Mechanismen der Saeureneutralisation in Blaettern der Stieleiche (Quercus Robur L.) bei SO2-Begasung

Göttingen

1991

171 S.

zahlr. Lit. Ang.

Bandaufführung

102294

Berichte des Forschungszentrums Waldökosysteme. Reihe A ; Nr. 74, 171 S.

Ziel der Untersuchung war die Identifizierung von physiologischen Reaktionen, die zur Neutralisation von Protonen fuehren, welche bei der Aufnahme gasfoermiger Saeurebildner aus der Luft in das Blattmesophyll entstehen. Bei Belastung mit SO2 koennen theoretisch die folgenden Mechanismen an der Saeureneutralisation beteiligt sein: A. Die Reduktion des aufgenommenen Schwefels, B. die Reduktion des als Stickstoffquelle aufgenommenen Nitrats in den Blaettern und hiermit verbundene Synthese- bzw. Abbauschritte organischer Saeuren, C. eine Umstellung im Stoffwechsel organischer Saeuren ohne Beteilungung des Nitratstoffwechsels. Als Versuchspflanzen dienten zweijaehrige Stieleichen (Quercus robur L.). Die von einer Baumschule bezogenen Pflanzen wurden im Gewaechshaus in Naehrloesungskulturen mit unterschiedlicher Stickstoffernaehrungsform gehalten und in geschlossenen Kammern ueber verschiedene Zeitraeume mit unterschiedlichen SO2-Konzentrationen begast. Ammonium-ernaehrte Pflanzen (4,8 mM) wurden 32 Tage lang mit 120 nl SO 2.l hoch -1 belastet. Mit 3,6 mM Nitrat und 1,8 mM Nitrat + 1,8 mM Ammonium (gemischte Stickstoffernaehrung) versorgte Eichen wurden jeweils 10, 18, 34 bzw. 32 und 70 Tage lang mit 80 nl SO 2.l hoch-1 begast; ein zusaetzlicher Begasungsversuch mit 160 nl SO 2.l hoch-1 erstreckte sich ueber 42 bzw. 39 Tage. Als Kontrollpflanzen dienten jeweils in Kammern mit gefilterter Luft gehaltene Eichen. Neutralisationsreaktionen wurden identifiziert durch Messung der Stickstoffaufnahme aus der Naehrloesung und der pH-Veraenderungen in der Loesung sowie durch Analysen der Stickstoff-, Schwefel- und Metallkationengehalte der Blaetter und ihrer Asche-Alkalitaet. Die Alkalitaet der Pflanzenasche diente als Mass fuer den Gehalt an organischen Saeureanionen. Begleitend wurden an den Blaettern die Aktivitaeten des Gaswechsels (porometrisch) und der Nitratreduktase (in vivo) gemessen. Hinsichtlich der Biomasseproduktion von Sporss und Wurzel, des Nettophotosynthesevermoegens und des Verhaeltnisses von Nettophotosynthesevermoegen zu Blattleitfaehigkeit stellte die gemischte Stickstoffernaehrung die guenstigste Ernaehrungsform dar. Die Ammonium- ernaehrten Eichen wiesen auch ohne SO2-Belastung ein sehr hohes Verhaeltnis von Blatt- zu Lebendwurzelmasse, eine unguenstige Gaswechselbilanz (niedriger Quotient von Nettophotosynthesevermoegen zu Leitfaehigkeit der Blaetter) und niedrige Gehalte an organischen Saeureanionen in den Blaettern auf. Die Verringerung der Gehalte an organischen Saeureanionen wurde in Zusammenhang mit dem niedrigen Verhaeltnis von Protonenausscheidung zu Ammoniumaufnahme als Resultat von Saeurebelastung interpretiert. Bei Nitrat- und gemischter Ernaehrung wurde Nitrat sowohl in der Wurzel als auch in den Blaettern reduziert. Die hierbei entstehenden Hydroxylionen muessen bei SO2- unbelasteten Pflanzen durch Produktion organisch...