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dc.contributor.advisor Michalzik, Beate Prof. Dr. de
dc.contributor.author Leitner, Daniela de
dc.date.accessioned 2010-02-03T15:23:31Z de
dc.date.accessioned 2013-01-18T11:24:27Z de
dc.date.available 2013-01-30T23:51:05Z de
dc.date.issued 2010-02-03 de
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B2E8-0 de
dc.description.abstract Der Schwerpunkt dieser Arbeit umfasste Untersuchungen zu den Auswirkungen simulierter ENSO- Trockenperioden auf die Dynamik von C, N, P sowie der Kationen Ca2+, K+, Mg2+ und Na+ in tropischen Wald- und Agroforstökosystemen. Für die Durchführung des replizierten Regenausschlussexperimentes wurde je eine ausgewählte Fläche im Randgebiet des Lore-Lindu-Nationalparks und in einem, in dieser Region weit verbreiteten, Kakao-Agroforst mit einer mehrgliedrigen Dachkonstruktion versehen. Um replizierte Ergebnisse zu erhalten, setzten sich die Dachkonstruktionen beider Flächen aus je drei überdachten und drei Kontrollflächen zusammen wobei ein Abdeckgrad von etwa 67 % für die Regenwaldflächen und von ca. 80 % auf dem Agroforst-Standort erzeugt wurde. Für die Regenwald- Dachflächen wurden aus dem Bestandesniederschlag Nährstoffverluste um 46 - 59 % gegenüber den Kontrollen ermittelt. Im Agroforst betrugen die Verringerungen der Flüsse auf den Dachflächen 75 - 79 %. Des Weiteren besaß der Regenwald auf seinen Dach- und Kontrollflächen 2 - 4-fach höhere DOC bzw. bis 2-fach höhere K+-Flüsse als der Agroforst. Umgekehrt lagen die DNb- und Ptot-Konzentrationen des Agroforstes 2-fach über denen der Regenwaldflächen. Als Folge des künstlichen Regenausschlusses traten in der organischen Auflage des Agroforstes signifikante qualitative und quantitative Veränderungen auf. Besonders Gliricidia sep. zeigte signifikant höhere C-, N-, P- und K+-Streueinträge auf den Kontrollen. Doch wirkte sich dies innerhalb der gesamten Streueinträge nur für N und K+ aus, sonst überwog der Einfluss der Streu von Theobroma cacao. Weder im Regenwald noch im Agroforst wurde ein erhöhter Blattabwurf als Merkmal für einen unter Trockenstress stehenden Bestand beobachtet. Die Streuauflage der Agroforst-Dachflächen wies als Folge der Abdeckung (80 %) verminderte Abbau- und Mineralisationsraten in Bezug auf die Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphorvorräte auf, da hier signifikant höhere mittlere Vorräte auf den Dachflächen quantifiziert wurden. Zudem zeigten sich für C, N, P K+ und TM auf den Dachflächen um 30 - 50 % höhere Zersetzungsdauern, was ebenfalls auf eine verminderte mikrobielle Abbautätigkeit und Freisetzung von C, N, P und K+ infolge der künstlichen Überdachung hindeutet. Die Oberbodenhorizonte des Agroforstes (0 - 10 cm) wiesen auf den zu 80 % überdachten Flächen signifikant geringere Kohlenstoff-, Phosphor- und Kaliumvorräte auf. Da aus der extrem trockenen organischen Auflage nur lokal Nährstoffe nachgeliefert wurden (Stammabfluss, Dachlücken), sanken vermutlich die Vorräte im Ah-Horizont. DOC wies, nach mehrmonatigen Experimentverlauf, in den Streuauflagen der Dach- und Kontrollflächen beider Standorte seine höchsten Flüsse/Flüsse auf. Infolge des künstlichen Regenausschlusses lagen die mittleren Konzentrationen der Dachplots beider Standorte signifikant über denen der Kontrollen. Die künstlich verringerten Wasserflüsse besaßen entsprechend der jährlichen DOC-Flüsse der Streuauflage beider Standorte den größten Einfluss. Hier wurde eine Reduzierung der Austräge um das dreifache (Wald) und das Fünffache (Agroforst) gegenüber den Kontrollen beobachtet. Die mittleren DNb-Konzentrationen des Agroforstes lagen von der Streuauflage bis zum Bv-Horizont über denen im Regenwald. DON besaß auf beiden Standorten den mit Abstand höchsten Anteil am DNb, außerdem stiegen die DNb/DON-Konzentrationen beider Standorte mit zunehmender Bodentiefe an. Infolge des künstlichen Regenausschlusses wurden die jährlichen DNb-Flüsse in der organischen Auflage des Regenwaldes um den Faktor 3 und im Agroforst um den Faktor 5 reduziert. Im Agroforst wurden zwei- bis sechsfach höhere Ptot-Konzentrationen als im Regenwald beobachtet, wobei beide Standorte einen hohen Anteil an DOP und nur geringe PO4-P-Konzentrationen aufwiesen. Beide Standorte zeigten im Bestandesniederschlag und der Streuauflage maximale Ptot-Konzentrationen. Die künstlich verminderten Wasserflüsse reduzierten die Ptot-Flüsse in den Ah- und Bv-Horizonten der Regenwald-Dachflächen um das 2-3-fache. Der Agroforst-Standort zeigte besonders in den Bv-Dachflächen eine Verringerung der Ptot-Austräge um das 16-fache. Im Gegensatz zu den Konzentrationserhöhungen von DNb/DON, fand keine messbare Erhöhung der Ptot-Konzentrationen statt. Der Einfluss des experimentellen Regenausschlusses auf den Makronährstoff Kalium zeigte sich in einer Verminderung der K+-Flüsse auf den Dachplots, welche im Regenwald das 2-6-fache bzw. im Agroforst das 2- bis 5-fache der Kontrollen erreichte. Zusammen mit den hohen Kationen-Konzentrationen erzeugten die in den Bv-Horizonten des Agroforstes vorhandenen Wassermengen sehr hohe K+, Ca2+, Mg2+ und Na+-Austräge, welche die Einträge über den Freilandniederschlag um ein Vielfaches überstiegen. Trotz vereinzelter signifikanter Auswirkungen während des künstlichen Regenausschlusses löste die Wiederbefeuchtungsphase im Agroforst keinen messbar erhöhten Mineralisierungs- und Mobilisierungsschub für DOC, DNb, Ptot, K+ sowie weiterer Nährstoffe aus, welcher für kurze Zeit den biologischen Bedarf und die Sorptionskapazität des Bodens überstieg und zu einem verstärkten Nährstoffaustrag mit dem Sickerwasser führte. Als Ergänzung zu den Stoffflussdynamik-Analysen im replizierten Regenausschlussexperiment wurde die Entwicklung der Stickstoffdynamik im Hinblick auf verschiedene Bewirtschaftungsmaßnahmen wie Variation der N-Düngung (0 und 100 kg Harnstoff ha-1) und der Unkrautbeseitigung (oft, selten) untersucht. Die Mittelwertvergleiche der C- und N-Gehalte sowie der C- und N-Vorräte zeigten zwischen den wenig und den stärker bewirtschafteten Teilflächen weder im Dezember 2006 noch im März 2008 signifikante Unterschiede. Einen wesentlich größeren Einfluss übten Standortfaktoren wie die Höhe der Versuchsflächen, das Alter der Kakaobäume und das Vorhandensein von ehemaligen Waldbäumen in den eher heterogenen Kakaobeständen aus. de
dc.format.mimetype application/pdf de
dc.language.iso ger de
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ de
dc.title Auswirkungen von ENSO-Trockenperioden und Landnutzungspraktiken auf die Dynamik von C, N und P in einem tropischen Regenwald und in Agroforst-Systemen in Zentral-Sulawesi, Indonesien de
dc.type doctoralThesis de
dc.title.translated Effects of ENSO droughts and land-use practices on soil C, N, P dynamics in a tropical rainforest and agroforestry systems in Central Sulawesi, Indonesia de
dc.contributor.referee Michalzik, Beate Prof. Dr. de
dc.date.examination 2010-01-25 de
dc.subject.dnb 550 Geowissenschaften de
dc.description.abstracteng This thesis aimed to characterize the response of nutrient (C, N, P) and cation (Ca2+, K+, Mg2+, Na+) soil pools and dynamics to experimental drought and land-use practices in Central Sulawesi, Indonesia. To carry out a replicated throughfall exclusion experiment in an outlying district of the Lore-Lindu-National-Park, and in a for this region typical Cacao-Agroforestry area, a multi-parted roof construction was installed at two areas in the Kulawi-Valey. Both selected areas were divided into three roof-plots and three control-plots. This roof construction achieved a throughfall exclusion of approx. 67 % in the rain forest and of approx. 80 % in the Cacao-Agroforestry area. As a result of the artificial throughfall exclusion, the throughfall of the roof-plots in the rain forest showed decreases of nutrient-fluxes of about 46 - 58 % compared to the control-plots. In the Cacao-Agroforest decreases of about 75 - 79,2 % were observed. The litter of Gliricidia sep. showed significant higher C-, N-, P- und K+ input fluxes on the control-plots than at the roof plots. However, for the entire litter input the part of Gliricidia sep. was only prevailed for N and K+, otherwise the influences of Theobroma cacao were dominant. Neither the rain forest nor the Cacao-Agroforest area showed higher litter fall as a indicator for a dry-stressed ecosystem stand. During the rain exclusion period the litter layer of the Agroforest roof-plots showed significant higher C-, N- and P-stocks and reduced decompositions and mineralisation rates compared to the controls. In addition, C, N, P and K+ on the roof plots posses a 30 - 50 % longer turnover time which likely was the result of a decreased microbial decompostion and reduced nutrient release (C, N, P and K+) due to water stress. In opposite to the higher nutrient stocks in the litter layer, the nutrient stocks (C, P, K+) of the upper mineral soil layer (0 - 10 cm) were significant lower on the roof-plots. Because of the extremly dry litter layer, decomposition and mineralisation processes were hampered and only a local nutrient release was possible (via stem flow, roof holes). Neither in the rain forest nor in the Agroforest area the artificial roof construction showed an effect on the deeper soil layer. At both sites, the nutrient fluxes of all investigated parameters were highest in the litter layer and upper soil horizons reflecting the important source function of these two compartments within both ecosystems. Nutrient fluxes in the rain forest and Cacao stands were characterised by a large proportion of DON in DNb. Besides both sites showed higher DON-fluxes in deeper soil horizons than in the upper soil, because of the nitrogen release and delivery from the soil matrix. The high proportion of DON in DNb point to a N-limited system. In comparison to the DNb/DON ratio, DOP possesses a large part in Ptot. This fact and the litter N:P ratios marked a P-limitation for both locations (rain forest: 21,8, Cacao-Agroforest: 13,3). Especially in the Cacao-Agroforest a high release of Ca2+ , Mg2+ was observed, which is a result of cation leaching from the soil matrix of the Hypereutric Cambisol. Despite significant effects during the artificial throughfall exclusion, there was no indication of enhanced decomposition and mineralisation rates for DOC, DNb, Ptot, K+ and the other nutrients caused by the subsequent rewetting phase in the Cacao-Agroforest. Consequently, the nutrient mobilization during the rewetting period was too low to surpass the biological nutrient demand and the absorption capacity of soil matrix to set off an increased nutrient export with seepage water. This could be attributed to the intensified nutrient up-take of the microbial biomass and the plant roots in this highly productive ecosystems, or to a dilution effect caused by the high rainfall amounts entering the soil after the roof removal. In addition to the investigations on the nutrient dynamics in the replicated throughfall exclusion experiment, a second aim was to study the development of the soil nitrogen dynamic in view of diverse cultivation measures like variation in nitrogen fertilization (0 and 100 kg urea ha-1) as well as weeding (2-, 6-monthly). Before (2006) and after (2008) the experimental manipulations, soil samples (0 - 10 cm) were taken from the intensively and less- intensively treated subplot forming part of 44 plots each in the Kulawi- and Palolo-Valey. Analysis results neither showed differences between intensively and less-intensively treated subplots in 2006 and 2008. Although the soil compartment is capable to buffer smaller changes in water deficits and nutrient losses, the field results showed that with intensified throughfall reduction not only the water supply but also the release and availability of nutrients were significantly diminished, potentially leading to nutrient deficiency symptoms in forest ecosystems and Agroforestry systems in the long run. de
dc.contributor.coReferee Jungkunst, Hermann PD Dr. de
dc.subject.topic Mathematics and Computer Science de
dc.subject.ger Regenausschluss de
dc.subject.ger tropischer Regenwald de
dc.subject.ger Kakao-Agroforst de
dc.subject.ger Südostasien de
dc.subject.eng rainfall exclusion de
dc.subject.eng tropical rain forest de
dc.subject.eng Cacao-Agroforest de
dc.subject.eng South-East-Asia de
dc.subject.bk 38.69 de
dc.subject.bk 48.16 de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-2365-2 de
dc.identifier.purl webdoc-2365 de
dc.affiliation.institute Fakultät für Geowissenschaften und Geographie de
dc.subject.gokfull VPJ 000 Südostasien de
dc.identifier.ppn 623833115 de

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