Verwendung von in-situ-Messungen stabiler Wasserisotope in Echtzeit zur Auftrennung der Evapotranspiration in Bodenverdunstung und Pflanzentranspiration von zwei verschiedenen Feldfrüchten

• Antragstellerinnen: Dr. Angelika Kübert; Professorin Natalie Orlowski
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung ; Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 514721519

Landwirtschaftliche Nutzpflanzen spielen eine wichtige Rolle im globalen Wasserkreislauf. Der Klimawandel kann jedoch die Physiologie der Pflanzen, die Agrar-Ökosysteme und die Wechselwirkungen innerhalb des Land-Atmosphäre-(L-A) Systems durch veränderte Energie-, Wasser- und Kohlenstoffflüsse verändern. Für die Vorhersage zukünftiger hydroklimatischer Bedingungen und die Bewertung landwirtschaftlicher Landnutzungspraktiken, insbesondere im Hinblick auf die zunehmende Häufigkeit von Extremereignissen, ist es von entscheidender Bedeutung, Kenntnisse über die Transpirations- (T) und Evaporationsraten (E) von Pflanzen auf lokaler Ebene, deren zeitliche Dynamik und ihre Verbindung zum L-A-System zu gewinnen. Im Rahmen von Projekt 3 (P3) werden wir Messungen der Wasserflüsse und ihrer Isotopie entlang des L-A-Systems verwenden, um wasserbezogene Prozesse mit hoher zeitlicher (< täglich) und räumlicher Auflösung (<1 m2) zu untersuchen, z. B. mit Hilfe von Bestands- und Blattkammern für ET und T sowie Membransonden für die Messung der stabilen Bodenwasserisotopie. Diese gekoppelten Messungen bilden eine neuartige Isotopenmessplattform, die es uns ermöglichen wird, den Beitrag verschiedener Bodentiefen zur Wurzelwasseraufnahme (RWU) und Wurzelwasseraufnahmemustern von zwei Feldfrüchten (Mais und Weizen) innerhalb von LAFO systematisch zu bestimmen. Darüber hinaus werden die Wasserdurchgangszeiten bestimmt sowie die Evapotranspiration-Auftrennung (ET) durchgeführt und bewertet. Die Analysen werden artenspezifisch sein und den Einfluss unterschiedlicher Umweltbedingungen (z. B. der Bodenfeuchtigkeit und des Wasserdampfdruckdefizits) auf RWU, Wasserdurchgangszeiten, ET und die Auftrennung von ET in Pflanzen-T und Boden-E untersuchen. Die Ergebnisse von P3 werden mit P4, P7, P 9–P11 (Output) ausgetauscht und diskutiert und dazu verwendet, eine bessere Modelldarstellung für T/ET zu entwickeln, um die mit den T/ET-Schätzungen verbundenen Unsicherheiten zu verringern (P4 und P7). Eine verbesserte T/ET-Darstellung wird zu den LAFI-Hauptzielen (O) O1, O2, O3, OS, OE und den LAFI-Haupthypothesen (H) H1, H2, H3, HS, HE beitragen. Es ist eine wichtige Grundlage für die systemübergreifenden Arbeitsgruppen CCWG-SenSyn, CCWG-DL und CCWG-MME. Unsere Ergebnisse werden dazu beitragen, die Anfälligkeit von Kulturpflanzen für zukünftige, klimatisch bedingte Veränderungen in Niederschlag und der Bodenfeuchtigkeit zu bewerten.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5639: Land-Atmosphäre Feedback Initiative (LAFI)
• Internationaler Bezug: Belgien
• Kooperationspartner: Professor Dr. Valentin Couvreur