Häufige Wechsel zwischen Frost- und Tauperioden, die aufgrund des Klimawandels in Zukunft im Winter vermutlich immer öfter auftreten, können die Biomasseproduktion erhöhen. Zu diesem Ergebnis ist jetzt eine neue Studie deutscher Forscher gekommen.
Die Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ), der Universität Bayreuth und des Helmholtz-Zentrums München hatten für ihr Experiment Flächen im Botanischen Garten der Universität Bayreuth mit einer Bodenheizung versehen und so im Winter 2005/2006 für fünf zusätzliche Tauperioden gesorgt. Auf den manipulierten Flächen wuchsen später zehn Prozent mehr Gras und andere Biomasse als auf den Kontrollflächen.
Die erhöhte Pflanzenproduktivität könne mit verschiedenen Faktoren wie beispielweise einer erhöhten Stickstoffzufuhr im Frühjahr erklärt werden, schreiben die Forscher im Fachblatt „New Phytologist“.
Wechsel zwischen Frost- und Tauphasen
Böden, bei denen es durch den Wechsel der Jahreszeiten zu Frost- und Tauprozessen kommt, bedecken derzeit über 55 Millionen Quadratkilometer. Das ist mehr als die Hälfte der gesamten Landmasse der Nordhalbkugel. Prognosen wie der IPCC-Report 2007 rechnen damit, dass durch die globale Erwärmung die Bodentemperatur dort in Zukunft häufiger um den Gefrierpunkt schwanken wird.
Der Wechsel zwischen Frost- und Tauphasen gilt aber als einer der Hauptfaktoren für die Freisetzung von Stickstoff im Boden und damit für ein Ansteigen der mikrobiellen Aktivität. Durch die globale Erwärmung und das vermehrte Ausbleiben einer isolierenden Schneedecke werden diese Wechselprozesse zunehmen.
Trotzdem gibt es bisher – von einer Studie aus dem Norden Schwedens abgesehen – praktisch keine Untersuchungen, die die Bedeutung dieser Wechselprozesse für Pflanzen überprüft haben.
Auswirkungen von Extremwetterereignissen untersucht
Die Wissenschaftler um Jürgen Kreyling von der Universität Bayreuth errichteten deshalb am Rande der Stadt ein Versuchsfeld, um die Auswirkungen von Extremwetterereignissen wie Trockenheit, Starkregen und Frost-Tau-Prozesse zu erforschen. Das Gebiet liegt in der Übergangszone zwischen Ozean- und Kontinentalklima. Die Lufttemperatur liegt hier im Januar durchschnittlich bei -1 Grad Celsius.
Je einhundert Pflanzen von weit verbreiteten Gräsern und Kräutern wurden auf dreißig der vier Quadratmeter großen Flächen gepflanzt. Sobald die Bodentemperatur 48 Stunden unter Null Grad fiel wurde der Boden beheizt bis die Temperatur 48 Stunden über Null Grad angestiegen war. Im kalten Winter 2005/06, der zwei Grad unter dem langjährigen Mittel lag, gab es insgesamt 62 Tage mit Bodenfrost.
Fünf künstliche Frostwechsel
Zu den drei natürlichen Frostwechseln fügten die Forscher insgesamt fünf künstliche hinzu und verglichen anschließend die unterschiedlichen Flächen. Die Pflanzen wurden im darauf folgenden Sommer zweimal geerntet, getrocknet und anschließend gewogen.
Dabei stellte sich heraus, dass die manipulierten Flächen zehn Prozent mehr oberirdische Biomasse produzierten als die Kontrollflächen, auf denen es im vorangegangenen Winter weniger Wechsel zwischen Frost- und Tauperioden gegeben hatte.
(idw – Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ, 28.01.2009 – DLO)
