In situ measurement of fine root water absorption in three temperate tree species-Temporal variability and control by soil and atmospheric factors

In einem Buchen-Eichen-Fichten Altbestand wurden Miniatur-Saftflußsensoren eingesetzt, um Wasserflüsse in 3-4 mm dünnen Wurzeln im ungestörten Boden zu untersuchen. Wir konnten oberflächenbezogene Wasseraufnahmeraten (Js) für einzelne Wurzelstränge von 0.5 bis 1.0 m Länge berechnen, indem wir den Saftfluß auf die Oberfläche aller Feinwurzelenden distal des Sensors bezogen. Untersuchungsziele waren (i) die mittlere Rate der Wasseraufnahme von Altbäumen im Tages- und saisonalen Verlauf zu quantifizieren und (ii) die Beziehungen zwischen der Wasseraufnahme, der Bodenfeuchte θ, des Wasserdampfsättigunsdefizites der Luft D und der Globalstrahlung I zu untersuchen. An den meisten Tagen folgte die Wasseraufnahme dem Tagesgang von D mit einem mittäglichen Maximum und geringen Nachtflüssen. Benachbarte Wurzeln der gleichen Art unterschieden sich bis zum 10-fachen der Tagessumme von Js (<100-2000 g m−2 d−1), was auf eine große räumliche Heterogenität der Wasseraufnahme hindeutet. Obwohl sie das Wasser aus dem selben Bodenvolumen aufnahmen, wiesen die Wurzeln von Buche, Eiche und Fichte unterschiedliche Jahresgänge auf. Mittels Regressionsanalysen wurde der Einfluß von D, I und θ untersucht. Dabei erwies sich D als die Haupt-Einflußgröße für die Wasseraufnahme bei Buche und Eiche (Variablenselektion bei 70 bzw. 77% der untersuchten Wurzeln), bei der Fichte hingegen als weniger wichtig (50% Variablenselektion). Ein Vergleich der Wasseraufnahmerate mit der Transpiration (Porometerdaten) ergab, dass die mittlere oberflächenbezogene Flussrate bei Buche und Eiche auf der Aufnahmeseite (Wurzeln) etwa 2.5 bzw. 5.5 fach kleiner war als auf der Abgabeseite (Blätter), wobei von einer gleichmäßigen Aufnahme durch alle Feinwurzeln <2 mm ausgegangen wurde. Buchen-Feinwurzeln zeigten im Hochsommer maximale Aufnahmeraten von 48 bis 205 g m−2 h−1 (entsprechend 0.7-0.2 mmol m−2 s−1), Eichen-Feinwurzeln lagen bei 12 bis 160 g m−2 h−1 (0.2-2.5 mmol m−2 s−1). Die maximale Transpirationsrate von Buchen- und Eichenblättern aus der Sonnenkrone lag dagegen bei 3 bis 5 bzw. 5 bis 6 mmol m−2 s−1. Wir kommen zu dem Schluß, dass kurzfristige Änderungen in der Wasseraufnahme durch Buchen-, Eichen- und Fichtenwurzeln in erster Linie durch athmospärische Faktoren gesteuert werden. Der Einfluß unterschiedlicher Wurzelleitfähigkeiten, der Bodenfeuchte und der hydraulischen Leitfähigkeit des Bodens kommt erst in Zeitspannen von Wochen zum Tragen.