Tree diversity as a control of whole tree water use in experimentally assembled mixtures in Panama
Final Report Abstract
1 Baumplantagen können eine wichtige Rolle in der Kohlenstoffbindung und der Holzproduktion spielen, aber es gibt Bedenken wegen hoher Wassernutzungsraten. Moderne Konzepte für Wiederaufforstungen in den Tropen betonen die Verwendung autochthoner Arten und die Anlage von Mischkulturen. Wenn Holzproduktion ein wichtiges Ziel darstellt, ist die Effizienz der Baumartenwahl zur Regulation der Wassernutzung aber fraglich. Die Effekte der Baumartenmischung auf die Wassernutzung sind bisher noch nicht untersucht worden. 2 Die Untersuchungen fanden im Wassereinzugsgebiet des Panamakanals statt. Der jährliche Niederschlag in der Region beträgt 2350 mm mit einer ausgeprägten Trockenzeit von Januar bis März. Die Verdunstungsbeanspruchung durch die Atmosphäre ist in der Trockenzeit in der Regel höher als in der Regenzeit. Der Baumsaftfluss wurde mit Sensoren nach Granier (heat dissipation technique) untersucht. 3 Wir untersuchten neun Baumarten mit unterschiedlicher Blattphänologie in Ein-Art-Plantagen. Drei dieser Arten hatten in der Trockenzeit im Vergleich zur Regenzeit eine signifikant gesteigerte Transpiration (40 bis 110%). Bei drei Arten war die Wassernutzung in der Regen- und in der Trockenzeit etwa gleich. Weitere drei Arten hatten in der Trockenzeit eine signifikant reduzierte Transpiration (20 bis 60%). 4 In Bezug auf die Effekte der Artenmischung stellten wir die Hypothese auf, dass Baumartendiversität die Transpiration auf Bestandesebene erhöht. Saftflussmessungen wurden in Monokulturen, 3-Art- Mischungen und 6-Art-Mischungen betrieben. Die Bäume in den Mischkulturen hatten größere Durchmesser erreicht als diejenigen in Monokulturen, was damit einherging, dass sie auch mehr Wasser nutzten. Entsprechend war auch die Transpiration der Bäume auf Plot-Ebene auf den Misch-Plots am höchsten. Darüber hinaus wurde in 6-Arten-Mischungen ein überproportionaler Anstieg der Baumtranspiration beobachtet. 6-Arten-Mischungen hatten eine signifikant höher Transpiration in bezug auf die Grundfläche als Monokulturen (51%) oder 3-Art-Mischungen (56%). Eine statistische Analyse legt nahe, dass ein positiver Netto-Effekt der Biodiversität auftrat, der auf die Komplementarität der Arten zurückzuführen ist. Die über-proportionale Wassernutzung in den 6-Art- Mischungen könnte etwa durch einen gesteigerten Energieaustausch zwischen Bäumen und Atmosphäre, durch eine größere Rauhigkeitslänge, und/oder durch Komplementarität in der Bodenwasseraufnahme bedingt sein. 5 Wir analysierten die natürliche Abundanz stabiler Isotope (δ2 H und δ18 O) im Xylemwasser der Bäume und im Boden, um Muster der Wassersaufnahme zu erkennen. In Monokulturen zeigten sich Unterschiede zwischen Baumarten, die insbesondere in der Trockenzeit ausgeprägt waren. Für Misch-Plots weisen die Ergebnisse auf eine komplementäre Bodenwasseraufnahme hin. 6 Unsere Ergebnisse zeigen, dass unter saisonalen Klimabedingungen die Baumartenwahl einen erheblichen Einfluss auf die Wassernutzung in Plantagen hat. Baumartenmischungen hatten eine gesteigerte Wassernutzung, wobei der Anstieg von Ein-Art zu 3-Art-Mischungen proportional zu einer Durchmessersteigerung erfolgte, die 6-Art-Mischungen aber überproportional viel Wasser verbrauchten. In Plantagenwirtschaft können diese Ergebnisse genutzt werden, um eine Balance zwischen verschiedenen Zielen wie Schutz der Biodiversität, der Holzproduktion und der schonenden Nutzung von Wasserressourcen zu finden.
Publications
- (2008): Seasonal changes in foliage and xylem flux rates of young native trees, Central Panama. Annual Meeting of the Association of Tropical Biology and Conservation (ATBC), Paramaribo, Suriname
Kunert, N., Schwendenmann, L., Hölscher, D.
- (2009): Partitioning of soil water among native tree species growing in mixed stands in Panama: evidence from the stable hydrogen isotope composition. ISOCOMPOUND ’09, Potsdam, Germany
Schwendenmann, L., Sánchez Bragado, R., Langel, R.
- (2009): Tree water use in relation to tree diversity in a Panamanian forest plantation. Joint Meeting of the Society for Tropical Ecology (gtö) and the Association of Tropical Biology and Conservation (ATBC), Marburg, Germany
Kunert, N., Schwendenmann, L., Hölscher, D.
- (2010): Comparison of tree water use characteristics in reforestation and agroforestry stands across the tropics. In: Tscharntke, T., Leuschner, Ch., Veldkamp, E., Faust, H., Guhardja, E., Bidin, A. (eds.): Tropical Rainforests and Agroforests under Global Change. Springer, Berlin, pp. 293-308
Dierick, D., Kunert, N., Köhler, M., Schwendenmann, L., Hölscher, D.
- (2010): Seasonal dynamics of tree sap flux and water use in nine species in Panamanian forest plantations. Agricultural and Forest Meteorology 150: 411-419
Kunert, N., Schwendenmann, L., Hölscher, D.
