien war im ersten Jahr geringer und im zweiten Jahr höher als in Böden ohne Inokulation, was auf einen verzögerten positiven Effekt dieser Behandlung aufgrund des anfänglich hohen Kohlenhydrat-Bedarfs zur Etablierung der Symbiose hindeutet. Lediglich in der mäßig gekalkten Boden-Variante (pHKCl 4,8) führte die Impfung zu erhöhter Biomasse- und Knöllchenbildung. Die Knöllchenaktivität, welche anhand von CO2-Produktionsraten frisch inkubierter Knöllchen bestimmt wurde, war durch die Inokulation nicht beeinflusst. Weiterhin konnte kein Einfluss der Impfung auf die Stickstoff-Konzentration und -Akkumulation im Pflanzengewebe nachgewiesen werden. Hinsichtlich der postulierten Veränderungen bodenchemischer Parameter führte die Inokulation mit effektiven Bakterienstämmen weder zu verstärkter Bodendegradation, noch zu erhöhter N-Anreicherung.IV. In Abhängigkeit von der Verfügbarkeit anorganischer N-Fraktionen im Boden können Robinien ihren N-Bedarf sowohl durch die Aufnahme von NO3, NH4 als auch durch die Fixierung atmosphärischen Stickstoffs decken. Die Aufnahme von mineralischem Stickstoff und der Prozess der Fixierung können gleichzeitig stattfinden, wobei die jeweiligen Raten nicht direkt messbar sind. Pflanzen mit NO3-Ernährung gleichen den hierdurch entstehenden negativen Ladungsüberschuss durch die Ausscheidung von HCO3-Ionen in die Rhizosphäre aus und erhöhen dadurch den pH-Wert der Rhizosphäre, wohingegen die Aufnahme von NH4 und der hieraus resultierende positive Ladungsüberschuss mit einer H-Abgabe verbunden ist, welche die Rhizosphäre versauert. Wenn Leguminosen, wie z.B. Robinia pseudoacacia, auf die N2-Fixierung als einzige Stickstoffquelle für das Pflanzenwachstum angewiesen sind, dann nehmen sie mehr Kationen als Anionen aus dem Boden auf und gleichen den resultierenden Überschuss an positiven Ladungen durch die Ausscheidung von H-Ionen aus und versauern somit die Rhizosphäre ebenfalls. pH Messungen entlang der Wurzeloberfläche junger Robinien [Experiment (3)] ergaben um 0,7 bis 0,8 pH-Einheiten niedrigere Werte als im Boden. Die errechneten H3O-Konzentrationen betrugen 2 bis 11 µmol/L in den gekalkten und bis zu 44 µmol/L in den ungekalkten Böden, was eine hohe Protonenabgabe anzeigt. Durch die Anwendung eines Rhizosphären-Modells konnten die gemessenen pH-Absenkungen durch überwiegende NH4+-Aufnahme in den ungekalkten (pHKCl 3,4) und moderat gekalkten (pHKCl 4,8) Böden erklärt werden, sowie durch variierende NH4/NO3-Aufnahmeraten in den stark gekalkten Böden (pHKCl 6,2) beschrieben werden. Die starke Mineralisation der organischen Bodensubstanz aufgrund der Boden-Vorbehandlung, die erhöhte Nitrifikationsrate nach der Kalkung und die durch diese Prozesse stark erhöhten Gehalte anorganischen Stickstoffs beeinträchtigten die Fixierung und Aufnahme von atmosphärischem N2. Folglich ließen sich die gemessenen und modellierten pH-Absenkungen in der Rhizosphäre vor allem durch die Aufnahme von NH4 oder NO3 und weniger durch die symbiontische N-Fixierung erklären. Andererseits weisen die gemessenen geringen Gehalte mineralischer Stickstofffraktionen des Bodens zu Versuchende daraufhin, dass auch die Fixierung atmosphärischen Stickstoffs einen bedeutenden Einfluss auf die N-Bilanz und die Bodenversauerung hatte. Die jeweiligen Anteile der, von den jungen Robinien aufgenommenen unterschiedlichen N Spezies, können im Rhizotron-Experiment nicht quantifiziert werden. Daher konnten für die in der Rhizosphäre beobachtete Versauerung nur Szenarien berechnet werden, die jedoch plausible Erklärungen ergaben.V. Wuchsdepressionen nach wiederholtem Anbau einer Pflanzenart auf dem selben Standort aus bodenchemischen und -biologischen Gründen sind ein bekanntes Phänomen in der Land- und Forstwirtschaft. Im Rahmen der vierten Untersuchung wurde keine direkte Identifikation der vorhandenen Rhizobienstämme und der bodenbürtigen Pathogene vorgenommen. Die Beteiligung dieser bodenbiologischen Faktoren wurde indirekt ermittelt, indem die für diese Studie verwendeten Böden von Standorten mit dokumentierter Wuchsdepression stammten. Es wurde das Wachstum junger Robinien auf sterilisierten und unbehandelten Böden sowie der Stickstoffgehalt dieser Pflanzen nach einer Vegetationsperiode verglichen. Auf kalkarmen Böden erhöhte die Bodensterilisation den relativen Höhen- und Durchmesserzuwachs der Robinien. Allerdings konnten keine signifikanten Effekte auf den Biomassezuwachs beobachtet werden. Die Sterilisation erhöhte den N-Gehalt des Pflanzengewebes und verringerte die Knöllchenbildung der Robinien signifikant. Die unspezifische Fumigation mit Basamid tötete viele Bodenorganismen ab und führte somit zu einer Freisetzung von leicht mineralisierbarem Stickstoff in den Boden, welcher das Pflanzenwachstum anregte und die Knöllchenbildung hemmte. Die Ergebnisse dieses Versuchs konnten die Hypothese des Zuwachsrückgangs durch die Beteiligung biologischer Parameter nicht einwandfrei bestätigen. Zur Überprüfung des Einflusses veränderter Rhizobiengemeinschaften und des verstärkten Auftretens bodenbürtiger Pathogene als Folge wiederholten Robinien-Anbaus ist in einem weiteren Versuch eine Bestimmung dieser Organismen unter natürlichen Umweltbedingungen vorgesehen.Die Untersuchungen verdeutlichen, dass der Anbau von Robinia pseudoacacia L., in Abhängigkeit von Stickstoffgehalt und Pufferkapazität des Bodens, negative Auswirkungen auf bodenchemische Eigenschaften haben kann. Direkte Effekte auf bodenbiologische Größen konnten aber nicht einwandfrei nachgewiesen werden. Als allgemeine Schlussfolgerung aus dieser Studie ist der dauerhafte Anbau der Robinie in Reinbeständen nicht ohne Probleme zu bewerten. Neben anderen ökologischen Risiken verbunden mit Monokulturen ist das Potential der Robinie zur Bodendegradation auf ärmeren und mittleren Standorten Grund genug, sie waldbaulich nur als Mischbaumart zu behandeln. Dabei können der N-Überschuss besser ökologisch verwertet und die negativen Folgen reduziert werden. Auf guten Standorten ist ihre Bedeutung ohnehin gering, da dort anspruchsvolleren Baumarten Vorrang gegeben wird. In Gebieten, in denen sich die Robinie als invasive Baumart darstellt, sollte verhindert werden, dass sie Waldbestände dominiert.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.htmlde
dc.titleSoil chemical and biological changes through the N2 fixation of black locust (Robinia pseudoacacia L.) - A contribution to the research of tree neophytesde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedBodenchemische und -biologische Veränderungen durch die N-Fixierung der Robinie (Robinia pseudoacacia L.) - Ein Beitrag zur Erforschung von Baumneophytende
dc.contributor.refereeBeese, Friedrich Prof. Dr.de
dc.date.examination2005-07-29de
dc.subject.dnb500 Naturwissenschaftende
dc.description.abstractengWorldwide the land area covered by stands with the neophytic tree legume Robinia pseudoacacia L. (black locust) has expanded to about 3 Mio. ha and is predicted to extend further in the future. Besides the rising atmospheric inorganic N deposition (mean 20-30 kg N / ha & yr) to forest ecosystems in Europe, N fixation rates (35-150 kg N / ha & yr) in black locust stands can enhance the problems associated with increasing N inputs into forest ecosystems. The strong N-enrichment in the vegetation and soils and the subsequent processes of N transformation under forest stands of Robinia can result in high nitrification rates in the mineral soil. Moreover, leaching of nitrate and base cations may occur, causing a significant drop in the pH of the surface soil that can lead to nutrient depletion as well as to nitrate contamination of the groundwater. After long-term cultivation of Robinia stands on the same site decreases of their yield performance are observed. However, the involved processes responsible for this phenomenon are currently unknown.The present work contributes to the discussion of the implementation of the neophytic tree Robinia pseudoacacia L. according to its impact on chemical and biological soil parameters. Additionally, the aim of the study was to clarify the processes responsible for the observed growth decline after repeated black locust cultivation on the same site.It was hypothesized that:I. The N fixation rates of black locust stands are not regulated by the N demands for tree nutrition, leading to surplus N-fixation and subsequent N enrichment of the organic layer and mineral soil.II. N accumulation results in strong mineralization and nitrification coupled with elevated internal proton production and leaching losses of nitrate and associated base cations. Moreover, N supply by via fixation of atmospheric dinitrogen leads to an acidification of the rhizosphere.III. Soil chemical degradation due to elevated acidification and concentrations of soluble Al-species affects soil microorganisms and leads to the dominance strains of nodule-forming Rhizobium, which are mostly ineffective to fix atmospheric dinitrogen. Soil inoculation with effective Rhizobium strains elevates N fixation rates, plant growth and nitrogen content as well as the above mentioned processes of soil N-enrichment and degradation.IV. Proton excretion of Robinia fine roots causes a strong decrease of the rhizosphere pH.V. Changes of soil chemical properties (acidification & nutrient depletion) due to N transformations coupled with decreased N fixation rates through root infections with ineffective Rhizobium strains and enhanced appearance of soil-born pathogens are responsible for the reduction in growth after long-term cultivation of black locust on the same site.These hypotheses were verified by the results of the four studies:I. In addition to the vegetation, the organic layer is an important store for nitrogen under forest stands. A higher dry mass of the litter layer under pure black locust compared to oak stands in Hungary (first paper) resulted in significantly higher nitrogen stocks on non-calcareous sites. High amounts of organic matter in the black locust stands despite favourable mineralization conditions due to high annual temperature and low C/N ratios indicate high litter production rates as well as low decomposability of Robinia litter. This was attributed to the combination of high lignin and N concentrations above a certain threshold level that is retarding the mineralization rate. Higher N-concentrations and -stocks as well as lower C/N ratios in the mineral soils under black locust stands revealed the influence on the soil nitrogen status. Differences between N2 fixing and non-fixing trees became even more distinct, when the spatial heterogeneity of the data was reduced by the comparison of adjacent black locust and oak stands. Depending on the period of black locust cultivation on the same site, the nitrogen sequestration under black locust was observed to increase in the second tree generation. In the second study pre-treatment of the soil (drying, sieving and re-wetting) and liming caused strong mineralization and nitrification and led to high inorganic N-fractions at the beginning of the experiment. However, a strong decrease of the soil mineral N-fractions was detected at the end of the experiment. Obviously at this stage N2 fixation rates and litter input of young Robinia seedlings were not yet high enough to balance or exceed the amount of nitrogen reduced by plant uptake and leaching losses during the observation period. The nitrogen enrichment hypothesized in the organic layer and mineral soils under black locust can be confirmed by the data of the soil inventory under forest stands in Hungary. In the greenhouse experiment the period of Robinia cultivation under different chemical and biological soil conditions obviously was too short to increase the soil nitrogen status.II. Processes of soil acidification and nutrient depletion as a consequence of N fixation and black locust growth were found under pure stands in Hungary. Compared to oak forests, lower pH values and base saturation as well as higher concentrations of Ma cations (H, Fe and Al) were measured in the topsoil under Robinia stands. Under mixed stands of Robinia pseudoacacia and Quercus spec. it was expected that effects on soil chemical properties due to black locust would exist between pure stands of these tree species, but this was not the case for most soil parameters in the Hungarian sites. Obviously site effects by mixed stands of N-fixing and not N-fixing trees cannot be predicted as a summation of the corresponding monocultures. In the greenhouse study [experiment (2)] impacts of black locust cultivation on soil chemistry were again affected by strong mineralization processes at the beginning of the experiment, resulting in elevated pH values and base saturation in the planted pots of the unlimed soil treatments. However, due to enhanced plant growth in the limed soils, pH in both limed treatments and base saturation in the moderately limed soil decreased in the observation period of two years. The most negative effect of Robinia cultivation on soil pH and nutrient availability was found in the moderately limed soil, probably due to enhanced plant growth and limited buffer capacity.III. Liming and inoculation of soil with effective Rhizobium strains was intended to create favourable conditions for the survival and activity of symbiotic soil bacteria, for nodulation, N fixation and for plant growth. During the observation period of two growing seasons in the greenhouse experiment, liming strongly promoted plant growth and nodulation, whereas effects due to inoculation were less pronounced. The height and diameter growth of inoculated seedlings was lower in the first and higher in the second year than in soils without inoculation, indicating a delayed impact of that treatment due to high carbon costs for the establishment of the symbiosis. Inoculation led to elevated plant biomass and formation of nodules only in the moderately limed soil (soil pH 4.8). The nodule activity, measured as CO2 production rates of incubated fresh nodules, was not influenced by inoculation. Furthermore, no effects of inoculation on nitrogen concentrations and accumulation in plant tissue were found. With regard to changes of soil chemical properties, the inoculation treatment did not result in elevated soil degradation and nitrogen accumulation. This clearly indicates that the natural inoculum of the soil provide strains adapted to different soil chemical conditions.IV. Depending on the availability of inorganic nitrogen fractions in soils, black locust plants can take up N in forms of NO3 and NH4, or they rely on N2-fixation. The uptake of mineral N and the process of fixation can occur at the same time with unknown rates, respectively. Plants supplied with NO3 will counterbalance the corresponding excess of negative charges in plant tissue by releasing equivalent amounts of HCO3 into the rhizosphere and thereby increase rhizosphere pH, whereas roots react on the uptake of NH4 with the release of protons leading to rhizospheric acidification. When relying fully on atmospheric N, legumes like black locust take up more cations than anions, and hence release the excess of positive charges as H and acidify their rhizosphere. Measured pH values along the surface of black locust roots [experiment (3)] were 0.7 to 0.8 units lower than in the bulk soil. H3O concentrations were high (2 to 11 µmol/L in the limed and 44 µmol/L in the unlimed soils), indicating a strong proton release by the fine roots. A multispecies rhizosphere model explained the measured decrease of pH values by predominantly NH4 uptake in the unlimed and moderately limed soils, whereas measured pH values in the rhizosphere of the strongly limed soil were explained by various ratios of NH4/NO3 uptake. Strong mineralization due to soil pre-treatment and elevated nitrification after CaCO3 addition and the subsequent high content of inorganic nitrogen in soils resulted in a lowered fixation and uptake of atmospheric dinitrogen. Therefore measured and modelled pH decreases were primarily the result of NH4 and NO3 uptake and not of symbiotic N fixation. On the other hand, measured low soil content of mineral N fractions at the end of the experiment, indicated that fixation of atmospheric nitrogen was an important factor for the nitrogen nutrition and the rhizospheric acidification.V. Growth decline after repeated cultivation of a crop on the same site for soil chemical and biological reasons is a well-known phenomenon in agriculture and forestry. The impact of Rhizobium strains and soil-born pathogens on the growth decline of black locust was studied on soils originating from sites with observed yield decreases after long-term cultivation. Therefore the growth of black locust seedlings cultivated in sterilized and non-sterilized soils as well as the nitrogen content of plant tissue and the soils after one vegetation period were compared. Sterilization of non-calcareous soils increased the relative height and diameter growth rate. However, there was no significant effect on the total plant biomass. Plant nitrogen content was significantly elevated through sterilization, whereas nodulation was reduced. The non-specific soil fumigation killed all microorganisms and released high amounts of microbial N into soils, which enhanced plant growth and inhibited nodulation. The experiment therefore was not a proof of the hypothesis of yield depressions by biological parameters. To investigate the influence of modified Rhizobium strains and enhanced occurrence of soil pathogens due to repeated black locust cultivation, an identification of these organisms under natural site conditions is required.The studies showed that the cultivation of Robinia pseudoacacia L. has a clear impact on soil chemistry. Depending on the soil nitrogen status and buffer capacity this negatively influences the trees. Effects on biological soil parameters however can not be excluded. As a general outcome, the cultivation of Robinia in monospecific stands is not recommended. The potential of black locust for soil degradation on nutrient poor and mesic sites alone is reason enough to silvicultural integrate this tree species into mixed stands. The importance of black locust on rich sites is low due to the preference of tree species with higher nutrient demands.de
dc.contributor.coRefereeLüpke, Burghard von Prof. Dr.de
dc.subject.topicForest Sciences and Forest Ecologyde
dc.subject.gerAuswaschungde
dc.subject.gerBasische Kationende
dc.subject.gerBodenfruchtbarkeitde
dc.subject.gerInokulationde
dc.subject.gerN-Sättigungde
dc.subject.gerN-Fixierungde
dc.subject.gerRhizobiumde
dc.subject.gerRhizosphärede
dc.subject.gerRobiniede
dc.subject.gerVersauerungde
dc.subject.engacidificationde
dc.subject.engbase cationsde
dc.subject.engblack locustde
dc.subject.engexcess nitrogende
dc.subject.enginoculationde
dc.subject.engleachingde
dc.subject.engN fixationde
dc.subject.engrhizobiumde
dc.subject.engrhizospherede
dc.subject.engsoil fertilityde
dc.subject.bk48.32 Bodenkundede
dc.subject.bkBodenbewertungde
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-10-4de
dc.identifier.purlwebdoc-10de
dc.affiliation.instituteFakultät für Forstwissenschaften und Waldökologiede
dc.subject.gokfull114.2 Chemie des Bodens. Analysede
dc.subject.gokfull114.25 Bodenreaktionde
dc.subject.gokfullAziditätde
dc.subject.gokfullpH-Wertde
dc.subject.gokfullBodenversauerungde
dc.subject.gokfull114.261 Stickstoff und Stickstoffverbindungende
dc.identifier.ppn509327605de


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