Charakterisierung der Stickstoff-Toleranz an ausgewählten Pflanzen der Krautschicht in Kiefernforsten mit Hilfe von Biomarkern

Abstract

Schulz, H.: Charakterisierung der Stickstoff-Toleranz an ausgewählten Pflanzen der Krautschicht in Kiefernforsten mit Hilfe von Biomarkern. - Hercynia N. F. 53/2 (2020): 323 – 335. Unter kontrollierten Bedingungen im Gewächshaus wurde an kultivierten Bodenpflanzen aus Kiefernforsten die Stickstoff-Toleranz unter dem Einfluss von Ammoniumnitrat-Dünger mit Hilfe von Biomarkern untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass an stickstoffarme Standorte angepasste Pflanzen, wie die Laubmoose Rotstengel- und Grünstengelmoos bevorzugt Ammonium aufnehmen und den Stickstoff in die Aminosäure Arginin umsetzen. Die Reaktion ist als Entgiftung-Mechanismus für nicht verwertetes Ammonium zur Proteinsynthese zu werten. Im Gegensatz dazu, reagierten die nitrophilen Arten Sandrohr, Himbeere und Brombeere mit hohen Aufnahmeraten von Ammonium und Nitrat bei moderaten Arginin-Gehalten in Blättern und Wurzeln. Der Aminosäure Arginin wird eine Indikatorfunktion zur Charakterisierung von N-Toleranz bei Bodenpflanzen in Kiefernforsten zu gesprochen.

Schulz, H.: Characterization of nitrogen tolerance in selected plants of herb layer in Scots pine forest using biomarkers. - Hercynia N. F. 53/2 (2020): 323 – 335. Mechanisms of structural changes in plant communities of Scots pine forests have not been adequately examined on physiological level yet. Therefore, a pot experiment with 15N-labelled ammonium nitrate fertilizer was carried out with different forest floor plants of Scots pine forests under controlled conditions in greenhouse. The nitrogen tolerance of the plants was tested using biomarkers in order to characterize species specific differences in uptake rates of ammonium and nitrate, turnover rates of amino acids and protein. In addition, increment rates of Pleurozium schreberi, Scleropodium purum, Avenella flexuosa, Calamagrostis epigejos, Brachypodium sylvaticum, Vaccinium myrtillus, Rubus idaeus and Rubus fruticosus were examined. The results show that the nitrogen sensitive moss species Pleurozium schreberi and Scleropodium purum as well as the shrub Vaccinium myrtillus responded with preferred ammonium uptake and high turnover rates of arginine, while the nitrophile plant species Calamagrostis epigejos, Rubus idaeus and Rubus fruticosus exhibited moderate turnover rates of arginine as well as preferred uptake of ammonium and nitrate. Subsequently, the results of pot experiments were validated with investigations of forest floor plants in Scots pine forests with high nitrogen deposition. It can be concluded that arginine is a suitable biomarker to characterize nitrogen tolerance of ground plants in Scots pine forests. Key words: Nitrogen tolerance, plants of herb layer, fertilizer experiment, nitrogen uptake rates, arginine turnover rates