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| Titel: | Berechnung der Kronendachtranspiration von Fichtenbeständen (Picea abies (L.) Karst.) mit unterschiedlichen Modellierungsansätzen |
|---|---|
| Weiterer Titel: | Die Modellierung der Kronendachtranspiration von Fichtenbeständen (Picea abies (L.) Karst.) |
| Von: |
Eva Maria Falge
|
| Person: |
Falge, Eva Maria
Verfasser aut |
| Hauptverfasser: | |
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Bayreuth
Bayreuther Inst. für Terrestrische Ökosystemforschung
1997
|
| Schriftenreihe: | Bayreuther Forum Ökologie
48 |
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EVA MARIA FALGE
BERECHNUNG DER KRONENDACHTRANSPIRATION VON FICHTENBESTAENDEN (PICEA ABIES
(L.) KARST.) MIT UNTERSCHIEDLICHEN MODELLIERUNGSANSAETZEN
DISSERTATION AUS DEM LEHRSTUHL FUER PFLANZENOEKOLOGIE II DES
BAYREUTHER INSTITUTS FUER TERRESTRISCHE OEKOSYSTEMFORSCHUNG (BITOEK)
UNIVERSITAET BAYREUTH
JUNI 1997
GEFOERDERT AUS MITTELN DER
BAYERISCHEN KLIMAFORSCHUNGSGRUPPE - BAYFORKLIM (PROJEKT B III 3)
SOWIE DES
BUNDESMINISTERIUMS FUER BILDUNG, WISSENSCHAFT, FORSCHUNG UND TECHNOLOGIE
(BMBF)
(FOERDERNUMMER: PT BEO 51-0339476 A + B)
BAYREUTHER FORUM OEKOLOGIE BAND 48 /1997
ISSN 0944 - 4122
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
AUFSTELLUNG DER DATEN-, MODELLTHEORIE- UND AHALYSENQUELLEN
DANKSAGUNGEN
I
VII
IX
1 EINLEITUNG
2 STAND DER FORSCHUNG
2.1 KRONENDACHTRANSPIRATION VON WAELDERN 5
2.1.1 ALLGEMEINES 5
2.1.2 MESSUNG DER KRONENDACHTRANSPIRATION 6
2.1.3 BEURTEILUNG 7
2.2 GASWECHSELMODELLIERUNG IN WALDBESTAENDEN 7
2.2.1 BOTTOM-UP-ANSAETZE 8
2.2.1.1 ALLGEMEINES 8
2.2.1.2 BEISPIELE FUER *BOTTOM-UP -ANSAETZE 8
2.2.1.2.1 EINDIMENSIONALE MODELLE 8
2.2.1.2.2 DREIDIMENSIONALE MODELLE 8
2.2.1.3 BEURTEILUNG DER *BOTTOM-UP -ANSAETZE * 9
2.2.2 *TOP-DOWN -ANSAETZE 9
2.2.2.1 ALLGEMEINES 9
2.2.2.2 BEISPIELE FUER *BIG-LEAF -ANSAETZE 10
2.2.2.2.1 FUNKTIONALER TYP (WASSERBILANZ) 10
2.2.2.2.2 ANALYTISCHER TYP (PENMAN-MONTEITH-GLEICHUNG) 10
2.2.2.2.2 SIMULATIONSMODELL-TYP (NEUE GENERATION VON
,,BIG-LEAF -MODELLEN) 11
2.2.2.3 BEURTEILUNG DER *BIG-LEAF -ANSAETZE 11
2.3 TRANSPIRATIONSANTEIL AN DER WASSERBILANZ VON EINZUGSGEBIETEN 11
3 MODELLIERUNG DES GASWECHSELS VON PICEA 4B/ES-ZWEIGEN 13
3.1 ZUSAMMENFASSUNG 13
3.2 EINLEITUNG 14
3.3 METHODEN 14
3.3.1 UNTERSUCHUNGSFLAECHEN UND PFLANZENMATERIAL 14
3.3.2 KUEVETTEGASWECHSELMESSUNGEN 15
3.3.3 ZWEIGGASWECHSELMODELL 16
3.4 ERGEBNISSE 18
3.4.1 BESTIMMUNG DER MODELLPARAMETER 18
3.4.1.1 ABLEITUNG VON DATENSAETZEN AUS TAGESLAUFMESSUNGEN IN DER LAEGEREN
18
3.4.1.2 DUNKELATMUNG (R D) 19
3.4.1.3 POTENTIELLE RATE DER RUBP-REGENERATION (P M|) 20
3.4.1.4 MAXIMALE CARBOXYLIERUNGSGESCHWINDIGKEIT (VC MAX) 22
IMAGE 3
3.4.1.5 LICHTAUSNUTZUNGSEFFIZIENZ (A) 24
3.4.1.6 FAKTOR FUER DIE STOMATAERE LEITFAEHIGKEIT (GFAC) 24
3.4.2 SIMULATION DER GASWECHSELREAKTIONEN 27
3.4.2.1 REAKTION AUF TEMPERATUR UND LUFTFEUCHTIGKEIT 27
3.4.2.2 TAGESLAEUFE DES GASWECHSELS 30
3.5 DISKUSSION 36
3.5.1 ALLGEMEINES 36
3.5.2 DISKUSSION DER MODELLERGEBNISSE 36
3.5.3 SCHLUSSFOLGERUNGEN 39
4 AUSWIRKUNGEN DER BESTANDESSTRUKTUR UND -PHYSIOLOGIE AUF DEN
GASAUSTAUSCH VON WAELDERN:
EINE MODELLIERUNGSSTUDIE FUER PICEA ABIES 43
4.1 ZUSAMMENFASSUNG 43
4.2 EINLEITUNG 44
4.3 METHODEN 45
4.3.1 MODELLBESCHREIBUNG 45
4.3.1.1 ZWEIGGASWECHSEL 46
4.3.1.2 LICHTINTERZEPTION UND GASWECHSEL INDIVIDUELLER BAEUME 46
4.3.1.3 GASWECHSEL IN WALDBESTAENDEN 48
4.3.2 MODELLPARAMETRISIERUNG 48
4.3.2.1 UNTERSUCHUNGSFLAECHEN 48
4.3.2.2 KRONENDACHSTRUKTUR 49
4.3.2.3 PHYSIOLOGISCHE PARAMETER 51
4.3.2.4 MESSUNG DER WITTERUNGSBEDINGUNGEN 52
4.3.2.5 SIMULATIONEN 52
4.3.2.5.1 BEDEUTUNG DER LICHTGRADIENTEN IN BAUMKRONEN 52
4.3.2.5.2 BEDEUTUNG DER BLATTDICHTE IN NACHBARBAUMKRONEN 52
4.3.2.5.3 BEDEUTUNG DER BLATTDICHTE IN DER KRONE UND BAUMDICHTE IM
BESTAND 53
4.3.2.5.4 BEDEUTUNG DER GEWAEHLTEN MODELLBAUMSTRUKTUR 53
4.3.2.5.5 BEDEUTUNG DER PHYSIOLOGISCHEN PARAMETRISIERUNG 55
4.4 ERGEBNISSE 55
4.4.1 AUSWIRKUNG VON LICHTGRADIENTEN IN BAUMKRONEN 55
4.4.2 AUSWIRKUNG DER BLATTDICHTE IN NACHBARBAUMKRONEN 56
4.4.3 AUSWIRKUNG DER BLATTDICHTE IN DER KRONE UND BAUMDICHTE IM BESTAND
58 4.4.4 AUSWIRKUNG DER GEWAEHLTEN MODELLBAUMSTRUKTUR 60
4.4.5 AUSWIRKUNG DER PHYSIOLOGISCHEN PARAMETRISIERUNG 61
4.5 DISKUSSION 63
4.5.1 ALLGEMEINES 63
4.5.2 DISKUSSION DER MODELLERGEBNISSE 63
4.5.3 SCHLUSSFOLGERUNGEN 65
5 MODELLIERUNG DES GASWECHSELS VON PICEA DB/ES-BESTAENDEN
UNTERSCHIEDLICHEN ALTERS IM WASSEREINZUGSGEBIET LEH- STENBACH /
FICHTELGEBIRGE 67
IMAGE 4
5.1 ZUSAMMENFASSUNG 67
5.2 EINLEITUNG 67
5.3 METHODEN 68
5.3.1 MODELLBESCHREIBUNG 68
5.3.1.1 ZWEIGGASWECHSEL 68
5.3.1.2 GASWECHSEL DES EINZELBAUMS 68
5.3.1.3 BESTANDESGASWECHSEL 68
5.3.2 MODELLPARAMETRISIERUNG 69
5.3.2.1 UNTERSUCHUNGSFLAECHEN 69
5.3.2.2 STRUKTURELLE PARAMETRISIERUNG 69
5.3.2.2.1 BESTANDESSTRUKTUR 69
5.3.2.2.2 STRUKTUR INDIVIDUELLER BAEUME 69
5.3.2.3 PHYSIOLOGISCHE PARAMETRISIERUNG 72
5.3.2.4 MESSUNG DER WITTERUNGSBEDINGUNGEN 75
5.3.2.5 SIMULATIONEN 77
5.3.2.5.1 TAGESSUMMEN DER TRANSPIRATION INDIVIDUELLER BAEUME 77
5.3.2.5.2 TRANSPIRATION UND CO 2-FIXIERUNG DURCH DAS KRONENDACH 77
5.4 ERGEBNISSE 78
5.4.1 MODELLVALIDIERUNGEN 78
5.4.1.1 TAGESSUMMEN DER TRANSPIRATION INDIVIDUELLER BAEUME 78
5.4.1.2 TRANSPIRATION UND CO 2-FIXIERUNG DURCH DAS KRONENDACH 80
5.4.2 EINFLUSS DER BESTANDESSTRUKTUR . 88
5.4.2.1 TRANSPIRATION DURCHSCHNITTLICHER NADELN IM KRONENDACH 88
5.4.2.2 C-GEWINN DURCHSCHNITTLICHER NADELN IM KRONENDACH 89
5.4.2.3 LICHTAUSNUTZUNGSEFFIZIENZ DES BESTANDES 90
5.5 DISKUSSION 92
5.5.1 ALLGEMEINES 92
5.5.2 DISKUSSION DER MODELLANNAHMEN UND -ERGEBNISSE 92
5.5.3 SCHLUSSFOLGERUNGEN 94
MODELLIERUNG DER AUSWIRKUNGEN VON KAELTESTRESSPERIODEN
AUF DEN GASWECHSEL VON PICEA AB/ES-BESTAENDEN 97
6.1 ZUSAMMENFASSUNG 97
6.2 EINLEITUNG 98
6.3 ZWEIGGASWECHSEL MONTANER FICHTEN IN DAVOS 98
6.3.1 METHODEN 99
6.3.1.1 UNTERSUCHUNGSFLAECHEN UND PFLANZENMATERIAL 99
6.3.1.2 KUEVETTEGASWECHSELMESSUNGEN 99
6.3.2 ERGEBNISSE 100
6.3.2.1 PARAMETRISIERUNG DES ZWEIGGASWECHSELMODELLS 100
6.3.2.1.1 DUNKELATMUNG (R D) 100
6.3.2.1.2 POTENTIELLE RATE DER RUBP-REGENERATION (P M|) 101
6.3.2.1.3 MAXIMALE CARBOXYLIERUNGSGESCHWINDIGKEIT (VC MAX) 101
6.3.2.1.4 LICHTAUSNUTZUNGSEFFIZIENZ (A) 102
6.3.2.1.5 FAKTOR FUER DIE STOMATAERE LEITFAEHIGKEIT (GFAC) 102
IMAGE 5
6.3.2.2 MODELLIERUNG DES GASWECHSELS VON EINZELZWEIGEN 104
6.3.3 DISKUSSION 106
6.4 BESTANDESGASWECHSELMODELLIERUNG IM STEGERWALD 109
6.4.1 METHODEN 109
6.4.1.1 UNTERSUCHUNGSFLAECHE UND PFLANZENMATERIAL 109
6.4.1.2 MESSUNGEN FUER DIE PARAMETRISIERUNG DES BESTANDESMODELLS 110
6.4.1.2.1 MESSUNGEN ZUR BESTANDESSTRUKTUR 110
6.4.1.2.2 MESSUNGEN ZUR STRUKTUR INDIVIDUELLER BAEUME 111
6.4.1.3 MESSUNG DER WITTERUNGSBEDINGUNGEN 112
6.4.2 ERGEBNISSE 113
6.4.2.1 PARAMETRISIERUNG DES KRONENDACHMODELLS 113
6.4.2.1.1 BESTANDESPARAMETRISIERUNG 113
6.4.2.1.2 EINZELBAUMPARAMETRISIERUNG 113
6.4.2.1.3 PHYSIOLOGISCHE PARAMETRISIERUNG . 113
6.4.2.2 SIMULATION DER GASWECHSELREAKTIONEN 115
6.4.2.2.1 TAGESLAEUFE DER KRONENDACHTRANSPIRATION 115
6.4.2.2.2 TAGESSUMMEN DER KRONENDACHTRANSPIRATION 116
6.4.3 DISKUSSION 116
6.5 XYLEMSAFTFLUSSMESSUNGEN IM STEGERWALD 117
6.5.1 METHODEN 117
6.5.1.1 UNTERSUCHUNGSFLAECHE UND PFLANZENMATERIAL 117
6.5.1.2 XYLEMFLUSSMESSUNGEN NACH GRANIER . 117
6.5.2 ERGEBNISSE 118
6.5.3 DISKUSSION 119
6.6 SCHLUSSFOLGERUNGEN 120
7 MODELLIERUNG VON PHOTOSYNTHESE UND TRANSPIRATION VON FICHTENBESTAENDEN
MIT HILFE EINES BIOLOGISCHEN *BIG-LEAF - MODELLS 121
7.1 ZUSAMMENFASSUNG 121
7.2 EINLEITUNG 122
7.3 METHODEN 124
7.3.1 ZUR THEORIE DES BIGLEAF-MODELLS 124
7.3.2 DIE PARAMETRISIERUNG DES BIGLEAF-MODELLS 124
7.3.2.1 BERECHNUNG VON FAKTPRENABHAENGIGKEITSKURVEN MIT STANDFLUX 124
7.3.2.1.1 DIE STANDFLUX-MODELLE FUER WEIDEN BRUNNEN UND COULISSENHIEB 124
7.3.2.1.2 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DER RUBP-REGENERIERUNGSKAPAZITAET DES
BESTANDES 125
7.3.2.1.3 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DER ATMUNGSKAPAZITAETEN ALLER BENADELTEN
UND UNBENADELTEN ZWEIGE UND ALLER STAEMME IM BESTAND 126
7.3.2.1.4 LICHTABHAENGIGKEIT DER PHOTOSYNTHESE DES KRONENDACHS BEI CO 2-
SAETTIGUNG 127
7.3.2.1.5 CO 2-ABHAENGIGKEIT DER NETTOPHOTOSYNTHESE DES KRONENDACHS 129
IMAGE 6
7.3.2.1.6 STOMATAERE LEITFAEHIGKEIT DES KRONENDACHS 131
7.3.2.1.7 DURCHSCHNITTLICHE GRENZSCHICHTLEITFAEHIGKEIT DES KRONENDACHS
132
7.3.2.1.8 TRANSPIRATION DES KRONENDACHS 133
7.3.2.2 BEISPIEL EINER ABLEITUNG VON BIGLEAF-PARAMETERN FUER DEN 15.JULI
(JD196) 133
7.3.2.2.1 PHYSIOLOGISCHE PARAMETER FUER 10:00 UHR 133
7.3.2.2.2 GEWINNUNG DER TAGESZEITFAKTOREN 134
7.3.3 WITTERUNGSBEDINGUNGEN UEBER DEM BESTAND FUER VALIDIERUNG 135
7.4 ERGEBNISSE 135
7.4.1 VERGLEICH DER MODELLE STANDFLUX UND BIGLEAF 135
7.4.1.1 GASWECHSELRATEN-REKONSTRUKTION DER STANDFLUX-ERGEBNISSE 135
7.4.1.2 RECHENZEIT DER BEIDEN MODELLTYPEN 137
7.4.1.3 ANWENDUNGSGEBIETE DER BEIDEN MODELLTYPEN 138
7.4.2 ANWENDUNGEN DES MODELLS BIGLEAF 139
7.4.2.1 TAGESSUMMEN DER KRONENDACHTRANSPIRATION UND MAXIMALE TAEGLICHE
KRONENDACHLEITFAEHIGKEIT ARTIFIZIELLER BESTAENDE 139
7.4.2.2 KRONENDACHGASWECHSEL ARTIFIZIELLER BESTAENDE FUER EINE
VEGETATIONS- PERIODE 141
7.4.3 TEST DER BIGLEAFS 141
7.4.3.1 ANWENDUNG AUF ANDERE FICHTENBESTAENDE 141
7.4.3.2 WEITERENTWICKLUNGEN 144
7.5 DISKUSSION 144
7.5.1 ALLGEMEINES 144
7.5.2 DISKUSSION DER MODELLANNAHMEN UND-ERGEBNISSE 145
7.5.3 SCHLUSSFOLGERUNGEN 147
8 ZUSAMMENFASSENDE DISKUSSION
9 ZUSAMMENFASSUNG
10 SUMMARY
11 LITERATURVERZEICHNIS
12 ANHANG
149
159
161
163
181
12.1 DIE ZWEIGGASWECHSELMODELLE 181
12.1.1 ALLGEMEINES 181
12.1.2 DAS ITERATIVE MODELL 184
12.1.3 DAS ANALYTISCHE MODELL NACH BALDOCCHI 187
12.1.4 DIE BERECHNUNG DER GRENZSCHICHTLEITFAEHIGKEIT BEI KONIFEREN 190
12.2 DAS LICHTINTERZEPTIONS- UND GASWECHSELMODELL FUER EINZELBAEUME 193
12.3 DIE BESTANDESGASWECHSELMODELLE 197
12.3.1 DAS DREIDIMENSIONALE BESTANDESGASWECHSELMODELL STANDFLUX 197
12.3.2 DAS BIGLEAF-MODELL 200
IMAGE 7
12.4 ABKUERZUNGSVERZEICHNIS 207
KLEINE GRIECHISCHE SYMBOLE 207
GROSSE GRIECHISCHE SYMBOLE 207
KLEINE LATEINISCHE SYMBOLE 208
GROSSE LATEINISCHE SYMBOLE 215
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| discipline | Biologie Agrar-/Forst-/Ernährungs-/Haushaltswissenschaft / Gartenbau Geschichte Geographie |
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