Original paper

Zur Rolle von Wasserverfügbarkeit und Stickstoffangebot als limitierende Standortsfaktoren in verschiedenen basiphytischen Trockenrasen-Gesellschaften des Oberelsaß, Frankreich

Leuschner, Christoph

Phytocoenologia Band 18 Heft 1 (1989), p. 1 - 54

58 references

published: Dec 7, 1989

DOI: 10.1127/phyto/18/1989/1

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ArtNo. ESP024001801001, Price: 29.00 €

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Kurzfassung

Die basiphytischen Trockenrasen des Xerobromion und Mesobromion auf den Rouffacher Hügeln im Oberelsaß (Departement Haut-Rhin, Frankreich) werden in pflanzensoziologischer Hinsicht beschrieben. Mittels vergleichender Messungen zum Mikroklima, Wasserregime und Mineralstickstoff-Angebot wird die Bedeutung limitierender Standortsfaktoren in diesen floristisch und physiognomisch verschiedenartigen Rasengesellschaften untersucht. Auf den Rouffacher Hügeln werden vier Untereinheiten des Xerobrometum Br.-Bl. 15 em. 31, zwei Untereinheiten des Mesobrometum Br.-Bl. ap. Scherrer 25 sowie eine zwischen beiden Assoziationen vermittelnde "Übergangsgesellschaft" unterschieden. Die Bestände des Xerobrometum stocken vorwiegend auf flachgründigen Protorendzinen sowie lokal auf einem rubefizierten Boden, die Rasen des Mesobrometum dagegen auf Mullrendzinen. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften dieser Böden werden anhand beispielhafter Profile untersucht. Mittels vergleichender mikroklimatischer Messungen wird die Bedeutung von Exposition (Hanglagen-Klima) und Struktur der Vegetationsdecke fur das jeweilige Bestandesklima der Rasengesellschaften dargestellt. Das unter Mesobrometum-Rasen gefundene günstigere sommerliche Boden-Wasserregime gründet sich vor allem auf zwei- bis zwanzigfach größere Wasserspeicher-Kapazitäten dieser Profile gegenüber denen unter Xerobrometum-Rasen. Verstärkt durch eine geringere Verdunstungsbeanspruchung von Seiten der Atmosphäre äußern sich diese unterschiedlichen Boden-Wasserregime beider Rasengesellschaften im Sommer 1981 in positiveren Werten des Xylem-Druckpotentials und des Blatt-Wassergehaltes der Pflanzen des Mesobrometum gegenüber denen des Xerobrometum. Eine enge Beziehung wurde zwischen der standortlichen Mineralstickstoff-Versorgung und den verschiedenen Bodentypen gefunden, nicht jedoch zwischen der Stickstoff-Nachlieferung und der Art der jeweiligen Rasengesellschaft. Nach den Ergebnissen von Inkubationsversuchen weisen nämlich die Rendzinen des Untersuchungsgebietes auch unter Xerobrometum-Beständen hohe Mineralstickstoff-Nachlieferungen auf, während die Mineralisations- Intensität in Böden unter den produktiveren Mesobrometum-Rasen deutlich geringer ist. Für die Xerobrometum-Bestände auf Rendzinen wird daher angenommen, daß als bedeutsamster limitierender Standortsfaktor die sommerliche Bodenwasser-Verknappung wirkt und diese Rasengesellschaften folglich Trockenrasen darstellen. Die auf tiefgründigeren Böden (namentlich Mullrendzinen und Löß-Pararendzinen) stockenden Mesobrometum-Rasen besitzen demgegenüber ein vergleichsweise günstiges Boden-Wasserregime, sind jedoch aufgrund ihrer Stickstoff-Versorgung in erster Linie als Magerrasen zu bezeichnen. In den auch pedologisch außergewöhnlichen, rubefizierten Böden des Untersuchungsgebietes tritt unter Xero - und Mesobrometum-Beständen wahrscheinlich Mangel an Mineralstickstoff (und möglicherweise weiteren Nährstoffen) als limitierender Standortsfaktor neben das ungünstige sommerliche Boden-Wasserregime.

Abstract

Floristically and physiognomically different grassland ecosystems on dry calcareous soils were studied near Rouffach in the Upper Alsace (Departement Haut-Rhin, France) with respect to microclimate, soil and plant water relations, and nitrogen supply of the soil. Comparative measurements in the field aimed at evaluating several possible limiting environmental factors in these neighboring grassland communities. Using phytosociological analysis it was possible to distinguish between four communities of the Xerobrometum two of the Mesobrometum, and an additional "indifferent" grassland community in the study area. A strong correlation was found between different grassland communities and several soil types (mostly of the rendsine family). Mesobrometum grassland stands - which are characterized by a higher above-ground biomass, a richer floristic composition, and a more mesic shape of its constituent species - showed a two- to twenty-fold higher water-holding capacity of the soil profile than neighboring Xerobrometum grassland. Consequently during the summer a more pronounced shortage of plant-extractable water in the Xerobrometum soils led to more negative xylem pressure potentials as well as lower leaf water contents in plants of these grassland communities. On the other hand, no clear relationship was found between the amount of seasonal soil nitrogen supply and the type of grassland community. Despite their low productivity and xeric feature the Xerobrometum grassland stands revealed much higher nitrogen mineralization rates in the soil than those of Mesobrometum grassland which is thought to be caused by a more favourable chemical composition of the former soils. It is concluded that in the case of the investigated Xerobrometum grassland water shortage during dry periods of the summer acts as the main limiting environmental factor. In this respect they can be classified as dry basiphytic grasslands. On the other hand, the studied Mesobrometum stands seem to be more strongly influenced by limiting nitrogen supply in the soil than by water shortage. Consequently they are considered as (nutrient) poor basiphytic grasslands.

Résumé

Les pelouses sèches sur les collines calcaires de Rouffach en Haute-Alsace (Departement Haut-Rhin, France) sont décrites selon la méthode phytosociologique de Braun-Blanquet. En effectuant des mesures comparatives des microclimats, des états de l'eau dans les sols et de l'offre en azote minéral on a examiné dans quelle proportion les facteurs abiotiques du milieu déterminent la composition floristique des pelouses sèches de cette région. Sur les collines de Rouffach on distingue 4 sous-associations du Xerobrometum, 2 sous-associations du Mesobrometum et un groupement «intermédiaire». Les groupements du Xerobrometum sont concentrés sur des rendzines noires à terre fine de moins de 10cm d'epaisseur ("Protorendzines") et localement sur une rendzine rouge. Les groupements du Mesobrometum, par contre, se trouvent sur des rendzines noires plus épaisses ("Mullrendzines" et "Pararendzines à Loess"). Les propriétés chimiques et physiques de ces sols sont caractérisées au moyen de profils représentatifs. Le microclimat des pelouses sèches est surtout déterminé par l'exposition et l'inclinaison du terrain et aussi par la structure de la végétation. L'humidité du sol relativement plus grande sous les pelouses du Mesobrometum est due surtout au fait que les capacités de rétention de l'eau sont 2 à 20 fois plus grandes que sous le Xerobrometum. Renforcé par l'humidité plus grande de l'atmosphère le régime d'eau du sol plus favorable s'est manifesté pendant l'été 1981 par des valeurs plus positives du potentiel hydrique dans le xylem et par une teneur en eau plus grande des feuilles des plantes du Mesobrometum par rapport à celles du Xerobrometum. On a trouvé une relation étroite entre l'offre en azote minéral dans le sol et les différents types du sol. Par contre, entre l'intensité de la minéralisation de l'azote dans le sol et la nature des associations végétales il n'y a presque aucune corrélation. Selon les résultats des expériences d'incubation on trouve dans les rendzines noires également parmi les groupements du Xerobrometum des minéralisations importantes de l'azote, tandis que l'intensité de la minéralisation dans les sols est moins forte pour les pelouses sèches du Mesobrometum. Pour cette raison on suppose que le facteur abiotique principal limitant la productivité des types du Xerobrometum sur les rendzines noires est la pénurie estivale d'eau dans le sol. Ces groupements représentent vraiment des pelouses sèches. Les types du Mesobrometum vivant sur des sols plus riches en terre fine profitent d'un régime d'eau relativement propice (demi-sec). Pour être bref et citer le facteur décisif, ce sont des pelouses maigres, au moins en ce qui concerne l'alimentation en azote minéral. Par rapport aux rendzines rouges le manque d'azote minéral (et peut-être d'autres substances nutritives) se manifeste probablement dans le Xerobrometum et aussi dans le Mesobrometum comme facteur limitatif.

Keywords

microclimategrasslandnitrogensoilsenvironmentalUpper AlsaceFrance