SP06:Regulation der Wurzelwasseraufnahme und (Evapo-)transpiration unter Pflanze-Pflanze-Interaktion in Rotbuche und Winterlinde

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Simon Haberstroh; Professorin Dr. Christiane Werner
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 538902328

Pflanzen haben eine Fülle an Anpassungsmechanismen an abiotischen Stress, wie z.B. Trockenheit oder Hitze entwickelt. Allerdings ist unser Wissen über unterirdische Mechanismen, wie die Dynamik der Wasseraufnahme durch Wurzeln, die zur Stressreaktion der Pflanzen beitragen und diese beeinflussen, begrenzt. Bisher ist nicht klar, wie unterschiedliche Wurzeltiefen und Wasseraufnahmetiefen die Beziehung von Transpiration, Boden- und Pflanzenwasserpotential (i.e. die E(ΨBlatt - ΨBoden) Fläche) beeinflussen. Zudem ist es bisher wenig untersucht, ob die Interaktion von Arten verschiedener Isohydrizität und verschiedene Bodentypen Auswirkungen auf die Dynamiken der Wasseraufnahme haben und damit potentiell E(ΨBlatt - ΨBoden) beeinflussen. Um diese unterirdischen Prozesse sichtbar zu machen, sind stabile Wasserisotope ein ideales und nicht-invasives Werkzeug. Mit der Weiterentwicklung von kontinuierlichen Messsystemen können Daten über unterirdische Dynamiken in der Isotopie auf einer (sub-)täglichen Basis bereitgestellt werden. Dies hat das Potential unser Wissen über die Plastizität der Wasseraufnahme und den Einfluss auf E(ΨBlatt - ΨBoden) enorm zu erweitern. Mit diesem Projekt werden wir die Dynamiken der Wasseraufnahme von zwei Arten unterschiedlichen Isohydrizität (Rotbuche und Winterlinde) unter Trockenheit in einem kontrollierten Mesokosmenversuch untersuchen. Dabei werden unterschiedliche Artkombinationen und Bodentypen verwendet. Dieser Versuch wird als zentrale Plattform der Forschergruppe dienen, zu dem alle Partner beitragen werden. In Arbeitspaket 1 (AP1) werden wir ein automatisches Messsystem für kontinuierliche Messungen des Gaswechsels und in-situ Wasserisotopie in der Transpiration und Bodenwasser entwickeln, welches durch eine Reihe von ökophysiologischen und edaphischen Messungen ergänzt wird. In AP2 werden Setzlinge beiden Arten in intra- und interspezifischer Interaktion in selbst entwickelte Lysimeter gepflanzt und einer starken Trockenheit ausgesetzt. Hierbei werden sowohl Änderungen in der die Wasseraufnahme, als auch E(ΨBlatt - ΨBoden) in Bezug auf den Interaktionstyp dynamisch ausgewertet. In einem zweiten Experiment (AP3), werden Mischungen beider Arten in zwei verschiedene Bodentypen (sandig vs. lehmig) gepflanzt und einer ähnlichen Trockenheit wie in AP2 ausgesetzt, um die Rolle des Bodentyps auf die Dynamiken der Wasseraufnahme unter Trockenheit zu erfassen. Alle Experimente werden in enger Zusammenarbeit mit allen Partnern durchgeführt um Wurzel- und Blattproben für Analysen in anderen Projekten zu gewinnen. Zudem werden die Experimente wichtige Daten für Modelle generieren. In AP4 werden wir die Wurzelaufnahmetiefen der Setzlinge mit denen der Waldbäume analysieren. Schlussendlich werden wir in AP5 einen Fokus auf die Datenanalyse, sowie die Integration der Effekte von Interaktionen und Bodentyp unter Trockenheit auf E(ΨBlatt - ΨBoden) legen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5820: Der Einfluss der Hydraulik von Boden und Pflanze auf Transpiration und Pflanzenwachstum in Reaktion auf Trockenheit [SOPHY]
• Großgeräte: Cavity Ring-down Spectrometer
• Gerätegruppe: 1520 Meßgeräte für Gase (O2, CO2)