SP04: Beziehungen zwischen Transpiration, Bodenwasserpotenzial und Blattwasserpotenzial auf Pflanzenbestandsskala.

• Antragsteller: Professor Dr. Jan Vanderborght
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 538902328

In ausreichend feuchten Böden und bei nicht zu hohen Transpirationsraten ist die Beziehung zwischen dem Wasserpotenzial des Bodens, Ψsoil, dem Wasserpotenzial der Blätter, Ψleaf, und der Transpirationsrate linear, da die Leitfähigkeiten der verschiedenen Teile des Wasserflusspfads vom Boden, den Wurzeln, dem Spross und den Blättern nicht von den Wasserpotenzialen abhängen. Wenn die Wasserpotenziale jedoch sinken, nehmen die Leitfähigkeiten bestimmter Teile ab, und die Beziehung wird nicht linear, was zu großen Änderungen von Ψleaf führt, wenn E zunimmt. Die übergreifende Hypothese der Forschergruppe ist, dass Pflanzen versuchen, diese drastischen, potenziell tödlichen Ψ-leaf Verringerungen zu vermeiden, indem sie die Spaltöffnungen schließen und andere Anpassungsmechanismen anwenden. In diesem Teilprojekt wird untersucht, wie sich die Beziehung zwischen der Transpirationsrate E, dem "effektiven" Bodenwasserpotenzial in der Wurzelzone Ψsoil,eff und dem "effektiven" Blattwasserpotenzial Ψleaf,eff in Pflanzenbeständen und auf Grünland unter verschiedenen pedoklimatischen Bedingungen entwickelt. Da das Bodenwasserpotenzial in der Tiefe stark variieren kann, werden wir untersuchen, wie Ψsoil über Bodenprofile gemittelt werden sollte, um Ψsoil,eff zu erhalten, und wie diese Mittelung von den Eigenschaften des Wurzelsystems und den hydraulischen Eigenschaften des Bodens abhängt. Für heterogene Pflanzengemeinschaften, wie z. B. Grünland, werden wir untersuchen, wie Ψsoil als Funktion der Wurzelverteilungen und Eigenschaften der einzelnen Pflanzen gemittelt werden kann und wie Ψleaf gemittelt werden kann, um Ψleaf,eff zu erhalten. Wir gehen davon aus, dass die hydraulische Anpassung an Wasserbegrenzungen zu einer linearen Beziehung (E, Ψsoil,eff, Ψleaf,eff) führt, deren Steigung für ein konstantes Ψsoil,eff dem effektiven Leitwert des Boden-Wurzel-Systems, Ksrs,eff, entspricht. Um unter trockeneren pedoklimatischen Bedingungen im linearen Bereich (E, Ψsoil,eff, Ψleaf,eff) zu bleiben, stellen wir die Hypothese auf, dass sich die Pflanzen anpassen, indem sie Ksrs,eff durch Verringerung des Wachstums und der Leitfähigkeit des Wurzelgewebes reduzieren. Diese Anpassungen sind eine Reaktion auf einen längerfristigen Durchschnitt des Wasserstatus der Pflanzen. Daher werden wir auch untersuchen, wie das Schließen der Stomata als Reaktion auf chemische bzw. hydraulische Signale kurzfristige Ausschläge des Wasserstatus der Pflanzen im nichtlinearen Regime von (E, Ψsoil,eff, Ψleaf) vermeiden kann. In einjährigen Pflanzensystemen wirkt sich die hydraulische Anpassung auf das Wachstum und das Verhältnis von Spross- zu Wurzelkonduktanz aus, während sich in mehrjährigen Graslandschaften die Wurzelverteilungen und die Kombination der Arten an die pedoklimatischen Bedingungen anpassen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5820: Der Einfluss der Hydraulik von Boden und Pflanze auf Transpiration und Pflanzenwachstum in Reaktion auf Trockenheit [SOPHY]
• Mitverantwortlich: Professor Mathieu Javaux, Ph.D.