Soil Water, Temperature Regime and Growth of Young Oak Stands Grown in Lysimeters Subjected to Drought Stress and Air Warming

In a 3-year lysimeter experiment we investigated how young trees of Quercus robur, Q. petraea and Q. pubescens, growing either on acidic loamy sand or calcareous sandy loam, responded to an elevation in air temperature by 1-2°C and drought periods lasting several weeks. As intended, the water potentials were clearly lower in drought-treated soil than in the control treatment. Decreased evapotranspiration from the drought-stressed stands led to significantly higher air temperatures due to reduced transpirational chilling. The air-warming treatment had only little effect on soil water availability and evapotranspiration. The effects on water consumption by the trees were paralleled by the effects on tree growth. Drought significantly reduced shoot growth, whereas growth did not respond to air-warming. The trees allocated relatively more biomass into roots and less into shoots than trees not subjected to drought. There was no mortality in any of the treatments, demonstrating that by reducing their growth rates young oaks can resist drought stress quite well. Oaks growing on irrigated acidic soil consumed more water and produced longer shoots than on the calcareous soil, suggesting that growth was limited by an additional factor: preliminary leaf mineral analyses indicate a potential manganese deficiency in these soils. Zusammenfassung: In einem dreijährigen Lysimeterexperiment untersuchten wir, wie Jungbäume von Quercus robur, Q. petraea and Q. pubescens auf zwei verschiedenen Bodentypen, einem sandiglehmigen kalkhaltigen und einem lehmigsandigen sauren, auf erhöhte Lufttemperaturen und längere Trockenperioden reagieren. Wie erwartet sanken die Bodenwasserpotentiale in den Behandlungen mit Trockenperioden auf viel tiefere Werte ab als in den Kontrollen. Dadurch war auf diesen Böden das Wachstum wie auch die Evapotranspiration deutlich niedriger. Dies führte aufgrund von fehlender Transpirationskühlung zu signifikant höheren Lufttemperaturen. Die Behandlung Lufterwärmung hatte weder auf das Wachstum noch auf den Wasserverbrauch einen Effekt. Trockengestresste Eichen investierten relativ gesehen mehr in das Wurzelund weniger in das Sprosswachstum als Eichen mit genügender Wasserversorgung. In keiner der Behandlungen starben Bäume. Dies zeigt an, dass Eichen mit der Reduktion ihres Wachstums in der Lage sind, längere Trockenperioden ohne grösseren Schaden zu überdauern. Eichen auf dem sauren Boden transpirierten mehr Wasser und produzierten signifikant längere Triebe als auf dem kalkhaltigen Boden. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass auf dem kalkhaltigen Boden ein zusätzlicher Faktor, möglicherweise Mangan, limitierend war.