Untersuchung der Aufnahme und Translokation von C und N in Buchen in Abhängigkeit der atmosphärischen CO2-Konzentration und bauminternen N-Vorräte unter Einsatz der stabilen Isotope ¹⁵N und ¹³C

Abstract

Es wurde ein Versuchsaufbau entwickelt, der es ermöglicht, vor dem Hintergrund der vorhandenen Biomasse in dreijährigen Buchen die Aufnahme und Translokation der Nährelemente C und N über die Markierung mit den stabilen Isotopen 13C und 15N zu verfolgen.Diese Technik wurde zunächst angewendet, um den Einfluß der bauminternen Speicher auf das Wachstum von Buchen zu untersuchen, da bekannt ist, daß das Wachstum von Bäumen zu einem großen Teil von den internen Speichern bestimmt wird. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, daß der Blattaustrieb von Buchen überwiegend aus der aktuellen C-Assimilation gespeist wird, dagegen wurde deutlich, daß die N-Versorgung des Blattaustriebs im Wesentlichen von den bauminternen N-Speichern abhängig ist. Sind diese N-Speicher schlecht ausgebildet, ist der Blattaustrieb der Buche deutlich beeinträchtigt und das Wachstum der Buche ist - trotz hoher aktueller N-Aufnahme - im gesamten Saisonverlauf stark verringert. Bei gut ausgebildeten internen N-Speichern wurde das Wachstum durch eine aktuelle N-Mangelversorgung während einer Vegetatiosperiode nur wenig beeinträchtigt.Die Verteilung der Assimilate im Baum wurde deutlich durch den Füllungszustand der internen Speicher beeinflußt: Bei reduziertem N-Vorrat wurde eine Verstärkung des Wachstums der Feinwurzeln beobachtet. Die verstärkte Bildung von Feinwurzeln und die gestiegene Wurzelraumrespiration zeigen, daß die Pflanze dem N-Mangel durch verstärkte Aufnahme entgegenwirkt. Dies ging in der vorliegenden Untersuchung so weit, daß die N-Aufnahme bei Pflanzen mit reduziertem N-Speicher trotz deutlich verringerter C-Aufnahme und damit verringerten Wachstums höher war als bei Pflanzen, die aufgrund der besser ausgebildeten N-Speicher ein stärkeres Wachstum zeigten.Unter erhöhter CO2-Konzentration war die C-Aufnahme der Buchen erhöht, während die Aufnahme neuen Stickstoffs durch die erhöhte C-Verfügbarkeit nicht beeinflußt war. Da auch die baumintere Verteilung des im Vorjahr aufgenommenen Stickstoffs nicht durch die atmosphärische CO2-Konzentration beeinflußt war, kann gefolgert werden, daß die aktuelle C- und N-Assimilation in der Pflanze nicht eng aneinander gekoppelt sind. Ähnlich wie bei Pflanzen mit reduziertem N-Speicher zeigte sich unter erhöhter CO2-Konzentration eine verstärkte C-Translokation in die Feinwurzeln und eine erhöhte Wurzelraumrespiration. Dies zeigt, daß die Pflanze bestrebt ist, der erhöhten N-Nachfrage aufgrund von höherer C-Aufnahme nachzukommen.Im Gegensatz zu den Buchen mit gut gefülltem N-Speicher konnte bei verringertem N-Speicher die erhöhte C-Aufnahmeleistung nicht über die gesamte Vegetationsperiode aufrecht erhalten werden. Daraus kann gefolgert werden, daß die Nachhaltigkeit der Wachstumszunahme unter erhöhter CO2-Konzentration wesentlich von der bauminternen N-Versorgung abhängt. Die Ergebnisse weisen darauf hin, daß es Rückkopplungseffekte zwischen einer erhöhten C-Aufnahme und einer verringerten Speicherbildung gibt: Bei Pflanzen mit verringertem Speicher bewirkte die erhöhte C-Aufnahme unter erhöhter CO2-Konzentration eine Veränderung der Stickstoffallokation, die in einer Verringerung der N-Speicherbildung resultierte.Die Interaktion zwischen der CO2-Verfügbarkeit und der Ausbildung bauminterner N-Speicher dürfte daher für die langfristige Wirkung erhöhter CO2-Konzentration auf das Wachstum von Buchen von großer Bedeutung sein.