Experimentelle Untersuchung der Wasseraufnahme und der hydraulischen Eigenschaften des Wurzelsystems von sechs heimischen Baumarten

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurde die Wasseraufnahme der Baumarten Bergahorn, (Acer pseudoplatanus), Esche (Fraxinus excelsior), Winterlinde (Tilia cordata), Hainbuche (Carpinus betulus), Stieleiche (Quercus robur) und Buche (Fagus sylvatica) untersucht. An jeweils 20 Wurzeln (Durchmesser 3-4 mm) pro Baumart wurden Sensoren installiert, mit denen nach der Miniatur-Saftflussmessmethode die Wasseraufnahmerate aufgezeichnet wurde. Nach Abschluss der Messungen wurden die Wurzelstränge geerntet und die Wurzeloberfläche bestimmt. Die Untersuchung fand in einem aus elf Baumarten zusammengesetzten Mischwald und einem benachbarten Buchenwald im Nationalpark Hainich (Thüringen) statt. Bergahorn, Esche und Winterlinde hatten die niedrigsten Saftflussdichten. Um einen Faktor 1.5 bis 2 höhere Saftflussdichten wurden an Wurzeln der Hainbuche, der Stieleiche und der Buche gemessen. In der Reihenfolge Hainbuche > Stieleiche > Buche > Bergahorn > Esche > Winterlinde nahm die Größe der Oberfläche der untersuchten Wurzelstränge ab. Eschen- und Lindenwurzeln hatten sechsfach kleinere Wurzeloberflächen als die Hainbuche. Zwischen der Größe der Wurzeloberfläche und der Höhe der Saftflussdichte konnte ein linearer Zusammenhang festgestellt werden. Dadurch ergaben sich die höchsten oberflächenspezifischen Wasseraufnahmeraten für die Wurzeln der Esche. Ähnlich hohe Aufnahmeraten pro Wurzeloberfläche hatten Bergahornwurzeln. Die geringsten oberflächespezifischen Aufnahmeraten schließlich hatten Buche und Stieleiche, deren Wurzeln nur ein Drittel der Wassermenge pro cm² Wurzeloberfläche wie die Esche aufnahmen. An Feinst- und Feinwurzeln konnte für alle Baumarten die Ausbildung einer Peridermschicht als sekundäres Abschlussgewebe nachgewiesen werden. Die Wurzeln hatten schon in einem Abstand von 0.5 cm zur Wurzelspitze ein aus bis zu vier Zelllagen aufgebautes Periderm. Die hydraulische Leitfähigkeit der Wurzeln der Winterlinde war dreifach höher als die der fünf anderen Baumarten. Buchen- und Stieleichenwurzeln hatten die niedrigsten hydraulischen Leitfähigkeiten im Untersuchungszeitraum. Ein linearer Zusammenhang mit der Höhe der Saftflussdichte war nicht gegeben. Während zweier Austrocknungsperioden in den Vegetationsperioden 2000 und 2001 konnte eine unterschiedliche Reaktion der Baumarten auf die Austrocknung des Oberbodens festgestellt werden. Esche und Stieleiche behielten während dieser Austrocknungsperiode hohe Wasseraufnahmeraten bei. Bergahorn, Winterlinde und Buche schränkten dagegen die Wasseraufnahme stark ein.In einem Traubeneichen-Buchen-Mischbestand in der Lüneburger Heide wurden die Wasseraufnahmeraten von Traubeneiche und Buche auf sandigem Boden vergleichend zum lehmigen Boden im Hainich untersucht. In der Lüneburger Heide konnten in der mächtigen und gut durchwurzelten organischen Auflage zweifache höhere Saftflussdichten und größere Wurzeloberflächen gemessen werden als im Mineralboden. Die organische Auflage bestand im Hainich aus einer dünnen OL-Schicht, die kaum durchwurzelt war. Die Buchen- und Eichenwurzeln im Hainich wiesen entsprechend ähnlich hohe Saftflussdichten auf wie die Wurzeln der organischen Auflage der Lüneburger Heide. In dem nährstoffreichen, feinporigen Boden des Hainich hatten die Wurzelstränge geringere Oberflächen als in der Lüneburger Heide, dadurch aber bis zu siebenfach höhere oberflächenspezifische Wasseraufnahmeraten.