Influence of nitrogen nutrition form and drought cycles on the fine root respiration of two tree species

Wurzelatmung spielt eine wesentliche Rolle für den Kohlenstoffkreislauf im Ökosystem Wald und im Kohlenstoffbudget der Pflanzen. Das Wissen über die Einflussfaktoren auf die Wurzelatmung ist bislang jedoch begrenzt. In dieser Arbeit wurden deshalb Experimente durchgeführt, um die Auswirkungen von abiotischen Faktoren und intrinsischen, wurzelmorphologischen Faktoren auf die Wurzelatmung zu untersuchen. Der erste Versuch, an Acer platanoides Sämlingen im Labor durchgeführt, bestimmt die Wurzelatmung unter fünf Stickstoffformen und vier Konzentrationen. Zusätzlich wurde die Beziehung zwischen Wurzelatmung und Morphologie zweier Wurzelordnungen, Wurzelspitzen der Ordnungen 1+2 und gröbere Wurzel (Ordnung 4), untersucht. Ein zweiter Versuch wurde an Altbäumen von Fagus sylvatica durchgeführt. Ziel war es hier, wie Wurzelatmung unter drei verschieden langen Trockenstressperioden zu messen. Die Wurzelmorphologie war stark mit der Atmung korreliert. Die Wurzelordnungsklasse 1+2 wies deutlich höhere Atmungsraten pro Trockengewicht (RRDWT) im Vergleich zur Ordnung 4 auf. RRDWT nimmt mit zunehmendem Durchmesser und Gewebedichten ab während es positiv mit SRA und SRL korreliert ist. Überraschenderweise konnte kein unmittelbarer Einfluss der N-Formen und N-Konzentration auf RRDWT der beiden Wurzelordnungen festgestellt werden. Die Feinwurzelbiomasse von Fagus sylvatica reagierte im Oberboden nur wenig auf die angewendeten Trockenheitsregime, während jahreszeitliche Schwankungen von größerer Bedeutung sind. Die Wurzelatmung wird jedoch deutlich beeinflusst, mit geringeren Respirationsraten nach Starkregenereignissen. Wurzeln aus der organischen Auflage wiesen dabei eine höhere RRDWT auf als Wurzeln im Mineralboden. Zusammenfassen betrachtet weisen die untersuchten Arten eine eher geringe Plastizität in der Wurzelatmung gegenüber abiotischen Faktoren wie Stickstoffquellen und Bodenfeuchteregime auf. Die Wurzelmorphologie bestimmt die Atmung in deutlichem größerem Ausmaße.Root respiration plays an essential role in forest ecosystem carbon cycling and plant carbon budgets. However, knowledge on the factors influencing root respiration is rare. In this thesis, root respiration measurements were carried out to test for impacts of two abiotic factors and root inherent morphology. The first experiment, on Acer platanoides in the lab, determined root respirations reaction to five nitrogen forms ( nitrate, ammonium, glycine, diglycine and triglycine), and four concentrations (0 mM to 45mM) of nitrate and ammonium. Additionally, data was analysed to examine the relationship between root respiration and morphology in two root order classes, terminal orders 1+2 and the more coarse root order 4. A second experiment was conducted on roots of mature Fagus sylvatica trees in situ. The aim was to estimate how root respiration changes under different drought stress regimes, varying in drought period. Root morphology was highly correlated with respiration. Root order 1+2 exerted higher respiration rates per dry weight (RRDWT) compared to order 4. RRDWT tended to decline with increasing root diameter and tissue densities (RTD and RDMC), thus being positively related with root morphological traits (SRA and SRL). No immediate significant influence of N-forms and N concentration was found. Fagus sylvatica root biomass was not significantly influenced by drought regimes. A significant reduction in RRDWT was detected in drought stressed treatments after rewetting. Root respiration was higher in organic than in mineral soil horizons. In conclusion, the two woody species possessed a rather low plasticity in root respiration under varying abiotic factors while root morphology inherently determined respiration in a more apparent way.submitted by: Yang, LiMit deutscher ZusammenfassungUniversität für Bodenkultur Wien, Masterarbeit, 2015(VLID)112747