- Titel
- Dynamics of fine root biomass and morphology of European beech (Fagus sylvatica L.) forest stands along a soil moisture gradient
- Zitierfähige Url:
- https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-994741
- Quellenangabe
- Forest Ecosystems
Erscheinungsjahr: 2025
Jahrgang: 14
Artikelnummer: 100379 - Erstveröffentlichung
- 2025
- Abstract (DE)
- Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass Feinwurzeln besonders empfindlich auf Umweltveränderungen reagieren und daher für die Reaktion und Anpassung von Waldökosystemen an den Klimawandel von entscheidender Bedeutung sind. Allerdings fehlt uns noch immer ein grundlegendes Verständnis der Mechanismen, die die Plastizität von Feinwurzeln steuern. Das Ziel unserer Studie war es, den Einfluss von Veränderungen der Bodenfeuchte auf die Dynamik und Morphologie der Feinwurzeln der Europäischen Buche (Fagus sylvatica L.) zu bestimmen. Wir führten eine 30-monatige Studie entlang eines Bodenfeuchtigkeitsgradienten von trockenen, intermediären und nassen Bedingungen in einem naturnahen, ausgewachsenen Buchenwald zu den Merkmalen der Feinwurzeln, d. h. Feinwurzelbiomasse, Produktivität, Mortalität, Umsatz, spezifische Wurzellänge (SRL), spezifische Wurzelfläche (SRA) und Wurzelspitzenfrequenz (RTF), durch. An drei Untersuchungsstandorten des BENEATH Experiments , die den Gradienten der Bodenwasserverfügbarkeit widerspiegelten, wurden sequenzielle Wurzelkernbohrungen mit begleitenden Bodenmessungen durchgeführt. Bei den meisten Feinwurzelmerkmalen fanden wir signifikante Unterschiede zwischen den oberen 10 Zentimetern und den tieferen Bodenschichten. Die Feinwurzelbiomasse zeigte signifikante Unterschiede zwischen den Untersuchungsstandorten, wobei die geringste Feinwurzelbiomasse am trockenen Standort zu verzeichnen war. Produktivität, Umsatz, SRL, SRA und RTF weisen jedoch keine signifikanten Unterschiede zwischen den Standorten, aber eine hohe Variabilität zwischen den Jahreszeiten auf. Dies deutet auf eine Anpassung an kurzfristige Schwankungen, aber nicht an langfristige Gradienten des Bodenwassergehalts hin. Lineare gemischte Modelle ergaben, dass ein sinkender Bodenwassergehalt zu einem signifikanten Anstieg von SRL, SRA und RTF führte. Unsere Beobachtungen zeigen, dass sich Buchen durch die Bildung dünner, absorptiver Wurzeln und die Aufrechterhaltung einer hohen saisonalen Plastizität an die geringe Verfügbarkeit von Bodenwasser und Trockenheit anpassen. Unsere Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse über die Struktur und Dynamik der Adaption von Waldökosystemen an den Klimawandel, insbesondere auf die unterirdischen morphologischen Anpassungen ausgewachsener Wälder an die geringe Verfügbarkeit von Bodenwasser.
- Abstract (EN)
- Increasing evidence suggests that fine roots are particularly sensitive to environmental changes, making them essential in responding and adapting forest ecosystems to climate change. However, we still lack a fundamental understanding of the underlying mechanisms that control fine root plasticity. The objective of this study was to determine the influence of soil moisture changes on fine root dynamics and morphology of European beech (Fagus sylvatica L.). We conducted a 30-month study of fine root traits, i.e., fine root biomass (FRB), productivity, mortality, turnover, specific root length (SRL), specific root area (SRA), and root tip frequency (RTF), along a soil moisture gradient from dry, intermediate, and wet conditions in a near-natural mature beech forest. Sequential root coring with accompanying soil measurements was carried out at three study sites reflecting the gradient in soil water availability. For most fine root traits, we found significant differences between the upper 10 cm and lower soil depths. FRB showed significant differences between study sites, with the lowest FRB at the dry site. However, productivity, turnover, SRL, SRA, and RTF showed no significant differences between sites, but a high variability between seasons, suggesting an adaptation to short-term fluctuations but not to long-term gradients in soil water content (SWC). Linear mixed models revealed that decreasing SWC led to a significant increase in SRL, SRA, and RTF (standardized coefficients: −1.0 ± 0.46, −1.1 ± 0.46, and −1.1 ± 0.43, respectively). Our observations indicate an adaptation strategy of beech to low availability of soil water and drought by forming thin absorptive roots and by maintaining a high seasonal plasticity to tolerate fluctuations in soil moisture. By highlighting the belowground morphological adaptations of mature forests to low soil water availability, our results provide novel insights into the structure and dynamics of forest ecosystem adaptations to climate change.
- Andere Ausgabe
- Link zum Artikel, der zuerst in der Zeitschrift „Forest Ecosystems” bei Elsevier B.V. on behalf of KeAi Communications erschienen ist.
DOI: 10.1016/j.fecs.2025.100379 - Verweis
- Ergänzendes Material ist unter folgendem Link zu finden.
Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2197562025000880?via%3Dihub#appsec1 - Freie Schlagwörter (DE)
- Feinwurzelplastizität, Bodenwassergehalt, Waldökologie, Klimawandel
- Freie Schlagwörter (EN)
- Fine root plasticity, Soil water content, Forest ecology, Climate change
- Klassifikation (DDC)
- 333
- 630
- Verlag
- Elsevier B.V. on behalf of KeAi Communications, Beijing, China
- Förder- / Projektangaben
- Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)
Kohlenstoffspeicherung im Boden naturnaher Buchenwälder - Wasserhaushalt und Totholz als entscheidende Steuerfaktoren in einem sich verändernden Klima
(BENEATH) - Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV)
Kohlenstoffspeicherung im Boden naturnaher Buchenwälder - Wasserhaushalt und Totholz als entscheidende Steuerfaktoren in einem sich verändernden Klima
(BENEATH) - Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR)
Kohlenstoffspeicherung im Boden naturnaher Buchenwälder - Wasserhaushalt und Totholz als entscheidende Steuerfaktoren in einem sich verändernden Klima
(BENEATH)
ID: 2218WK53X4 - Version / Begutachtungsstatus
- publizierte Version / Verlagsversion
- URN Qucosa
- urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-994741
- Veröffentlichungsdatum Qucosa
- 06.10.2025
- Dokumenttyp
- Artikel
- Sprache des Dokumentes
- Englisch
- Lizenz / Rechtehinweis
CC BY 4.0