Phosphorgehalte in Jahrringen von Bäumen als Indikator für die P-Verfügbarkeit und Recyclingeffizienz von Waldökosystemen

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Bauhus
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften ; Forstwissenschaften ; Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 241254365

Negative Trends der Phosphor-Blatt- und Nadelspiegelwerte von Bäumen auf Dauerbeobachtungsflächen in den vergangenen 2-3 Jahrzehnten deuten auf eine Verschlechterung der P-Ernährung in vielen europäischen Wäldern hin. Als mögliche Ursachen dafür werden Bodenversauerung, Eutrophierung der Waldökosysteme mit N und dadurch ein verbessertes Wachstum, sowie Bodenschutzkalkungen und Auswirkungen des Klimawandels in Form von Trockenperioden und häufigeren Masten diskutiert. Die Bestimmung von Elementen in Jahrringen ermöglicht die Analyse von langfristigen Trends der Einlagerung von P und anderen Elementen, die in Beziehung gebracht werden können mit Bodenversauerung (Ca, Al), Eutrophierung (N) und anderen Umwelteinflüssen. Zudem erlauben die P-Jahrringprofile von Stammquerschnitten eine Berechnung der P-Recyclingeffizienz in der verholzten Biomasse und bilden somit eine wichtige Grundlage für die Untersuchung einer der Kernhypothesen des Schwerpunktprogramms Ecosystem Nutrition. In der ersten Phase dieses Programms haben wir die Analytik der Laserablation verbunden mit Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (LA-ICP-MS) für die Bestimmung von P und anderen Elementen in Jahrringen etabliert. Die Laserablation selbst muss noch weiterentwickelt werden, um die räumliche Variabilität von P innerhalb von Jahrringen besser zu erfassen. Vorläufige Ergebnisse von Bohrkernen der Fichte (entnommen in 1.3 m Höhe) zeigen das die P-Recyclingeffizienz in Bäumen eines Standorts an dem die P-Versorgung hauptsächlich durch Rezyklierung geleistet wird (recycling system) nicht höher ist als von einem Standort an dem ein größerer Teil des P aus der mineralischen Festphase aufgenommen wird (acquiring system). Der P-Gehalt im Kernholz des ersteren Standorts zeigt zudem keinen Zusammenhang mit fortschreitender Versauerung, indiziert durch abnehmende Ca-Gehalte. Weitere Standorte und die Baumart Buche werden gegenwärtig analysiert. In der kommenden Projektphase beabsichtigen wir, zusätzlich Bohrkerne aus größeren Baumhöhen und damit Bereichen höherer physiologischer Aktivität zu analysieren. Wir nehmen an, dass die P-Gehalte innerhalb eines Jahrrings im Splintholz mit der Baumhöhe zunehmen, während sie im Kernholz konstant bleiben. Diese Analyse bietet somit Ergebnisse, die für den gesamten Stammbereich repräsentativ sind. Gleichzeitig bieten die Jahrring genauen Veränderung der P-Gehalte eine völlig neue Methode zur Berechnung und Modellierung von P-Mengen in der Biomasse und von Aufnahmeraten. Auf den neu angelegten Düngungsflächen werden wir zudem untersuchen, ob das Potenzial für die kurzfristige Immobilisierung von P in die Holzbiomasse von Buchen in P-Recycling Systems höher ist als in P-Acquiring Systems. Unsere Analysen stellen eine wichtige Grundlage für die Entwicklung von P-Bilanzen und Modellen im Rahmen des SPP dar und liefern einen wichtigen Beitrag zur Frage, ob die Recyclingeffizienz der Vegetation von der P-Ausstattung des Ökosystems abhängt.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1685: Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Hans-Peter Kahle