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Universität für Bodenkultur WienDepartment für Wasser-Atmosphäre-Umwelt
Wurzelpädagogik
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Die „hidden half“ der Pflanze
Einleitung
Wurzel ≠ Wurzel
Bsp.: Kleine Bibernelle Pimpinella saxifraga
Abnahme des Tiefenstrebens der Polwurzelmit zunehmender geografischer Breite
Bildquelle: Kutschera, L., E. Lichtenegger und M. Sobotik. 2009. Wurzelatlas der Kulturpflanzen gemäßigter Gebiete mit Arten des Feldgemüsebaues, Wurzelatlas-Reihe, Band 7, DLG-Verlag, Frankfurt am Main
Links: Kärntner Becken; Tiefe: 273 cmRechts: Jädraas, Mittelschweden; Tiefe: 100 cm
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Das Wurzelsystem ist erblich durch den morphologischen Bauplan festgelegt undvariiert in Abhängigkeit der Umwelteinflüsse:
Wärme, Licht, Luft, Wasser, Mineralstoffe
Im Allgemeinen kann zwischen zwei Wurzelsystemen unterschieden werden:
Wurzelsysteme
Quellen:
Kutschera, L. und E. Lichtenegger. 2002. Wurzelatlas mitteleuropäischer Waldbäume und Sträucher, Bd. 6, Stocker Verlag, Graz Kutschera, L., E. Lichtenegger und M. Sobotik. 2009. Wurzelatlas der Kulturpflanzen gemäßigter Gebiete mit Arten des Feldgemüsebaues, Wurzelatlas-Reihe, Band 7, DLG-Verlag, Frankfurt am Main
http://web2.mendelu.cz/af_211_multitext/obecna_botanika/obrazky/organologie/korenova_soustava.jpg (Abb.)
Wurzelsysteme
Allorhiziepolbürtige
Bewurzelung
Homorhizieendogene
sproßbürtige Bewurzelung
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Wurzelsysteme
Quellen:Kutschera, L., E. Lichtenegger und M. Sobotik. 2009. Wurzelatlas der Kulturpflanzen gemäßigter Gebiete mit Arten des Feldgemüsebaues, Wurzelatlas-Reihe, Band 7, DLG-Verlag, Frankfurt am Mainhttp://www.waldorf-ideen-pool.de/medien/Faecher/Naturkunde/Pflanzenkunde/Wurzeln001.jpg (Abb.)
Es gibt auch verschiedene Formen der Bewurzelung:
Wurzelanläufe – verdickte Wurzelansätze am Stock
Vertikale Wurzeln
Pfahlwurzeln – vom Wurzelpol abwärts wachsend
Senkwurzeln – parallel zur Polwurzel nach unten wachsend
Herzwurzeln – vom Wurzelstock schräg nach unten wachsend
Wurzelbretter – Verdichtung fächerartig verzweigter abwärts gerichteter Wurzeln
Horizontale Wurzeln – vorwiegend im Oberboden verlaufende Wurzeln
Wurzelsysteme
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Die Durchwurzelung hat Auswirkungen auf:
Nährstoffhaushalt – Eintrag organischer Substanz
Bodengefüge – bodenverbessernde Wirkung infolge ergiebiger Durchwurzelung bis in größere Tiefen
Wasserhaushalt – regulierende Wirkung der Wurzelmasse
Symbiosen zwischen Wurzeln und Pilzen sind von großer wirtschaftlicher und ökologischer Bedeutung, da der Bestandsabfall abgebaut wird.Symbiosen zwischen Wurzeln und Bakterien erhöhen die Stickstoffversorgung und somit die Ertragsbildung der Pflanzen.
Ökologie
Quellen: Kutschera, L. und E. Lichtenegger. 2002. Wurzelatlas mitteleuropäischer Waldbäume und Sträucher, Bd. 6, Stocker Verlag, Graz; http://www.geodz.com/deu/d/images/2291_mykorrhiza.png (li. Abb.); http://www.wissenschaft-online.de/abo/lexikon/biok/12934 (re. Abb.)
Ökologie
Mykhorriza
(a) ektotrophe ~
(b) endotrophe ~
(c) vesikulär-arbuskuläre ~
Wurzel-knöllchen
(a)
(b)
(c)
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Funktionen der Wurzel
Funktionen der Wurzel
Verankerung der Pflanze im Boden und Erschließung des Raumes
Aufnahme von Wasser und Ionenaus dem Boden
Ausscheidung von Stoffenzur Erschließung von Nähr-stoffen im Boden und Um-satz der organischen Masse
Speicherung vonAssimilaten
Foto: RootRAP 2009
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Aufbau der Wurzel
Aufbau der Wurzel
Quelle: http://www.uni-duesseldorf.de/MathNat/Biologie/Didaktik/Wasserhaushalt/dateien/4_von_w/1_wurzel/dateien/1_bau.html#
Rhizodermis(Wurzeloberhaut)
Wurzelhaar
Wurzelrinde
Endodermis(enthält
Caspary-Streifen)
Zentralzylindermit Xylem und Phloem
Wurzelhaubeumschließt und schützt den
Vegetationspunkt (Meristem)
Querschnitt Längsschnitt
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Epidermis Wurzelrinde Endo-dermis
Zentral-zylinder
Epidermis Wurzelrinde Endo-dermis
Zentral-zylinder
Epidermis Wurzelrinde Endo-dermis
Zentral-zylinder
Quelle: http://www.uni-duesseldorf.de/MathNat/Biologie/Didaktik/Wasserhaushalt/dateien/4_von_w/1_wurzel/dateien/2_wasser.html (mod.)
(b) symplastischer TransportTransport durch das Cytoplasma Osmose
(a) apoplastischer TransportZellwandtransport Diffusion
1. Wasseraufnahme über die Epidermis der Wurzehaarzone in die (a) winzigen Hohl-räume in den Zellwänden oder (b) direkt in das Cytoplasma der Rhizodermiszellen
2. Wasser passiert die Wurzelrinde
3. Aufnahme des Wassers in die Endodermiszellen (Weiterwandern des Wassers in den Zellwänden durch undurchlässige Wand der Epidermis verhindert)
4. Weitergabe des Wassers an die wasserleitenden Gefäße
Der Weg des Wassers in der WurzelCaspary-scher Streifen
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Literatur
Unterlagen und Informationen
Vorlesungen an der BOKU zu diesem Thema:911.312 Rhizosphere Processes and Application to Agriculture and Soil Protection 911.318 Ecology and Management of the Rhizosphere in Ecological Engineering 912.322 Wurzeln und Mykorrhiza in der Waldökologie953.310 Symbionten und Pathogene in der Rhizosphäre
International Society of Root Research – ISRR http://www.rootresearch.org/
Österreichische Gesellschaft für Wurzelforschung – ASRR http://asrr.boku.ac.at/index.php?id=32
Pflanzensoziologisches Institut http://www.wurzelforschung.at/index.htmlPublikationsliste: http://www.wurzelforschung.at/publikationen.pdf
PaperLeitner, D., S. Klepsch, G. Bodner und A. Schnepf. 2010. A dynamic root system growth model based on L-Systems. Plant and Soil, 332(1-2): 177-192. Link: http://www.springerlink.com/content/764513q0q78k2rt3/fulltext.html
Universität für Bodenkultur WienDepartment für Wasser-Atmosphäre-Umwelt
Wurzelfreilegung
Termine auf Anfrage: [email protected]
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Wurzelfreilegung im Feld oder Labor
Wurzelfreilegung
FeldIm Rahmen eines Workshops wird die Technikder Wurzelfreilegung, wie sie zum Beispiel fürdie Wurzelatlas-Serie verwendet wurde, vermittelt.
Die Standorte für die Freilegung werden in Ab-hängigkeit von der Zielgruppe ausgewählt (z. B. Bodenprofile mit unterschiedlicher Bodenbear-beitung, Versuchsfelder, Gebirgsstandorte).
Labor
Alternativ kann die Wurzelfreilegung anhand von Topfversuchen durchgeführt werden. Dazu werden im Vorfeld geeignete Pflanzen im Klimaschrank des IHLWs herangezogen.
Fotos: RootRAP 2009 (oben); Himmelbauer 2009 (unten)
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Wurzelfreilegung 7. Symposium der International Society of Root Research (ISRR)„Root Research and Applications“Exkursion am 5. September 2009
Fotos: RootRAP 2009
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Arbeitsverfahren der Wurzelfreilegung
Wurzelfreilegung
Vorbereitung: Ausstechen einiger Pflanzen grober Überblick der Bewurzelungsweise
Grobes Freilegen: - sprossbürtige Bewurzelung: flachstreichende Wurzeln freilegen und danach die in die tieferen Schichten wachsenden Wurzeln- Polwurzelsystem: sofortige Freilegung bis in die TiefeIn entsprechendem Abstand von der Pflanze wird ein etwa 1 m tiefesLoch mit Schaufel oder Bagger ausgehoben. 1-2 Personen sollten in diesem Loch gut stehen können.
Feinarbeit:Reißnadel mit einem spitzen und einem gebogenen Ende spitzes Ende: Abstechen der Erde im Bereich der Wurzel Rücken: Abräumen des Erdmaterials
Darstellung und Dokumentation:Zeichnungen können die natürliche Lage der Wurzeln weitgehend maßstabgetreu erfassen. Angefertigt werden sie am besten auf kariertem Papier mit Bleistiften verschiedener Stärken. Die Bodenstruktur mit den Wurzeln kann durch Fotos belegt werden.
Foto: Himmelbauer 2010
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Wurzelerlebniskoffer
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Wurzelerlebniskoffer
Wurzelerlebniskoffer
Inhalt:
Wurzelquartett(Anleitung Folie 16-17)
Wurzelmemory(Anleitung Folie 18)
Rezepte – Kulinarium
Herbarium-Puzzle
Anleitung – Wurzelfreilegung
Artikel zum Thema Wurzel
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Wurzelquartett
Steirischer Ölkürbis I-IV
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Wurzelquartett – Spielanleitung
Wurzelquartett
Das Spiel setzt sich aus acht Quartetten zusammen und kann in Gruppen mit drei bzw. vier Personen durchgeführt werden.
Spielablauf:
1. Karten mischen 2. Karten einzeln im Uhrzeigersinn austeilen
Zuordnung der Quartette erfolgt über Farbrand und Namen der jeweiligen Pflanzen 3. Die Person zur Linken der Kartengeberin bzw. des Kartengebers beginnt mit dem Spiel
und fragt eine beliebige Person nach einer bestimmten Karte (z.B.: Spinat I) Wenn man nach einer Karte fragt, muss man von diesem Quartett schon mindestens
eine Karte in der Hand haben. Hat die befragte Person die Karte in ihren Händen, muss sie diese hergeben. Sobald eine Person die gesuchte Karte nicht in ihren Händen hat, ist diese an der
Reihe nach Karten zu fragen. 4. Ein vollständiges Quartett legt man offen auf den Tisch.
Wenn man keine Karten mehr hat, ist das Spiel für diese Person vorbei. Die Person mit den meisten Quartetten am Ende des Spieles hat gewonnen.
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Wurzelmemory
Luzerne Medicago sativa
& Mais Zea mays
Spielanleitung:1. Die Zuordnung der einzelnen Paare erfolgt
über das Wurzelsystem der Pflanze, den Farbrand sowie über das Bodenprofilfoto.
2. Die Memorykarten werden gemischt und einzeln mit der Motivseite nach unten auf den Tisch aufgelegt.
3. Man deckt zwei Karten für alle Mitspieler/-innen ersichtlich auf. Falls es sich nicht um ein zusammengehöriges Paar handelt, werden die Karten wieder verdeckt auf den ursprünglichen Platz gelegt.
4. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis ein Kartenpaar aufdeckt wird; dieses Paar darf man sich behalten.
5. Gewonnen hat die Person, die am Ende die meisten Katenpaare gesammelt hat.
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Diskussion
Hang- und Uferstabilisierung
Trockentoleranz
Standortgerechte Fruchtfolge
Verbesserung des Humushaushaltes
Erosionsschutz
Artenvielfalt
Bodenschutz
Forstwirtschaft
Landwirtschaft
Wasserwirtschaft
Ingenieurbau
Ökologie
Nachhaltigkeit
Wissen
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Universität für Bodenkultur Wien Department für Wasser-Atmosphäre-Umwelt
Institut für Hydraulik und landeskulturelle WasserwirtschaftMuthgasse 18, 1190 Wien
E-Mail: [email protected]
http://www.wau.boku.ac.at/ihlw.html
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!