Für die Prognose des CO2-Düngeeffektes werden in zunehmendem Maße Modelle genutzt, die das Pflanzenwachstum auf der Basiswesentlicher Prozesse aus dem Kohlenstoff- und Stickstoffhaushalt der Pflanzen berechnen: Aufnahme von Stickstoff, Allokation vonStickstoff und Kohlenstoff, Photosynthese, Respiration und Regulation der Stomatakonduktanz. Im Rahmen dieser Arbeit habe ichuntersucht, in wie weit sich eine Reaktion dieser Prozesse auf erhöhte CO2-Konzentrationen durch den Einfluß der CO2-Konzentrationenauf den Stickstoffstatus der Pflanzen erklären läßt.
In einem ersten Experiment wurden zweijährige Bäume der Arten Acacia melanoxylon, Acacia dealbata, Eucalyptus debeuzevillei,Eucalyptus niphophila, Eucalyptus pauciflora, Quercus ilex, Quercus robur, Fagus sylvatica, Alnus glutinosa, Pinus sylvestris, Piceaabies und Pseudotsuga menziesii über mehrere Monate in Klimakammern bei CO2-Konzentrationen von 380ppmV (aktuell) bzw.1000ppmV (erhöht) exponiert. Daneben wurden Keimlinge von Chenopodium album für fünf Wochen in einem FACE-System beiCO2-Konzentrationen von 400 bzw. 510ppmV exponiert. Die Mineralstoffversorgung erfolgte über tägliches Gießen mit Nährlösung, dieStickstoff in folgenden Konzentrationen enthielt: 0, 1, 5 und 25mmol l-1.
Zu Beginn und am Ende der Exposition wurden Trockengewicht und Stickstoffkonzentration von Sproß, Blatt, Wurzel und Feinwurzelnbestimmt. Hieraus wurden Aufnahmeraten für Stickstoff und die Allokation von Stickstoff und Kohlenstoff berechnet. Während derExpositi-on wurden Gaswechselmessungen an Blättern zur Bestimmung von Stomatakonduktanz, Photosynthese und Respirationdurchgeführt. Der Stickstoffstatus der Pflanzen wurde anhand der Konzentrationen an Kohlenhydraten und Stickstoff in Blättern und dengesamten Pflanzen charakterisiert.
Pflanzen, die unter erhöhten CO2-Konzentration gewachsen waren, wiesen gegenüber Pflanzen aus aktueller CO2-Konzentration höhereKonzentrationen an löslichen Kohlenhydraten und Stärke auf, während die Konzentration an Stickstoff verringert war. Dies wurde alsdeutliche Verschiebung des Stickstoffstatus zugunsten des Kohlenstoffhaushaltes interpretiert.
Gleichzeitig erreichten Pflanzen aus erhöhtem CO2 ein höheres Trockengewicht und enthielten mehr Stickstoff. Die Steigerung desTrockengewichtes war dabei in etwa proportional zur Zunahme der Stickstoffmenge. Die deutlichste Steigerung wiesen Pflanzen ausmittleren Düngestufen auf. Abgesehen von vollständig stickstofffreier Nährlösung, wurde eine generelle Limitation des CO2-Düngeeffektesdurch ein geringes Stickstoff-Angebot nicht beobachtet.
Alle untersuchten Prozesse wurden durch den Stickstoffstatus der Pflanzen beeinflußt. Für Photosynthese und Respiration war dieAbhängigkeit vom Stickstoffstatus artübergreifend. Der Einfluß des Stickstoffstatus auf die Aufnahme von Stickstoff, Allokation vonKohlenstoff und Stickstoff und Regulation der Stomatakonduktanz wies neben artübergreifenden Gemeinsamkeiten deutlich arttypischeMuster auf.
Mit Ausnahme der Respiration war der Einfluß des Stickstoffstatus auf die Prozesse unabhängig davon, ob der Stickstoffstatus durchunterschiedliche Düngung oder verschiedene CO2-Konzentrationen der Atmosphäre variiert wurde. Die Auswirkungen der erhöhtenCO2-Konzentration auf die untersuchten Prozesse konnten daher im wesentlichen durch den Einfluß der erhöhten CO2-Konzentration aufden Stickstoffstatus der Pflanzen erklärt werden.
Der Einfluß der erhöhten CO2-Konzentrationen auf den Stickstoffstatus der Pflanzen hatte zur Folge, daß Stickstoff vorzugsweise in dieStickstoffaufnahme und weniger in die Kohlenstoffassimilation investiert wurde. Dies hatte enorme Folgen für das Pflanzenwachstum, dadie Steigerung des Trockengewichtes durch erhöhtes CO2 in etwa proportional zur zusätzlichen Stickstoffaufnahme der Pflanzen war.
Da der Stickstoffstatus alle untersuchten Prozesse beeinflußte, sollten prozeßorientierte Modelle zur Prognose des CO2-Düngeeffektesden Einfluß einer erhöhten CO2-Konzentration auf den Stickstoffstatus berücksichtigen. Sofern diese Modelle den Stickstoffstatus derPflanzen berücksichtigen, scheint, mit Ausnahme der Respiration, die Para-meterisierung anhand von Pflanzen aus aktuellerCO2-Konzentration angemessen um das Verhalten der Pflanzen in erhöhter CO2-Konzentration zu berechnen.
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