| dc.contributor.advisor | Eichhorn, Johannes Prof. Dr. | |
| dc.contributor.author | Listing, Martin | |
| dc.date.accessioned | 2019-05-29T08:35:03Z | |
| dc.date.available | 2019-05-29T08:35:03Z | |
| dc.date.issued | 2019-05-29 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/21.11130/00-1735-0000-0003-C112-E | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-7468 | |
| dc.language.iso | deu | de |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject.ddc | 634 | de |
| dc.title | Der Einfluss von Stickstoff und Trockenheit auf die Vitalität einer Hainbuchen- und Kiefernverjüngung | de |
| dc.type | doctoralThesis | de |
| dc.title.translated | The influence of nitrogen and drought on the vitality of a rejuvenation of Hornbeam and Pine | de |
| dc.contributor.referee | Ammer, Christian Prof. Dr. | |
| dc.date.examination | 2019-04-11 | |
| dc.description.abstractger | Der Feldversuch wurde Anfang des Jahres 2014 im Hessischen Ried angelegt. Mit dem Ziel der Stabilisierung einer forstlichen Verjüngung während Trockenphasen wurde Biokohle in den Oberboden eingearbeitet. Der Anwuchserfolg der gepflanzten Hainbuchen und Kiefern sollte im Vergleich zum ortsüblichen Verfahren gesteigert werden.
Der durch das sandige Ausgangssubstrat geprägte Standort zeichnet sich durch eine niedrige Wasserhaltekapazität und einen geringen Stickstoffvorrat aus. Der pH-Wert liegt meist über 6,2 und ist im kalkhaltigen Ausgangssubstrat aus Flugsand begründet. In einem randomisierten Blockversuch wurden sechs verschiedene Kohlevarianten mit je 80 t ha-1 ausgebracht und auf 25 cm Bodentiefe eingefräst. Auf jeweils 6 Wiederholungsparzellen wurde Hainbuche und Kiefer streifenweise gepflanzt. Während der Versuchsdauer konnten Trockenphasen verzeichnet werden. Zwischen 2014 und 2017 erfolgten jährliche Inventuren, Boden- und Pflanzenuntersuchungen. Um die zum Teil unerwarteten Ergebnisse zu verifizieren, wurden ein Extraktions- und ein Topfversuch unter kontrollierten Umweltbedingungen durchgeführt.
Die Bodenbearbeitung zur Versuchsanlage (Mulchen und Fräsen) hat den Oberboden aufgelockert. Die Trockenrohdichten im Oberboden der Kohlevarianten weisen nach zwei Jahren um 0,1 - 0,4 g cm-3 niedrigere Werte als die Nullvariante auf, dies kann ein langfristig wirksamer Effekt sein.
Das Fräsen des Oberbodens zur Kohleeinarbeitung kurz vor der Pflanzung in Verbindung mit dem späten Pflanzzeitpunkt zeigt negative Auswirkungen auf das Anwuchsverhalten der Kiefer.
Die nutzbare Feldkapazität bis 90 cm Bodentiefe erhöht sich durch den Eintrag von Biokohle um bis zu 25%. Dies wird im Wesentlichen durch eine Erhöhung des Porenvolumens bewirkt. Im Oberboden liegen die Bodenwassergehalte der kohlebehandelten Parzellen im Mittel über denen der Nullvariante. Im Unterboden ist durch reduzierte Sickerwassermengen der gegenteilige Trend zu verzeichnen.
Im Feld- und Topfversuch zeigen sich Auswirkungen von hydrophoben Eigenschaften der Kohlesubstrate, die die positiven Retentionseigenschaften im Feldeinsatz schmälern können. Ein durch den Kohleneintrag verursachter erhöhter Deckungsgrad der Begleitvegetation hat Auswirkungen auf weitere Komponenten des Wasserhaushaltes wie Evapotranspiration, Interzeption und Infiltration.
Durch die Nachbehandlung mit Ammoniumsulfat von einigen Kohlevarianten ergibt sich ein enormer Stickstoffeintrag. Die Stickstoffverfügbarkeit erhöht sich deutlich, dies zeigen die Konzentrationen in der Bodenlösung und in den Pflanzengeweben während der Anfangsphase des Feldversuches in den Jahren 2014 und 2015. Eine stimulierte Mineralisierung der organischen Substanz, hervorgerufen durch „Priming-Effekte“ der Biokohlen, kann im Feldversuch festgestellt werden. Die Wuchsdynamik und das Artenspektrum der Begleitvegetation weisen ebenfalls auf eine massiv erhöhte Stickstoffverfügbarkeit hin.
In der zweiten Phase des Feldversuches ab 2016 können kaum Unterschiede in der Stickstoffverfügbarkeit festgestellt werden. Das sehr hohe Fixierungspotenzial der Biokohlen für Stickstoff wird mit einem hohen chemischen und physikalischen Sorptionspotenzial erklärt.
Der Stickstoffaustrag ist angesichts der sehr hohen Eintragsmenge als sehr gering zu bezeichnen. Es gibt Hinweise auf ein ansteigendendes Potenzial zur Stickstoffimmobilisierung.
Die hohe Mortalität der Bäume der nachbehandelten Kohlevarianten liefert Hinweise auf eine pflanzentoxische Konzentration von Stickstoffverbindungen während der Anfangsphase des Versuches. Die durch die hohe Stickstoffverfügbarkeit hervorgerufenen Pflanzenreaktionen resultieren in einer herabgesetzten Resistenz gegenüber klimatischen Belastungen wie Trockenstress. Kiefer weist eine deutlich höhere Sensitivität gegenüber der Stickstoffverfügbarkeit auf. Dies wird mit der Pioniereigenschaft und der damit verbundenen Anpassung an nährstoffarme Standorte in Verbindung gebracht.
Die Varianten der puren Holzkohle und der Nullvariante weisen im Feldversuch die höchsten Überlebensraten auf. Die spricht für eine erfolgreiche Anpassung während der Trockenstressphasen. Diese Varianten zeigen zudem einen besseren Zustand der Benadelung bzw. Belaubung. Morphologische Auswirkungen einer erhöhten Stickstoffverfügbarkeit wie höhere Spross-Wurzel-Verhältnisse, größere Blattflächen und vermindertes Feinwurzelwachstum können beobachtet werden. | de |
| dc.description.abstracteng | Due to its physical properties Biochar has the potential of stabilizing a forest rejuvenation during periods of drought. To verify this, a field trial was set up in 2014 in the Hessian Ried. The observed mortality of the trees should be significantly lower compared to the local method.
The site is characterized by sandy soil and its low water holding capacity and a low nitrogen supply. The pH is usually above 6.2 and is due to the calcareous substrate. In a randomized block trial, six different coal variants with 80 t ha-1 were applied and milled to a soil depth of 25 cm. Hornbeams and pines were planted in strips on 6 repeat plots. During the trial period, dry phases were recorded. Between 2014 and 2017, annual inventories, soil and plant surveys were carried out. In order to verify the sometimes unexpected results, an extraction and a pot trial were carried out under controlled environmental conditions.
Tillage (mulching and milling) has loosened the topsoil. After two years the dry bulk density in the topsoil of the coal variants is still 0.1-0.4 g cm-3 lower than that of the control and can be regarded as a long-term effect.
The milling of the topsoil for coal incorporation shortly before planting in connection with the late planting time has distinct negative effects on the survival rate of pine.
Biochar increases the usable field capacity up to 90 cm soil depth by up to 25%. This is essentially achieved by increasing the pore volume. The topsoil of the coal-treated plots shows constantly higher soil water contents than that of the control. The subsoil shows the opposite trend with reduced leachate.
Field and pot experiments show effects of hydrophobic effects of the carbon substrates, which can reduce the positive retention properties in field use. Biochar cause a tremendous increase in the coverage of the accompanying vegetation with effects on other components of the water balance, such as evapotranspiration, interception and infiltration.
The post-treatment with ammonium sulfate of some coal variants results in a massive nitrogen input. Nitrogen availability is significantly increased, as shown by the concentrations in the soil solution and in the plant tissues during the initial phase of the field trial in 2014 and 2015. Stimulated mineralization of the organic matter, as a priming effect of the biochar, can be observed. The growth dynamics and the species spectrum of the accompanying vegetation indicate a massive increase in nitrogen availability too.
In the second phase of the field trial from 2016 hardly any differences in the nitrogen availability can be determined. The very high fixation potential of biochars for nitrogen is explained by a high chemical and physical sorption potential.
The nitrogen discharge is very low given the very high amount of nitrogen input. There is evidence of an increasing potential for nitrogen immobilization.
The high mortality of the trees of post-treated coal variants provides evidence of plant toxic concentrations of nitrogen compounds during the initial phase of the experiment. Morphological reactions lead to a reduced resistance to climatic stress such as drought stress. Pine has a significantly higher sensitivity to nitrogen availability. This is associated with the pioneering nature and associated adaptation to nutrient-poor sites.
The variants of the pure charcoal and the control have the highest survival rates in the field trial. This suggests a successful adaptation during periods of stress. These variants also show a better condition of needles and foliage. Morphological effects of increased nitrogen availability such as higher shoot-root ratios, larger leaves, and reduced fine root growth can be observed. | de |
| dc.contributor.coReferee | Lamersdorf, Norbert Prof. Dr. | |
| dc.subject.ger | Stickstoff | de |
| dc.subject.ger | Trockenheit | de |
| dc.subject.ger | Biochar | de |
| dc.subject.ger | Hainbuche | de |
| dc.subject.ger | Kiefer | de |
| dc.subject.ger | Verjüngung | de |
| dc.subject.eng | nitrogen | de |
| dc.subject.eng | drought | de |
| dc.subject.eng | biochar | de |
| dc.subject.eng | hornbeam | de |
| dc.subject.eng | pine | de |
| dc.subject.eng | rejuvenation | de |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-21.11130/00-1735-0000-0003-C112-E-6 | |
| dc.affiliation.institute | Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie | de |
| dc.subject.gokfull | Forstwirtschaft (PPN621305413) | de |
| dc.identifier.ppn | 1666651982 | |