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Relating tree phenology with annual carbon fluxes at Tharandt forest

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Within climate change research vegetation plays an important role in both indicating climate change by plant phenology and mitigating climate change by carbon sequestration. A 41-year study period of phenological observations at Tharandt International Phenological Garden and an 8-year study period of continuous flux measurements of carbon dioxide above Norway spruce ( L. [Karst.]) in the Tharandt forest were used to investigate long-term trends of phenological observations concurrent with climatic trends and to assess the importance of phenological changes for annual carbon gain of the forest. It could be shown that length of growing season determined from phenology was less variable than determined from temperature levels and significantly correlated with mean annual temperature. The slight increase in the length of growing season (LGS) (0.14 d/a) resulted from an earlier onset of spring (−0.32 d/a) and of autumn phases (−0.18 d/a). Obviously, this reflected regional climatic trends with significant temperature increase in spring and slight decrease in autumn. The pronounced effect in spring is also reflected by strongest correlation of annual carbon gain with the emergence of May shoot while the correlation with LGS was less significant. It was therefore concluded that earlier emergence of May shoot was more important for annual carbon gain (22.4 gC/m/d gross uptake) than the increase in total LGS (17.1 gC/m/d gross uptake). However, positive effects of premature phenological stages on carbon gain may be reduced by drought effects during summer as observed for the study year 2003.

Im Rahmen der Forschung über Klimaänderungen spielt die Vegetation eine wichtige Rolle als Indikator von Klimaänderungen und als gegensteuernde Komponente durch ihren Entzug von Kohlendioxid aus der Atmosphäre. Eine 41-jährige Reihe phänologischer Daten des Internationalen Phänologischen Gartens Tharandt und 8-jährige kontinuierliche Messungen der Kohlendioxidflüsse über einem Fichtenbestand (Picea abies L. [Karst.]) im Tharandter Wald wurden herangezogen, um langzeitliche Trends in phänologischen Phasen einhergehend mit klimatischen Trends sowie ihre Bedeutung für den jährlichen Kohlenstoffgewinn des Waldes zu untersuchen. Es konnte gezeigt werden, dass die Länge der Vegetationsperiode bestimmt durch die phänologischen Daten im Vergleich zur Länge bestimmt über Temperaturkriterien weniger variierte und signifikant mit der mittleren jährlichen Lufttemperatur korrelierte. Die leichte Zunahme der Länge der Vegetationsperiode (0,14 d/a) beruhte auf einer deutlichen Verfrühung der Phasen im Frühling (−0,32 d/a) und einer geringen Verfrühung der Phasen im Herbst (−0,18 d/a). Dies reflektiert offensichtlich regionale Klimatrends, die sich durch deutliche Temperaturanstiege im Frühling und leichte Temperaturabnahmen im Herbst auszeichnen. Der stärkere Effekt im Frühling spiegelt sich in der engsten Korrelation des jährlichen Kohlenstoffgewinns mit dem Erscheinen des Maitriebes wieder, während die Korrelation mit der Länge der Vegetationsperiode weniger signifikant war. Es wurde daher gefolgert, dass das frühere Erscheinen des Maitriebes für den jährlichen Kohlenstoffgewinn (22,4 gC/m2/d Bruttoaufnahme) wichtiger ist als die Verlängerung der gesamten Vegetationsperiode (17,1 gC/m2/d Bruttoaufnahme). Wie für das Jahr 2003 beobachtet, können jedoch positive Effekte verfrühter phänologischer Stadien auf den Kohlenstoffgewinn durch Trockenheitseffekte während des Sommers wieder herabgesetzt werden.

Document Type: Research Article


Publication date: 2005-04-01

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