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K Deficiency of Spruce on Acid Soils Results in Needle Yellowing Quite Similar to “Acute Yellowing”, A Syndrome of the New Type of Forest Decline

  • M. Senser
  • K.-A. Höpker

Abstract

A recently published, multiple statistics study using a very detailed regional data basis of West Germany was designed to illustrate the relationship between the “new type of forest decline” and site conditions in a coherent manner (Neuland et al. 1990). It revealed no correlations between damage classes based on the degree of needle loss and SO2 emission and NO3 and SO4 deposition, but yielded statistically significant positive correlations with a number of site influences (e.g. soil, elevation and exposition, climate, forest management etc.). Thus, the authors found that needle loss is by far more pronounced on sites with limestone soils with a high buffer capacity than on sites with podsolized soils. The influence of soil is also most evident for “acute yellowing”1, the most spectacular syndrome of the “new type of forest decline”. However, in contrast to the syndrome needle loss, acute yellowing is restricted to acid soils with a base shortage and is of only regional importance (Kandler and Miller 1990/1991). Nevertheless, it is possibly the main decline type in, e.g. the southeastern part of the Bavarian Forest (Blank et al. 1990).

Keywords

Chlorophyll Content Photosynthetic Capacity High Light Intensity Pigment Composition Needle Yellow 
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References

  1. Anonymous (1986) 2nd Report Forschungsbeirat Waldschäden/Luftverunreinigungen der Bundesregierung und der Länder. Available from Literaturabteilung des Kernforschungszentrums Karlsruhe GmbH, D-7500 Karlsruhe 1, FRG, 229 ppGoogle Scholar
  2. Blank LW, Payer H-D, Pfirrmann T, Gnatz G, Kloos M, Runkel K-H, Schmolke W, Strube D, Rehfuess KE (1990) Effects of ozone, acid mist and soil characteristics on clonal Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.)-an introduction to the joint 14 month tree exposure experiment in closed chambers. Environ Pollut 64:180–207Google Scholar
  3. Elstner EF, Osswald W, Youngman RJ (1985) Basic mechanisms of pigment bleaching and loss of structural resistance in spruce (Picea abies) needles: advances in phytomedical diagnostics. Experientia 41:591–597CrossRefGoogle Scholar
  4. Hager A (1957) Über den Einfluß klimatischer Faktoren auf den Blattfarbstoffgehalt höherer Pflanzen. Planta 49:524–560CrossRefGoogle Scholar
  5. Hager A, Meyer-Bertenrath T (1966) Die Isolierung und quantitative Bestimmung der Carotinoide und Chlorophylle von Blättern, Algen und isolierten Chloroplasten mit Hilfe dünnschicht- chromatographischer Methoden. Planta 69:198–217CrossRefGoogle Scholar
  6. Höpker K-A (1989) Einfluß der Mineralstoffversorgung auf das Krankheitsbild “akute Vergilbung” sowie Zuwachs, Pigmenthaushalt, Frostresistenz und Empfindlichkeit gegenüber Ozon bei Fichte (Picea abies (L.) Karst.). Thesis, Ludwig-Maximilian University, MunichGoogle Scholar
  7. Huettl RF, Fink S (1988) Diagnostische Düngungsversuche zur Revitalisierung geschädigter Fichtenbestände (Picea abies Karst.) in Südwestdeutschland. Forstwiss Centralbl 107:173–183CrossRefGoogle Scholar
  8. Ingestad T (1979) Mineral nutrient requirements of Pinus silvestris and Picea abies seedlings. Physiol Plant 45:373–380CrossRefGoogle Scholar
  9. Kandier O (1985) Immisions- versus Epidemie-Hypothesen. In: Kortzfleisch GV (ed) Waldschäden: Theorie und Praxis auf der Suche nach Antworten. Oldenbourg, München, pp 19–59Google Scholar
  10. Kandier O (1990) Epidemiological evaluation of the development of Waldsterben in Germany. Plant Dis 74:4–11CrossRefGoogle Scholar
  11. Kandler O, Miller W (1990/91) Dynamics of “acute yellowing” in spruce connected with Mg deficiency. Water Air Soil Pollut 54:21–34Google Scholar
  12. Kandier O, Sironval C (1959) Photooxidative processes in normal green Chlorella cells. II. Effects on metabolism. Biochim Biophys Acta 33:207–215CrossRefGoogle Scholar
  13. Kandier O, Miller W, Ostner R (1987) Dynamik der “akuten Vergilbung” der Fichte: epi-demiologische und physiologische Befunde. Allg Forstz (27/28/29): 715–723Google Scholar
  14. Kandier O, Senser M, Miller W (1990) Vergilbung und Wiederergrünung der Fichten. In: Jositz J (ed) Neuartige Waldschäden - Erkenntnisse und Folgerungen Bd 56. Berichte und Studien der Hanns-Seidel-Stiftung eV Reihe der Agrarpolitik 4, München, pp 113–137Google Scholar
  15. Kaupenjohann M, Zech W, Hantschel R, Horn R, Schneider BU (1989) Effects of fertilization. In: Schulze E-D, Lange OL, Oren R (eds) Forest decline and air pollution, Ecological Studies 61. Springer, Berlin Heidelberg New York, pp 418–424CrossRefGoogle Scholar
  16. Keller T (1971) Der Einfluß der Stickstoffernährung auf den Gaswechsel der Fichte. Allg Forst Jagdztg 142:89–93Google Scholar
  17. Koch W (1976) Blattfarbstoffe von Fichte (Picea abies (L.) Karst.) in Abhängigkeit vom Jahresgang, Blattalter und -typ. Photosynthetica 10:280–290Google Scholar
  18. Köstner B, Lange OL, Czygan F-C (1989) Jahresverlauf der Chioroplastenpigmente von Fichten an einem Waldschadensstandort im Fichtelgebirge in Abhängigkeit von Alter und Mineralstoffgehalt der Nadeln. In: PBWU (ed) Proc 1st Statusseminar 1989 der PBWU zum Forschungsschwerpunkt “Waldschäden”, 27.2.-1.3.1989 München-Neuherberg. GSF-Ber 6/89, pp 107–118Google Scholar
  19. Krause GH-M, Prinz B (1989) Experimentelle Untersuchungen der LIS zur Aufklärung möglicher Ursachen der neuartigen Waldschäden. LIS Berichte 80. Landesanstalt für Immissionsschutz Nordrhein-Westfalen, Essen, 216 ppGoogle Scholar
  20. Laatsch W, Zech W (1967) Die Bedeutung der Beschattung für unzureichend ernährte Nadelbäume. An Edafo Agrobiol 26:691–702Google Scholar
  21. Lange OL, Beyschlag W, Meyer A, Tenhunen JD (1984) Determination of photosynthetic capacity of lichens in the field - a method for measurement of light response curves at saturating CO2 concentration. Flora (Jena) 175:283–293Google Scholar
  22. Lange OL, Führer G, Gebel J (1986) Rapid field determination of photosynthetic capacity of cut spruce twigs (Picea abies) at saturating ambient CO2. Trees 1:70–77CrossRefGoogle Scholar
  23. Lange OL, Zellner H, Gebel J, Schramel P, Köstner B, Czygan F-C (1987) Photosynthetic capacity, chloroplast pigments, and mineral content of the previous year’s spruce needles with and without the new flush: analysis of the forest-decline phenomenon of needle bleaching. Oecologia 73:351–357CrossRefGoogle Scholar
  24. Lange OL, Weikert RM, Wedler M, Gebel J, Heber U (1989) Photosynthese und Nährstoffversorgung von Fichten aus einem Waldschadensgebiet auf basenarmen Untergrund. Allg Forstz 3:55–64Google Scholar
  25. Lichtenthaler HK, Buschmann C (1984) Photooxidative changes in pigment composition and photosynthetic activity of air-polluted spruce needles (Picea abies L.) In: Sybesma C (ed) Advances in photosynthesis research, vol IV. Nijhoff/Dr. W Junk, The Hague, pp 245–250Google Scholar
  26. Lichtenthaler HK, Kuhn G, Prenzel U, Buschmann C, Meier D (1982) Adaptation of chloroplast ultrastructure and of chlorophyll-protein levels to high-light growth conditions. Z Naturforsch 37:464–474Google Scholar
  27. Lichtenthaler HK, Schmuck G, Nagel E, Buschmann C (1987) Kurzbericht über die Ergebnisse der Messungen zur Nadelphysiologie von Tannen und Fichten an der Kälbelescheuer/Südschwarzwald. Kernforschungszentrum Karlsruhe PEF-Ber 10:51–63Google Scholar
  28. Magel EA, Weichselgartner M (1984) Vergleich unterschiedlicher Chromatographiemethoden am Beispiel der Trennung von Pflanzenfarbstoffen von Abies alba. Beckman Rep 1:7–12Google Scholar
  29. Mothes K, Baudisch W (1958) Untersuchungen über die Reversibilität der Ausbleichung grüner Blätter. Flora 146:521–531Google Scholar
  30. Nätr L (1972) Influence of mineral nutrients on photosynthesis of higher plants. Photosynthetica 6:80–99Google Scholar
  31. Neuland H, Bömelburg J, Hanke H, Tenhagen P (1990) Regionalstatistische Analyse des Zusammenhangs zwischen Standortbedingungen und Waldschäden. Forschungszentrum Jülich GmbH, PT-BEO, Forschungsvorhaben FKZ 0339124, 198 ppGoogle Scholar
  32. Prinz B, Krause GH-M, Stratmann H (1982) Waldschäden in der Bundesrepublik Deutschland. LIS-Berichte 28, Landesanstalt für Immissionsschutz Nordrhein-Westfalen, Essen, 154 ppGoogle Scholar
  33. Prinz B, Krause GH-M, Jung K-D (1985) Untersuchungen der LIS Essen zur Problematik der Waldschäden. In: Kortzfleisch GV (ed) Waldschäden - Theorie und Praxis auf der Suche nach Antworten, Oldenbourg München, pp 143–194Google Scholar
  34. Sakaki T, Kondo N, Sugahara K (1983) Breakdown of photosynthetic pigments and lipids in spinach leaves with ozone fumigation: role of active oxygens. Physiol Plan 59:28–34CrossRefGoogle Scholar
  35. Schenk O (1985) Is the new forest decline a photodynamic disease caused by light and peroxy- acetylnitrate, ozone, halocarbons and others? EPA Newslett April/June: 15–41Google Scholar
  36. Schramel P (1988) ICP and DCP emission spectrometry for trace element analysis in biomedical and environmental samples. A review. Spectrochim Acta 43 B: 881–896Google Scholar
  37. Schramel P, Wolf A, Seif R, Klose B-J (1980) Eine neue Apparatur zur Druckveraschung von biologischem Material. Fresenius Z Anal Chem 302:62–64CrossRefGoogle Scholar
  38. Schwabe WW (1953) Physiological studies in plant nutrition, XVI. The mineral nutrition of bracken. Ann Bot 17:225–262Google Scholar
  39. Senser M, Höpker K-A (1989) Auftreten und Erholung der “akuten Vergilbung” bei Fichte durch unterschiedliche Nährstoffversorgung. In: PBWU (ed) Proc 1st Statusseminar der PBWU zum Forschungsschwerpunkt “Waldschäden” 27.2.-1.3.1989, München-Neuherberg GSF-Ber 6 pp 61–73Google Scholar
  40. Senser M, Höpker K-A, Peuker A, Glashagen B (1987) Wirkungen extremer Ozonkonzentrationen auf Coniferen. Allg Forstz (27/28/29): 709–714Google Scholar
  41. Senser M, Kloos M, Lütz C (1990) Influence of soil substrate and ozone plus acid mist on the pigment content and composition of needles from young spruce trees. Environ Pollut 64:295–312PubMedCrossRefGoogle Scholar
  42. Sironval C, Kandier O (1958) Photooxidation processes in normal green Chlorella cells. I. The bleaching process. Biochim Biophys Acta 29:359–368PubMedCrossRefGoogle Scholar
  43. Smith BM, Morrissey PJ, Guenther JE, Nemson JA, Harrison MA, Allen JF, Melis A (1990) Response ait the photosynthetic apparatus in Dunaliella salina (green algae) to irradiance stress. Plant Physiol 93:1433–1440PubMedCrossRefGoogle Scholar
  44. Von Caemmerer S, Farquhar GD (1981) Some relationships between the biochemistry of photosynthesis and the gas exchange of leaves. Planta 153:376–387CrossRefGoogle Scholar
  45. Zöttl HW (1985) Waldschäden und Nährelementversorgung. Düsseldorfer Geobot Kolloq 2:31–41Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1993

Authors and Affiliations

  • M. Senser
    • 1
  • K.-A. Höpker
    • 1
  1. 1.Botanisches Institut der Universität MünchenMünchen 19Germany

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