Pflanzen-Untersuchungen

Die im Folgenden beschriebenen Vitalitätsschätzungen wurden jeweils an jeder einzelnen der insgesamt 936 Versuchspflanzen im Freiland-Versuch, die Messungen an allen zum jeweiligen Zeitpunkt lebenden, nicht (durch Wild) geschädigten Exemplaren vorgenommen. Bei den an Stichproben durchgeführten Untersuchungen (Biomasseermittlung, Mykorrhiza-Inventur) wurde soweit möglich auf eine gleichmäßige Verteilung der entnommenen Bäume zwischen den betreffenden Arten, Varianten und Versuchsflächen (A, B, D) geachtet.

2.3.1. Chemische Analysen der Assimilationsorgane

Um zunächst einen Überblick über die Versorgungs- und Belastungssituation der Pflanzen zu gewinnen, wurden im Anlagejahr (2005) pro Baumart und Versuchsfläche Mischproben der jeweiligen Assimilationsorgane gebildet.

Im darauf folgenden Jahr (2006) wurden je Baumart für jede Variante Mischproben der Blätter bzw. Nadeln genommen, um gezielt die Auswirkungen der diversen Bodenhilfsstoffe auf die Nährstoffversorgung und Schadstoffbelastung der Pflanzen zu untersuchen. Um den Probenumfang einzuschränken und dennoch aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten, wurde in diese Untersuchung nur eine der drei Versuchsflächen einbezogen. Ausgewählt wurde Fläche D, da auf Fläche A die hohen Pflanzenausfälle (s. S. 76), auf Fläche B der starke Standorteinfluss (ebenda) die Probennahme bzw. die Interpretation der Analysedaten erschwert hätten.

MATERIAL & METHODIK

Aus den Analyseergebnissen für die einzelnen Varianten konnten je Baumart auch Mittelwerte für die gesamte Versuchsfläche D errechnet werden. Dies erlaubte zusätzlich einen Vergleich der Element-Gehalte in den Assimilationsorganen der Baumarten auf Fläche D zwischen dem ersten (2005) und dem zweiten (2006) Untersuchungsjahr und somit die Untersuchung zeitlich bedingter Schwankungen.

Die Entnahme, Behandlung, Vorbereitung und Analyse der Pflanzenproben stand im Einklang mit der BZE II - Arbeitsanleitung (BMELF 2006). Bei den untersuchten Nadelproben handelte es sich generell um Mischproben aller Nadeljahrgänge, da andernfalls zu wenig Probenmaterial zusammengekommen wäre bzw. einzelne Pflanzen durch die Probennahme stark in Mitleidenschaft gezogen worden wären.

Die Methodik der Analyse sowie die untersuchten Elemente sind in Tab. 8 aufgeführt. Aufgrund der Ergebnisse der Bodenanalysen (s. S. 44ff) wurde in 2006 das Untersuchungsprogramm der Pflanzenproben gegenüber 2005 um die Elemente Schwefel (S), Eisen (Fe), Mangan (Mn), Aluminium (Al) und Natrium (Na) erweitert.

2.3.2. Visuelle Beurteilung der Pflanzenvitalität

Bei jeder Pflanze wurde in regelmäßigen Abständen der Vitalitätszustand auf folgender Ordinalskala gutachterlich eingeschätzt (in Anhang 10 veranschaulichen Photos für jede der sechs Baumarten die Vitalitätsstufen „2“, „3“ und „4“):

„0“ = tot

„1“ = fast völlig abgestorben, aber (noch) lebend, kein Zuwachs, d.h. kein neuer Trieb, Regenerationsfähigkeit kaum mehr gegeben

„2“ = neuer Trieb, aber kümmerliche Entwicklung, teils abgestorbene Pflanzenteile, Regeneration nur eingeschränkt möglich

„3“ = relativ gut entwickelt, aber Einschränkungen (Blattgröße/Nadellänge unterdurchschnittlich, vergleichsweise helle Färbung der Blätter/Nadeln, geringe Wuchsleistung, vereinzelte Schäden), gute Regenerationsfähigkeit

„4“ = normale/gute Entwicklung, voll vital, vitale Triebe, keine erkennbaren Schäden

Die Vitalitätsschätzungen wurden bei Versuchsanlage (Ausgangszustand) im April 2005 und in beiden Vegetationsjahren (2005, 2006) jeweils im Juni und im Oktober vorgenommen.

2.3.3. Messungen von Wuchsparametern

Um den jeweiligen Jahreszuwachs zu ermitteln, wurden bei allen Pflanzen die Haupttrieblängen bei Versuchsanlage (Ausgangszustand) im April 2005 sowie jeweils im Oktober 2005 und 2006 gemessen. Bei Abschluss des Versuchs nach der 2. Vegetationsperiode wurden außerdem bei allen Pflanzen Spitzen- und Wurzelhalsdurchmesser sowie bei allen Ebereschen, Erlen und Kiefern die Seitentrieblängen erfasst. Mit diesen Messwerten konnten Größen wie das Verhältnis zwischen Haupt- und Seitentrieblängen oder das Volumen des Haupttriebs (nach der Formel zur Errechnung von Kegelstumpf-Volumina: 1/3 * Länge des Haupttriebs * π * (Spitzenradius² +

2.3.4. Biomassenermittlung

Nach Abschluss des Versuchs wurden stichprobenartig Bäume komplett geerntet, insgesamt 33 Ahorne, 35 Douglasien und je 8 Ebereschen, Kiefern und Erlen. Aufgrund der besonderen Situation der Eichen, deren Haupttriebe bereits zu Versuchsbeginn größtenteils abstarben (teilweise erfolgte im Versuchsverlauf ein Neuaustrieb von unten, s. S. 180), erschien eine Beprobung bei dieser Baumart nicht sinnvoll.

Die betreffenden Bäume wurden ausgegraben, im Labor in die Fraktionen Wurzel, Haupttrieb, Seitentriebe und ggf. Nadeln zerlegt, im Trockenschrank bei 105°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und gewogen. Auf diese Weise wurden die Trockenmasse der einzelnen Fraktionen sowie die gesamte, also die ober- und unterirdische Biomasse (Trockenmasse) nach zwei Jahren Versuchsdauer ermittelt. Anschließend konnten durch Regressionen für jede Baumart die Güte der Zusammenhänge zwischen Messwerten und Trockenmassen, beispielsweise zwischen der Länge und dem Trockengewicht des Haupttriebs, festgestellt werden.

2.3.5. Mykorrhiza-Inventur

Douglasien- und Eichenwurzeln bilden mit den passenden Pilz-Partnern Ekto-Mykorrhza, wobei die Pilzhyphen die Wurzeln (Wurzelspitzen) von außen mit einem Mycelmantel umhüllen, so dass mit der unten beschriebenen Methode vorhandene Mykorrhizierungen gut erkannt werden konnten. Im Gegensatz zu diesen beiden Baumarten bildet der ebenfalls in den Mykorrhiza-Varianten verwendete Ahorn VA-Mykorrhiza. Dabei wird kein Mycelmantel ausgebildet, sondern die Pilzhyphen dringen in die Wurzelzellen ein und schwellen dort zu Vesikeln an oder formen büschelartige Verzweigungen, so genannte Arbuskeln (Höster 1993).

VAM lässt sich erst nach Anfärben der Pilzzellen mit z.B. Methylenblau (Koske & Gemma 1989) unter dem Mikroskop erkennen. Da für die sehr empfindlichen Ahornwurzeln bislang noch kein Anfärbe- und Untersuchungsverfahren entwickelt werden konnte (Polle 2007), musste auf eine Untersuchung der Mykorrhizierung der Ahornwurzeln verzichtet werden.

Zur Ermittlung des Mykorrhizierungserfolgs und der Mykorrhizierungsgrade der Douglasien und Eichen wurden innerhalb der Mykorrhiza-Varianten V11-V16 (s. S. 20) nach Abschluss der zweiten Vegetationszeit die Wurzeln einer Stichprobe von insgesamt 35 Douglasien und 13 Eichen (aufgrund der geringen Anzahl überlebender, vitaler Exemplare dieser Baumart, s. S.

180) auf Mykorrhizierung untersucht. Dazu wurden die Bäume ausgegraben und von jeder Wurzel Stichproben genommen, die vor Ort in 50 % Ethanol fixiert wurden. Die Probennahme fand im Oktober statt (laut Sänger 2003 sind die Monate April sowie September/Oktober die günstigsten Zeitpunkte für eine Probennahme, da dann die höchsten Mykorrhiza-Vorkommen erwartet werden können).

Im Labor wurden die Wurzeln vorsichtig mit Wasser abgespült. Je Probe wurden vier etwa 5 cm lange, etwa 200 mg schwere Teilproben mit Hilfe eines Binokulars auf das Vorhandensein von Mykorrhiza und Pilzhyphen untersucht. Die Proben lagen dabei in mit Wasser gefüllten Petrischalen, wie auch zwischen den einzelnen Arbeitsschritten darauf geachtet wurde, die Wurzeln nicht austrocknen zu lassen (Aufbewahrung über kurze Zeitspannen in feuchten Papiertüchern).

MATERIAL & METHODIK

Jeder Teilprobe wurde ein Mykorrhizierungsgrad nach der Ordinalskala

„0“ = keine Mykorrhiza erkennbar

„1“ = niedriger Mykorrhizierungsgrad; wenige Wurzelspitzen mykorrhiziert

„2“ = mittlerer Mykorrhizierungsgrad; viele mykorrhizierte, aber auch nicht-mykorrhizierte Wurzelspitzen

„3“ = hoher Mykorrhizierungsgrad; (fast) alle Wurzelspitzen mykorrhiziert

zugewiesen. Der Mittelwert der Mykorrhizierungsgrade der vier Teilproben ergab den Mykorrhizierungsgrad der jeweiligen Wurzel.

2.3.6. Weitere Aufnahmen an den Versuchspflanzen

Bei den Aufnahmen auf den Freiland-Versuchsflächen wurden für jede Pflanze Beobachtungen wie Absterben des Haupttriebs, Bildung eines neuen Haupttriebs, oberirdisches Absterben und Neuaustrieb von unten, abgeknickte Triebe sowie Wildschäden erfasst. Diese Faktoren spielten eine wichtige Rolle für die Interpretation der erhobenen Daten und flossen in die statistische Auswertung mit ein, indem etwa durch Wild geschädigte Bäume (Abknicken, Verbiss) aus den Zuwachsanalysen ausgeklammert wurden, um Verfälschungen der Mittelwerte durch „negative Zuwächse“ zu vermeiden.