Effekte der Baumdiversität auf die Verfügbarkeit, Aufnahme und Nutzungseffizienz von Nährstoffen in einem subtropischen Baumdiversitätsexperiment

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Bauhus; Professor Dr. Pascal A. Niklaus; Professor Dr. Michael Scherer-Lorenzen
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 35758305

In der 3. Phase werden SP5 und SP12, das sich in der vergangenen Phase hauptsächlich auf den Phosphor-Kreislauf in den CSPs konzentriert hat, zusammengelegt, um ein gemeinsames Projekt mit Fokus auf Biogeochemie zu entwickeln. Die Mechanismen, die den Beziehungen zwischen Baumartendiversität und Produktivität zugrunde liegen, analysieren wir mit der produktionsökologischen Gleichung (Monteith, 1977; Binkley, 2004): Bruttoprimärproduktion = Ressourcenangebot x Anteil der aufgenommenen Ressourcen x Effizienz der Ressourcennutzung. Daher konzentrieren sich die Untersuchungen auf diese drei produktivitätsbestimmenden Aspekte, die in direktem Zusammenhang mit den Nährstoffkreisläufen stehen. Unsere Hypothesen sind: (a) Das Ressourcenangebot (Nährstoffpools und -flüsse, z. B. in Boden, Streufall, Mineralisation) wird bestimmt durch abiotische Standortsfaktoren, Pflanzeneigenschaften und Pflanzendiversität. Die Hintergrundwerte dieser Parameter für die Plots, die in dem „Ecoscape“-Ansatz bestimmt werden, bilden die Korrekturfaktoren für die Ermittlung der gegenwärtigen Werte der Produktivität und Nährstoffkreisläufe. (b) Der Anteil der aufgenommenen Ressourcen und (c) ihre Nutzungseffizienz hängen in hohem Maße von den funktionalen Eigenschaften der beteiligten Pflanzen und der Diversität der Pflanzengemeinschaften ab. Dies führt zu zunehmend geschlossenen Nährstoffkreisläufen mit zunehmender Pflanzendiversität. (d) Die unterschiedlichen Arten ordnen ihre oberirdische Biomasse, Blattfläche und darin enthaltene Nährstoffe so unterschiedlich an, dass die Assimilation von Kohlenstoff auf der Ebene der Pflanzengemeinschaft optimiert wird (optimality theory of canopy photosynthesis). Und (e) die durch die Pflanzendiversität bedingten Veränderungen im Angebot, der Aufnahme und der Effizienz der Ressourcennutzung werden in unterschiedlicher Weise von der Veränderung der Standortsfaktoren beeinflusst. Dies führt zu einer zunehmend steileren positiven Funktion zwischen Diversität und Produktivität mit zunehmender Standortsqualität. Zur Untersuchung dieser Fragen quantifizieren wir folgende Größen des Ressourcenangebots: (i) verfügbare Pools von N, P und basischen Kationen in Boden und Streuauflage (mit SP6); (ii) Streufall und darin enthaltene Nährstoffe (mit SP1); (iii) N-Mineralisation (mit SP13). Zur Quantifizierung der Ressourcenaufnahme bestimmen wir (i) N, P und basische Kationen in der ober- und unterirdischen Biomasse von Bäumen, Sträuchern und Krautschicht (mit SP11) sowie (ii) die Allokationsmuster von Biomasse und Nährstoffen in den Kronen und Wurzelsystemen (mit SP1 und SP2). Zur Quantifizierung der Nutzungseffizienz bestimmen wir N, P und basische Kationen in den Pflanzengeweben, die Langlebigkeit von Blättern (mit SP3) und die Nährstoffrückverlagerung vor dem Blattfall. Zusätzlich modellieren wir (mit SP1 und SP2) die Lichtverteilung in der Krone von Einzelbäumen, um die Effizienz des Einsatzes von Nährstoffen für die Photosynthese einzuschätzen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 891: The role of tree and shrub diversity for production, erosion control, element cycling, and species conservation in Chinese subtropical forest ecosystems
• Internationaler Bezug: China, Schweiz
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Dali Guo (†); Professor Dr. Jin-Sheng He; Professor Dr. Wenhua Xiang; Professor Dr. Mingjian Yu