Blattwasserzustand und Wasserumsatz von vier Buchenwäldern entlang eines Niederschlagsgradienten in Mitteldeutschland

Abstract

1. Ziel der Studie war eine Analyse der Plastizität der Rotbuche (Fagus sylvatica L.) in Wasserumsatz und Wasserhaushaltsregulation bei Anpassung an Standorte mit stark unterschiedlichem Niederschlagsregime. Die Standortbedingungen der vier untersuchten Altbuchenbestände umfassen von einem subkontinentalen Klima bei 520 mm Jahresniederschlag an einem der niederschlagsärmsten Buchenstandorte in Mitteleuropa bis zu einer subozeanisch-montanen Klimaausprägung bei 1040 mm Jahresniederschlag einen weiten Bereich des Klimaspektrums mitteleuropäischer Buchenstandorte. 2. Über drei Vegetationsperioden wurden neben dem Niederschlagsregime auch mikroklimatische Standortparameter (Globalstrahlung, Temperatur und Wasserdampfsättigungsdefizit der Luft) sowie der Bodenwasserzustand (Matrixpotential, volumetrischer Wassergehalt, Nutzwassergehalt) der untersuchten Bestände erfaßt. 3. Tagesgänge der stomatären Blattleitfähigkeit wurden porometrisch bestimmt. Parallel dazu sowie "pre-dawn" erfolgten Messungen der Blattwasserpotentiale mit der Druckkammermethode. Druck-Volumen-Analysen ergaben Kennwerte des Blattwasserstatus (osmotische Potentiale, relativer Wassergehalt). Die Bestandestranspiration wurde mit Xylemsaftfluß-Meßsystemen erfaßt. Aus Bestandestranspirationsraten und mikroklimatischen Parametern konnte die Bestandesleitfähigkeit abgeleitet werden. Zuwachsmaßbänder, Streufänger und Blattflächen-Meßgeräte dienten der Bestimmung von Holzzuwachs, Blattflächenindex (LAI) und morphologischen Blattmerkmalen. 4. Globalstrahlungsregime und Sättigungsdefizit der Luft unterschieden sich zwischen den untersuchten Buchenstandorten nur wenig. Die Niederschläge wichen dort in den Untersuchungsjahren zum Teil erheblich von den langjährigen Mittelwerten ab und unterschieden sich zwischen den Untersuchungsflächen deutlich. 5. In allen Untersuchungsbeständen außer am niederschlagsreichsten montanen Standort war saisonale Trockenstreßeinwirkung zu beobachten. Am ausgeprägtesten war diese am langjährig niederschlagsärmsten Standort im mitteldeutschen Trockengebiet und einem im Untersuchungszeitraum ungewöhnlich niederschlagsarmen Bestand in der Lüneburger Heide. Diese beiden Bestände stocken auf Sandböden und besaßen durchweg die geringsten Nutzwasservorräte. 6. Während einer extremen Trockenperiode im Hochsommer 1995 sanken die pre-dawn-Werte des Blattwasserpotentials in zwei Beständen bis auf - 1.0 MPa bzw. - 1.15 MPa ab und wiesen damit auf gravierende Nutzwasserdefizite hin. In den Vegetationsperioden 1996 und 1997 sanken in dem Bestand im mitteldeutschen Trockengebiet die pre-dawn-Werte bis auf - 0.7 MPa und das mittägliche Blattwasserpotential bei Trockenstreß bis auf - 2.6 MPa ab. In den anderen Untersuchungsbeständen traten 1996 und 1997 keine pre-dawn-Werte unter - 0.5 MPa auf und die Tagesminima des Blattwasserpotentials unterschritten einen Schwellenwert von etwa - 2.0 MPa nur selten und geringfügig. Zudem wies der niederschlagsreichste Buchenbestand die höchsten mittäglichen Blattleitfähigkeiten auf (124 - 311 mmol m-2 s-1), während die bodentrockenen Bestände durch besonders niedrige Blattleitfähigkeiten auffielen (28 - 183 mmol m-2 s-1). Eine Anpassung an Trockenstreß in Form von aktivem "osmotic adjustment" war nicht erkennbar. 7. Die Bestandestranspiration erreichte Jahressummen zwischen 216 mm im langjährig niederschlagsärmsten Bestand im mitteldeutschen Trockengebiet und 303 mm am niederschlagsreichsten montanen Standort. Dabei war keine Abhängigkeit von bestandesstrukturellen Merkmalen wie Stammdichte, Bestandesgrundfläche, Feinwurzel-Biomasse oder LAI zu erkennen. Die Höhe der täglichen Bestandestranspiration wurde im wesentlichen vom Sättigungsdefizit der Luft und der Globalstrahlung bestimmt und wies nur eine schwache Korrelation mit der Bodenfeuchte auf. 8. Die weitaus bedeutendste Reaktionsebene der Wasserhaushaltsregulation der untersuchten Buchenbestände stellte die Einschränkung der Blatt- bzw. Bestandesleitfähigkeit bei Bodenwasserverknappung und absinkenden Blattwasserpotentialen dar. 9. An den besonders bodentrockenen Standorten war bei spätsommerlicher Trockenstreßbelastung zwar ein saisonaler Rückgang des Holzzuwachses zu beobachten. Ein Vergleich der absoluten jährlichen Holzzuwächse zwischen den untersuchten Beständen ließ jedoch selbst an einem der niederschlagsärmsten mitteleuropäischen Buchenstandorte keinen Schluß auf eine wesentliche trockenstreßbedingte Beeinträchtigung der Kohlenstoffbilanz und der Vitalität zu.