Einfluss des Wurzelwachstums dominanter Pionierpflanzenarten auf die Bodenentwicklung in der initialen Phase der Ökosystemgenese:
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Veröffentlicht: |
Cottbus
Brandenburgische Techn. Univ.
2012
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Inhaltsverzeichnis
Verzeichnis der verwendeten Symbole und Abkürzungen
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
1. Allgemeine Einleitung 1
1.1 Boden-Pflanze Interaktion 1
1.2 Ökosystemgenese 2
1.3 Einordnung ins Gesamtkonzept des SFB /TRR 38 und Zielstellung 3
der Arbeit
2. Allgemeine Materialien und Methoden 5
2.1 Beschreibung der Untersuchungsflächen 5
2.1.1 Künstliches Wassereinzugsgebiet „Hühnerwasser 6
2.1.2 Experimentalfläche 7
2.2 Beschreibung der Pflanzenarten 8
2.2.1 Lotus corniculatus L. 8
2.2.2
Tľifoľuim
arvense L.
9
2.2.3
Cahunagľostis
epigeios (L.) ROTH 9
2.3 Pflanzenanzucht 9
2.3.1 Freiland 9
2.3.2 Gewächshaus 10
2.4 Freilandversuche 11
2.4.1 Probenahme 11
2.4.2 Probenvorbereitung
tur
nachfolgende chemische und
physikalische Analysen 14
2.5 Bestimmung wurzelmorphologischer Parameter 15
2.6 Troekenmassebestimmung des Pflanzenmaterials 15
2.7 Bodenparameter und Elementanalytik 16
Inhaltsverzeichnis
2.7.1 CN(
S)-Analyse
(%) bzw.
(g kg )
16
2.7.2 pH-Wert Bestimmung
(rel.
Einheiten) 16
2.7.3 Nährstoffanalyse mittels Druckaufschluss (mg g ) 16
2.7.4 Bestimmung der Fraktion wasserlöslicher Bodennährstoffe 17
(mg kg 1)
2.7.5 Korngrößenanalyse 17
2.7.6 Statistische Auswertung 18
3. Die räumliche Wurzelentwicklung von L. corniculatus, C. epigeios
und T.
arvense
in einem sandigen, kalkreichen Substrat 19
3.1 Hintergrund 19
3.2 Material und Methoden 20
3.2.1 Bestimmung des gravimetrischen Wassergehalts 21
3.2.2 Rhizotron-Gewächshaus-Experitnent 21
3.2.2.1 Versuchsautbau 21
3.2.2.2 Versuchsablauf 23
3.3 Ergebnisse 23
3.3.1 Erfassung pflanzenspezifischer Unterschiede in der 23
räumlichen Verteilung der Wurzeln anhand der Wurzel¬
oberfläche (cm2)
3.3.2 Die Beeinflussung der Wurzelentwicklung durch spezielle 31
Strukturen im Boden am Beispiel von Lotus corniculatus
3.3.3 Der Einfluss künstlich eingebrachter Stickstoff- und 37
Phosphor-Spots auf die räumliche Wurzelentwicklung
von L. corniculatus und C. epigeios in Rhizotronen
3.4 Diskussion 40
4. Der Einfluss des VVurzelwachtums von L. corniculatus,
С
epigeios und
T.
arvense
auf die Anreicherung organischen Bodenmaterials und auf
die Nährstoffgehalte in der frühen Phase der Bodenentwicklung 44
4.1 Hintergrund 44
4.2 Material und Methoden 47
4.3 Ergebnisse 47
Inhaltsverzeichnis
4.3.1 Anreicherungen von organischem Kohlenstoff im Boden 47
durch den Einfluss von L. corniculatus, C. epigeios und
T.
arvense
4.3.2 Anreicherungen von Stickstoff im Boden durch den 51
Einfluss von L. corniculatus,
С
epigeios und T.
arvense
4.3.3 Veränderungen des Nährstoffhaushalts im Boden 57
(Fraktion wasserlöslicher Nährstoffe) durch den Einfluss
von
Ĺ.
corniculatus, C. epigeios und T.
arvense
4.3.4 Nährstoffgehalte der pflanzlichen Biomasse 65
4.3.5 Der Einfluss von L. corniculatus, C. epigeios und 68
T.
arvense
auf die Veränderung der Boden- pH-Werte
4.4 Diskussion 70
5. Bestimmung organischer Säuren im Rhizosphärenboden und
angrenzendem Bodensubstrat von L. corniculatus* T.
arvense
und
C. epigeios - Wurzelexsudate 77
5.1 Hintergrund 77
5.2 Material und Methoden 78
5.2.1 Versuchsautbau 78
5.2.2 Probenahme 79
5.2.3 Extraktion organischer Säuren (Wurzelexsudate) aus dem
Bodensubstrat 79
5.2.4 Derivatisierung der Bodenextrakte mittels Methylchloroformat 80
5.2.5 Chemische Analytik der Exsudate mittels GC-MS 81
5.3 Ergebnisse 82
5.3.1 Spross-und Wurzelfrischmassen 82
5.3.2 Wurzelmorphologische Parameter 83
5.3.3 Vergleich der Wurzelexudatspektren von L. corniculatus,
T.
arvense
und
С
epigeios 85
5.4 Diskussion 88
6. Untersuchungen zu Konkurrenzeffekten während der Keimung von
L, corniculatuSfT.
arvense
und C. epigeios 93
6.1 Hintergrund 93
6.2 Material und Methoden 94
Inhaltsverzeichnis
6.2.1 Keimung auf MS Medium (steril) und auf sandigem Substrat 94
(nicht-steril) der Experimentalfläche
6.2.2 Oberflächensterilisation des Saatguts 96
6.3 Ergebnisse 97
6.3.1 Einfluss des Nährstoffgehaltes im Wachstumsmedium auf 97
die Samenkeimung von L. corniculatus, T.
arvense
und
C. epigeios
6.3.2 Auswirkung von Konkurrenzeffekten und Nährstoffversorgung
während der Keimung auf die frühe Wurzelentwicklung 100
6.4 Diskussion 102
7. Zusammenfassung /
Summary
104
8. Schlussfolgerungen und Ausblick 108
9. Literaturverzeichnis
1
10
10. Eigene Veröffentlichungen und Beiträge im thematischen
Zusammenhang mit dieser Arbeit 124
11. Danksagung 125
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