D1 Wasserdurchflussmessung

Thema

Der Wassertransport im Boden-Pflanze-Atmosphäre-Kontinuum beginnt im Boden. Dort bestimmt das Bodenwasserpotenzial, wie viel Wasser den Pflanzenwurzeln zur Verfügung steht: Je höher das Bodenwasserpotenzial, desto leichter können die Wurzeln Wasser aufnehmen; je niedriger das Bodenwasserpotenzial, desto schwieriger ist es für die Wurzeln, diese Wassermenge zu transportieren. Mithilfe verschiedener Messinstrumente lässt sich jede Phase dieses Wassertransports im gesamten Boden-Pflanze-Atmosphäre-Kontinuum quantifizieren.

Sobald die Wurzeln Wasser aus dem Boden aufgenommen haben, fließt dieses durch das Xylem zum Blatt. Die hydraulische Leitfähigkeit des Xylems quantifiziert, wie leicht das Xylem diesen Wassertransport ermöglicht: Je höher die hydraulische Leitfähigkeit des Xylems, desto mehr Wasser kann pro Zeiteinheit durch das Xylem fließen; je niedriger die hydraulische Leitfähigkeit des Xylems, desto eingeschränkter ist der Wassertransport zum Blatt.

Beim Erreichen des Blattes wird der Wassertransport durch das Blattwasserpotenzial quantifiziert. Dieses bestimmt zusammen mit dem Bodenwasserpotenzial, wie stark die Potenzialdifferenz den Wassertransport im gesamten Kontinuum Boden-Pflanze-Atmosphäre antreibt. Vom Blatt gelangt das Wasser schließlich in die Atmosphäre. Die Transpirationsrate quantifiziert, wie viel Wasser das Blatt pro Zeiteinheit an die Luft abgibt: Je höher die Transpirationsrate, desto schneller erfolgt der Wassertransport im gesamten Kontinuum Boden-Pflanze-Atmosphäre.

Wenn der Wassertransport durch das Xylem die Kapazität des Xylems übersteigt, kommt es zur Kavitation: Luftblasen stören die Xylemgefäße. Der Kavitationsgrad, ein Maß, das die für den Wassertransport verfügbare hydraulische Leitfähigkeit des Xylems direkt verringert, quantifiziert den Kavitationsgrad. Überschreitet der Kavitationsgrad einen Schwellenwert von etwa 88 Prozent der hydraulischen Leitfähigkeit des Xylems, erleidet das Xylem irreversible Schäden. Blattwasserpotenzial, hydraulische Leitfähigkeit des Xylems, Transpirationsrate und Kavitationsgrad ermöglichen gemeinsam die Diagnose von Wasserstress, bevor irreversible Xylemschäden auftreten.

In Kombination mit Bodenmessungen erlauben diese Instrumente – Messung von Bodenwasserpotenzial, Blattwasserpotenzial, hydraulischer Leitfähigkeit des Xylems, Transpirationsrate und Kavitationsgrad – die Identifizierung des Engpasses im Kontinuum Boden-Pflanze-Atmosphäre, der den Wassertransport einschränkt. Dieser Engpass kann in der Bodenleitfähigkeit liegen, wenn der Boden selbst die Wassermenge begrenzt, die er der Wurzel zuführen kann; oder er kann in der Wurzel selbst liegen, wenn diese das im Boden verfügbare Wasser nicht aufnehmen oder transportieren kann. Oder er kann im oberirdischen Xylem liegen, wenn der oberirdische Teil des Xylems den Wassertransport selbst bei normaler Boden- und Wurzelfunktion einschränkt.

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