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Originaltitel:
Risiko-Einschätzung der chronisch erhöhten Ozonbelastung mittels „Free-Air“-Begasung von Buchen (Fagus sylvatica) und Fichten (Picea abies) eines forstlich begründeten Mischbestandes 
Übersetzter Titel:
Risk assessment of an increased, chronic ozone regime using „Free-Air“ fumigation for European beech (Fagus sylvatica) and Norway spruce (Picea abies) in a mixed forest stand 
Jahr:
2005 
Dokumenttyp:
Dissertation 
Institution:
Fakultät Wissenschaftszentrum Weihenstephan 
Betreuer:
Matyssek, R. (Univ.-Prof. Dr.); Langebartels, C. (Priv.-Doz. Dr.) 
Gutachter:
Matyssek, Rainer (Prof. Dr.); Langebartels, C. (Priv.-Doz. Dr.); Höll, W. (Univ.-Prof. Dr.) 
Format:
Text 
Sprache:
de 
Fachgebiet:
BIO Biowissenschaften 
Stichworte:
Ozon; Buche; Fagus sylvatica; Fichte; Picea abies; AOT40; Ozonaufnahme; Modell; Altbäume; Photosynthese; Phänologie; Wachstum; visuelle Blattschädigung; ACC; Putrescin; Salicylsäure; oxidativer Zelltod 
Übersetzte Stichworte:
ozone; European beech; Norway spruce; AOT40; ozone uptake; modelling; adult trees; photosynthesis; phenology; growth; visual leaf symptoms; ACC; putrescine; salicylic acid; oxidative cell death 
Kurzfassung:
In der vorliegenden Studie wurde der Einfluss chronisch erhöhter Ozonbelastung auf Buche (Fagus sylvatica L.) und Fichte (Picea abies (L.) Karst.) eines forstlich begründeten, gut mit Nährstoffen und Wasser versorgten, ca. 60 Jahre alten Mischbestandes (Kranzberger Forst/Freising) über einen Zeitraum von drei Jahren untersucht. Ziel war die Quantifizierung chronischer O3-Wirkung auf Altbäume. Hierzu wurde die O3-Empfindlichkeit biochemischer, physiologischer und struktureller Baumparameter zwischen einem experimentell, durch "Free-Air-Begasung" chronisch erhöhten O3-Regime (2xO3) und dem unveränderten O3-Regime (1xO3 = Kontrolle) der Bestandsluft verglichen. Die Reaktionen von Photosynthese, Transpiration, stomatärer Regulation und struktureller Differenzierung von Blättern und Ästen sowie biochemischen Parametern (freie und konjugierte 1-Aminocyclopropan-1-carbonsäure (ACC); freie Polyamine, Salicyl- und Gentisinsäure) auf die O3-Regime wurden hinsichtlich Konsistenz je Baumart sowie innerhalb der Sonnen- und Schattenkronen geprüft. Auf dieser Basis wurde eine ökologisch relevante Risiko-Einschätzung der am Waldstandort herrschenden, chronischen O3-Belastung für adulte Bestandsbäume erarbeitet. Das momentan in der UNECE verwendete Ozon-Flux-Modell (Level II-Konzept) nach Emberson et al. (2000a, b) wurde für die adulten Buchen und Fichten im Kranzberger Forst parametrisiert und gegenüber aus Gaswechselmessungen abgeleiteten Ozonaufnahmen an Buchen- und Fichtenästen validiert. Grenzwertkonzepte basierend auf AOT40 (= akkumulierte Ozondosis über einer Konzentration von 40 nl l-1) und O3-Flux wurden anhand der Befunde der vorliegenden Studie hinsichtlich ökologischer Relevanz bewertet. Besonderes Augenmerk galt der Bestimmung der O3-Empfindlichkeit von Sonnen- gegenüber Schattenlaub und dem Vergleich zwischen Befunden an den Altbäumen und Literaturangaben über junge Holzpflanzen. Vorschläge für eine Weiterentwicklung des O3-Flux-Konzeptes zur Festlegung von "Critical Levels for Ozone" für Waldbäume auf der Basis von Dosis/ Effekt-Beziehungen wurden erarbeitet. Als Fazit ergibt sich: 1. Fichte reagierte in dieser Fallstudie nicht wesentlich unempfindlicher auf Ozon als Buche. 2. Sonnen- und Schattenlaub von Buche und Fichte reagierten in unterschiedlichen Parametern auf Ozonstress. Ein genereller Unterschied in der Empfindlichkeit zwischen Sonnen- und Schattenlaub war nicht festzustellen. 3. Trotz Überschreitung des bestehenden Grenzwertes für Ozonbelastung bei Waldbäumen (AOT40 = 10 µl l-1 h pro Vegetationsperiode) traten während der dreijährigen Dauer der Studie keine Einbußen im radialen Stammzuwachs der untersuchten adulten Buchen und Fichten auf. 4. Die adulten Buchen und Fichten im Kranzberger Forst waren somit weniger ozonsensitiv als für Jungstadien in der Literatur angegeben wird. 5. Die Ozonaufnahme (d.h. der O3-Flux) als Maß für die physiologisch effektive O3-Dosis spiegelt das Gefährdungsrisiko der Waldbäume eher wider als der auf O3-Exponierung basierende AOT40. Folgerungen: Aus dem Vergleich der Baumreaktionen zwischen den beiden Ozonregimen wird deutlich, dass unter derzeit herrschender Ozonbelastung die Existenz der 50 - 60-jährigen Buchen und Fichten im Kranzberger Forst nicht kurzfristig gefährdet ist. Allerdings zeigten die Ozonempfindlichkeiten von Photosynthese, biochemischen Parametern und Blattlebensdauer Ansatzpunkte einer Beeinträchtigung durch Ozon unter dem chronisch erhöhten O3-Regime. Auf dieser Basis wird gefolgert, dass chronische Risiken durch Ozon für adulte Buchen und Fichten nicht ausgeschlossen werden können. 
Übersetzte Kurzfassung:
In a field experiment at "Kranzberger Forst" (near Freising/Germany) the impact of a chronically enhanced O3 regime on about 60-year-old beech (Fagus sylvatica L.) and spruce (Picea abies (L.) Karst.) trees was assessed throughout three growing seasons. Site conditions of the mixed beech/spruce forest were edaphically non-limiting in terms of the nutrient and water availability. The aim of the study was to quantify the chronic ozone impact on and the responses of the adult forest trees. To this end, the ozone sensitivity of biochemical, physiological and structural tree parameters was compared between an experimentally enhanced, twice-ambient ozone regime (2xO3; through an free-air fumigation approach) and the unchanged ambient air (1xO3 = control) at the forest site. Responses of the gas exchange, transpiration, stomatal regulation and structural differentiation of leaves/needles and twigs as well as biochemical leaf parameters (free and conjugated 1-aminocyclopropane-1-carbonic acid (ACC), free polyamines, salicylic- and gentisic acid) to the O3 regimes were examined, regarding consistency within each tree species and their respective sun and shade crowns. Given this set of investigated parameters, an ecologically relevant risk assessment was performed, regarding effects of chronic O3 regimes on the adult forest trees under site conditions. The ozone-flux model currently promoted by UNECE policies (Level II concept; Emberson et al., 2000a, b) was parameterised for the adult beech and spruce trees at "Kranzberger Forst" and validated versus the ozone uptake into the leaf organs as assessed through gas exchange measurements of beech and spruce twigs. Threshold concepts for ozone based on AOT40 (= accumulated ozone dose over a threshold of 40 nl l-1) and O3 flux were evaluated for their ecological relevance. Emphasis was on the quantification of the ozone sensitivity of sun versus shade leaves and on the comparison between findings from the adult trees at the site and the prevailing knowledge in the literature about juvenile beech and spruce as exposed to controlled chamber conditions. Suggestions are made towards improvement of the O3-flux concept and revised "Critical Levels for Ozone" for forest trees in terms of dose-response relationships. Conclusions: 1. In this case study, spruce was not substantially less ozone sensitive than beech. 2. Parameters affected by ozone differed between sun and shade leaves each of beech and spruce. A general difference in ozone sensitivity between sun and shade leaves was not evident. 3. Even though the current threshold of AOT40 = 10 µl l-1 h per growing season in trees was exceeded during the three years of investigation, no reduction in the radial stem increment of beech and spruce was found. 4. Adult beech and spruce at "Kranzberger Forst" were less ozone-sensitive in comparison with reports in the literature on juvenile trees. 5. O3 uptake (resulting from O3 flux) as a measure of the physiologically effective O3 dose better reflects potential risks of ozone injury in trees as does AOT40, as the latter is solely based on O3 exposure. Capsule: The comparison between the two O3 regimes does not appear to indicate existential risks for adult beech and spruce at the short-term scale. However, leaf-level responses do reflect adverse O3 effects under 2xO3. On these grounds, it is concluded that risks by chronic ozone impact cannot be out ruled for adult beech and spruce trees on the long-term scale. 
Veröffentlichung:
Universitätsbibliothek der TU München 
Mündliche Prüfung:
11.02.2005 
Dateigröße:
10675565 bytes 
Seiten:
218 
Letzte Änderung:
27.06.2005