Einfluß einwandernder Espen (Populus tremuloides) auf den Stickstoffhaushalt nordamerikanischer Prärieökosysteme

Abstract

In einem Grasland-Wald-Ökoton wurde untersucht, ob der gegenüber dem Graslandboden höhere Mineralstickstoffgehalt des Waldbodens mit dem Alter der Bäume, der Bodenfeuchte, der Lufttemperatur oder dem relativen Lichtgenuß im Wald zusammenhängt. Dazu wurden diese Faktoren in Espenhainen (Populus tremuloides) auf Radialtransekten, die in die angrenzende Prärie verlängert wurden, gemessen. Es zeigte sich, daß der Stickstoffgehalt mit abnehmender Bodenfeuchte ansteigt. Nur diese Korrelation war signifikant. Die Ergebnisse deuten an, daß der höhere Stickstoffgehalt in Hainböden auf eine geringere Stickstoffaufnahme der Hainarten bei Bodentrockenheit zurückzuführen ist. Als Alternative zu dieser Erklärung wurde die Annahme geprüft, daß die stickstoffärmere Streu in Wäldern wegen geringerer Evapotranspiration im Schatten schneller zersetzt wird als die stickstoffreichere Streu im benachbarten Grasland und dies zu einem höheren Mineralstickstoffgehalt im Waldboden führt. Dazu wurde der Einfluß der Streusorte (Grasgemisch oder Espe), des Biotoptyps (Grasland oder Espenhain) und der Beschattung (ohne oder mit künstlicher Beschattung) auf die Raten des Trockenmasseverlustes und der Stickstoffabgabe der Streu bestimmt. Je 2 g Ende April gesammelter Vorjahresstreu wurde in 1 dm2 großen Netzen Anfang Mai auf die Versuchsflächen ausgebracht. Zur Messung der Stickstoffauswaschung wurden unter die Streunetze Beutel mit Ionenaustauschern gelegt. Mit unbedeckten Austauscherbeuteln wurde die Stickstoffdeposition bestimmt. Je ein Viertel der Streunetze und Austauscherbeutel wurden nach 4, 9, 16 und 21 Wochen geerntet. Aus dem Masseverlust der Streu und der Stickstoffauswaschung wurden die Raten der Zersetzung, Stickstoffabgabe- und -anhäufung berechnet. Grasstreu wurde signifikant schneller (k= -1,36) als Espenstreu (k= -0,44) und beide Sorten jeweils in unbeschatteten Prärieteilflächen schneller als in anderen Teilflächen zersetzt. Die Grasstreu fing weniger Stickstoff aus der Deposition auf und ließ mehr davon durch als Espenstreu. Eine chemische Analyse der zersetzten Streu zeigte, daß bei Berücksichtigung der Deposition beide Sorten Stickstoff verloren hatten. Dieser Verlust war vermutlich durch Fragmentierung der Streu, jedoch nicht durch Mineralisation entstanden. Da entgegen der Annahme Espenstreu trotz Beschattung am langsamsten zersetzt wurde, wird Streuzersetzung als Erklärung des höheren Stickstoffgehaltes in Hainböden verworfen und stattdessen die Annahme beibehalten, daß Trockenheit die Stickstoffaufnahme im Hain begrenzt.