Einfluss von Trockenstress auf Photosynthese, Transpiration und Wachstum junger Robinien (Robinia pseudoacacia L. )
Die Robinie (Robinia pseudoaccacia L.) ist eine wichtige Baumart in Mittel- und Osteuropa. Ihr natürliches Verbreitungsgebiet ist charakterisiert durch ein humides bis sub-humides Klima mit jährlichen Niederschlagsmengen von 1.020 bis 1.830 mm. Im Gegensatz dazu wird die Robinie in Mitteleuropa im Vergleich zu anderen laubwerfenden Bäumen als eine relativ gut an Trockenheit angepasste Baumart gesehen. Als Pionierbaum wächst sie unter vielen ökologischen Bedingungen und wird daher für die Rekultivierung von ehemaligen Braunkohletagebauen in Brandenburg in Kurzumtriebsplantagen zur Produktion von Energieholz verwendet. Um das Wachstum und die ökophysiologische Reaktion der Robinie auf Trockenstress zu untersuchen, wurde ein Topfexperiment am Thünen-Insitut in Hamburg durchgeführt. Die photosynthetischen Reaktionen wurden mit einer PAM 2100 Chlorophyllfluoreszenzanlage, der Netto-CO2-Austausch und die Transpiration mit einem Miniküvettensystem CMS 400 bestimmt. Unter Trockenheit waren die Netto-Photosynthese und die Transpiration in Folge des Schließens der Stomata deutlich reduziert. Die gemessene Elektronentransportrate des Photosystems II stieg dagegen unter Trockenstress und bei Temperaturen von bis zu 30 °C weiter an. Ursache ist ein höherer Anteil der Energieableitung von Elektronen zur Photorespiration und Mehler-Peroxidase-Reaktion, um unter limitierter CO2-Aufnahme infolge des Trockenstresses und höherer Temperaturen eine Photoinhibition der Photosynthese zu vermeiden. Um die Transpiration auf der Gesamtpflanzenebene zu regulieren, wurde die Blattfläche durch Blattabwurf drastisch reduziert. Die Robinie zeigt verschiedene Anpassungen und eine hohe Plastizität, um auch mit einer lang anhaltenden und deutlich eingeschränkten Wasserversorgung und hohen Temperaturen zurechtzukommen. Diese Anpassungen ermöglichen ihr, auch in trockenen Regionen zu wachsen.
Nowadays, black locust (Robinia pseudoaccacia L.) is an important tree species in Central and Eastern Europe. The native range of black locust is classified by a humid to sub-humid climate with normal annual precipitation of 1,020 to 1,830 mm. However, in Central Europe, black locust is known to be relatively drought tolerant compared to other temperate deciduous tree species. As a pioneer species the tree grows under a wide range of conditions and is used for reclamation of former open-cast lignite mining areas in Brandenburg and cultivated in short-rotation plantations for the production of bioenergy wood. In order to evaluate the growth and ecophysiological performance of black locust to drought stress, a pot experiment was established at the Thünen-Institut, Hamburg. The photosynthetic performance was studied with a PAM 2100 chlorophyll fluorescence system and net CO2-exchange and transpiration were determined with a minicuvette system CMS 400. Under drought stress net photosynthesis and transpiration were reduced due to stomatal closure. The measured electron transport rate of the photosystem II showed an opposite trend to the net photosynthesis and increased also under drought stress and increasing temperature up 30 °C. This indicates a higher fraction of energy dissipation of electrons to photorespiration and the Mehler reaction to avoid photoinhibition under limited CO2-uptake under drought stress und high temperatures. To minimize transpiration on the plant level leaf area was drastically reduced during drought stress. The plants showed different adaptations and a high plasticity of the ecophysiological processes to cope with a long-term drought stress and high temperature, which allows growing also in drier regions.
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