Charakterisierung des physiologischen Zustands von Altbuchen in zwei Höhenlagen des Bayerischen Waldes unter Berücksichtigung der Standortfaktoren und der Ozonbelastung:
Gespeichert in:
| Beteilige Person: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
München
Hieronymus
1999
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| Ausgabe: | Als Typoskript gedr. |
| Schriftenreihe: | Ökologie
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| Beschreibung: | Zugl.: München, Univ., Forstwiss. Fak., Diss., 1998 |
| Umfang: | XIV, 235 S. Ill., graph. Darst. : 21 cm |
| ISBN: | 389791073X |
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Autor: Baumgarten, Manuela
Jahr: 1999
A Inhaltsverzeichnis
DANK
A INHALTSVERZEICHNIS I
B ABKÜRZUNGEN V
C ABBILDUNGSVERZEICHNIS VI
D TABELLENVERZEICHNIS Xl»
1 EINLEITUNG UND AUSGANGSSITUATION 1
2 KONZEPT UND FRAGESTELLUNG ¦*
2.1 Konzept 4
2.2 Zentrale Hypothese und Forschungsfragen 6
3 MATERIAL UND METHODEN 7
3.1 Standortsbeschreibung 7
3.1.1 Charakterisierung des Untersuchungsgebietes 1
3.1.1.1 Topographische Lage und Geographie 8
3 1 1.2 Geologie 8
3.1.1.3 Boden 8
3.1.1.4Klima !1
3.1.1.5 Immissionssituation •
3.1.1.6 Vegetation 13
3.1.2 Charakterisierung der Untersuchungsbestände -*
3 1.2 I Auswahl und Beschreibung der Untersuchungsbestände 16
3 12 2 Vegetationskundliche Charakterisierung der Altbuchenbestände 16
3 122 1 Historische Vegetation und Bestandesgeschichte ?
3.1.2.2.2 Isoenzymanalysen der Probebäume 7
3 12 3 Beschreibung der Jungbuchenflächen 9
3.1.2.4 Bodenphysikalische und bodenchemische Charakterisierung 20
3.1.3 Untersuchungen zum Bestandesklima und Ozonregime 23
3.1.3.1 Dokumentation von Lufttemperatur, -feuchte und Niederschlag 2 3
3 13 2 Strahlungsmessung 23
3 13 3 Ermittlung der Ozonkonzentration 23
3.2 Baumbezogene Untersuchungen am Standort 24
3.2.1 Kronenansprache 24
3 2 2 Schadbonitur an Blättern 25
3 2 3 Dokumentation von Schadbildem an Blättern 26
3 2 4 Spezielle Untersuchungen zum vorzeitigen Blattfall 27
3 2 4 1 Zählung von Blättern 27
3.2 4 2 Bestimmung des Streufalls 27
3 2 4 3 Bestimmung der Kronentransparenz über die Messung
des Lichtprofils im Bestand 27
3 2 5 Morphologie der Kronenentwicklung und der Verzweigung 28
3 2 6 Zuwachs und Biomasseproduktion der Jungbuchen 3 0
A Inhaltsverzeichnis
3.3 Untersuchungen von Jungbuchen unter kontrollierten Ozonregimen
in einem Phytotronexperiment 31
3.31 Phytotronexperiment und Bezug zu den Freilanduntersuchungen 31
3.32 Anzucht undVorkultur 32
3 3 3 Exposition in den Phytotronen 3 2
3.3.3.1 Versuchsaufbau und Durchführung 3 2
3.3.3.2 Klima- und Ozonregime 34
3.3.3.3 Kultivierung - Bewässerung, Düngung, Pflanzenschutz 35
3.3 4 Charakterisierung des Jungbuchenwachstums 36
3 3.4.1 Biomasseproduktion und Zuwachs 36
3.3.4.2 Schadbonitur an Buchenblättern 37
3.4 Biochemische und physiologische Untersuchungen an Blättern 37
3 4 1 Analyse der Nährelementkonzentrationen in Buchenblättern 37
3.4 2 Bestimmung der Chlorophyll- und Gesamtcarotinoidkonzentrationen 37
in Blättern
3 4.3 Bestimmung der Konzentrationen an Glucose, Fructose, Saccharose und 38
Inositol in Blättern
3 4 4 Methodenentwicklung zur Stärkebestimmung in Buchenblättern 39
3 4 5 Bestimmung von Ligrun in Blättern 40
3 4 6 Bestimmung des Xylemwasserpotentials in Zweigen 41
3.4.7 Bestimmung der Chlorophyllfluoreszenz 42
3.5 Datenverarbeitung und Statistik 43
4 ERGEBNISSE 44
4.1 Standortsvergleich 44
4 11 Klima- und Ozonregime auf den Freiland-Untersuchungsflächen 44
4 1.11 Lufttemperatur und Niederschlag 44
4 1 1.2 Strahlung 47
4.1.1.3 Ozonregime 54
4.1 2 Klima- und Ozonregime in den Phytotronen 62
4.1.2.1 Klimasimulation: Lufttemperatur, rel Luftfeuchte, vpd 62
4 12 2 Klimasimulation: Lichtregime 65
4 1.2 3 Simulation des Ozonregimes 66
4 13 Zusammenfassung der Ergebnisse des Standortsvergleichs 70
4.1.3.1 Vergleich zwischen den beiden Höhenlagen 70
4.1.3.2 Vergleich zwischen Freilandstandorten und Phytotronexperiment 71
4.2 Ergebnisse der Untersuchungen an den Versuchsbäumen 77
4 2 1 Vergleich zwischen Altbuchen auf Hoch- und Tieflagenfläche 77
4 2 11 Nährelementkonzentrationen in Blättern von Altbuchen 77
4 2 12 Untersuchungen zum Kronenzustand 81
4.2 12 1 Kronenansprache 81
4 2 1.2.2 Morphologie des Kronenraumes und der Verzweigung 83
A Inhaltsverzeichnis
4.2.1.3 Untersuchungen zum vorzeitigen Blattfall 85
4.2.1.3.1 Zahlung von Blättern an Dauerbeobachtungsästen 85
4.2.1.3.2 Ermittlung der Kronentransparenz durch Messung vertikaler
Lichtprofile unter und über dem Kronendach 86
4 2.13.3 Streudeposition auf Hoch- und Tieflagenfläche 89
4.2.1.4 Schadensbonitur an Blättern 92
4.2.1.5 Schadensindikation durch Chlorophyllfluoreszenz-Messungen 93
4.2.1.6 Xylem-Wasserpotentialbestimmungen an Hoch- und Tieflagenbuchen
im Sommer 1996 97
4.2.1.7 Pigmentkonzentrationen in Blättern 100
4.2.1 8 Bestimmung von Kohlenhydraten in Blättern 101
42 18 1 Saccharose, Glucose, Fructose und myo-Inositol 101
4.2.1.8.2 Stärke 106
4.2.2 Untersuchungen an Jungbuchen 107
4.2.2 1 Vergleich zwischen Jungbuchen in Hoch- und Tieflage 107
4.2.2.1.1 Nährelementkonzentrationen in Blättern 107
4.2.2.1.2 Biomasseproduktion 108
4.2.2.1.3 Schadensbonitur 112
4 2.2.1 4 Chlorophyllfluoreszenz-Messung 116
4 2.2 1.5 Bestimmung der Pigmentkonzentrationen in Blättern 117
4 2.2.1.6 Bestimmung von Lignin in Blättern 119
4 2.2 1.7 Bestimmung von verschiedenen Kohlenhydraten in Blättern 120
4.2 2.2 Vergleich zwischen Jungbuchen des Phytotronexperiments
bei kontrollierten Ozonregimen 122
4.2.2.2.1 Nährelementkonzentrationen in Blättern 122
4.2.2.2.2 Biomasseproduktion 123
42 223 Schadensbonitur an Blättern 129
4.2.2.2.4 Chlorophyllfluoreszenz-Messungen 133
4.2.2.2.5 Bestimmung von Lignin in Blättern 134
4.2.2.2.6 Bestimmung von verschiedenen Kohlenhydraten in Blättern 135
4 2 2 3 Vergleich zwischen Freiland- Jungbuchen und Jungbuchen des 137
Phytotronexperiments
4223 1 Nährelementversorgung und Biomasseproduktion 137
4.2.2.3.2 Ausprägung von Blattschäden 137
4.2.2.3.3 Chlorophyllfluoreszenz, Fv/Fm 138
4.2.2.3.4 Lignin 139
4 2 2.3 5 Kohlenhydrate 139
5 DISKUSSION 140
5.1 Kronenzustand und Standortsbedingungen 140
5.1.1 Kronenzustand von Altbuchen auf beiden Standorten 140
5 1.2 Boden 143
5.1.3 Klima 145
5.1.4 Ozonverteüung in Waldbeständen 146
5.1.5 Vergleich der Ozonkonzentrationen im Untersuchungsgebiet
mit Ozongrenzwerten 148
5.2 Einfluss verschiedener Faktoren auf die Ozonaufnahme und -Wirkung 151
5.2.1 Einfluss des Wasserstatus der Pflanze 152
III
A Inhaltsverzeichnis
5 2.2 Einfluss der Strahlung 153
5.2.3 Ozonsensitivität von Waldbeständen in Hochlagen 154
5.2.4 Ozonempfindlichkeit von Alt- und Jungbäumen 156
5 2.5 Ozonwirkung unter dem Einfluss der Nährelementversorgung 15 8
5.3 Charakterisierung verschiedener morphologischer, pflanzenphysiologisch/
biochemischer Parameter und deren Veränderung unter Ozoneinfluss
5.31 Sichtbare Blattsymptome 160
5.32 Nährelementversorgung von Pflanzen unter dem Einfluss von Ozon 162
5.3 3 Schadensindikation anhand der Chlorophyllfluoreszenz i64
5.3 4 Pigmentkonzentrationen 165
5.35 Ligninkonzentrationen in Blättern 167
5 3 6 Kohlenhydratverteilung in Blättern 169
5.4 Bewertung des Zustandes der Buchen im Bayerischen Wald 172
5 4.1 Übertragbarkeit von Phytotronexperimenten auf das Freiland 172
5 4 2 Bekannte und noch unerforschte Risiken chronischer Ozonbelastung 175
5 4 3 Risikoabschätzung für die untersuchten Buchenbestände 178
5 4.4 Beantwortung der zentralen Hypothese und Forschungsfragen 185
5.5 Folgerungen und Ausblick 186
6 ZUSAMMENFASSUNG 188
7 LITERATURVERZEICHNIS 192
9 ANHANG 218
C Abbildlingsverzeichnis
C Abbildungsverzeichnis
Abb .3.1: Untersuchungsgebiet
Abb. 3.2: Langjährige Monatsmittel der Lufttemperatur und Monatssummen der
Niederschläge im Untersuchungsgebiet im Zeitraum 1951-1996
Abb 3.3. Lage der Untersuchungsflächen
Abb. 3.4: Ausstattung der Untersuchungsflächen
L: Kleinfläche (ca. 2,5 m x 2,5 m) in Lichtung; B: Kleinfläche (ca. 2,5 m x 2,5 m)
Abb 3 5: Skizze der Jungbuchenfläche (links), Pflanzung in Töpfe mit Bodenhorizontierung
(rechts)
Abb. 3.6: Schadstufen/Vitalitäts-Schlüssel für die Oberkrone von Buchen nach Roloff
(1985); Kronenbilder links: Winteransicht; Kronenbilder rechts: Sommeransicht
Abb. 3.7: Verknüpfung von Freiland- und Phytotronuntersuchung mit Vergleichsvarianten
Abb 3.8: Belegungsschema in den Expositionskammern (Phytotronexperiment)
Abb. 4.1: Monatsmittel der Lufttemperatur (Mai-Okt) auf den beiden Untersuchungsflächen
in Hochlage (Böhmweg, 1150 m ü. NN) und Tieflage (Forellenbach, 825 m ü
NN) für die Jahre 1995-1997
Abb. 4 2: Monatssummen der Niederschläge an der Wetterstation Waldhäuser (1000 m ü
NN, repräsentativ für Hochlage Böhmweg, 1150 m ü. NN) und auf der
Tieflagenfläche (Forellenbach, 825 m ü. NN) für die Jahre 1995-1997
Abb 4.3: Abweichung der Monatssummen des Niederschlags (1995-1997) vom langjährigen
monatlichen Mittel an der Wetterstation Waldhäuser (1961-1997) und der Station
am Forellenbach (825 m ü. NN)
Abb 4.4: PPFD (10-Minuten Mittel, umol Photonen m 2 s 1) an einem Strahlungstag
(28.06.1997) und einem bedeckten Tag (22.07.1997) an den unterschiedlichen
Meßpositionen (Über Krone, In Krone, Unter der Krone am Bestandesboden,
Lichtung) am Beispiel des Untersuchungsbestandes der Hochlage; (gleiche
Verhältnisse auf der Tieflage, ohne Abb.)
Abb 4.5: PPFD-Tagessummen der Strahlung (mol Photonen m 2 d~l) an den vertikal im
Bestand verteilten Meßpositionen (Über Krone; in Krone 10 m; Bestand Boden 1
m, Lichtung 1 m) auf den beiden Untersuchungsflächen (Hochlage, Böhmweg
1150 m ü. NN; Tieflage, Forellenbach 825 m ü NN) während der Vegetationszeit
für die Jahre 1996 und 1997
Abb 4.6: Relativer Lichtgenuß (PPFD in %) an den vertikal im Bestand verteilten
Meßpositionen (Bestand Boden 1 m; in Krone ca 10 m; Lichtung 1 m) im
Verhältnis zur PPFD über der Krone auf Hoch- und Tieflagenfläche während der
Vegetationszeit 1996 und 1997
Abb 4 7 Häufigkeitsverteilung [%] von PPFD-Klassen (Messungen über dem Kronendach)
auf Hoch- und Tieflagenfläche im Untersuchungsjahr 1996 und 1997
Abb 4.8: Häufigkeitsverteilung [%] von PPFD-Klassen auf den Lichtungsflächen und den
Jungbuchenflächen unter dem Bestand (Boden Bestand) auf Hoch- und Tieflage im
Untersuchungsjahr 1996
VI
C Abbildungsverzeichnis
Abb. 4.9: Monatsmittel und -maxima (aus Stundenmittelwerten) der Ozonkonzentration am
Schachtenauturm (51 m ü. NN) für 1995, 1996 und 1997
Abb. 4.10: Jahreszeitlicher Verlauf der Tagesmittel- und maximalwerte für Ozon (aus
Stundenmitteln, nl l 1) für 1995, 1996 und 1997 im Gebiet des Forellenbaches (ca.
825 m ü, NN) im Nationalpark Bayerischer Wald am Meßturm Schachtenau (51m
ü. NN)
Abb 4 11: Jahreszeitlicher Verlauf der Stundenmittelwerte (Lichtstunden) für Ozon für 1995.
1996 und 1997 im Gebiet des Forellenbachs (ca. 825 m ü. NN) im Nationalpark
Bayerischer Wald am Meßturm Schachtenau (51 m ü. Grund)
Abb. 4.12: Häufigkeitsverteilung in verschiedenen Bereichen von Ozonkonzentrationen
(Stundenmittelwerte, Lichtstunden) am Schachtenauturm (Forellenbachfläche 825
m ü. NN, 5 m ü G) während der Vegetationszeit (Mai-Okt) 1995, 1996 und 1997
Abb 4 13: Mittelwerte und Maximalwerte für Ozon [nl l 1] zu den jeweiligen Tagesstunden
[MEZ] für 1995, 1996 und 1997 (1997: nur Mai-Dez)
Abb 4 14: Ozondosis an der Meßstation Schachtenauturm (Forellenbachfläche 51 m ü
Grund) während der Vegetationszeit (Mai-Okt) für 1995, 1996 und 1997
oben: Kumulative Ozondosis
unten: AOT40 (Mai-Okt, Lichtstunden)
(AOT40: Accumulated exposure of Ozone over a Threshold of 40 nl l 1)
Abb 4 15: Kumulative Ozondosis aus den Passiv-Sammler-Messungen (1995,1996,1997) auf
Hoch- und Tieflage in vertikaler Verteilung im Bestand
Abb 4 16: Vergleich der Gesamtozondosen (Mitte Juni-Ende Sep, 1995 und 1996) an den
einzelnen Meßpositionen für Hoch- und Tieflage; bestimmt aus den Ozon-
Passivsammler-Messungen
Abb 4 17: Verlauf der Lufttemperatur, der relativen Luftfeuchte und des vpd während des
Expositionszeitraumes Mai-Okt in den Phytotronen (Großkammer, EKB1),
Tagesmittelwerte, -maxima und -minima
Abb 4 18: Verlauf der Lufttemperatur, der rel Luftfeuchte und des vpd an einem
Strahlungstag (29 07 1996), Stundenmittelwerte
Abb 4 19 Häufigkeitsverteilung verschiedener PPFD-Bereiche in den Phytotronen (EKA1.
Lichtstunden 50 umol Photonen m 2 s 1, gemessen in Pflanzenhöhe)
Abb 4 20: Verlauf der PPFD-Tagessummen in den Phytotronen der GSF (Kleinkammer
EKA1, in Pflanzenhöhe) während des Versuchszeitraumes Mai-Okt 1996, max
PPFD ca 700-800 umol Photonen m 2 s1
Abb 4 21: PPFD-Dosis (Mitte Juli-Okt. 1996) in den Phytotronen und in Hoch- und Tieflage
über der Krone sowie bei den Jungbuchenpflanzungen unter Bestand und in den
Lichtungen
Abb. 4.22: Verlauf der Ozonkonzentration bei der Behandlung amb [Oj]
(Ozonkonzentration in Schönenbuch bei Basel im Jahr 1990)
Abb. 4 23: Verlauf der Ozonkonzentration der Behandlung 2-fach[O;] (entspricht der
proportionalen Erhöhung der Ozontagesgänge v. Schönenbuch um ca 100 %)
Abb 4 24: Häufigkeitsverteilung verschiedener Klassen von Ozonkonzentrationen
(Stundenmittelwerte, Lichtstunden) in den Phytotronen bei Behandlung amb
[Oj] und 2-fach [O,]
VII
C Abbildungsverzeichnis________________________________________________________--------------
Abb. 4.25: Mittelwerte und Maximalwerte für Ozon [nl l1] zu den jeweüigen Tagesstunden
[MEZ] bei den beiden Behandlungen amb. [O3] und 2-fach [O3] in den
Phytotronen 1996 (Mai-Okt)
Abb 4 26 a) Kumulative Ozondosis bei der Behandlung amb. [O3] und 2-fach [O3] im
Phytotronexperiment während der Vegetationszeit (Mai-Okt 1996)
b) AOT40 bei der Behandlung amb. [O3] und 2-fach [O3] im
Phytotronexperiment (Mai-Okt 1996, Lichtstunden)
Abb 4 27 Vergleich der PPFD-Tagessummen in den Phytotronen der GSF (EKA1, in
Pflanzenhöhe) mit den PPFD-Tagessummen im Freiland (Hochlage, Tieflage)
Abb. 4.28: Vergleich der PPFD-Tagessummen in den Phytotronen der GSF (EKA1, in
Pflanzenhöhe) mit den PPFD-Tagessummen im Freiland (Lichtung, unter Schirm;
in Pflanzenhöhe); Juni-Okt 1996
Abb 4 29 Vergleich kumulativer Ozondosen bei der Behandlung amb. [O3] und der
Behandlung 2-fach [O3] in den Phytotronen, am Freilandmeßpunkt
Schachtenauturm und bei den Jungbuchenpflanzungen (Lichtung bzw. unter
Bestand); 10.05-30.09.1996
Abb. 4 30: Vergleich der AOT40-Werte am Freilandstandort (Schachtenauturm) 1995, 1996
und 1997 sowie bei der Behandlung amb. [O3] und 2-fach [O3] im
Phytotronexperiment 1996
Abb 4 31: Vergleichsebenen aus dem kombinierten Untersuchungsansatz aus Freiland- und
Laborexperiment mit Alt- und Jungbuchen
Abb 4 32: Mittleres Blattverlustprozent, geschätzt an Untersuchungsbäumen in Hoch- und
Tieflage; n =20
Abb 4 33: Prozentualer Anteil der Untersuchungsbäume auf Hoch (a)- und Tieflagenfläche
(b) an den Schadstufen (nach der terrestrischen Waldzustandserhebung) für die
Jahre 1995-1997
Abb 4 34: a: Zeitreihe für die Ergebnisse der Waldschadensinventur in Bayern (LWF, 1997)
b: Schadstufenanteile im Wuchsgebiet Bayerischer Wald (LWF, 1997)
Abb 4 35: Einteilung starker Seitenäste (n=10) aus dem oberen Kronenraum von den
Probebäumen auf Hoch- und Tieflagenfläche in die Wachstumsphasen nach Roloff
(1985); 0: Prolepsis- 1: Explorations- 2: Degenerations- 3: Stagnations- 4:
Resignations-Phase
Graphik rechts oben Gesamtmittelwerte für Hoch- und Tieflage
Abb. 4 36: a Einteilung der intensiv beprobten Untersuchungsbäume auf Hoch- und Tieflage
nach der Schadstufenskala von Roloff (1985)
b Prozentualer Anteil der Untersuchungsbäume an den einzelnen Schadstufen
(nach Roloff, 1985) auf Hoch- und Tieflage; n=20
Abb 4 37 Verlauf der prozentualen Veränderung der Blattanzahl an Dauerbeobachtungsästen
(Sonnen- und Schattenkrone) auf Hoch- und Tief lagenfläche im Vergleich zum
ersten Zähltermin (entspricht 100 %) während der Vegetationsperioden 1995 und
1996, Zählung in 14-tägigen Intervallen an 5 Untersuchungsbäumen, je 5 Zweige
aus Sonnen- und Schattenkrone pro Baum; 1995: 24.05 - 14.09; 1996: 29 05 -
1.10
VUl
C Abbildungsverzeichnis
Abb. 4.38: Abhängigkeit der Einstrahlung (PPFD-Lichtsummen auf Tagesbasis) unter dem
Kronendach (1 m Höhe ü. G.) von derjenigen über dem Kronendach (Über Krone.
25-30 m Höhe ü. G) für die Untersuchungsbestände auf Hoch- und Tieflage
während der Vegetationszeit 1996 und 1997
Abb. 4.39: Abhängigkeit der Einstrahlung (PPFD-Lichtsummen) unter dem Kronendach (1 m
Höhe ü. G.) von derjenigen über dem Kronendach (Über Krone, 25-30 m Höhe ü.
G.) für die Untersuchungsbestände auf Hoch (a)- und Tieflage (b) während dreier
Zeitabschnitte der Vegetationszeit 1996
Abb. 4.40: Monatliche Streufallmengen in den Hoch-(oben) und Tieflagenbeständen (Mitte)
1995-1997;
Jährliche Streudeposition (unten)
Abb. 4.41: Geschädigte Blattfläche an Blättern der oberen Sonnenkrone von Probebäumen
der Hoch- und Tieflage in den Jahren 1995, 1996 und 1997 (jeweils 2 Termine im
Juli und August, je 5 Zweige pro Baum mit n=ca 50); Gesamtmittel- und
Modalwerte (jeweils rechts oben)
Abb. 4.42: Bestimmung des Fv/Fm-Wertes mittels Chlorophyll-Fluoreszenz zur
Schadensindikation an Sonnen- und Schattenblättern von Probebäumen der Hoch-
und Tieflage Anfang und Ende August 1996; Mittelwerte und Standardabweichung
jeweils einer geschwächten und schwach geschädigten Buche (Schadstufe 1 und 2),
je 6 Messungen jeweils an einem Blatt von 3 Zweigen dreimal gemessen
Abb 4 43: Wasserpotentialbestimmungen im Tagesverlauf an Sonnen- und Schattenzweigen
zweier Probebäumen auf Hoch- und Tieflage im August 1996 (01.08-02.08) mit
Temperatur, vpd, und PPFD-Aufzeichnung; Mittelwerte mit Standardabweichung
der Wasserpotentialmessungen (2 Probebäume, je 3 Messungen pro Zeitpunkt).
Messung des pre dawn -Wasserpotentials zwischen 4:00 und 6:00 MEZ
Abb 4 44: Wasserpotentialbestimmungen im Tagesverlauf an Sonnen- und Schattenzweigen
zweier Probebäumen auf Hoch- und Tieflage im August 1996 (20 08-21 08) mit
Temperatur, vpd, und PPFD-Aufzeichnung; Mittelwerte mit Standardabweichung
der Wasserpotentialmessungen (2 Probebäume, je 3 Messungen pro Zeitpunkt),
Messung des pre dawn -Wasserpotentials zwischen 4:00 und 6:00 MEZ
Abb 4 45: Chlorophyll a-Konzentrationen in Sonnen- und Schattenblättern von Hoch- und
Tieflagebuchen während den Vegetationszeiten 1995, 1996 und 1997 (nur 3
Probenahmetermine), Mittelwerte und Standardabweichungen, n=5
Abb 4 46: Chlorophyll b-Konzentrationen in Sonnen- und Schattenblättern von Hoch- und
Tieflagebuchen während den Vegetationszeiten 1995, 1996 und 1997 (nur 3
Probenahmetermine); Mittelwerte und Standardabweichungen, n=5
Abb 4.47: Gesamtcarotinoid-Konzentrationen in Sonnen- und Schattenbläftern von Hoch-
und Tieflagebuchen während den Vegetationszeiten 1995, 1996 und 1997 (nur 3
Probenahmetermine); Mittelwerte und Standardabweichungen, n=5
Abb 4.48: LTGA-Konzentrationen in Sonnen- und Schattenblättern von Hoch- und
Tieflagebuchen während der Vegetationsperioden 1995, 1996 und 1997 (nur 3
Probenahmetermine); Mittelwerte und Standardabweichungen, n=5
Abb. 4.49: Saccharose-Konzentrationen in Sonnen- und Schattenblättern von Hoch- und
Tieflagenbuchen während der Vegetationszeiten 1995, 1996 und 1997 (nur 3
Probenahmetermine), Mittelwerte und Standardabweichung, n=5
IX
Abb 4 49 Saccharose-Konzentrationen in Sonnen- und Schattenblättern von Hoch- und
Tieflagenbuchen während der Vegetationszeiten 1995, 1996 und 1997 (nur 3
Probenahmetermine), Mittelwerte und Standardabweichung, n=5
Abb 4 50: Glucose-Konzentrationen in Sonnen- und Schattenblättem von Hoch- und
Tieflagenbuchen während der Vegetationszeiten 1995, 1996 und 1997 (nur 3
Probenahmetermine) Mittelwerte und Standardabweichung, n=5
Abb 4 51 Fructose-Konzentrationen in Sonnen- und Schattenblättern von Hoch- und
Tieflagenbuchen während der Vegetationszeiten 1995, 1996 und 1997 (nur 3
Probenahmetermine), Mittelwerte und Standardabweichung, n=5
Abb 4.52: myo-Inositol-Konzentrationen in Sonnen- und Schattenblättem von Hoch- und
Tieflagenbuchen während der Vegetationszeiten 1995, 1996 und 1997 (nur 3
Probenahmetermine), Mittelwerte und Standardabweichung, n=5
Abb 4.53: Stärkekonzentrationen (angegeben in Glucoseeinheiten) fiir Sonnen- und
Schattenblätter von Hoch- und Tieflagenbuchen in den Untersuchungsjahren 1995
(a) und 1996 (b); Mittelwerte und Standardabweichungen, n=5
Abb 4 54: Biomasseproduktion (Trockengewicht) und prozentuale Anteile an der
Gesamtbiomasse für die Jungbuchen auf den Kleinflächen unter Bestand und
Lichtung in Hoch- und Tieflage 1996 (n=25)
Abb. 4.55: Biomasseproduktion (Trockengewicht) und prozentuale Anteile an der
Gesamtbiomasse für die Jungbuchen auf den KJeinflächen unter Bestand und
Lichtung in Hoch- und Tieflage 1997 (n=75)
Abb 4.56: Wurzel/Spross-Verhältnis der Jungbuchen unter Bestand und Lichtung in Hoch-
und Tieflage 1996 (n=25) und 1997 (n=75)
Abb 4 57: Entwicklung der Hauptsprosslänge der Jungbuchen bei den Pflanzungen unter
Bestand und Lichtung in Hoch- und Tieflage 1996; Mittelwerte und
Standardabweichung (n=25) und 1997 (n=75)
Abb 4.58 Blattfläche und Blattanzahl bei Jungbuchen unter Bestand und in der Lichtung
auf Hoch- und Tieflage 1996 (n=25) und 1997 (n=75)
Abb 4 59a: Blattsymptome in Schadstufen (prozentuale Anteile geschädigter Blätter an der
Gesamtblattanzahl) bei Jungbuchen im Freiland auf Hoch- und Tieflagenfläche
( unter Bestand , Lichtung );
oben: Termin: 6 08 1996; unten: Termin 17.09.1996; *: 1996, 26 % der
Jungbuchen in der Hochlagen-Lichtung zeigten Johannistriebbildung 1996
Abb 4 59b: Blattsymptome in Schadstufen (prozentuale Anteile geschädigter Blätter an der
Gesamtblattanzahl) bei Jungbuchen im Freiland auf Hoch- und Tieflagenfläche
( unter Bestand . Lichtung ),
oben. Termin: 13.07.1997, unten: Termin 19.08 1997, •: 1997 keine
Johannistriebbildung
Abb 4.60: Bestimmung des Fv/Fm-Wertes mittels Chlorophyll-Fluoreszenz zur
Schadensindikation an Jungbuchen aus Hoch- und Tteflage ( unter Bestand ,
Lichtung ) Mitte August und Anfang September 1996; Mittelwerte mit
Standardabweichung, n 20, 2-3 Wiederholungen pro Baum
oben: 13 08 1996; unten: 3.09 1996
C Abbildungsverzeichnis
Abb 4.61: Fv/Fm-Werte (Einzelmeßwerte) für Hoch- und Tieflagenfläche ( unter Bestand ,
Lichtung ) im August
Abb. 4 62: Pigmentkonzentrationen (Chlorophyll a, b, a+b, Gesamtcarotinoide) bei
Jungbuchenblättern aus Hoch- und Tieflage ( unter Bestand , Lichtung ) in den
Jahren 1995, 1996 und 1997, je 2 Meßtermine im Juli und August
Abb. 4.63: LTGA-Konzentrationen in Blättern von Jungbuchen der Hoch- und Tieflage
( unter Bestand , Lichtung ) 1995-1997; Mittelwerte und Standardabweichung, je
Pflanzfläche, 4 Mischproben aus 20 Bäumen
oben: August 1995; Mitte: August und September 1996; unten: Ende Juli und
Mitte August 1997
Abb. 4.64: Konzentrationen von Saccharose, Glucose, Fructose und myo-Inositol in Blättern
von Jungbuchen der Hoch- und Tieflagenfläche ( unter Bestand , Lichtung ) im
August 1995, 1996 und 1997, Mittelwerte und Standardabweichung aus je 4
Mischproben von ca 20 Bäumen pro Pflanzfläche
Abb. 4.65: Stärkekonzentrationen (angegeben in Glucoseeinheiten) in Blättern von
Jungbuchen aus Hoch- und Tieflage ( unter Bestand , Lichtung ) jeweils im
August 1995, 1996 und 1997; Mittelwerte und Standardabweichungen, 3
Mischproben aus je ca. 10 Jungbuchen
Abb 4 66: Biomassen (Blatt, Sproß, Wurzel, Gesamt) der Jungbuchen aus dem
Phytotronexperiment zu den drei Emteterminen)
oben: Behandlung amb [O3] ; unten: Behandlung 2-fach [O3]
Abb 4 67: Blattfläche und Blattzahl bei den Jungbuchen aus dem Phytotronexperiment
(Behandlung amb. [O3] 2-fach [O3] ) zu den 3 Emteterminen (1:18.06.1996, 2:
14.08.1996, 3: 11.09.1996),
a) mittlere Gesamtblattfläche und Gesamtblattzahl pro Baum
b) mittlere Johannisblattflache und Johannistriebblattanzahl,
c) mittlere Blattfläche sowie
d) Blattzahl
Abb 4 68: Verhältnisberechnungen von Biomasseparametern bei Jungbuchen des
Phytotronexperiments (Behandlung amb [O3] , 2-fach [O3] ) zu den 3
Ernteterminen (1:18 06 1996. 2: 1408 1996, 3:11.09.1996);
a) SLA (Specific-Leaf Area-Ratio),
b) LWR (Leaf-Weight-Ratio),
c) LAR (Leaf-Area-Ratio)
Abb 4 69: oben: Verlauf der Längenentwicklung des Hauptsproßes mit Johannistrieb bei den
beiden Behandlungen amb [O3] und 2-fach [O;] ; 1. Messung: Vorkultivierung
im Gewächshaus; Ausbildung von Johannistrieben ab Anfang Juni; n=16
unten: Prozentualer Anteil an Buchen mit Johannistriebbildung an der
Gesamtpflanzenzahl pro Behandlung amb [O3] und 2-fach [O:,] ; n=16
Abb 4 70: Wurzel/Sproß-Vehältnis der Buchen der beiden Behandlungen amb. [O^] und 2-
fachfOj] zu den drei Ernteterminen (1: 18.06.1996; 2: 1408.1996, 11 09 1996)
Abb 4.71: oben: Blattsymptome in Schadstufen (prozentuale Anteile geschädigter Blätter an
der Gesamtblattzahl) bei Jungbuchen aus dem Phytotronexperiment (Behandlung
amb. [Ch] , 2-fach [O3] ) am 14.08.1996 (2. Ernte) und 11 09 1996 (3. Ernte)
unten: prozentualer Anteil an Bäumen mit Johannistrieben
XI
C Abbildungsverzeichnis
Abb 4.72: Prozentualer Anteil (Häufigkeitsverteilung) der Bäume innerhalb der Behandlungen
amb. [O3] und 2-fach [O3] mit unterschiedlichem Anteil an geschädigten bzw.
abgefallenen Blättern (in %) am Versuchsende (11.09.1996); n=8
Abb. 4.73: Messung des Fv/Fm-Verhältnisses mittels Chlorophyll-Fluoreszenz zur
Schadensindikation an den Jungbuchen aus dem Phytotronexperiment Ende
August, n=10, je drei Blätter pro Baum zweimal gemessen;
oben: Mittelwerte von Bäumen aus den vier Expositionskammern (n=2-3)
unten: Mittelwerte der Bäume der Behandlungen ( amb. [O3] und 2-fach [O3] )
Abb. 4 74 LTGA-Konzentrationen in Blättern von Jungbuchen aus dem Phytotron-
experiment (Behandlung amb. [O3] , 2-fach [O3] ) nach den 3 Ernten;
Mittelwerte und Standardabweichung, n=8
Abb 4 75 Konzentrationen von Saccharose, Glucose, Fructose und myo-Inositol in Blättern
von Jungbuchen aus dem Phytotronexperiment (Behandlung amb. [O3] , 2-fach
[O3] ) bei den drei Ernteterminen; Mittelwerte und Standardabweichung, n=8
Abb 4.76: Stärkekonzentrationen (angegeben in Glucoseeinheiten) in Blättern von Jung-
buchen aus dem Phytotronexperiment (Behandlung amb. [O3] , 2-fach [O3] ) bei
den drei Ernteterminen; Mittelwerte und Standardabweichung n=8
Photographien:
Bild 1: Ausbildung verschiedener typischer Schadsymptome an Buchenblättern der oberen
Sonnenkrone von Hoch- und Tieflagenbuchen
Bild 2 Ausbildung verschiedener typischer Schadsymptome an Blättern von Jungbuchen
der Hochlagenlichtung
Bild 3 Ausbildung verschiedener typischer Schadsymptome an Blättern von Jungbuchen
aus dem Phytotronexperiment bei Behandlung ¦amb. [O3] und 2-fach [O?]
D labellenverzeichnis
D Tabellenverzeichnis
Tab. 3.1: Klimaverhältnisse in den Höhenstufen des Bayerischen Waldes (Elling et al, 1987)
Tab. 3.2: Jahresmittelwerte und episodisch erhöhte Tagesmittelwerte (1991 -1992) der
Konzentrationen von SO2, NO2 und O3 am Meßturm Schachtenau (Beudert et al..
1994)
Tab 3 3. Gliederung der Vegetation im Inneren Bayerischen Waid (Nationalpark
Bayerischer Wald) (nach Elling, pers Mitteilung))
Tab 3 4: Kurzcharakterisierung der Untersuchungsbestände
Tab 3 5: Bodenansprache von Hoch- und Tieflagenfläche (Mittelwerte aus fünf Einstichen)
Tab 3 6: Bestimmung von pH-Werten, C- und N-Gehalten und C/N-Verhältnissen in den
Bodenhorizonten auf der Hoch- und Tieflagenfläche (Mittelwerte aus fünf
Einstichen)
Tab 3 7: Bodenchemische Beschreibung der Leitprofile der beiden Untersuchungsflächen
pH-Werte, eff. Kationenaustauschkapazitäten und NHtCl-austauschbare Kationen
(NH4CI-Auszug), aus Heil (1998)
Tab 3.8: Einteilung der Kronenverlichtung in Schadstufen
Tab 3 9: Bonitierungsschlüssel zur Beurteilung des Schädiungsgrades bzw der
Symptomstufe an Blättern junger Buchen (nach Jungermann, 1998)
Tab 3 10: Einteilung biotischer Schäden (v a. verursacht durch Fraß) je nach Ausmaß des
Befalls in vier Befallsstufen (für Blätter der Jungbuchen)
Tab 3.11: Wachstumsphasenmodell für Buchen nach Roloff(1985)
Tab 3 12 Zusammensetzung der Düngerlösung und Düngetermine
Tab 3 13: Einstellungen am Meßgerät für die Bestimmung von Fv/Fm
Tab 4 1 Mittelwerte der Lufttemperatur in den Monaten Mai-Oktober (Vegetationszeit) auf
den Untersuchungsflächen und an der Wetterstation Waldhäuser (1000 m ü NN)
Tab 4 2: Jahressummen und Monatssummen der Niederschläge der Monate Mai- Oktober
(Vegetationszeit) an der Werterstation Waldhäuser (repräsentativ für Hochlage)
und auf der Tieflagenfläche
Tab 4.3: Monatsmittel, -maxima (aus Stundenmittelwerten) der Ozonkonzentrationen und
Gesamtmittel über die Vegetationsperiode in den Phytotronen bei der Behandlung
amb [O3] und 2-fach [O3] (entspricht näherungsweise einer proportionalen
Erhöhung der Ozonkonzentrationen bei amb. [03] um ca 100 Prozent)
Tab 4 4: Vergleich der Blattspiegelwerte von Sonnen- und Schattenblärtem der Hoch- und
Tieflagenbäume mit Referenzwerten aus der Literatur (aus Bergmann, 1993; Lyr et
al., 1992); Mittelwerte und Standardabweichung (Proben aus Nord- und
Südexposition der Krone zusammengefaßt; 1995, 1996: 3 Termine Juli/August;
1997: 1 Termin August; n=5; *Elementgehalte für Schattenblätter (1997) aus einer
Mischprobe
Tab 4.5: Blattspiegelwerte von Altbuchen (Hochlage 1150 m ü NN, Tieflage 825 m ü
NN), August 1995 Sonnenblätter in verschiedene Schadklassen eingeteilt,
Mischprobe; Schädigung der Blattfläche(Chlorosen, Nekrosen)
XIII
D Tabellenverzeichnis
Tab. 4.6: pre-dawn (Dämmerungs-)-Wasserpotentiale und Tagesminima des
Wasserpotentials an den Probebäumen (Schadstufe 1 und 2) der Hoch- und
Tieflage zu den beiden Meßterminen im August 1996 (1 ./2.08; 20/21.08)
(Mittelwerte und Standardabweichung, n=3; sowie die Gesamtmittelwerte für die
beiden Flächen
Tab. 4.7: Vergleich der Nährelementkonzentrationen in Blättern von Jungbuchen aus dem
Freiland 1995 und 1996 (Hochlage 1150 m ü. NN, Tieflage 825 m ü. NN,
Lichtung, unter Bestand) mit Referenzwerten aus der Literatur (Bergmann, 1993;
Lyr et al., 1992); Mittelwerte und Standardabweichung, Mischproben (Juli, Aug.)
von je 25 Bäumen pro Pflanzfläche ( unter Bestand , Lichtung
Tab. 4 8: Prozentuale Zunahme der Biomasse bei den Jungbuchen 1997 gegenüber 1996
Tab 4.9: Vergleich der Nährelementkonzentrationen von Jungbuchen des
Phytotronexperiments (Behandlung amb. [O3] und 2-fäch [O3] ; August 1996)
mit Referenzwerten aus der Literatur (Bergmann, 1993; Lyr et al., 1992);
Mittelwerte und Standardabweichung, n=8
Tab. 4.10 Absolutwerte (Mittelwerte und Standardabweichung; 2. und 3. Emte ) von
Blattbiomasseparametern auf Baum- und Einzelblattebene der Behandlung amb
[O3] und prozentuale Veränderungen der Behandlung l2-fach [O3] gegenüber der
Kontrolle amb [O3] , (2. und 3. Ernte zusammengefaßt)
Tab.5.1: Verschiedene Grenzwerte für Ozonkonzentrationen
XIV
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Inhaltsverzeichnis
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Bibliotheksmagazin
| Signatur: |
0027 Diss.83 111 Lageplan |
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| Exemplar 1 | Ausleihbar Am Standort |