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dc.contributor.advisor Leuschner, Christoph Prof. Dr. de
dc.contributor.author Gaul, Dirk de
dc.date.accessioned 2012-05-16T12:09:55Z de
dc.date.available 2013-01-30T23:50:50Z de
dc.date.issued 2008-10-06 de
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B649-0 de
dc.description.abstract Feinwurzeln gelten als eine der bedeutendsten Senken im Kohlenstoffhaushalt von Bäumen. Eine genaue Quantifizierung der Bedeutung von Feinwurzelsystemen für den Kohlenstoffkreislauf in Wäldern ist jedoch aufgrund methodischer Schwierigkeiten bislang nicht möglich. In der vorliegenden Dissertation wurden sequentielle Bohrstockbeprobung und Minirhizotrone angewandt um die Auswirkungen von experimenteller Sommertrockenheit und Winterfrost auf die Feinwurzeldynamik von Picea abies im Fichtelgebirge zu untersuchen. Zusätzlich wurde die Lebensdauer von Feinwurzeln in Abhängigkeit von Durchmesser, C/N-Verhältnis und Bodentiefe unter natürlichen Bedingungen durch sequentielle Bohrstockbeprobung, Minirhizotron- und Radiocarbountersuchungen ermittelt. Es wurden die Hypothesen untersucht, dass (i) Austrocknung und Frost die Feinwurzelmortalität erhöhen und dadurch den Eintrag von organischem Material in die Rhizosphäre vergrößern und dass (ii) der trockenheits- beziehungsweise frostbedingte Feinwurzelverlust zu einem kompensatorischen Feinwurzelwachstum nach Wiederbefeuchtung beziehungsweise Auftauen führt. Der Ausschluss von Regenwasser über eine Zeit von 6 Wochen verringerte die Bodenfeuchte im oberen Mineralboden von 20 auf 12 Vol. % während das Räumen von Schnee zu Bodenfrost mit Temperaturen von bis zu -5.5 °C in der organischen Auflage führte. Die Ergebnisse der sequentiellen Bohrstockbeprobung zeigten, dass Austrocknung und Frost die Feinwurzelmortalität in der organischen Auflage um 61 beziehungsweise 29 % erhöhten. Der trockenheits- beziehungsweise frostbedingte Feinwurzelverlust wurde jedoch durch erhöhte Feinwurzelproduktion ausgeglichen. Die Ergebnisse der Minirhizotronuntersuchungen deuten darauf hin, dass der Ausschluss von Regenwasser lediglich die Feinwurzeldynamik in der Auflage beeinflusste, während das Schnee räumen zusätzlich Mortalität und Produktion in den oberen 25 cm des Mineralbodens erhöhte. Es wurde errechnet, dass Austrocknung und Frost den Kohlenstoffeintrag in den Boden um 28 beziehungsweise 47 g m-2 erhöhten. Unter natürlichen Bedingungen waren Kohlenstoffalter und C/N-Verhältnis von Feinwurzeln am geringsten in der organischen Auflage und stiegen mit zunehmender Tiefe an. Feinwurzeln > 0.5 mm Durchmesser lebten länger als Feinwurzeln < 0.5 mm. Außerdem wurden die Ergebnisse der durchschnittlichen Lebensdauer stark von der gewählten Untersuchungsmethode beeinflusst. Die Werte der Radiocarbonanalysen deuteten darauf hin, dass Feinwurzeln im untersuchten Fichtenbestand länger als 5 Jahre leben, während sequentielle Bohrstockbeprobung und Minirhizotronuntersuchungen zu deutlich kürzere Lebensdauern (< 1 Jahr) führten. de
dc.format.mimetype application/pdf de
dc.language.iso eng de
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nd/2.0/de/ de
dc.title The effects of climate change on fine root dynamics in a Norway spruce forest de
dc.type doctoralThesis de
dc.title.translated Die Auswirkungen von Klimawandel auf Feinwurzeldynamik in einem Fichtenbestand de
dc.contributor.referee Leuschner, Christoph Prof. Dr. de
dc.date.examination 2008-08-01 de
dc.subject.dnb 580 Pflanzen (Botanik) de
dc.description.abstracteng Because of methodological restrictions, exact quantifications of the carbon sink strength of fine root systems are not available for mature forests. However, for assessing the effects of climate change on root-derived carbon fluxes to the soil, this knowledge is urgently needed. In my thesis, I applied sequential soil coring and minirhizotron observations to investigate the impacts of experimental summer drought and winter frost on fine root dynamics of Norway spruce by replicated throughfall exclusion and snow removal experiments in Southeast Germany. In addition, I estimated fine root longevity distribution with root diameter, root C/N ratio and soil depth under natural conditions using sequential soil coring, minirhizotrons and radiocarbon analyses as three independent methods. I tested the hypotheses that (i) soil drought and soil frost increase fine root mortality leading to a higher input of root-born organic matter into the soil and that (ii) drought- and frost-induced fine root mortality is compensated by higher rates of fine root production. Excluding throughfall for a period of six weeks reduced average soil moisture from 20 to 12 vol. % in the upper mineral soil, while snow removal induced soil frost with temperatures down to -5.5 °C in the organic layer. Sequential coring showed that soil drought and frost increased fine root mortality in the organic layer of the studied spruce stand by 61 and 29 %, respectively. However, enhanced fine root production compensated for the root losses caused by water shortage and low temperatures. Minirhizotron observations revealed that drought stress was mainly restricted to the organic layer, while frost stress was similar in the organic layer and the upper 25 cm of the mineral soil. We calculated that experimental soil drought and frost led to additional carbon inputs to the soil of about 28 and 47 g m-2. Under natural conditions, the carbon age of fine roots increased with depth from 5 years in the organic layer to 13 years in 40-60 cm mineral soil. Similarly, the C/N ratios of fine root samples were lowest in the organic layer and increased with depth. Roots > 0.5 mm in diameter tended to live longer than roots < 0.5 mm in diameter. Furthermore, the results on mean root longevity were strongly influenced by the method of investigation. Radiocarbon analyses yielded with 5.4 years much higher estimates than sequential coring (0.9 years) and minirhizotron observations (0.7 years). I conclude that even periods of relatively mild drought and frost have considerable potential to increase fine root mortality and the associated input of root-derived carbon to the soil organic matter pool in temperate Norway spruce forests. In addition, I propose that sequential coring and minirhizotron observations are likely to underestimate fine root longevity, while radiocarbon analyses may lead to overestimations. de
dc.contributor.coReferee Hölscher, Dirk Prof. Dr. de
dc.subject.topic Mathematics and Computer Science de
dc.subject.ger Bodenfrost de
dc.subject.ger Feinwurzeln de
dc.subject.ger Feinwurzeldynamik de
dc.subject.ger Minirhizotrone de
dc.subject.ger Radiocarbon de
dc.subject.ger Wurzelalter de
dc.subject.eng fine roots de
dc.subject.eng longevity de
dc.subject.eng minirhizotrons de
dc.subject.eng radiocarbon de
dc.subject.eng root dynamics de
dc.subject.eng sequential coring de
dc.subject.eng soil frost de
dc.subject.eng throughfall exclusion de
dc.subject.bk 42.44 de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1907-2 de
dc.identifier.purl webdoc-1907 de
dc.affiliation.institute Biologische Fakultät inkl. Psychologie de
dc.subject.gokfull WNA 250: Wald, Urwald {Biologie, Ökologie} de
dc.identifier.ppn 610442783 de

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