01 – Schäffer


TitelIn situ Erfassung des Wurzelwachstums mit Rhizotronscheiben – eine Pilotstudie
AutorJÜRGEN SCHÄFFER und KLAUS V. WILPERT
HeftAFJZ 2012 - Heft 1&2
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Create Date30. October 2016
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Zusammenfassung

Die in situ Erfassung des Wurzelwachstums in Waldböden setzt eine transparente Schnittstelle im Wurzelraum voraus, die für regelmäßige Beobachtungen zu - gänglich ist. In der Wurzelforschung haben sich hierfür Wurzelfenster (Rhizotronscheiben) und Minirhizotrone etabliert. Da das Wurzelwachstum ein Resultat der in der Rhizosphäre einwirkender Faktoren darstellt, kommt der Aufrecherhaltung der standortstypischen Umweltbedingungen im Hinblick auf Wasser- und Nährstoffversorgung sowie Bodenbelüftung an dieser artifiziellen Grenzfläche eine bedeutende Rolle zu.
Für die vergleichende Beobachtung des Wurzelwachstums in einer unbefahrenen Referenzsituation und einer extrem verformten Fahrspursituation in einem Eichen - altbestand (Tab. 1) wurden kompartimentierte Rhizotronscheiben (Abb. 1) über zwei Jahre hinweg eingesetzt. Es wurde ein Versuchsdesign (Abb. 2) gewählt, das neben der Überwachung der Einflussgrößen Bodentemperatur und Wassergehalt (Abb. 3) eine Überprüfung der Aufrechterhaltung des standortstypischen Tiefengradienten der Bodenluftzusammensetzung hinter der Rhizotronscheibe ermöglichte.
Die Charakterisierung der Belüftungsverhältnisse erfolgte anhand der CO2-Konzentration in der Bodenluft. Die Tiefenprofile der im Verlauf der zweijährigen Messperiode an den variantenspezifischen Kontrollmessstellen gemessenen Konzentrationen bestätigten die Einschätzung einer extremen Verformungsintensität in der Fahrspur (mit Spitzenkonzentrationen, die um den Faktor 1000 über der atmosphärischen Konzentration lagen) sowie eines ungestörten Gasaustauschs im Bereich der unbefahrenen Referenzsituation (Abb. 4).
Die CO2-Messwerte hinter der Rhizotronscheibe in der unbefahrenen Referenzsituation waren durch eine hohe Übereinstimmung mit den in direktem räumlichen Bezug gemessenen Referenzwerten geprägt, wobei die Werte hinter der Scheibe tendenziell leicht erhöht waren. Diese Kongruenz war in der Fahrspur nicht gegeben: Der Verlauf der Messwerte hinter der Scheibe war dort deutlich gedämpft, was auf eine ausgeprägte Schrumpfungsrissbildung zurückgeführt werden kann. Austrocknungsbedingte Entlastungsrisse in der Fahrspur wurden in der zweiten Jahreshälfte 2009 sowohl hinter der Rhizotronscheibe als auch außerhalb der Messplots bis in Tiefen von mehr als 30 cm beobachtet (Abb. 7).
Auf der Referenzfläche war nach einer Phase der Proliferation des Wurzelwachstums unmittelbar nach Einbau der Scheibe eine nahezu störungsfreie Beobachtung des Wurzelzuwachses im weiteren Beobachtungszeit - raum möglich. Für die Fahrspursituation belegen die Wurzelaufnahmen und die über die Paarkorrelationsfunktionen abgeleiteten Charakteristika der Wurzelverteilung die Auswirkungen der durch die Rissbildung gesteuerten Belüftungsverhältnisse hinter der Rhizotronscheibe (Abb. 5 und Abb. 6). Während die geringen Wurzeldurchtrittsraten im Jahr 2009 noch die eingeschränkte Belüftungssituation in der Fahrspur widerspiegeln, können die höheren Werte der Aufnahmen im Juni 2010 und April 2011 auf eine zumindest temporär verbesserte Belüftung entlang der Schrumpfungsriss - flächen und hinter der Rhizotronscheibe erklärt werden, die zu höheren Sauerstoffdiffusionsraten in die Bodenmatrix geführt haben.
Aus den Ergebnissen lässt sich folgern, dass die angewandte Rhizotronmethode auf Standorten ohne Schrumpfungsrissbildung prinzipiell ein valides Verfahren zur Beobachtung der Wachstumsdynamik von Wurzeln ist. Die eingeschränkte Anwendbarkeit unter den extremen Belüftungsverhältnissen in der Fahrspursituation auf der Versuchsfläche in Müllheim scheint weniger mit der Rhizotrontechnik, sondern mehr mit der spezifischen Neigung des gewählten Standorts zur Schrumpfungsrissbildung zusammenzuhängen.
Der im Hinblick auf die Versuchsdurchführung störendende Effekt der physikalischen Strukturbildung stellt auf befahrenen Waldböden ein initiales Stadium der Strukturregeneration dar. Trotz der für die Schrumpfungsrissbildung günstigen Rahmenbedingungen lag der Flächenanteil der Risse im Durchschnitt über alle beobachteten Tiefenstufen unter 2% (Tab. 2), was die öko - logische Relevanz dieses physikalischen Struktur - bildungsprozesses im Hinblick auf die Regeneration von Befahrungsschäden relativiert.

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