Artspezifische Unterschiede in der Wasseraufnahme durch die WurzelnWurzeln

Die deutlichen Unterschiede im Wasserhaushalt und Wasserumsatz der Krone zwi-schen den Arten konnten im Wurzelbereich nicht bestätigt werden. Alle drei Arten wiesen ähnliche oberflächenspezifische Wasseraufnahmeraten auf. Aufgrund der ho-hen Variabilität der Wasseraufnahme zwischo-hen benachbarten Wurzeln eines Baumes (Variationskoeffizient: 50-100 %) konnten nur in den seltensten Fällen signifikante Unterschiede zwischen den Arten festgestellt werden.

Tendenziell wurde in den meisten Fällen sowohl in der organischen Auflage als auch im Mineralboden die höchste Wasseraufnahmerate bei der Buche und die nied-rigste bei der Eiche gefunden. Dies steht in scheinbarem Gegensatz zum ökologischen Verhalten der Baumarten. Speziell in der Trockenperiode bis Anfang August 1999 schränkte die Eiche als letzte der 3 Baumarten die Transpiration ein, obwohl weder die Wurzeln der organischen Auflage noch des Mineralbodens höhere Wasseraufnah-meraten aufwiesen als diejenigen der Buche und der Fichte.

Wesentlich größere Unterschiede wurden dagegen bei allen 3 Baumarten zwischen der organischen Auflage und dem Mineralboden gefunden. Bei Buche und Fichte war die Aufnahmerate der Auflagewurzeln jeweils etwa doppelt so hoch wie im Mineral-boden; bei der Eiche sogar 3-4-fach. Werden zusätzlich die unterschiedlichen Durch-wurzelungsverhältnisse in den Horizonten berücksichtigt, so nimmt die relative Be-deutung noch zu. Nach Hertel (1999) und Leuschner et al. (2001b) beträgt im unter-suchten Buchen-Eichen Mischwald in der Lüneburger Heide der root area index der Buchenwurzeln 5.1 in der organischen Auflage bzw. 4.4 im Mineralboden bis 60 cm.

Dagegen wurden für die Eiche nur Werte von 1.5 bzw. 1.9 gefunden. Anhand die-ser RAI-Werte und der modellierten oberflächenspezifischen Wasdie-seraufnahmerate von Buchen- und Eichenwurzeln kann die Wasseraufnahme in einer grob abschätzenden Bilanz der Transpiration (aus den gemessenen Stammsaftflußraten bezogen auf die Kronenprojektionsfläche) gegenübergestellt werden (Abb. 5.1).

Eine mögliche Fehlerquelle stellt in dieser Bilanz der RAI dar, der nur als Mittel-wert für den gesamten Mischbestand vorliegt. Da die Stammzahl der Eichen deutlich

geringer ist als diejenige der Buchen, sind am jeweiligen Stamm einer Eiche deutlich größere Wurzeloberflächen pro Bodenfläche zu erwarten. Die hier berechnete Wurzel-wasseraufnahme wird also vor allem bei der Eiche deutlich unterschätzt. Weiterhin ist die große Variabilität zwischen einzelnen Wurzeln zu beachten, die eine genaue Vorhersage der Wasseraufnahme erschwert. Die in der Bilanz zugrundegelegten Mit-telwerte der Wasseraufnahmerate sind also in einem gewissen Ausmaß fehlerbehaftet.

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Abb. 5.1:Vergleich der Wasseraufnahme aus der organischen Auflage bzw. dem Mineralbo-den mit der Transpiration der Krone von Buche und Eiche am Standort OB5 in der Lüne-burger Heide. Transpiration: Stammsaftflußraten bezogen auf die Kronenprojektionsfläche der Meßbäume. Wasseraufnahme: Ergebnisse der Modellrechnung für die oberflächenspezifische Wasseraufnahmerate der Wurzeln anhand des Bodenwassers, VPD und G; hochgerechnet auf den Bestand anhand des root area index. RAI-Werte nach Hertel (1999) und Leuschner et al.

(2001b): Organische Auflage: Buche: 5.1, Eiche: 1.5; Mineralboden bis 60 cm Tiefe: Buche:

4.4, Eiche: 1.9.

Auch bei Berücksichtigung der unsicheren Bilanzierung des Wasserhaushalts ist in Abb. 5.1 die große Bedeutung der organischen Auflage für den Wasserhaushalt der Buche an diesem Standort zu erkennen. Obwohl der hier betrachtete Mineralboden gegenüber der organischen Auflage ein etwa 6-fach größeres Bodenvolumen repräsen-tiert, trägt dieser Horizont nur etwa zu 30-50 % zur Wasserversorgung der Buche bei.

Dies bestätigt die Ergebnisse aus Modellrechnungen, die für die organische Auflage einen Anteil von etwa einem Drittel an der Wasserversorung des gesamten Bestandes

ergaben (Leuschner, 1998). Bei der Eiche ist die Wasseraufnahme aus der organischen Auflage gegenüber den ersten 60 cm des Mineralbodens sogar noch größer (Verhält-nis ca. 2:1). Allerdings scheint die Wasserbilanz der Eiche höchstens zur Hälfte aus dem Oberboden gedeckt zu werden. Es ist also zu vermuten, daß ein bedeutender Teil des transpirierten Wassers bei der Eiche aus tieferen Bodenhorizonten aufgenommen wird. Wiederholt wurden in diesem Bestand höhere Bodenwassergehalte und damit verbunden eine geringere Bodensaugspannung in Tiefen unterhalb von 100 cm gefun-den (Coners, 1996, Leuschner, 1993, 1994). Diese Bogefun-dentiefen wergefun-den jedoch von der Eiche wesentlich intensiver durchwurzelt als von der Buche, wie eine Untersuchung des Schwach- und Grobwurzelsystems zeigte (Coners et al., 1998). Die Schlußfolge-rung, daß die Eiche im Gegensatz zur Buche bei anhaltender Trockenheit einen bedeu-tenden Anteil ihrer Wasserbilanz aus feuchten Horizonten in 1-2 m Bodentiefe decken kann, steht in Einklang mit Tensiometermessungen an beiden Baumarten, die in einer Tiefe von 170 cm während der zweiten Hälfte der Vegetationsperiode 1990 signifikant negativere Wasserpotentiale unter Eiche ergaben (Leuschner, 1993).

Abschließend ist also festzuhalten, daß die grobe Abschätzung der Wasserbilanz von Buche und Eiche an diesem Standort in der Lüneburger Heide für beide Baumar-ten die große Bedeutung der organischen Auflage für die Wasserversorgung der Bäu-me unterstreicht. Während die Buche nahezu ausschließlich auf die Wasservorräte im Oberboden angewiesen ist, und eine deutliche Einschränkung der Transpiration und des Zuwachses bei anhaltender Trockenheit zeigt, kann die Eiche auch in Trockenpe-rioden Bodenfeuchtereserven in größerer Tiefe nutzen.

Für die Fichte liegen für diesen Standort keine Daten zur Vertikalverteilung der Wurzeln vor. Gegenüber dem Herzwurzelsystem von Buche und Eiche ist das Sen-kerwurzelsystem der Fichte deutlich auf den Oberboden konzentriert (Köstler et al., 1968). Dies bestätigte sich in der vorliegenden Arbeit auch bei den Freilegungsarbei-ten zur Bestimmung der aufnehmenden Oberfläche der untersuchFreilegungsarbei-ten Wurzelstränge.

Für die deutlich kürzer verzweigten Wurzelstränge im Mineralboden wurde gegen-über den Wurzeln von Buche und Eiche nur ein Bruchteil der Arbeitszeit für die Ernte eines Wurzelstranges benötigt.

Daß die Fichte kaum Wasserreserven in größerer Tiefe nutzen kann, zeigt die Tran-spirationseinschränkung während der Trockenperiode im August 1999. Da diese Ein-schränkung im Verlauf der Bodenaustrocknung deutlich früher eintrat als bei der Bu-che, kann darauf geschlossen werden, daß die Fichte das oberflächennahe Bodenwas-ser nicht so effektiv nutzen konnte wie die Buche. Hier ist ein Zusammenhang mit den gemessenen Wurzelwasserpotentialen in der organischen Auflage zu erkennen, die bei der Buche signifikant tiefer abgesenkt wurden als bei der Fichte. Für den Sommer 1999 liegen keine Werte zum Wassergehalt und -potential der organischen Auflage vor, doch ist zu vermuten, daß die Auflagewurzeln der Fichte im Gegensatz zur Buche in der Trockenperiode im August keine ausreichend große Potentialdifferenz zur Rhizo-sphäre aufbauen konnten und daher die verbliebenen, stark gebundenen Wasservorräte der organischen Auflage für die Fichte kaum noch nutzbar waren.