4.3 Vergleich der Wasseraufnahme an zwei edaphisch unterschiedlichen Standorten 72
4.3.2 Morphologische und anatomische Eigenschaften
Wurzeloberfläche
In Abb. 4.35 sind die Wurzeloberflächen der zur Saftflussmessung verwendeten Eichen- und Buchenwurzeln beider Standorte aufgetragen. Innerhalb eines Standortes ließen sich signi-fikante Unterschiede zwischen den Auflage- und Mineralbodenwurzeln der Buche feststel-len. Die Wurzeln aus der organischen Auflage hatten mit 736.59 cm2 (Traubeneiche) und 838.55 cm2 (Buche) im Mittel die größten Wurzeloberflächen, waren also stärker verzweigt.
Zwischen den beiden Untersuchungsgebieten dagegen traten damit trotz gleicher Durchmesser der Wurzeln am Messabschnitt (3-4 mm) signifikante Unterschiede auf. Im Hainich besaßen die Stieleichenwurzeln eine Wurzeloberfläche von 233.07 cm2, die Oberfläche der vergleich-baren Mineralbodenwurzeln der Traubeneiche waren mit 395.32 cm2 tendenziell größer. Ein nur geringer Unterschied bestand dagegen zwischen den Buchenwurzeln im Mineralboden beider Standorte. Im Hainich betrug die Wurzeloberfläche 225.67 cm2, wohingegen in der Lüneburger Heide 273.06 cm2 gemessen werden konnten.
Oak Beech Oak Beech
Hainich Heide
0 200 400 600 800 1000 1200
Root surface area [cm²]
org
min org
min
b b a ab a b
Abb. 4.35: Gesamtoberfläche der 3-4 mm starken Messwurzelstränge von Eichen und Buchen im Hainich und der Lüneburger Heide. Dargestellt sind die Mittelwerte und Standardfehler von 8-13 Wurzeln aus dem Hainich, 4-6 Wurzeln der organischen Auflage (org) und 2-3 Wur-zeln des Mineralbodens (min) in der Lüneburger Heide aus der Vegetationsperiode 2001. Der Bestand im Hainich wies keine organische Auflage auf. Unterschiedliche Buchstaben kenn-zeichnen signifikante Unterschiede zwischen den Baumarten (p<0.05, Mann-Whitney-Test).
Betrachtet man die Verteilung der Wurzeloberfläche auf die drei Durchmesserklassen 0-1 mm, 1-2 mm und <2 mm (Abb. 4.36A), so wird deutlich, dass der Unterschied zwischen den Standorten durch eine größere Feinstwurzeloberfläche (0-1 mm) vor allem der Auflagewur-zeln in der Lüneburger Heide zu Stande kam. Die MesswurAuflagewur-zeln von Stieleiche und Buche im Hainich hatten eine Feinstwurzeloberfläche von 148.70 bzw. 143.89 cm2; auf Feinstwurzeln entfielen im Mineralboden der Lüneburger Heide doppelt so große Oberflächen von 300.42 bzw. 220.67 cm2. Deutlich größer war die Feinstwurzeloberfläche der Messwurzeln aus der organischen Auflage, die bei 601.39 cm2 für die Traubeneiche und 672.15 cm2 für die Bu-che lag. Auch in der Durchmesserklasse 1-2 mm (Feinwurzeln) blieb ein signifikanter Un-terschied zwischen Wurzeln aus dem Hainich und der organischen Auflage der Lüneburger Heide bestehen. Stieleiche und Buche im Hainich hatten nahezu identische Feinwurzelober-flächen (47.52 und 46.59 cm2). Ebenfalls sehr ähnlich waren die Oberflächen der Auflage-wurzeln, die bei 135.12 cm2 (Traubeneiche) und 147.80 cm2 (Buche) lagen. Der Vergleich der Mineralbodenwurzeln zeigte höhere Werte für die Traubeneiche der Lüneburger Heide (80.08 cm2), nicht jedoch für die Buche (46.36 cm2) gegenüber dem Hainich. In der Durch-messerklasse der Schwachwurzeln (<2 mm) traten keine signifikanten Unterschiede auf. Die Oberflächen hatten Größen zwischen 6.03 cm2(Buche, Mineralboden Lüneburger Heide) und 47.23 cm2 (Stieleiche, Mineralboden Hainich), wobei die Baumarten im Hainich tendenziell größere Schwachwurzeloberflächen hatten.
Die standortsbezogenen Unterschiede in der Größe der Wurzeloberfläche verschiedener Durch-messerklassen spiegeln sich in dem relativen Anteil der DurchDurch-messerklassen an der Gesamt-wurzeloberfläche lediglich für die Feinstwurzeln wider (Abb. 4.36B). Unabhängig von der
0
Percentage of total root area [%]
0-1 mm 1-2 mm >2 mm
Abb. 4.36: Verteilung der Wurzeloberfläche der 3-4 mm starken Messwurzeln auf die Durch-messerklassen 0-1 mm, 1-2 mm und>2 mm. A Dargestellt sind die Mittelwerte und Standard-fehler der im Hainich und der Lüneburger Heide geernteten Messwurzelstränge von Buche und Eiche, in der Lüneburger Heide unterschieden zwischen Wurzeln der organischen Aufla-ge (n=4-6) und des Mineralbodens (n=2-4), an denen zuvor SaftflussmessunAufla-gen durchAufla-geführt wurden. Der Bestand im Hainich wies keine organische Auflage auf. Im Hainich konnten 8-13 Wurzeln pro Baumart geerntet werden. Unterschiedliche Buchstaben kennzeichnen signifikan-te Unsignifikan-terschiede zwischen den Baumarsignifikan-ten (p<0.05, Mann-Whitney-Test). B Darssignifikan-tellung der Werte als relativer Anteil an der Gesamtwurzeloberfläche.
Verteilung auf organische Auflage oder Mineralboden hatten Feinstwurzeln von Traubenei-che und BuTraubenei-che in der Lüneburger Heide einen Anteil von 76.0% (TraubeneiTraubenei-che, Mineral-boden) bis zu 80.8% (Buche, MineralMineral-boden) an der Gesamtoberfläche der Messwurzeln. Im Hainich dagegen wurden durchschnittlich 59.6% der Wurzeloberfläche der Stieleichen und 63.8% der Oberfläche der Buchen von den Feinstwurzeln gebildet. Die Durchmesserklasse der Feinwurzeln (1-2 mm) dagegen war unabhängig von Gesamtwurzelgröße und Standort zu 19.0% (Stieleiche Hainich) bis zu 20.3% (Traubeneiche, Mineralboden Lüneburger Hei-de) an der Gesamtwurzeloberfläche beteiligt. Wurzeln im Hainich hatten geringere Anteile an Schwachwurzeln als die Wurzeln in der Lüneburger Heide. Die Oberflächen der Schwach-wurzeln im Hainich hatten einen Anteil von 14.7 bis 18.9% an der Gesamtwurzeloberfläche, während Schwachwurzeln der Lüneburger Heide zwischen 2.2 und 3.8% der Oberfläche der Wurzelstränge ausmachten.
Anatomie der Eichen- und Buchenwurzeln
Von den Messwurzeln aus dem Hainich und der Lüneburger Heide wurden Querschnitte er-stellt, an denen mikroskopisch die Anzahl, die Größe und die Verteilung der Xylemgefäße bestimmt wurde.
In Abb. 4.37 sind die Mittelwerte der Leitflächen aufgetragen. Die Leitfläche gibt die Summe aller Gefäßquerschnittsflächen an.
0.0 0.4 0.8 1.2 1.6
Conducting area [mm2]
Oak Beech Oak Beech
Hainich Heide
a a a a a a
org
min org
min
Abb. 4.37: Leitflächen der Wurzelquerschnitte von Eiche und Buche aus den Untersuchungs-gebieten Hainich und Lüneburger Heide. Dargestellt sind die Mittelwerte und Standardfehler von 12-18 Wurzeln pro Baumart im Hainich und 4-6 Wurzeln pro Baumart aus der organi-schen Auflage (org) bzw. 2-4 Wurzeln aus dem Mineralboden (min) der Lüneburger Heide.
Die Querschnitte wurden an den Messabschnitten der Wurzeln erstellt, an denen zuvor die Saftflussmessungen stattfanden (Durchmesser 3-4 mm). Unterschiedliche Buchstaben kenn-zeichnen signifikante Unterschiede zwischen den Baumarten (p<0.05, Mann-Whitney-Test).
Die 3-4 mm starken Wurzeln von Stieleiche und Buche hatten ähnlich große Leitflächen wie die Wurzeln von Traubeneiche und Buche in der Lüneburger Heide. Die Eichen hatten dabei jeweils kleinere Leitflächen als die Buchen. Im Hainich betrug die Summe der Gefäßquer-schnittsflächen der Eichen im Mittel 0.78 mm2, in der Lüneburger Heide hatten Traubenei-chen der organisTraubenei-chen Auflage eine Leitfläche von 0.59 mm2; im Mineralboden fanden sich die kleinsten Leitflächen mit 0.24 mm2. 3-4 mm starke Wurzeln der Buchen im Hainich wiesen eine Leitfläche von 1.14 mm2 auf, vergleichbare Wurzeln der Buche in der Lüneburger Heide hatten dagegen 0.58 mm2(organische Auflage) bzw. 0.87 mm2(Mineralboden).
Neben den Leitflächen kann die Anzahl der Xylemgefäße einen Einfluss auf die durchflie-ßende Wassermenge haben. Daher wird in Abb. 4.38 die Anzahl der Xylemgefäße pro mm2 Xylemquerschnittsfläche für die Wurzeln von Eichen und Buchen aufgetragen, die ebenfalls an den Messabschnitten gezählt wurden.
Weder zwischen den Baumarten noch zwischen den beiden Untersuchungsgebieten Hainich und Lüneburger Heide konnten Unterschiede in der mittleren Gefäßanzahl festgestellt werden.
Die Werte der Eichen lagen zwischen 125.44 und 142.70 Gefäßen pro mm2 Xylemfläche, die der Buchen nur geringfügig höher zwischen 133.07 und 185.60 Gefäßen mm−2.
Die Verteilung der Xylemgefäße verschiedener Größen auf die Xylemquerschnittsfläche ist in Abb. 4.39 dargestellt.
Die Unterschiede zwischen den Standorten waren geringer als die Unterschiede zwischen Ei-chen und BuEi-chen. So ließ sich feststellen, dass beide Baumarten in der Lüneburger Heide
0 50 100 150 200 250
Density of vessels [n mm-2] a a a a a a
org min
org min
Oak Beech Oak Beech
Hainich Heide
Abb. 4.38: Anzahl der Xylemgefäße im Wurzelquerschnitt von Buchen und Eichen. Darge-stellt sind die Mittelwerte und Standardfehler von 12-18 Wurzeln pro Baumart aus dem Hai-nich und von 4-6 Wurzeln der organischen Auflage (org) bzw. 2-4 Wurzeln des Mineralbodens (min) der Lüneburger Heide. Eine organische Auflage war im Hainich nicht vorhanden. Die Querschnitte wurden an den Messabschnitten der Wurzeln erstellt, an denen zuvor die Saft-flussmessungen stattfanden (Durchmesser 3-4 mm). Unterschiedliche Buchstaben kennzeich-nen signifikante Unterschiede zwischen den Baumarten (p<0.05, Mann-Whitney-Test).
keine Gefäße mit einem Durchmesser über 135µm aufwiesen. Im Fall der Buche lagen die Durchmesser aller Gefäße unter 100 µm. Im Hainich wurden bis zu 160 µm weite Gefäße gefunden (Stieleiche). Die größten Gefäße der Buche erreichten an diesem Standort maximal 180µm. Die Stieleiche im Hainich erreichte ein Häufigkeitsmaximum bei einem Gefäßdurch-messer von 30-35 µm mit 15 Gefäßen mm−2. In der Heide lag das Maximum der Wurzeln der organischen Auflage und des Mineralbodens bei Gefäßen mit einem Durchmesser von 35-40µm (26.6 bzw. 20.4 Gefäße mm−2). Die Maxima der Verteilungskurven der Buchenwurzeln aus der Lüneburger Heide lagen ebenfalls in der Durchmesserklasse 35-40µm, die allerdings mit 40.1 (organische Auflage) bzw. 34.2 Gefäßen pro mm2 (Mineralboden) häufiger vertre-ten war als bei den Eichen. Die Buchenwurzeln aus dem Hainich hatvertre-ten im Xylemquerschnitt maximal 23 Gefäße mm−2 in der Durchmesserklasse 35-40µm.