In Brandenburg, eastern Germany, prospective climate changes imply extreme weather events, increasing annual temperature, and decreasing summer precipitation. Since alley-cropping systems (ACS) have a broad planning horizon, appraising their sustainability and efficiency under changing climate conditions is crucial for forthcoming risk assessments and adaptation scenarios. Consequently, this combined experimental and simulation study investigated the growth vulnerability of poplar clone “Max I” (Populus nigra L. x P. maximowiczii Henry) and black locust (Robinia pseudoacacia L.) short rotation coppices in an ACS established in Brandenburg to a considerable spectrum of weather conditions and long term climate change, from 2015 to the end of 2054. The investigation employed (i) Yield-SAFE, a biophysical, process-based model to simulate the above-ground tree woody biomass and (ii) 100 realisations of the statistical regional climate model STAR 2K. In the most optimistic sequence of events pertaining to air temperature, precipitation, and global radiation, 35% more woody biomass would be achieved by poplar and 43% by black locust in the last period compared to the base period. Alternatively, in the most pessimistic circumstances, 54% less woody biomass would be rendered by poplar and 47% by black locust. Our findings corroborated the tree growth vulnerability to prospective climatic changes, particularly to changes in water availability.
Initiale und nährstoffarme Ökosysteme wie Grasländer und Offenlandschaften haben aus Sicht des Naturschutzes einen hohen Wert für die Landschaft und sind in der intensiv genutzten Kulturlandschaft Mitteleuropas selten geworden. Gerade Bergbaufolgelandschaften, aber auch gestörte Binnendünen, bieten Potenzial für die Entwicklung von initialen Lebensräumen und Landschaften. Die obersten Millimeter der Bodenoberfläche dieser Ökosysteme werden durch Biokrusten besiedelt. Gebildet werden diese komplexen Lebensgemeinschaften aus einer Vielzahl von Cyanobakterien, Grünalgen, Moosen, Pilzen, Bakterien und Flechten. Diese Organismen „verkleben“ die Bodenoberfläche und beeinflussen als „Ökosystem en miniature“ maßgeblich die ökosystemaren Prozesse und die weitere Vegetationsentwicklung. Der Eintrag von C und N sowie die Akkumulation von organischem Material fördert die Bodenentwicklung in der initialen Phase.
Während der Sukzession der Biokrusten entwickeln sich die komplexen biotischen Prozesse des N-Kreislaufes mit Rückkopplungen auf die Nährstoffversorgung. Ausgeschiedene Exopolysaccharide, die eine Verbindung mit den Bodenpartikeln eingehen, verkleinern nach Regen den Porenraum der Bodenoberfläche und vermindern die Infiltration. Besonders Moos- und Flechten-Krusten unterbinden bei geringen Niederschlagsintensitäten die Infiltration in tiefere Bodenschichten. Konkurrenz und die großflächige Versiegelung der Bodenoberfläche haben zudem negative Auswirkungen auf die Keimung und Etablierung von höheren Pflanzen. Diese biotischen Interaktionen führen bei gesteuerten Sukzessionen auf Renaturierungsflächen zu Änderungen der Vegetationsentwicklung. Somit wird die Bedeutung der Biokrusten für die Renaturierungsökologie z.T. kontrovers diskutiert. Klein- und großräumige Störungen hingegen sind als integraler Bestandteil der Ökosystementwicklung einzuschließen.