RT Dissertation/Thesis
T1 Untersuchungen zur räumlichen Heterogenität von Kronenstruktur und Bestandesniederschlag in einem tropischen Bergregenwald
A1 Oesker,Mathias
WP 2009/03/19
AB Ziel dieser Studie war es, die Verteilung und Heterogenität der Kronenstruktur und des Bestandesniederschlags und damit der Faktoren Licht, Wasser und der Nährstoffeinträge zu erfassen und die Folgen dieser Heterogenität als nischenbildene Parameter abzuschätzen. 
Die Untersuchungen fanden in einem tropischen Bergregenwald im Süden Ecuadors statt, genauer in der Reserva San Francisco nördlich des Podocarpus Nationalparks. Das Gebiet, in dem die Forschung realisiert wurde, erstreckt sich von 1950m NN bis 2275m NN. 
Es wurden neun 400m2-Untersuchungsflächen (20mx20m) eingerichtet, die auf drei Waldtypen verteilt waren. Diese Waldtypen konnten zuvor an Hand ihrer Baumartenzusammensetzung eindeutig voneinander abgegrenzt werden (HOMEIER 2004). Zwei Typen lagen auf einem Grat (Typ II & III), ein weiterer in einer Schlucht (Typ I) auf gleicher Meereshöhe NN wie der untere Gratwald (Typ II). Je Waldtyp wurden drei repräsentative Untersuchungsflächen ausgewählt, in denen insgesamt 31 Messpunkte definiert wurden. An diesen Messpunkten wurden über ein Jahr der Bestandesniederschlag gesammelt und darin folgende Parameter bestimmt: Volumen, pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit, Gehalt an K, Mg und Ca, Nitrat, Ammonium, organischem Stickstoff, Phosphat, P, Mn, Cu, Rb, Sr und Pb. Als Referenz für den Ferner konnte an den Messpunkten die Kronenstruktur mit Hilfe von Vermessungen und über drei Messjahre hinweg mit der hemisphärischen Photographie erfasst werden. An Hand verschiedener Laborversuche wurde für eine repräsentative Auswahl von Baumarten die Wasserspeicherkapazität an den Blattoberflächen und die Nährstoffauswaschung aus den Blättern untersucht. 
Die Kronenstruktur konnte besonders effizient mit Hilfe der hemisphärischen Photographie erfasst werden. Die Software HemiView (DeltaT) lieferte z.B. Informationen über die Kronenöffnungen, die Lichtverhältnisse und den LAI. Es wurde eine hohe räumliche Heterogenitätgemessen, die im Mittel über alle Parameter bei einem Variationskoeffizienten (CV) von ca. 59% lag und damit weit ausgeprägter als die zeitlichen Veränderungen der drei verglichenen Jahrgänge waren (12%). 
Der Bestandesniederschlag war unter den hier untersuchten Parameter die am heterogensten verteilte Größe mit einem mittleren CV über alle Parameter von 64 %. Insgesamt konnten knapp 82% (von 0,5% bis 492% und einem CV von 29%) des Freilandniederschlagsvolumens als Bestandesniederschlag im Wald gesammelt werden. Mit dem Bestandesniederschlag wurden im Mittel 49,1kg ha-1 a-1 K, 3,7kg ha-1 a-1 Mg und 8,7kg ha-1 a-1 Ca eingetragen. Bei Schwachregenereignissen waren die prozentualen Bestandesniederschlagsvolumen signifikant geringer als die Jahresmittelwerte der Freilandniederschläge, wohingegen für reine Starkregenereignisse keine statistischen Unterschiede gefunden werden konnten. Für einen geostatistischen Ansatz zur Untersuchung der räumlichen Verteilung des Bestandesniederschlags konnten keine eindeutigen Ergebnisse berechnet werden, da die drei Replikate zu stark voneinander abwichen.
Die Kronenstruktur und deren Artzusammensetzung nimmt eindeutig Einfluss auf die Verteilung des Bestandesniederschlags. Für die Bestandesniederschlagsmengen konnte gezeigt werden, dass mitoffeneren Kronen bis zu 100% des Freilandniederschlags gesammelt werden kann, bei geschlosseneren Kronen wurde im Mittel zwar tendenziell weniger gefunden, allerdings wurden für diese Bestandesniederschlagsmengen eine räumlich besonders stark variable Verteilung und Heterogenität festgestellt (auch mit über 100%). Trotzdem lassen sich mit Hilfe der Strahlungswerte und der Kronenöffnungen bei einem Zenitwinkel von 36° die Bestandesniederschlagsmengen am Besten vorhersagen. 
Aus den Laborversuchen ergab sich im Mittel über die elf häufigen Baumarten eine Wasserspeicherkapazität auf den Blattflächen von 70,74ml m-2 Blattfläche, was bei jeweils trockenem Bestand und einer gleichmäßigen Verteilung des Wassers im Bestand bei gegebenem LAI in 0,38 mm Niederschlag umgerechnet werden kann. Die Auswaschraten an Nährstoffen aus den Blättern sind artspezifisch und lassen sich teilweise signifikant voneinander unterscheiden. Auch diese im Labor ermittelten Werte der Nährstoffauswaschung lassen sich auf Bestandesebene hochrechnen: Verrechnet mit der Wasserspeicherkapazität und der Anzahl an Regenereignissen ergibt sich eine maximale Auswaschrate von 220kg ha-1 a-1 K, 14kg ha-1 a-1 Mg und 67kg ha-1 a-1 Ca. 
Der Hauptschwerpunkt dieser Arbeit lag in der Untersuchung der Heterogenität der abiotischen Parameter und deren ökologischen Konsequenzen. Der Waldtyp mit der heterogensten Kronenstruktur wies die heterogenste Verteilung der Bestandesniederschlagsmengen auf. Die niedrigste räumliche Verteilung der Bestandesniederschlagsgehalte wurde im Waldtyp mit der niedrigsten Baumartendiversität gefunden. Je größer die Baumartendiversität ist, desto heterogener sind die Elementgehalte im Bestandesniederschlag verteilt.  
K1 Heterogenität
K1 Biodiversität
K1 Nährstoffauswaschung
K1 Ecuador
K1 Niederschlag
K1 Licht
PP Hohenheim
PB Kommunikations-, Informations- und Medienzentrum der Universität Hohenheim
UL http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2009/342