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1.
Kohlenstoffbilanzen aus Atmung, Photosynthese und Produktion für zwei
Altbuchenbestände (Fagus sylvatica L.)
Jahrringanalysen für einen Altbuchenbestand im Solling hatten gezeigt, dass
der jährliche Stammholzzuwachs keinen statistisch beschreibbaren Klimabezug
hatte. Dies wurde darauf zurückgeführt, dass der Stammholzzuwachs eng mit der
jährlichen C-Bilanz verknüpft ist, deren wichtigste Teilflüsse, der C-Gewinn
durch Photosynthese und der C-Verlust durch Atmung, unterschiedlich vom Klima
beeinflusst werden. Vor diesem Hintergrund wurde die Hypothese aufgestellt,
dass die Klimawirkung auf den Zuwachs - als Saldo der jährlichen C-Bilanz -
erfasst werden kann, wenn ihre Wirkung auf die wichtigsten Teilprozesse der
C-Bilanz, nämlich Atmung und Photosynthese, bekannt ist.
In zwei Altbuchenbeständen (Solling B1 und Göttinger Wald, ehemalige SFB-Fläche)
wurden Kohlenstoffbilanzen durch regelmäßige Messungen der Flüsse
(Photosynthese, Atmung, Holz- und Feinwurzelproduktion) und Pools
(Blattmassen, ober- und unterirdische Holzvorräte nach Durchmesserklassen,
Feinwurzelvorräte) berechnet. Die saisonal und interannuell variierenden
Reaktionsnormen der C-Flüsse der verschiedenen Organe (Fein-, Schwach-,
Grobwurzeln, Derbholz, Reisholz, Feinreisig, Blätter) in bezug auf die
wichtigsten meteorologischen Variablen (Temperatur, Strahlung, Luftfeuchte
usw. ) wurden aus den Messdaten ermittelt. Aus gemessenen Strahlungsdaten
sowie saisonal und vertikal aufgelösten Blattflächen- und
Blattwinkelverteilungen wurde die einfallende photosynthetisch aktive
Strahlung als Eingangsgröße für die Blattphotosynthese berechnet. Die
Holztemperatur als Eingangsgröße für die Holzatmung wurde mit einem
Energiebilanzmodell aus auftreffender Globalstrahlung, Lufttemperatur und
Windgeschwindigkeit berechnet
Jährliche Verläufe und Bilanzen wurden für Atmung und Photosynthese in stündlicher
Auflösung aus den ermittelten Reaktionsnormen der Organe und gemessenen
Klimadaten berechnet (modellierende Interpolation). Dabei wurden die
saisonalen Verläufe der Feinwurzelbiomasse sowie die aus eigens entwickelten
allometrischen Regressionen ermittelten Holzvorräte in 7 Durchmesserklassen
zugrundegelegt.
Die bisherigen Auswertungen zeigen, dass vor allem die C-Kosten für
Feinwurzelatmung - letztlich witterungsbedingt - stark zwischen den Jahren
schwanken. Bedingt durch die Stickstoffversorgung unterscheiden sich die
beiden Bestände deutlich im C-Gewinn. Unterschiede zwischen den Jahren sind
vor allem durch die Strahlung bedingt. Die saisonalen Verläufe der Stamm- und
Astzuwächse erklären zum großen Teil die zeitlich variierenden Aktivitäten (Reaktionsnormen)
der Holzatmung. Eine häufig beobachtete diurnale, vom Temperaturverlauf
unabhängige Variabilität der Holzatmung wird durch Refixierung durch
Rindenphotosynthese und durch Ab- und Antransport von Kohlendioxid durch den
Xylemsaftstrom verursacht.
Die jährlichen C-Bilanzen stellen einerseits wie erwartet das Integral aus
den saisonalen Witterungsverläufen dar, andererseits wirken auf sie aber
einzelne, kurzfristige Witterungsereignisse so stark, dass eine verlässliche
Modellierung jährlicher C-Bilanzen aus Klimareihen in Frage gestellt wird.
Publikationen:
DIRK
GRIES, CLAUDIA GIESBERT, BIRGITTA GROSSKINSKY; JÖRG STROBEL; XIMING ZHANG,
MICHAEL RUNGE 2003: Diurnal, seasonal, and interannual temperature effects on
fine root respiration and its acclimation in mature beech (Fagus sylvatica
L.) in the field. (submitted to Global Change Biology).
HEIKE
REDDIG and DIRK GRIES 1999: Woody tissue respiration in Picea abies. Verhandlungen
der Gesellschaft für Ökologie 29, 117-123.
ANDREAS IBROM, DIRK GRIES, ALEXANDER OLTCHEV, KAI
MORGENSTERN, and GODE GRAVENHORST 1997: Saisonale und interannuelle
Variabilität der CO2-Bilanzen und der Raten der Primärprozesse des
Kohlenstoffhaushaltes eines Fichtenbestandes im Solling: Ergebnisse einer
mikrometeorologischen Langzeitstudie. Verhandlungen der Gesellschaft für
Ökologie 1997.
SYLKE BRÜNN, DIRK GRIES, and WOLFGANG SCHMIDT 1996:
Reaktionen von Calamagrostis epigejos (L.) ROTH auf Unterschiede im
Licht- und Stickstoffangebot. Verhandlungen der Gesellschaft für Ökologie
26:775-780.
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2.
Ökologische Grundlagen für ein nachhaltiges Management der indigenen
Vegetation in einer zentralasiatischen Wüste
Zur homepage des China Projekts
Ein von der EU gefördertes Kooperationsprojekt folgender Partner:
- Albrecht-von-Haller-Institut
für Pflanzenwissenschaften, Abteilung Ökologie und Ökosystemforsschung,
Universität Göttingen, Deutschland.
- Institute of Ecology and Conservation
Biology, University of Vienna, Austria.
- Institute of Ecology and Geography,
Chinese Academy of Sciences, Urumqi, P.R. China
- State Key Laboratory of Arid
Agroecology, Lanzhou University, P.R. China
- Institute of Economy, Xinjiang Academy
of Social Sciences, Urumqi, P.R. China
Publikationen:
STEFAN
SIEBERT, DIRK GRIES, XIMING ZHANG, MICHAEL RUNGE and ANDREAS BUERKERT 2003:
Non-destructive dry matter estimation of Alhagi sparsifolia vegetation
in NW China through GIS-based kite photography (submitted).
DIRK
GRIES, ANDREA FOETZKI, STEFAN K. ARNDT, HELGE BRUELHEIDE, FRANK M. THOMAS,
XIMING ZHANG and MICHAEL RUNGE 2002: Allometric Production Estimates of the
Foreland Vegetation of a Taklamakan Desert River Oasis. (submitted to Plant
Ecology)
HELGE
BRUELHEIDE, UTE JANDT, ANDREA FOETZKI, DIRK GRIES, FRANK M. THOMAS, GANG
WANG, XIMING ZHANG and MICHAEL RUNGE 2002: The natural shelter vegetation
around a river oasis in the Taklamakan Desert: vegetation types, site
conditions and functions in the agricultural system. Journal of Vegetation
Science (submitted).
HELGE
BRUELHEIDE, UTE JANDT, DIRK GRIES, FRANK M. THOMAS, ANDREA FOETZKI, ANDREAS
BUERKERT, GANG WANG, XIMING ZHANG and MICHAEL RUNGE 2002: Vegetation changes in
a river oasis on the southern rim of the Taklamakan Desert in China between
1956 and 2000. Phytocoenologia (in press).
M. RUNGE,
S. K. ARNDT, H. BRUELHEIDE, A. FOETZKI, D. GRIES, J. HUANG, M. POPP, F. M.
THOMAS, G. WANG, and X. ZHANG 2001: Contributions to a sustainable management
of the indigenous vegetation in the foreland of Cele oasis - a project report
from the Taklamakan desert. In: Sustainable land use in deserts, edited by S.
W. Breckle, M. Veste, and W. Wucherer, p. 343-349. Berlin:Springer.
STEFAN
SIEBERT, DIRK GRIES, MICHAEL RUNGE and ANDREAS BUERKERT 2001: Non-destructive
dry matter estimation of Alhagi sparsifolia vegetation in NW China
through GIS-based kite photography. In: BECKER, M. et al. (Eds.): One World: Research for a
better quality of life. Deutscher Tropentag 2001, Abstracts and Proceedings.
FRANK M.
THOMAS, STEFAN K. ARNDT, HELGE BRUELHEIDE, ANDREA FOETZKI, DIRK GRIES,
XIANGYI LI, FANJIANG ZENG, XIMING ZHANG, and MICHAEL RUNGE 2000:
Wasserhaushaltsparameter von vier Gehölzbeständen (Alhagi sparsifolia,
Calligonum caput-medusae, Populus diversifolia, Tamarix ramosissima) im
Vorland einer zentralasiatischen Flussoase. Verhandlungen der
Gesellschaft für Ökologie 30:60.
FRANK M.
THOMAS, STEFAN K. ARNDT, HELGE BRUELHEIDE, ANDREA FOETZKI, DIRK GRIES, JUN
HUANG, MARIANNE POPP, GANG WANG, XIMING ZHANG, and MICHAEL RUNGE 2000:
Ecological Basis for a Sustainable Management of the Indigenous Vegetation in
a Central Asian Desert: Presentation and First Results. Journal of Applied
Botany 74:212-219
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3.
Einfluss der Höhe über dem Grundwasserspiegel auf Wachstum und Wasserhaushalt
von Tamarix ramosissima und Populus euphratica auf Schluffdünen
in der Taklamakan-Wüste, NW-China.
Diese Studie wurde im vergangenen Jahr abgeschlossen; in einem neuen
Projekt werden wir die Thematik -unter anderem- wieder aufgreifen und auf
unterschiedliche Wasserversorgungs-Situationen ausdehnen.
Ein Gemeinschaftsprojekt der Abt. Ökologie und Ökosystemforschung,
Albrecht-von-Haller-Institut für Pflanzenwissenschaften, Untere Karspüle 2,
37073 Göttingen, und dem Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy
of Science, Urumqi 830011, Xinjiang, P.R. China.
Am extrem ariden Südrand der zentralasiatischen Taklamakan-Wüste sind die
indigenen Arten Tamarix ramosissima und Populus euphratica bei
durchschnittlich 33 mm jährlichem Niederschlag an flussfernen Standorten
praktisch völlig auf die Wasserversorgung aus dem Grundwasserkörper
angewiesen, der letztlich aus den Niederschlägen im südlich anschließenden
Kunlun-Gebirge (bis 7000 m ü.NN) gespeist wird. Beide Arten sind sehr
produktiv, wenn sie Zugang zum Grundwasser haben. Eine frühere Untersuchung
im Vorland einer Flussoase ergab Hinweise darauf, dass die große räumliche
Variabilität der Produktivität dieser Bestände durch unterschiedlicher
Entfernung zum Grundwasser verursacht wird, die sich vor allem durch das
Oberflächenrelief ergibt.
Die Hypothese, dass die Grundwassertiefe den Wasserhaushalt und das Wachstum
von Tamarix und Populus beeinflusst, wurde in einer Untersuchung geprüft.
Dabei wurden an mehreren Stellen entlang eines Transekts vom Gipfel zum Fuß
zweier hoher Dünen, die sehr verschiedene Grundwassertiefen repräsentierten
(ca. 7-23 m), der jährliche Sprossdurchmesserzuwachs sowie mehrmals in der
Vegetationsperiode die Blattwasserpotentiale und die Transpirationsraten der
beiden Arten an diesen Stellen gemessen. Bei größerer Entfernung zum
Grundwasser waren die Blattwasserpotentiale (predawn und midday) von Populus
deutlich niedriger, aber die von Tamarix reagierten uneinheitlich. Die
stomatäre Leitfähigkeit war bei beiden Arten linear mit dem mittäglichen
Blattwasserpotential korreliert, allerdings war die Regulation bei Tamarix
weniger sensitiv und Tamarix tolerierte stärker abgesenkte
Blattwasserpotentiale. Im Endeffekt war die stomatäre Leitfähigkeit von
Populus bei größerer Grundwassertiefe stärker eingeschränkt, die von Tamarix
hing dagegen kaum von der Grundwasertiefe ab. Dementsprechend war das
Stammwachstum von Populus bei größerer Grundwassertiefe geringer, das
Sprosswachstum von Tamarix dagegen war von der Grundwassertiefe
unbeeinflusst.
Es schien unvermeidlich, dass der größere Kohlenstoff-Bedarf für Wachstum und
Unterhalt des unterirdischen Sprosssystems, das ja bei größerer
Grundwassertiefe viel länger sein muss, zusätzlich das oberirdische
Sprosswachstum verringert; da aber die viele Meter übersandeten Stämme von
den Dünen auch mechanisch unterstützt werden, werden Investitionen in die
mechanische Stabilität des Stammes eingespart, die einen viel größeren Anteil
an den Gesamtkosten für den Stamm haben als die Investitionen in
Wasserleitungsgewebe. Durch diese Einsparung fällt der Effekt einer größeren
unterirdischen Sprosslänge nicht so stark ins Gewicht wie vermutet.
Obwohl es Unterschiede zwischen den Arten gab, war der Wasserhaushalt beider
Arten trotz des sehr ariden und niederschlagsarmen Klimas über die ganze
Vegetationsperiode relativ ausgeglichen, bedingt durch den Zugang zum
Grundwasser; Trockenstress trat zu keinem Zeitpunkt auf. Beide Arten
tolerieren bei noch gutem Wachstum einen sehr weiten Bereich von
Grundwassertiefen und könnten auch heute praktisch im gesamten Oasenvorland
vitale Bestände bilden, vertragen aber vermutlich keine schnelle
Grundwasserabsenkung.
Publikationen:
DIRK GRIES, FANJIANG ZHENG, ANDREA FOETZKI, STEFAN K.
ARNDT, HELGE BRUELHEIDE, FRANK M. THOMAS, XINING ZHANG and MICHAEL RUNGE
2003: Growth and water relations of Tamarix ramosissima and Populus
euphratica on Taklamakan desert dunes in relation to depth to a permanent
water table. Plant, Cell and
Environment 26, 725-736.
STEFAN K.
ARNDT, DIRK GRIES, ANDREA FOETZKI, FANJIANG ZHENG, MARK A. ADAMS and MICHAEL
RUNGE 2003: Distance to groundwater influences solute concentration, water
relations and carbon isotope composition in the desert phreatophytes Populus
euphratica and Tamarix ramosissima. (submitted to Tree
Physiology).
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5. Die
Rolle von Schwermetallen für die Vegetationsdifferenzierung - Verfügbarkeit
im Boden und pflanzliche Aufnahmemechanismen
Nach wie vor interessiert mich diese Thematik, die viel mehr umfasst als nur
das alte Calcicolen-Calcifugen-Problem. Ich habe sie über Jahre bearbeitet
und werde sie auch in Zukunft wieder aufgreifen.
Publikationen:
DAVID E.
CROWLEY, CHING LIU WU, DIRK GRIES, SYLKE BRÜNN and DAVID R. PARKER 2002:
Quantitative traits associated with adaptation of three barley (Hordeum
vulgare L) cultivars to suboptimal iron supply. Plant and Soil 241,
57-65.
DIRK
GRIES, SIMONE KLATT, and MICHAEL RUNGE 1998: Copper-deficiency-induced
phytosiderophore release in the calcicole grass Hordelymus europaeus.
New Phytologist 140, 95-101.
DIRK
GRIES and MICHAEL RUNGE 1995: Responses of calcicole and calcifuge Poaceae
species to iron- limiting conditions. Botanica Acta 108:482-489,
DIRK
GRIES, SYLKE BRÜNN, DAVID E. CROWLEY, and DAVID R. PARKER 1995:
Phytosiderophore release in relation to micronutrient metal deficiencies in barley.
Plant and Soil 172:299-308
DAVID
CROWLEY and DIRK GRIES 1992: Modelling of Fe availability in the plant
rhizosphere. In: Manthey, J.A., Crowley, D.E., Luster, D.G. (eds:):
Biochemistry of metal micronutrients in the rhizosphere, pp. 199-223. Lewis,
Boca Raton.
DIRK
GRIES and MICHAEL RUNGE 1992: The Ecological Significance of
Iron-Mobilization in Wild Grasses. Journal of Plant Nutrition 15:1727-1737
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