D5 Boden- und Wurzelanalyse

Thema

Die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Bodens bestimmen, wie gut Wasser, Nährstoffe und potenzielle Schadstoffe den Wurzeln an der Wurzel-Boden-Grenzfläche zur Verfügung stehen. Mithilfe verschiedener Methoden lassen sich diese physikalischen und chemischen Eigenschaften einzeln charakterisieren.

Die erste charakterisierte physikalische Eigenschaft ist die Bodenart, also das Verhältnis der Partikelgrößen im Boden. Die Bodenart beeinflusst maßgeblich das Verhalten der anderen wasserbezogenen physikalischen Eigenschaften des Bodens. Aus der Bodenart wird die Wasserrückhaltekurve erstellt, die zeigt, wie viel Wasser bei jedem Bodenwasserpotenzial im Boden zurückgehalten wird: Ein feinkörnigerer Boden speichert bei gleichem Bodenwasserpotenzial mehr Wasser als ein gröberkörnigerer Boden. Die Wasserrückhaltekurve jedes Bodens hängt also direkt von seiner Bodenart ab.

Neben der Wasserrückhaltekurve bestimmt die Bodenart auch die gesättigte hydraulische Leitfähigkeit. Diese gibt an, wie schnell Wasser durch den Boden fließt, wenn er vollständig gesättigt ist. Grobkörnige Böden weisen eine höhere gesättigte hydraulische Leitfähigkeit auf als feinkörnige Böden, die Wasser besser binden und es langsamer durchlassen. Neben den physikalischen Eigenschaften des Bodens charakterisiert die chemische Analyse der Bodenlösung deren chemische Eigenschaften: die Konzentration jedes in der Bodenlösung gelösten Nährstoffs, der an der Wurzel-Boden-Grenzfläche von den Wurzeln aufgenommen werden kann, sowie die Konzentration von Bodenverunreinigungen, die in derselben Bodenlösung gelöst sind. Dies ermöglicht die Quantifizierung der Bodenbelastung mit demselben Instrument, das auch zur Bestimmung der Nährstoffverfügbarkeit verwendet wird.

Zusätzlich zu den Eigenschaften des Bodens selbst wird die Wurzel-Boden-Grenzfläche durch die direkte Beobachtung der dort befindlichen Feinwurzeln mithilfe von In-situ-Wurzelbeobachtungstechniken charakterisiert. Mini-Rhizotrone sind transparente Röhren, die im Boden installiert werden und es ermöglichen, Feinwurzeln an ihrem Wachstumsort zu fotografieren. Ein Bodenlasersensor, bekannt als Boden-LiDAR, scannt das Bodenvolumen, um die Anordnung der Feinwurzeln ohne Ausgrabung zu rekonstruieren. Durch die wiederholte Anwendung dieser Techniken über einen längeren Zeitraum hinweg können beide Verfahren die Dynamik der Feinwurzeln überwachen: ihr Wachstum, ihr Absterben und ihre Regeneration.

Zusammen ermöglichen uns Bodenart, Wasserrückhaltekurve, gesättigte hydraulische Leitfähigkeit, chemische Analyse der Bodenlösung und In-situ-Wurzelbeobachtungstechniken, anhand der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Bodens die Verfügbarkeit von Wasser und Nährstoffen, die die Wurzel an der Wurzel-Boden-Grenzfläche vorfindet, zu diagnostizieren, die Bodenkontamination zu quantifizieren und die Dynamik der Feinwurzeln im Laufe der Zeit zu überwachen.

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