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Untersuchungen zur Stress-Sensitivität von Ökotypen der Buche (Fagus sylvatica L.)

Volltext

Beschreibung

Aufgrund der Anreicherung der Atmosphäre mit CO2 werden Klimaänderungen erwartet, die u.a. mit einem verstärkten Auftreten von längeren Trockenperioden im Sommer verbunden sein können. Bedingt durch die lange Umtriebszeit der Rotbuche, die relativ sensitiv gegen Trockenheit ist, können diese Prognosen schon für die jetzt zu pflanzenden Bäume von Relevanz sein. Somit sollten präventiv Buchen-Ökotypen für Aufforstungen genutzt werden, die sich durch eine gewisse Trockenresistenz auszeichnen. Solche Buchen-Ökotypen sollten es im vorliegenden Projekt an Hand von biometrischen, morphologisch-anatomischen, physiologischen und biochemischen Parametern charakterisiert werden. In einem Freilandversuch wurden fünf Ökotypen der Buche aus verschiedenen Regionen Baden-Württembergs, und damit unterschiedlichen Standort- und Klimabedingungen, während zwei Versuchsjahren einer jeweils dreimonatigen Trockenperiode ausgesetzt. Aus den durchgeführten Untersuchungen zur Streßsensitivität von Ökotypen der Buche konnten sowohl im Wachstum als auch in physiologischen Parametern unterschiedliche Reaktionen von Ökotypen auf einen induzierten 3-monatigen Trockenstreß festgestellt werden. Bereits bei der ersten Trockenperiode im Versuchsjahr 1997 kam es bei allen Ökotypen aufgrund der Trockenperiode zu einer Beeinträchtigung des Wachstums des Terminaltriebes. Im Jahr 1998 konnte nach der dreimonatigen Trockenperiode eine zum Teil signifikante Abnahme im Stammdurchmesser gemessen werden, die auf eine Nutzung des Wasserreservoirs in Rinde und Holz schließen läßt. Ein wesentliches Ergebnis der Untersuchungen war ein Zusammenhang zwischen der Prolin-Akkumulation der Blätter und dem resistenten Verhalten einzelner Ökotypen gegenüber Trockenstreß. Im Versuchsjahr 1997 konnte aufgrund dessen eine vorläufige Zuordnung der Ökotypen in folgende drei Gruppen vorgenommen werden:

  • Buchenökotypen mit tolerantem Verhalten
    die Ökotypen Überlingen und Forbach zeigten einen starken Anstieg des Prolingehaltes in den Blättern. Bei allen anderen gemessenen biochemischen und physiologischen Streßparametern konnten bei diesen Ökotypen keine Unterschiede zu den Kontrollen festgestellt werden.
  • Buchenökotypen mit sensitivem Verhalten
    die Ökotypen Conventwald und Zwiefalten zeigten keinen nennenswerten Anstieg des Prolingehaltes in den Blättern, wiesen aber "pre-dawn" Wasserpotentiale von bis zu – 3,5 MPa auf, die massiven Trockenstreß belegen. Dies wurde durch Messungen der Elektrolytleitfähigkeit bestätigt.
  • Buchenökotypen mit intermediärem Verhalten
    der Ökotyp Ravensburg zeigte keine der bereits erwähnten Reaktion, sondern kann hinsichtlich seinen biochemischen und physiologischen Reaktionen zwischen die oben beschriebenen Reaktionsmuster eingeordnet werden. Im Versuchsjahr 1998 kam es ebenfalls zu unterschiedlichen Reaktionen der Ökotypen auf den applizierten Trockenstreß. Die im Versuchsjahr 1997 durchgeführte Einteilung der Ökotypen in resistentes, intermediäres und sensitives Verhalten konnte einge-schränkt aufrechterhalten werden. Zwar zeigten in diesem Jahr alle Ökotypen eine Pro-linanreicherung in den Blättern, doch waren starke Unterschiede im Wachstum zwischen den Ökotypen zu beobachten. Die Ökotypen Forbach, Ravensburg und Über-lingen, die 1997 als „resistent" und „intermediär eingestuft wurden und zum Teil eine Reaktion auf den Trockenstreß durch Prolineinlagerungen in den Blättern zeigten, waren in diesem Jahr zu einem verstärkten Wachstum fähig. Die sensitiv eingestuften Ökotypen Conventwald und Zwiefalten zeigten auf den Behandlungsflächen ein geringeres Wachstum.

Im Gewächshaus wurden Keimlinge von klimatisch unterschiedlichen autochthonen Herkünften aus dem gesamten Bundesgebiet nach dem Abschluß der ersten Wachstumsphase unter kontrollierten Bedingungen einer Trockenperiode ausgesetzt. Die Feldkapazität des Substrats betrug zum Erntezeitpunkt nach einer dreiwöchigen Trockenperiode durchschnittlich 18,5±0,3% der Kontrolle ohne Unterschiede zwischen den Herkünften. Der Trockenstreß hatte keinen Effekt auf die Trockenmasse, allerdings waren die Wassergehalte vermindert (97% Blätter / Sproßachsen, 92% der Kontrolle Wurzeln). Das Wasserpotential war in den Wurzel und Sprossen ebenso deutlich vermindert (555% bzw. 224% der Kontrolle) wie die Transpiration (62% der Kontrolle). Bei den Inhaltsstoffen der Blätter waren besonders die Konzentrationen von ABA (171%) und von Prolin (130%) sowie von Saccharose (125%) in der Blatttrockenmassen (125%) durch die Trockenheit erhöht. Die Konzentration von Phosphat war durch den Trockenstreß auf durchschnittlich 69% vermindert und offensichtlich durch eine Erhöhung der Chloridkonzentration (125%) kompensiert, wobei die Konzentrationen der Kationen nicht beeinflußt waren. An Hand einer Clusteranalyse konnten zwei extrem Cluster identifiziert werden. Zwei Herkünfte aus Gebieten mit hoher Niederschlagsmenge zeichneten sich durch besonders geringe Wasserpotentiale und Transpiration einerseits und hohe Konzentrationen von Fruktose, ABA und Prolin nach dem Trockenstreß aus. Demgegenüber gab es einen Cluster mit zwei Herkünften aus trockenen Regionen mit geringeren Effekte des Trockenstreß auf Wasserpotential und Transpiration und niedrigen Konzentrationen von Hexosen, ABA und Prolin.

Metadaten

TitelUntersuchungen zur Stress-Sensitivität von Ökotypen der Buche (Fagus sylvatica L.) 
Stand 2001 
Seitenzahl116 
Förderkennzeichen BWC99008
PEF196002

 

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