Risiko-Einschätzung der chronisch erhöhten Ozonbelastung mittels 'Free-Air'-Begasung von Buchen (Fagus sylvatica) und Fichten (Picea abies) eines forstlich begründeten Mischbestandes

In der vorliegenden Studie wurde der Einfluss chronisch erhöhter Ozonbelastung auf Buche (Fagus sylvatica L.) und Fichte (Picea abies (L.) Karst.) eines forstlich begründeten, gut mit Nährstoffen und Wasser versorgten, ca. 60 Jahre alten Mischbestandes (Kranzberger Forst/Freising) über einen Zeitraum von drei Jahren untersucht. Ziel war die Quantifizierung chronischer O3-Wirkung auf Altbäume. Hierzu wurde die O3-Empfindlichkeit biochemischer, physiologischer und struktureller Baumparameter zwischen einem experimentell, durch "Free-Air-Begasung" chronisch erhöhten O3-Regime (2xO3) und dem unveränderten O3-Regime (1xO3 = Kontrolle) der Bestandsluft verglichen. Die Reaktionen von Photosynthese, Transpiration, stomatärer Regulation und struktureller Differenzierung von Blättern und Ästen sowie biochemischen Parametern (freie und konjugierte 1-Aminocyclopropan-1-carbonsäure (ACC); freie Polyamine, Salicyl- und Gentisinsäure) auf die O3-Regime wurden hinsichtlich Konsistenz je Baumart sowie innerhalb der Sonnen- und Schattenkronen geprüft. Auf dieser Basis wurde eine ökologisch relevante Risiko-Einschätzung der am Waldstandort herrschenden, chronischen O3-Belastung für adulte Bestandsbäume erarbeitet. Das momentan in der UNECE verwendete Ozon-Flux-Modell (Level II-Konzept) nach Emberson et al. (2000a, b) wurde für die adulten Buchen und Fichten im Kranzberger Forst parametrisiert und gegenüber aus Gaswechselmessungen abgeleiteten Ozonaufnahmen an Buchen- und Fichtenästen validiert. Grenzwertkonzepte basierend auf AOT40 (= akkumulierte Ozondosis über einer Konzentration von 40 nl l-1) und O3-Flux wurden anhand der Befunde der vorliegenden Studie hinsichtlich ökologischer Relevanz bewertet. Besonderes Augenmerk galt der Bestimmung der O3-Empfindlichkeit von Sonnen- gegenüber Schattenlaub und dem Vergleich zwischen Befunden an den Altbäumen und Literaturan
In a field experiment at "Kranzberger Forst" (near Freising/Germany) the impact of a chronically enhanced O3 regime on about 60-year-old beech (Fagus sylvatica L.) and spruce (Picea abies (L.) Karst.) trees was assessed throughout three growing seasons. Site conditions of the mixed beech/spruce forest were edaphically non-limiting in terms of the nutrient and water availability. The aim of the study was to quantify the chronic ozone impact on and the responses of the adult forest trees. To this end, the ozone sensitivity of biochemical, physiological and structural tree parameters was compared between an experimentally enhanced, twice-ambient ozone regime (2xO3; through an free-air fumigation approach) and the unchanged ambient air (1xO3 = control) at the forest site. Responses of the gas exchange, transpiration, stomatal regulation and structural differentiation of leaves/needles and twigs as well as biochemical leaf parameters (free and conjugated 1-aminocyclopropane-1-carbonic acid (ACC), free polyamines, salicylic- and gentisic acid) to the O3 regimes were examined, regarding consistency within each tree species and their respective sun and shade crowns. Given this set of investigated parameters, an ecologically relevant risk assessment was performed, regarding effects of chronic O3 regimes on the adult forest trees under site conditions. The ozone-flux model currently promoted by UNECE policies (Level II concept; Emberson et al., 2000a, b) was parameterised for the adult beech and spruce trees at "Kranzberger Forst" and validated versus the ozone uptake into the leaf organs as assessed through gas exchange measurements of beech and spruce twigs. Threshold concepts for ozone based on AOT40 (= accumulated ozone dose over a threshold of 40 nl l-1) and O3 flux were evaluated for their ecological relevance. Emphasis was on the quantification of the ozone sensitivity of sun versus shade leav