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Growth responses to atmospheric CO2 enrichment, enhanced nitrogen (N) supply and different forest soils were studied in four provenances (populations) of Fagus sylvatica and eight provenances (two populations and six clones) of Picea abies. Trees were grown together in realistic model communities in large open-top chambers. Systems with replicated genetic diversity were established on a nutrient-poor acidic and on a fertile calcareous soil. After 4 years growth under experimental conditions, biomass was determined at final harvest. Whereas Picea enhanced biomass in elevated CO2 on both soils, Fagus responded negatively to CO2 on acidic but positively on calcareous soil. Enhanced N supply increased growth of both species on acidic soil only, independent of CO2 treatment. Most interactions of CO2 or N with soil type were statistically significant. Growth responses varied considerably among provenances, especially in Picea and strongest with respect to CO2 and N treatments on calcarous soil and with respect to soil type. Allometric analysis revealed that Fagus enhanced allocation of dry matter to leaves on acidic as compared to calcareous soil, with significant variability among provenances and among their CO2 and N responses. Apart from this, however, allocation patterns were rather unaffected by treatments or soil type and could not explain observed growth differences. Our study demonstrates that the soil is a major determinant of plant responses to environmental changes, and that intraspecific differences in growth-sensitivity to CO2 or N are considerable, especially on fertile soils. In the longer term, such differences could alter genotypic composition of temperate forest communities. Wachstumsreaktionen auf erhöhte atmosphärische CO2-Konzentration, Stickstoff (N)-Düngung sowie verschiedene Waldböden wurden anhand von vier Provenienzen (Populationen) von Fagus sylvatica und acht Provenienzen (zwei Populationen und sechs Klone) von Picea abies untersucht. Die Bäume wuchsen gemeinsam in realistischen Modell-Ökosystemen in großen Open-top Kammern. Systeme mit replizierter genetischer Diversität wurden auf einem nährstoffarmen sauren und auf einem fruchtbaren kalkhaltigen Boden etabliert. Bei der Schlussernte nach 4-jährigem Wachstum unter experimentellen Bedingungen wurde die Biomasse bestimmt. Während Picea unter erhöhtem CO2 auf beiden Böden mehr Biomasse bildete, reagierte Fagus negativ auf CO2 auf dem sauren, jedoch positiv auf dem kalkhaltigen Boden. N-Düngung verstärkte das Wachstum beider Arten nur auf dem sauren Boden, unabhängig von der CO2-Behandlung. Die Mehrzahl der Interaktionen von CO2 oder N mit dem Bodentyp war statistisch signifikant. Die Wachstumsreaktionen der verschiedenen Provenienzen variierten beträchtlich, besonders bei Picea und am stärksten in Bezug auf die CO2- und N-Behandlungen auf dem kalkhaltigen Boden sowie in Bezug auf den Bodentyp. Die allometrische Analyse zeigte, dass Fagus die Allokation von Trockenmasse zu den Blättern auf dem sauren Boden verstärkte, verglichen mit dem kalkhaltigen Boden, wobei die Variabilität zwischen den Provenienzen und zwischen deren Reaktionen auf die CO2- und N-Behandlungen signifikant war. Abgesehen davon blieben die Allokationsverhältnisse durch die Behandlungen oder durch den Bodentyp weitgehend unbeeinflusst und konnten die beobachteten Wachstumsunterschiede nicht erklären. Unsere Studie zeigt, dass der Boden ein bestimmender Faktor für die Reaktionen von Pflanzen auf Umweltänderungen darstellt, und dass intraspezifische Unterschiede in der Wachstumssensitivität gegenüber CO2 oder N beträchtlich sind, besonders auf fruchtbaren Böden. Längerfristig könnten solche Unterschiede die genetische Zusammensetzung temperater Waldgemeinschaften verändern. [ABSTRACT FROM AUTHOR] |
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