Dynamik der Feinwurzel Biomasse und Morphologie der Rotbuche (Fagus sylvatica L.) entlang eines Bodenfeuchte­gradienten

Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass Feinwurzeln besonders empfindlich auf Umweltveränderungen reagieren und daher für die Reaktion und Anpassung von Waldökosystemen an den Klimawandel von entscheidender Bedeutung sind. Allerdings fehlt uns noch immer ein grundlegendes Verständnis der Mechanismen, die die Plastizität von Feinwurzeln steuern.

Das Ziel unserer Studie war es, den Einfluss von Veränderungen der Bodenfeuchte auf die Dynamik und Morphologie der Feinwurzeln der Europäischen Buche (Fagus sylvatica L.) zu bestimmen. Wir führten eine 30-monatige Studie entlang eines Bodenfeuchtigkeitsgradienten von trockenen, intermediären und nassen Bedingungen in einem naturnahen, ausgewachsenen Buchenwald zu den Merkmalen der Feinwurzeln, d. h. Feinwurzelbiomasse, Produktivität, Mortalität, Umsatz, spezifische Wurzellänge (SRL), spezifische Wurzelfläche (SRA) und Wurzelspitzenfrequenz (RTF), durch. An drei Untersuchungsstandorten des BENEATH Experiments, die den Gradienten der Bodenwasserverfügbarkeit widerspiegelten, wurden sequenzielle Wurzelkernbohrungen mit begleitenden Bodenmessungen durchgeführt.

Bei den meisten Feinwurzelmerkmalen fanden wir signifikante Unterschiede zwischen den oberen 10 Zentimetern und den tieferen Bodenschichten. Die Feinwurzelbiomasse zeigte signifikante Unterschiede zwischen den Untersuchungsstandorten, wobei die geringste Feinwurzelbiomasse am trockenen Standort zu verzeichnen war. Produktivität, Umsatz, SRL, SRA und RTF weisen jedoch keine signifikanten Unterschiede zwischen den Standorten, aber eine hohe Variabilität zwischen den Jahreszeiten auf. Dies deutet auf eine Anpassung an kurzfristige Schwankungen, aber nicht an langfristige Gradienten des Bodenwassergehalts hin. Lineare gemischte Modelle ergaben, dass ein sinkender Bodenwassergehalt zu einem signifikanten Anstieg von SRL, SRA und RTF führte.

Unsere Beobachtungen zeigen, dass sich Buchen durch die Bildung dünner, absorptiver Wurzeln und die Aufrechterhaltung einer hohen saisonalen Plastizität an die geringe Verfügbarkeit von Bodenwasser und Trockenheit anpassen. Unsere Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse über die Struktur und Dynamik der Adaption von Waldökosystemen an den Klimawandel, insbesondere auf die unterirdischen morphologischen Anpassungen ausgewachsener Wälder an die geringe Verfügbarkeit von Bodenwasser.

Originalpublikation:
Koller, A.; Azekenova, A.; Wordell-Dietrich, P.; Schäfferling, R.; Zeh, L.; Julich, S.; Kalbitz, K.; Feger, K.-H.; von Oheimb, G. (2025): Dynamics of fine root biomass and morphology of European beech (Fagus sylvatica L.) forest stands along a soil moisture gradient. In: Forest Ecosystems 14, 100379. DOI: 10.1016/j.fecs.2025.100379.

Weitere Informationen zum BENEATH Experiment:
Julich, S.; Azekenova, A.; Wordell-Dietrich, P.; Schäfferling, R.; Koller, A.; Kniesel, B.; Fontenla-Razetto, G.; Zeh, L.; Feger, K.-H.; von Oheimb, G.; Kalbitz, K. (2025): Theoretical and Methodological Framework for Monitoring Feedback Mechanisms Among Soil Moisture Dynamics, Soil Organic Matter and Deadwood in Forests. In: Journal of Plant Nutrition and Soil Science. DOI: 10.1002/jpln.12008.