Morphologische Merkmale der untersuchten Wurzeln

Vertikalverteilung der Wurzeloberfläche Die in der Vegationsperiode 1999 in der Lüneburger Heide vergleichend untersuchten Buchen-, Eichen- und Fichtenwur-zelstränge (3-4 mm Durchmesser) aus der organischen Auflage hatten im Mittel je-weils eine Gesamtoberfläche von etwa 1000 cm², wobei keine signifikanten Unter-schiede zwischen den Arten zu erkennen sind (Abb. 4.17). Die Wurzelstränge im Mi-neralboden besaßen ebenfalls bei den drei Arten ähnlich große Gesamtoberflächen, die jedoch mit etwa 250cm² nur etwa ein Viertel der Werte in der organischen Auf-lage erreichten. Dieser Unterschied zwischen Wurzeln der organischen AufAuf-lage und des Mineralbodens ist bei allen drei Arten statistisch signifikant. In jedem Fall wurden Wurzelstränge, die an der Position der Saftflußmanschette 3-4 mm dick waren, mit allen Feinstwurzelendungen bis zu den Wurzelspitzen untersucht.

500 0 500 1000 1500 2000

Rootsurfacearea[cm]2

total <1 mm 1-2 mm >2 mm

Beech Oak Spruce

mineral soil organic layer

* * *

* * *

* * *

*

a a a a ab b a a a a a a a a a

a a a

a a b a a b

Abb. 4.17: Oberfläche der untersuchten 3-4 mm starken Wurzelstränge in der organischen Auflage und im Mineralboden. Dargestellt sind Mittelwerte der Buchen-, Eichen- und Fichten-wurzeln aus allen Meßperioden 1999 in der Lüneburger Heide. Unterschiedliche Buchstaben markieren in jeder Durchmesserklasse signifikante Unterschiede zwischen den Arten, Sterne solche zwischen den Wurzeln der organischen Auflage und des Mineralbodens; U-Test nach Mann & Whitney (p < 0.05).

Bei Betrachtung der Durchmesserklassen fällt in der Feinstwurzelfraktion (< 1 mm)

eine signifikant kleinere Oberfläche der Fichtenwurzeln in der organischen Oberfläche auf, während die Wurzeln dieser Art signifikant größere Oberflächen in der größten Durchmesserklasse (> 2 mm = Schwachwurzeln) als Buchen- und Eichenwurzeln hat-ten. Im Mineralboden sind in den Durchmesserklassen nur bei den Feinstwurzeln si-gnifikante Unterschiede zwischen den Buchen- und Fichtenwurzeln zu erkennen.

Verteilung der Wurzeloberfläche auf die Durchmesserklassen Die Ober-fläche der am Meßpunkt 3-4 mm dicken Buchenwurzeln aus der organischen Auflage war mit 75, 18 und 7% auf die Feinst-, Fein- und Schwachwurzelfraktionen verteilt (Abb. 4.18). Bei den Eichenwurzeln waren die Relationen nahezu identisch. Die Ober-fläche der Fichtenwurzeln hingegen verteilte sich zu ähnlich großen Teilen (43, 36 und 21%) auf die 3 Durchmesserklassen. Der Anteil an Feinstwurzeln war bei den Fich-tenwurzelsträngen der organischen Auflage signifikant kleiner, derjenige an Fein- und Schwachwurzeln hingegen signifikant größer als bei den Buchen- und Eichenwurzeln.

100 50 0 50 100

Fractionoftotalarea[%]

<1 mm 1-2 mm >2 mm

Beech Oak Spruce

mineral soil organic layer

* * *^{a a b}

a a b* a a b

* ***

a b ab ab a b a a a

Abb. 4.18:Prozentuale Verteilung der Wurzeloberfläche der geernteten Wurzelstränge auf drei Durchmesserklassen. Dargestellt ist jeweils der Anteil der Durchmesserklasse 0-1 mm, 1-2 mm bzw. >2 mm an der Gesamtoberfläche des jeweiligen Wurzelstranges (3-4 mm an der Schnitt-stelle). Die Balken repräsentieren Mittelwerte der Buchen-, Eichen- und Fichtenwurzeln aus allen Meßperioden 1999 in der Lüneburger Heide. Unterschiedliche Buchstaben markieren in jeder Durchmesserklasse signifikante Unterschiede zwischen den Arten, Sterne solche zwi-schen den Wurzeln der organizwi-schen Auflage und des Mineralbodens; Signifikanztest nach nach Scheffé (p < 0.05).

Im Mineralboden war bei allen drei Arten ein wesentlich größerer Anteil der grö-ßeren Durchmesser an der Gesamtoberfläche zu verzeichnen. Hier setzte sich die Ober-fläche der Buchenwurzelstränge etwa zu gleichen Teilen aus den Fraktionen Feinst-, Fein- und Schwachwurzeln zusammen, während die Eichenwurzeln zur Hälfte aus der Schwachwurzelfraktion bestand. Die größte Fraktion bei der Fichte wurde mit 43%

von den Feinwurzeln gestellt. Signifikante interspezifische Unterschiede lagen hier nur zwischen Buche und Eiche bei den Feinstwurzeln bzw. zwischen Eiche und Fichte bei den Feinwurzeln vor.

0 500 1000 1500 2000 2500

Total surface area [cm²] Spruce

Surface area in diameter classes [cm2]

Oak r=0.97

Total surface area [cm²] Spruce

Abb. 4.19:Abhängigkeit der Wurzeloberfläche in den Durchmesserklassen 0-1mm (Feinst-) 1-2 mm (Fein-) und > 2 mm (Schwachwurzeln) von der Gesamtoberfläche des jeweiligen Wurzelstranges. Dargestellt sind die Werte für alle während der Vegetationsperiode 1999 in der Lüneburger Heide geernteten 3-4 mm starken Buchen-, Eichen- und Fichtenwurzelstränge.

Die Verteilung der Oberflächen der Wurzelstränge auf die Durchmesserfraktionen unterlag bei den drei untersuchten Baumarten einem festen Muster. Abb. 4.19 zeigt die Wurzeloberfläche in den Durchmesserklassen 0-1 mm, 1-2 mm und >2 mm in Abhängigkeit von der jeweiligen Gesamtoberfläche des Wurzelstranges. Besonders in der organischen Auflage ergaben sich für die Fein- und Feinstwurzeln sehr enge Korrelationskoeffizienten von 0.87 bis 0.98. Der Anteil der Schwachwurzeln war in der organischen Auflage dagegen nur undeutlich mit der Gesamtoberfläche korreliert (0.52 bei Buche und Eiche, 0.73 bei der Fichte). Die Steigung der Regressionsgeraden spiegelt das Bild aus Abb. 4.18 insofern wieder, als bei den Buchen- und Eichenwur-zeln der organischen Auflage die Fraktion der FeinstwurEichenwur-zeln die größte Oberfläche besaß, während bei den Fichtenwurzeln die Gesamtoberfläche gleichmäßiger auf die drei Durchmesserklassen verteilt war.

Bei den Mineralbodenwurzeln ergab sich ein völlig anderes Bild. Hier waren die engsten Korrelationen zur Gesamtoberfläche bei den größeren Durchmessern in der Fraktion der Fein- und Schwachwurzeln zu finden. Bei den Eichen- und Fichtenwur-zeln stellten die FeinstwurFichtenwur-zeln auch den geringsten Anteil an der Gesamtoberfläche.

Die Buchenwurzeln des Mineralbodens waren dagegen gleichmäßig auf die 3 Durch-messerfraktionen verteilt.

Spezifische Wurzeloberfläche Die spezifische Oberfläche der an der Schnitt-stelle 3-4 mm starken Wurzelstränge war bei den Buchen- und Eichenwurzeln der organischen Auflage mit etwa 160 cm²g DW⁻¹ signifikant größer als bei den Fich-tenwurzeln (116 cm²g DW⁻¹). Auch hier sind bei allen drei Arten deutliche Hori-zontunterschiede zu erkennen: Die spezifische Wurzeloberfläche im Mineralboden lag mit etwa 50cm²g DW⁻¹ bei der Buche bzw. 70 cm²g DW⁻¹ bei Eiche und Fichte signifikant niedriger als in der organischen Auflage.

300

Abb. 4.20:Spezifische Wurzeloberfläche von Buchen-, Eichen- und Fichtenwurzeln verschie-denen Durchmessers aus der organischen Auflage bzw. dem Mineralboden. Dargestellt sind Mittelwerte aller während der Vegetationsperiode 1999 auf der Untersuchungsfläche OB5 in der Lüneburger Heide untersuchten Wurzeln. Unterschiedliche Buchstaben markieren in jeder Durchmesserklasse signifikante Unterschiede zwischen den Arten, Sterne solche zwischen den Wurzeln der organischen Auflage und des Mineralbodens; U-Test nach Mann & Whitney (p <

0.05).

Betrachtet man die einzelnen Durchmesserklassen, so ist bei der Buche und Ei-che festzustellen, daß sowohl in der organisEi-chen Auflage als auch im Mineralboden erwartungsgemäß die spezifische Oberfläche mit steigendem Durchmesser abnahm.

So sanken die Werte in der organischen Auflage von etwa 210cm²g DW⁻¹ bei den Feinstwurzeln über 150 auf unter 60cm²g DW⁻¹ bei den Schwachwurzeln. Im Mi-neralboden wurden jeweils etwa 50-70% dieser Werte erreicht. Die Fichtenwurzeln hingegen besaßen in der Durchmesserfraktion der Feinwurzeln mit 183

(Mineralbo-den: 127)cm²g DW⁻¹die höchste spezifische Oberfläche, während die Feinstwurzeln mit 134 (Mineralboden: 87)cm²g DW⁻¹deutlich weniger Oberfläche pro Trockenge-wicht ausbildeten als diejenigen der Buche und Eiche.

4.3.2 Artspezifische anatomische Eigenschaften der Baumwurzeln