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Ziel des VPDrought-Experiments ist es, die Prozesse zu entflechten, die durch Lufttrockenheit – insbesondere durch das Dampfdruckdefizit (VPD) – und Bodentrockenheit beeinflusst werden.

Eine Vielzahl gemessener Parameter liefert detaillierte Informationen über den Kohlenstoff- und Wasserhaushalt der Bäume unter folgenden Behandlungsvarianten: Kontrolle, bewässert, trocken, bewässert+VPD und trocken+VPD. Daten zu Umweltfaktoren auf der einer Seite und die Reaktionen der Bäume und des Ökosystems auf der anderen Seite ermöglichen es uns, direkte Ursache-Wirkungs-Beziehungen in Echtzeit zu analysieren und zeitnahe Prognosen des Waldzustandes ("nowcasting") zu erstellen.

Hier finden Sie Beispiele von Messungen der wichtigsten Parameter an Tagen, an denen die Einflüsse der verschiedenen Behandlungen deutlich sichtbar waren. Zusätzliche Informationen und hochaufgelöste Datenreihen zu weiteren Parametern sind unter Echtzeitdaten verfügbar. 

Die Abbildung zeigt die Werte für Bodenmatrixpotential an drei aufeinander folgenden, sonnigen Tagen, gemessen in 10 cm Tiefe. Ein niedriges Bodenmatrixpotential (sehr negative Werte) bedeutet, dass das Wasser stark an die Bodenpartikel gebunden ist und es für Pflanzen schwieriger ist, dieses Wasser aufzunehmen. Ein hohes Bodenmatrixpotential (weniger negative Werte) bedeutet, dass das Wasser weniger stark gebunden und für die Pflanzenwurzeln leichter verfügbar ist. Das Bodenmatrixpotential steht im Gegensatz zum Bodenwassergehalt (der stark von der Bodentextur abhängt) in direktem Zusammenhang mit dem Trockenstress der Pflanze. 

In den Behandlungen “irrigation+VPD”, gefolgt von “irrigation” wurden die höchsten Werte gemessen, d.h. eine geringe Bindung des Bodenwassers durch eine höhere Wasserverfügbarkeit. Mit zunehmender Trockenheit in den Behandlungen “control”, “drought+VPD” und “drought” nimmt das Bodenmatrixpotential ab (je negativer die Werte, desto höher die Bindung des Bodenwassers). Zum Beispiel in der Behandlung "drought" müssen die Baumwurzeln einen Unterdruck von 80 kPa überwinden, um das Wasser im Boden aufnehmen zu können.

Die Abbildung zeigt die täglichen Schwankungen des Baumwasserdefizits an drei aufeinander folgenden, sonnigen Tagen. Diese Schwankungen lassen sich weitgehend durch denVerlauf des Wasserdampfdefizits (VPD) erklären. Unter trockenen Bedingungen und bei einem hohen VPD verlieren die untersuchten Waldföhren mehr Wasser durch Transpiration als sie über die Wurzeln aufnehmen können. Am stärksten betroffen sind die Waldföhren, bei denen 50% des Niederschlags abgeleitet werden (siehe Behandlung “drought”), gefolgt von den Kontrollbäumen mit mittlerem Baumwasserdefizit und den bewässerten Bäumen (niedrigstes Baumwasserdefizit). Neben der Bewässerung führt auch die Reduktion des VPD (“drought+VPD” und “irrigation+VPD”) in den Baumkronen zu einer weiteren Linderung des Baumwasserdefizits.   

Zusammengenommen ergeben die Punktdendrometer- und Saftflussmessungen einen hochaufgelösten und umfassenden Einblick in die Mechanismen der Bäume, wie sie auf zunehmende Boden- und atmosphärische Trockenheit reagieren und wie sich das Waldökosystem im Laufe der Zeit an sich verändernde Umweltbedingungen anpasst.

Die Abbildung zeigt den Saftfluss von 45 Waldföhren an drei aufeinander folgenden, sonnigen Tagen. Die Werte folgen einem typischen Tagesverlauf, mit den höchsten Saftflusswerten am frühen Nachmittag und den niedrigsten Werten in der Nacht. Saftflussdaten geben Aufschluss über die Wasserbewegung im Stamm, die durch die Transpiration in der Krone und die Wasseraufnahme durch die Wurzeln gesteuert wird. Der Verlauf des Saftflusses unter verschiedenen Behandlungen zeigt auf, wie die Waldföhren unter trockenen Bedingungen ihre Spaltöffnungen schliessen, um den Wasserverlust durch Transpiration zu begrenzen.

Die Waldföhren, bei denen 50% des Niederschlags abgeleitet werden (siehe Behandlung “drought”), zeigen die niedrigsten Saftflusswerte, gefolgt von den Kontrollbäumen (100% Niederschlag) und den bewässerten Bäumen (200% Niederschlag). Die Waldföhren, bei denen das VPD in den Baumkronen reduziert wurde, weisen etwas höhere Saftflusswerte als Bäumen ohne VPD-Reduktion.