Reaktionen von drei Süßgrasarten mit unterschiedlichen Nährstoffansprüchen auf erhöhte NH 3 -Konzentrationen und NH 4+ -Gaben in Rein- und in Mischkultur

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2003

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http://dx.doi.org/10.22029/jlupub-9988

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Die Emission stickstoffhaltiger Verbindungen aus anthropogenen Quellen hat in den vergangenen Jahrzehnten weltweit stark zugenommen. Stickoxide und Ammoniak tragen hierzu etwa gleichviel bei. Erhöhte Stickstoffdepositionen müssen als wichtigste Ursache für die Eutrophierung vieler Ökosysteme angesehen werden. Besonders bedroht sind Pflanzengesellschaften an nährstoffarmen Standorten wie Halbtrockenrasen. Die Wirkung von gasförmigem Ammoniak wurde bisher vor allem an Nutzpflanzen untersucht, über die Reaktionen von Wildpflanzen liegen vergleichsweise wenige Arbeiten vor. Die Reaktion von Halbtrockenrasen auf gasförmiges NH3 wurde bisher noch nicht untersucht. In dieser Studie wurden mit Bromus erectus (Aufrechte Trespe) und Brachypodium pinnatum (Fieder-Zwenke) zwei in Halbtrockenrasen häufig bestandsbildende Süßgräser als Testpflanzen ausgewählt. Als dritte Art kam mit Arrhenatherum elatius (Glatthafer) ein typisches Gras des Wirtschaftsgrünlandes hinzu, das bei einem erhöhten Stickstoffangebot in Halbtrockenrasen eindringen kann. Die drei Arten wurden über drei Vegetationsperioden einzeln und als Mischkultur in Open Top-Kammern (OTC) erhöhten NH3-Konzentrationen (0 / 20 / 50 µg m-3) und einer veränderten NH4+-Versorgung ausgesetzt (0 / 20 / 50 kg NH4+-N ha-1 a-1) - in allen Kombinationen aus beiden Faktoren. Von jeder Behandlungsvariante existierten vier Töpfe verteilt auf zwei Kammern. Jeweils 12 Pflanzen wuchsen in 18 l-Gefäßen, die mit einem Bodengemisch gefüllt waren, das den Freilandverhältnissen von Halbtrockenrasen nachempfunden war. Die Bewässerung erfolgte mit demineralisiertem Wasser. Die Pflanzen wurden einmal jährlich im Juli / August sieben cm über dem Boden geschnitten. Ein erhöhtes NH3/NH4+-Angebot stimulierte bei allen drei Arten das Sprosswachstum. Die stärksten Steigerungen traten bei Brachypodium auf, bei dem sowohl die Triebdichte als auch die Bestandesblattfläche stark zunahmen. Am geringsten wurde das Wachstum von Bromus gefördert. Während bei Bromus und Brachypodium durch gleichstarke Zuwächse der unterirdischen Biomasse das Wurzel/ Spross-Verhältnis (RSR) stabil blieb, nahm das RSR bei Arrhenatherum unter einem kombinierten NH3/NH4+-Angebot ab. Alle drei Arten steigerten unter erhöhter NH3/NH4+-Versorgung die Wuchshöhe, ebenso verlagerten alle Arten einen Teil ihrer Blattfläche nach oben. Die prozentual stärksten Veränderungen traten bei Brachypodium auf, die geringsten bei Bromus. Dies führte bei Brachypodium und Arrhenatherum zu einer gleichmäßigeren vertikalen Verteilung der Blattfläche, während sich bei Bromus die starke Konzentration in Bodennähe kaum veränderte. Beim Schnitt verloren Arrhenatherum und Brachypodium fast die gesamte Blattfläche, während bei Bromus etwa 1/3 erhalten blieb. Unabhängig von der NH3/NH4+-Versorgung investierten Bromus und Brachypodium mehr in die Blattspreiten als Arrhenatherum. Die höchste Gewebedichte fand sich bei Brachypodium, die niedrigste Spezifische Blattfläche bei Bromus. Die mittlere Lebensdauer der Blattspreiten war bei Bromus und Brachypodium etwa gleich, die Blattspreiten von Arrhenatherum erreichten ein geringeres Alter. In allen vier Mischkulturen stellte Arrhenatherum anfangs den größten Teil der oberirdischen Biomasse. Im Verlauf der Expositionszeit kam es jedoch zu deutlichen Konkurrenzverschiebungen. In Nachbarschaft zu Bromus verlor Arrhenatherum unabhängig vom NHy-Angebot seine dominierende Rolle, in den Kontrollen und beim Angebot einer NHy-Form wurde Bromus selbst zur dominierenden Art. Auch Brachypodium baute seinen Anteil an der Sprosstrockenmasse auf Kosten von Arrhenatherum aus, es wurde in den Kontrollen und unter hohen NH3-Konzentrationen zur beherrschenden Art, bei NH4+-Gaben konnte sich Arrhenatherum jedoch behaupten. Deutliche Schwankungen prägten das Konkurrenzverhältnis zwischen Bromus und Brachypodium, innerhalb der Versuchszeit wurde keine der beiden Arten dominant. Unter den hier gewählten Wuchsbedingungen erwiesen sich Bromus und Brachypodium gegenüber Arrhenatherum als die konkurrenzstärkeren Arten. Als wichtigste Ursache kann die Abnahme des Wurzel/Spross-Verhältnisses bei Arrhenatherum unter einem kombinierten NH3/NH4+-Angebot angesehen werden, die in Verbindung mit den Nährstoffverlusten beim Schnitt und dem hohen Nährstoffbedarf, u.a. aufgrund der kurzen Lebensdauer der gebildeten Organe, sehr wahrscheinlich zu einem mit der Zeit wachsenden Mangel an anderen Nährstoffen außer Stickstoff führte. Arrhenatherum konnte sich auch bei einem erhöhten NH3/NH4+-Angebot nicht auf Kosten der anderen Arten ausbreiten. Daraus lässt sich der Schluss ziehen, dass in regelmäßig genutzten Halbtrockenrasen nur eine geringe Wahrscheinlichkeit besteht, dass stickstoffbedürftigere Arten zunehmen. Zwar war Brachypodium bei Stickstoffmangel Bromus unterlegen, seine Schattenverträglichkeit ermöglichte es Brachypodium jedoch, ein erhöhtes NH3/NH4+-Angebot zu einer massiven Wuchsförderung zu nutzen. Im Freiland führen die sehr dichten Bestände von Brachypodium zu einer Verdrängung von kleinwüchsigen Arten - mit negativen Folgen für die Artenvielfalt in Halbtrockenrasen.

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