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Fach Botanik - Klimawandel und Vegetation -
PD Dr. Manfred Forstreuter

Zusammenfassung

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Streuabbau von oberirdischem Material von Festuca pratensis Huds. nach Wachstum bei erhöhten CO₂ - Konzentrationen unter besonderer Berücksichtigung der Temperatur.
Die Untersuchung gliederte sich in zwei Versuche.
In Versuch A kam Streu nach rein vegetativem Wachstum, bei den CO₂ - Konzentrationen von 350 und 600 µmol mol^-1 CO₂, zum Einsatz. Das Wachstum unter erhöhten CO₂ -Konzentrationen hatte zu einer vermehrten Biomassenakkumulation und deutlich verringertem Stickstoffgehalt geführt. Der Streuabbau erfolgte in Miniatursystemen (Pflanzschalen mit Boden) bei kontinuierlicher Feuchtigkeitszufuhr in Phytotronen mit den Temperaturen 10° und 20°C.
In Versuch B wurde Streu, die während des Wachstums alle Phasen bis zur Gelbreife durchlaufen hatte, eingesetzt. Der Einfluss von erhöhten atmosphärischen CO₂ - Konzentrationen führte auch bei diesem Material zu einer gesteigerten Biomassenproduktion, wie zu einem geringeren Stickstoffgehalt im Material Zwei CO₂ - Varianten der Streu (Wachstum bei 350 und 600 µmol mol^-1 CO₂) wurden in Miniatursystemen in einem Phytotron bei 15°C dem Abbau ausgesetzt. In einem Freilandexperiment kamen vier CO₂ - Varianten (Wachstum bei 350, 450, 600 und 800 µmol mol^-1 CO₂) dieser Streu zum Einsatz.
Die Streuabbauversuche liefen über einen Zeitraum von 22 Wochen, während dieser Zeit wurde an sieben Terminen Streumaterial entnommen und anschließend auf den Kohlenstoff-, Stickstoff- und Aschegehalt untersucht.
Der Verlauf des Massenverlustes während des Streuabbaus von oberirdischem Material von Festuca pratensis Huds. ließ sich in allen Teilversuchen mit einer einfach negativen Exponentialfunktion mit einem Bestimmtheitsmaß R² von 0,9 beschreiben.
In Versuch A zeigte die Streu, die bei 600 µmol mol^-1 CO₂ gebildet wurde, die deutlich kleinere Dekompositionsrate als die Streu, die bei 350 µmol mol^-1 CO₂ gebildet wurde. Zum Versuchsende waren bei 10°C noch 55,4% (350 µmol mol^-1 CO₂) bzw. 60,1% (600 µmol mol^-1 CO₂) der ursprünglichen Einwaage vorhanden. Bei der höheren Temperatur, 20°C, beschleunigte sich der Abbau, und es waren nach 22 Wochen noch 19,2% bzw. 35,6% der ursprünglichen Streumasse nachweisbar. Die Berechnung des Temperaturquotienten Q₁₀ ergibt für die 350 µmol mol^-1 CO₂ - Variante der Streu einen Wert von 2,6, während die Berechnung von Q₁₀ für die 600 µmol mol^-1 CO₂ - Variante einen Wert von 2,2 erbrachte. Während des Abbaus blieb der Kohlenstoffanteil an der aschefreien Reststreumasse in allen Varianten von Versuch A nahezu konstant bei etwa 50%. Der Stickstoffanteil an der aschefreien Reststreumasse zeigte für alle Varianten die Tendenz zur Zunahme, bei Beibehaltung der Unterschiede zwischen den CO₂ - Varianten. Der Aschegehalt der Reststreu stieg während des Abbauversuches an. Alle diese Effekte waren im 20°C - Teilversuch deutlicher als im 10°C - Teilversuch zu registrieren.
In Versuch B war ein unterschiedliches Abbauverhalten der CO₂ - Varianten der Streu weder im 15°C - Teilversuch noch im Freilandexperiment nachzuweisen. Anhand der chemischen Analysen der Reststreu zeigte sich, dass im 15 °C - Teilversuch lediglich ein Leaching der wasserlöslichen Komponenten stattfand, während die Anteile an Kohlenstoff Stickstoff und Asche in der Reststreu unverändert blieben. Zum Untersuchungsende waren noch 80% der ursprünglichen Streumasse vorhanden. Im Freilandversuch stiegen die Anteile von Stickstoff und Asche deutlich bei allen CO₂ - Varianten der Reststreu, während der Kohlenstoffanteil nahezu konstant bei knapp 50% blieb. Nach 22 Wochen waren noch 42% der ursprünglichen Streumasse nachzuweisen.
Das initiale C/N - Verhältnis der Streu ist entscheidend für die Dekompositionsrate. In Versuch A haben beide CO₂ - Varianten der Streu ein C/N - Verhältnis kleiner als 25. Diese Streu stand sofort der mikrobiellen Zersetzung zur Verfügung. Das initiale C/N -Verhältnis der Streu in Versuch B war für alle CO₂ - Varianten größer als 36. Der Streuabbau in dem 15°C - Teilversuch verlief deutlich langsamer als in den Teilversuchen bei 10°C und 20°C. Im Freiland war eine exogene Stickstoffzufuhr über Niederschläge, einwachsende Pilzhyphen und Stoffwechselendprodukte von Isopoden und Gastropoden vorhanden. Der Streuabbau verlief deutlich schneller als im 15°C Teilversuch.