Morphologie der Buchenwurzeln

6 8 10 12

Flowrate[gh]-1

0 120 240 360 480 600

Time [min]

gravimetric data

gauge data

Abb. 4.7:Gravimetrisch bestimmte und aus den Meßdaten eines Saftflußsensors berechnete Flußrate in einem Buchenwurzelsegment. Änderungen in der Flußrate resultieren aus variie-renden Unterdruckwerten (s. Abb. 4.3). Flußraten > 2 g h⁻¹ wurden nach Gleichung (3.2) berechnet, Werte < 2g h⁻¹ergeben sich nach Gleichung (3.6) ausT_so−T_si.

4.2 Vergleich der Wasseraufnahme von Buchenwurzeln auf drei unterschiedlich wasserversorgten Standorten

4.2.1 Morphologie der Buchenwurzeln

Vertikalverteilung der Wurzeloberfläche Die während der Vegetationsperiode 1998 im Solling untersuchten Auflagewurzeln besaßen mit im Mittel 1500 cm² die größte Oberfläche (Abb. 4.8). In der Lüneburger Heide und im Ziegelrodaer Forst wur-den dagegen nur etwa 800 bzw. 300cm² in diesem Horizont festgestellt, wobei sich nur die Werte der Untersuchungsfläche Ziegelrodaer Forst signifikant von den anderen beiden unterschieden. In jedem Fall wurde die Oberfläche aller Wurzelenden distal von der Position des Saftflußsensors (Wurzeldurchmesser 3-4 mm) ermittelt. Die ge-nannte Abfolge der Wurzeloberfläche an den untersuchten Standorten war auch bei der Betrachtung der einzelnen Durchmesserklassen zu beobachten. Die größte Oberfläche hatten dabei jeweils die Wurzeln in der Klasse der Feinstwurzeln < 1 mm. Die Vertei-lung der Oberfläche auf die Durchmesserklassen ist in Abb. 4.9 detailliert dargestellt.

Im Mineralboden dagegen besaßen die untersuchten 3-4 mm starken Buchenwur-zeln der Lüneburger Heide mit im Mittel 550 cm² eine etwa doppelt so große

Ober-1000

Abb. 4.8:Oberfläche der untersuchten Wurzelstränge in der organischen Auflage und im Mi-neralboden, bezogen auf Wurzeln < 1 mm, 1-2 mm, > 2 mm und den gesamten Wurzelstrang distal von der Position des Saftflußsensors. Dargestellt sind Mittelwerte der Buchenwurzeln aus allen Meßperioden 1998 im Solling, der Lüneburger Heide und im Ziegelrodaer Forst.

Unterschiedliche Buchstaben markieren in jeder Durchmesserklasse signifikante Unterschiede zwischen den Standorten, Sterne solche zwischen den Wurzeln der organischen Auflage und des Mineralbodens; U-Test nach Mann & Whitney (p < 0.05).

fläche wie diejenigen an den anderen Standorten. Dieser Unterschied war allerdings nicht signifikant. Bei den Mineralbodenwurzeln waren auch bei der Betrachtung der einzelnen Durchmesserklassen weitere Unterschiede zu erkennnen: Die Fraktion der Feinstwurzeln (d < 1 mm) hatte im Solling eine signifikant geringere Oberfläche als in der Lüneburger Heide; die Wurzeln der Buche im Ziegelrodaer Forst verhielten sich intermediär.

Während in der Lüneburger Heide und im Ziegelrodaer Forst die Oberfläche der Wurzeln in der organischen Auflage ähnlich groß war wie im Mineralboden, besaßen die untersuchten Auflagewurzeln im Solling eine signifikant größere Gesamtoberflä-che, was auch in den Fraktionen der Feinst- und Feinwurzeln zu beobachten war.

Verteilung der Wurzeloberfläche auf die Durchmesserklassen Die unter-suchten Auflagewurzeln im Solling und in der Lüneburger Heide waren in ihrer Zu-sammensetzung aus verschiedenen Durchmesserfraktionen sehr ähnlich: Jeweils etwa 70% der Gesamtoberfläche wurden von den Feinstwurzeln gestellt, während nur 20 bzw. 10% auf die Fein- bzw. Grobwurzeln zurückzuführen war (Abb. 4.9). Bei den Wurzeln der Untersuchungsfläche im Ziegelrodaer Forst verschob sich dieses Verhält-nis ein wenig zu den gößeren Durchmessern (Feinst-, Fein- bzw. Schwachwurzeln: 60, 20 bzw. 20%). Dieser Unterschied zwischen den Untersuchungsflächen war jedoch in keiner Klasse signifikant.

Im Mineralboden machten auf allen drei Flächen die Schwachwurzeln (d > 2 mm) mit etwa 30% einen etwas größeren Anteil der Gesamtoberfläche aus als in der

or-100 50 0 50 100

Fraction of total area [%]

<1 mm 1-2 mm >2 mm

Solling

Lüneburger Heide Ziegelrodaer Forst

mineral soil organic layer

a a a

a a a a a a

a a a a b b

a b b

* *

* * *

Abb. 4.9:Verteilung der Wurzeloberfläche der untersuchten 3-4 mm starken Wurzeln auf die Durchmesserklassen. Dargestellt ist jeweils der Anteil der Durchmesserklasse 0-1 mm, 1-2 mm bzw. >2 mm an der Gesamtoberfläche des jeweiligen Wurzelstrangs. Die Balken repräsentie-ren Mittelwerte der Buchenwurzeln aus allen Meßperioden 1998 im Solling, der Lüneburger Heide und im Ziegelrodaer Forst. Unterschiedliche Buchstaben markieren in jeder Durchmes-serklasse signifikante Unterschiede zwischen den Arten, Sterne solche zwischen den Wurzeln der organischen Auflage und des Mineralbodens; Signifikanztest nach Scheffé (p < 0.05).

ganischen Auflage. Während in der Lüneburger Heide und im Ziegelrodaer Forst der Anteil der Feinst- und Feinwurzeln von 50 bzw. 20% an der Gesamtoberfläche eine ähnliche Dominanz der dünnen Wurzelbestandteile wie im Oberboden dokumentiert, war im Solling eine gleichmäßige Verteilung mit jeweils 30% auf alle drei Durchmes-serklassen zu verzeichnen. Dadurch ergab sich ein signifikant höherer Feinstwurzel-bzw. kleinerer Feinwurzelanteil bei den Mineralbodenwurzeln des Sollings gegenüber den anderen beiden Untersuchungsflächen.

Im Vergleich zwischen den Horizonten war der Feinstwurzelanteil an den Stand-orten Solling und Lüneburger Heide in der organischen Auflage signifikant höher als im Mineralboden, während der Schwachwurzelanteil umgekehrt im Mineralboden si-gnifikant größer war. Im Ziegelrodaer Forst dagegen war die Zusammensetzung der untersuchen Wurzeln im Oberboden und im tieferen Mineralboden sehr ähnlich.

Spezifische Wurzeloberfläche Die spezifische Oberfläche der zur Saftflußmes-sung dienenden 3-4 mm starken Wurzeln in der organischen Auflage unterschied sich nur geringfügig zwischen den 3 untersuchten Beständen (Abb. 4.10). Einzig der Sol-ling wies mit 126cm²g DW⁻¹ in der Gesamtoberfläche eine signifikant größere spe-zifische Oberfläche auf als die anderen Flächen. In den Durchmesserklassen wurden erwartungsgemäß die höchsten spezifischen Oberflächen bei den Feinstwurzeln festge-stellt (etwa 170cm²g DW⁻¹ auf allen Flächen). Die Schwachwurzelfraktion erreichte nur noch etwa 30cm²g DW⁻¹.

Im Mineralboden besaßen die Wurzeln in der Lüneburger Heide und im Solling

200 100 0 100 200

Specific surface area [cm2 g -1 ]

total <1 mm 1-2 mm >2 mm

Solling

Lüneburger Heide Ziegelrodaer Forst

mineral soil organic layer

aa a

* *

*

* a bb

aaa

a abb

abab a aa

abb abab

Abb. 4.10:Spezifische Oberfläche der zur Saftflußmessung verwendeten Buchenwurzelsträn-ge aus der organischen AuflaBuchenwurzelsträn-ge und dem Mineralboden. Die Balken repräsentieren Mittelwerte der Buchenwurzeln aus allen Meßperioden 1998 im Solling, der Lüneburger Heide und im Ziegelrodaer Forst. Unterschiedliche Buchstaben markieren in jeder Durchmesserklasse si-gnifikante Unterschiede zwischen den Standorten, Sterne solche zwischen den Wurzeln der organischen Auflage und des Mineralbodens; U-Test nach Mann & Whitney (p < 0.05).

mit 50-60 cm²g DW⁻¹ signifikant niedrigere spezifische Oberflächen als in der or-ganischen Auflage. Bei der differenzierten Betrachtung der Durchmesserklassen war dieser Horizontunterschied nur noch für die Feinst- und Feinwurzeln im Solling signi-fikant. Die Mineralboden- und Auflagewurzeln im Ziegelrodaer Forst hingegen besa-ßen in allen Durchmesserklassen ähnlich hohe spezifische Oberflächen.

Die höchsten spezifischen Oberflächen werden erwartungsgemäß auch im Mineral-boden mit 100-160cm²g DW⁻¹in der Fraktion der Feinstwurzeln erreicht. Hier liegen die Werte für den Solling signifikant niedriger als an den anderen beiden Standorten.

Das Verhältnis zwischen den Standorten kehrt sich also im Mineralboden gegenüber der organischen Auflage um, wo für den Solling die höchsten spezifischen Oberflächen zu verzeichnen sind.