Langzeitwirkungen der atmosphärischen CO2-Anreicherung auf den Kohlenstoff- und Wasserhaushalt von Rotklee-Wiesenschwingelgemeinschaften
Manfred Forstreuter
Manfred.Forstreuter@fu-berlin.de
citation: FORSTREUTER, M (1993) Langzeitwirkungen der atmosphärischen CO2-Anreicherung auf den Kohlenstoff- und Wasserhaushalt von Rotklee-Wiesenschwingelgemeinschaften. Dissertation, Universität Osnabrück, Landschaftsentwicklung und Umweltforschung (Berlin) 91: 208 S.
Zusammenfassung
Die vorliegende Arbeit behandelt die Wirkungen der atmosphärischen CO2-Anreicherung auf das Wachstum, den Kohlenstoff- und Wasserhaushalt von Modell-Ökosystemen. In drei Teilversuchen wurden Mischkulturen (1:1) von Trifolium pratense Huds. und Festuca pratensis L. bei CO2-Konzentrationen von 350, 450, 600 und 800 ppm in Langzeitversuchen bis zu 1007 Tage begast.
Für diese Untersuchungen wurde eine Freiland-Versuchsanlage entwickelt, mit der vier Modell-Ökosysteme, bestehend aus den obengenannten Pflanzen und einem eingeschlossenen Bodenmonolithen von 80×80×60 cm³, über mehrere Vegetationsperioden unter freilandnahen Bedingungen untersucht werden konnte.
Die Auswertungen der kontinuierlichen Messreihe der atmosphärischen CO2-Konzentration am Standort Osnabrück seit 1984 ergaben einen nachweisbaren jährlichen Anstieg um 2.8 ppm.
Die Trockensubstanzakkumulation (oberirdisch+Wurzeln) der krautigen Pflanzenbestände wurde durch die Anhebung der CO2-Konzentration nachhaltig gefördert. Aus den Untersuchungsergebnissen wurde eine Sättigungsfunktion des CO2-Düngefaktors erstellt, wonach das Trockengewicht der Pflanzenbestände im Mittel gegenüber der Kontrolle (350 ppm) um 18% (450 ppm), um 50% (600 ppm) und um 52% (800 ppm) zunahm.
Die Erhöhung der CO2-Konzentration führte zu einer Zunahme der Blattflächen des Pflanzenbestandes. Diese Abhängigkeit konnte durch eine Exponentialfunktion beschrieben werden. Die Blattflächen des Pflanzenbestandes waren bei 450 ppm nur unwesentlich beeinflusst, während sie in den Pflanzenbeständen bei 600 und 800 ppm um 14% und 35% zunahmen.
Die Tagesbilanzen der Nettoassimilationsraten der untersuchten Grünland-Modell-Ökosysteme wiesen während der gesamten Entwicklung innerhalb jeder Phänophase eine enge lineare Beziehung zu den Tagesummen der Photonenflussdichte auf.
Der Wasserhaushalt der Modell-Ökosysteme wurde durch die erhöhte CO2-Konzentration beeinflusst. Bei 450 ppm waren die Evapotranspirationsraten im Vergleich zu den Kontrollbeständen herabgesetzt, bei 600 ppm waren diese zu 350 ppm nahezu ausgeglichen, bei 800 ppm jedoch wurden höhere Evapotranspirationsraten gegenüber den Kontrollsystemen ermittelt. Dies führte in dem System bei 800 ppm zu einer verringerten Rücklage im Bodenwasservorrat, analog dazu war die Rücklage bei 450 ppm erhöht.
Die Werte der Wassernutzung-Effizienz stiegen mit zunehmender CO2-Konzentration signifikant an und zeigten hinsichtlich des Wasserverbrauches eine effizientere Stoffproduktion unter erhöhter CO2-Konzentration an.
ZurückSummary
This work studies the effect of increased atmospheric CO2 concentration on carbon and water budgets of model ecosystems. In three long-term investigations, mixed plant stands of Trifolium pratense Huds. and Festuca pratensis L. were exposed to CO2-concentrations of 350, 450, 600, and 800 ppm over a period of up to 1007 days.
For these experiments, a specialized outdoor measuring system was developed, allowing the exposure of four model ecosystems—consisting of these species in a soil block of 80×80×60 cm³—to natural environmental conditions over several growing seasons.