In dieser Studie wurden 15 Gräserarten, fünf Kräuterarten sowie fünf Kräuterarten und fünf Hülsenfruchtarten in Behältern in einem Gewächshaus auf ihre Eignung für trockene Standorte untersucht. Die Ergebnisse zur Anpassung des Wurzelsystems an Trockenheit während der vegetativen Entwicklungsphase zeigen, dass das Gras Lolium perenne (Guru), die Kräuter Cichorium intybus und Daucus carota sowie der Schmetterling Lotus corniculatus relativ tolerant gegenüber Trockenstress sind. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die verwendete Methode sehr gut geeignet ist, Unterschiede in der phänologischen Entwicklung und Anpassung des Wurzelsystems an Trockenstressbedingungen zu beschreiben.
Langfristig wird sich das Artenspektrum hin zu dürretoleranten Gräsern, Kräutern und Hahnenfußgewächsen verschieben, die in der Regel eine geringere Futterqualität und Erträge aufweisen. Tabelle 1: Herkunft, Feuchtigkeitsgehalt (F-Wert), Wurzeltiefe (WT-Wert) und Qualitätsertrag (QE) der in der Studie verwendeten Arten und Sorten. Die Samen einzelner Arten und Sorten wurden nach Keimdauer gruppiert, gekeimt und anschließend in einer Kältekammer bei 4°C für 50 Tage vernalisiert.
Die Sämlinge wurden einmal pro Woche unter Bedingungen von ca. 30 °C mit Wasser versorgt. Anzuchtplatten ins Gewächshaus überführt (Abb. 2). Die Arten und Sorten wurden in 2 Blöcke mit jeweils 3 Wiederholungen randomisiert (Abb. 3), wobei Block 2 die optimale Wasserversorgung (Feldkapazität) und Block 1 die reduzierte Wasserversorgung (allmähliche Verringerung der Wasserversorgung) darstellte.
Um die Phänologie zwischen Arten und Sorten im Zeitverlauf darzustellen, wurde die Temperatur im Gewächshaus mit einem Testo171-Temperaturdatenlogger aufgezeichnet (30-minütiges Messintervall) und die Temperatursumme während der Entwicklungszeit berechnet.
Ergebnisse
Beim Vergleich der Sorten fällt auf, dass sowohl Tandem als auch Preval zum Zeitpunkt der Auslösung von Trockenstress weiter entwickelt waren als die Vergleichssorten. Am Ende des Versuchs befanden sich alle Arten ungefähr im gleichen Entwicklungsstadium, mit Ausnahme der Sorte Oxford Meadow Rispen, deren Entwicklung leicht verzögert war. Festuca rubra (Echo) Festuca rubra (Gondolin) Lolium perenne (Guru) Lolium perenne (Tivoli) Poa pratensis (Lato) Poa pratensis (Oxford) Abbildung 9: Anzahl der Blätter und Knoten von Rotschwingel, Englischem Weidelgras und Rispengras in Sortenblöcken1 abhängig von der Entwicklungszeit ab dem Zeitpunkt der Pflanzung.
Die Abbildung der Entwicklungsunterschiede zwischen Kräutern und Hülsenfrüchten erscheint aufwändiger, da es für diese Arten einerseits keinen definierten Bewertungsmaßstab gibt und andererseits viele Kräuter bereits 2 Jahre alt sind und daher nicht in der Bewertung auftauchen Skala. die generative Phase im Jahr der Aussaat. Betrachtet man den Vergleich zwischen der Anzahl der Blätter, Knoten und der Trockenmasse der Triebe bei Beginn des Trockenstresses und am Ende des Versuchs (Abb. 12 und Abb. 13), fällt auf, dass der Zusammenhang bei Kräutern besteht und Hülsenfrüchten war am Ende des Experiments relativ höher als bei den Gräsern. Das Wurzel-Spross-Verhältnis ist ein Maß für die Biomasseverteilung, also wie viel Blattassimilate zu den Wurzeln transportiert werden.
Bei den Gräsern Arrhenatherum elatius und Festuca rubra (Gondolin) zeigte sich ein signifikanter (α = 0,05) Unterschied im Wurzel/Spross-Verhältnis zwischen den Blöcken. Zur Gruppe mit dem höchsten Wurzel-Spross-Verhältnis gehören die Arten Bromus inermis, Cynosurus cristatus und Lolium perenne (Guru). Beim Vergleich der Blöcke 1 und 2 war im charakteristischen Wurzel-Spross-Verhältnis für Kräuter und Hülsenfrüchte nur Pimpinella saxifraga in Block 1 signifikant höher als in Block 2.
Zur Gruppe mit dem höchsten Wurzel-Spross-Verhältnis unter den Kräutern gehören die Arten Cichorium intybus und Daucus carota. Bei den anderen Merkmalen wie Wurzel- und Sprosstrockenmasse gab es weder für die Gräser noch für die Kräuter und Hülsenfrüchte blockübergreifend eine Art oder Art. Die Arten und Sorten innerhalb der Blöcke unterschieden sich nicht eindeutig bei den Gräsern und Kräutern, wohl aber bei Medicago Sativa war. Sowohl die Wurzeltrockenmasse als auch die Triebtrockenmasse unterschieden sich in Block 1 deutlich von allen anderen.
Beim Vergleich der Wurzeltiefe in der durch Trockenstress induzierten Variante (Block 1) und Block 2 zeigten Arrhenatherum elatius, Festuca pratensis (Pradel), Lolium perenne (Guru), Lolium perenne (Tivoli), Poa pratensis (Oxford) eine tiefere Wurzel in Block 1 als in Block 2. Bei Agrostis capillaris, Festuca arundinacea, Festuca pratensis (Preval) und Festuca rubra (Gondolin) war die Wurzeltiefe in Block 2 größer als in Block 1. Bezüglich des Anteils der verschiedenen Wurzeltiefen an der gesamten Wurzelmasse Es gab sowohl zwischen den Arten und Sorten als auch zwischen den Blöcken einige Unterschiede.
Die Arten, die fast 100 % der gesamten Wurzelmasse in den oberen 20 cm aufwiesen und unter Trockenstress nur geringe Verschiebungen in der Wurzelverteilung zeigten, sind Cynosurus cristatus, Festuca ovina, Poa angustifolia, Poa pratensis (Oxford, Lato) und Trisetum flavescens. Beim Vergleich der beiden Blöcke konnte bei den Arten Lotus corniculatus, Trifolium pratense und Trifolium repens in Block 1 im Vergleich zu Block 2 eine deutliche Verschiebung der gesamten Wurzelmasse in tiefere Schichten festgestellt werden.
Wurzeltiefe [cm]
Bei Gräsern wurden die Arten Pimpinella saxifraga und Plantago lanceolata in Bezug auf Wurzellänge und Wurzelfläche untersucht (Abb. 19a und 19b sowie 20a und 20b). Bei Pimpinella saxifraga erreichten die Wurzeln in Block 1 eine Tiefe von 30 cm und waren sowohl hinsichtlich der Wurzeloberfläche als auch der Wurzeltiefenparameter niedriger als in Block 2. Bei Plantago lanceolata waren Wurzellänge und -oberfläche in Block 1 und Block bis zu 10 cm tief 2 war nahezu gleich, unterschied sich jedoch zugunsten von Block 2 durch eine Tiefe von 20 cm, wobei die Tiefe in Block 2 40 cm erreichte.
Bei Trifolium repens wurde die gesamte Wurzelmasse in der Wurzeltiefe von 0–10 cm angesammelt, während der Großteil der Wurzellänge und Wurzelfläche in Block 1 im Vergleich zu Block 2 gefunden wurde.
Diskussion
Betrachtet man alle Ergebnisse zur phänologischen Entwicklung und ihren Auswirkungen auf die oberirdische Biomasse, fällt auf, dass bei Gräsern das Entwicklungsstadium am Beginn der Trockenphase eine größere Rolle spielte als bei Kräutern und Leguminosen. Dieser Befund traf nicht für alle Grasarten in gleichem Maße zu, insbesondere nicht für schnell wachsende und biomassereiche Arten wie Arrhenatherum elatius und Lolium perenne (Guru). Die Ergebnisse dieser Studie zeigten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Blöcken im Parameter Wurzel-Spross-Verhältnis für Gräser und Hülsenfrüchte.
Unter den Pflanzen wies nur Pimpinella saxifraga in Block 1 ein viel höheres Wurzel-Spross-Verhältnis auf als in Block 2, was zu einer relativ höheren Investition in unterirdische Biomasse als in oberirdische Biomasse unter Trockenstress führte. Über alle Arten und Sorten hinweg gab es mehrere Artengruppen, die sich deutlich von anderen im Block 1 unterschieden. Ein Zusammenhang mit dem Wurzel-Spross-Verhältnis ist für die Art Lolium perenne (Guru) zu beobachten, die in der induzierten Variante eine tiefere Wurzel entwickelte durch Trockenstress und wies auch ein hohes Wurzel-Spross-Verhältnis auf.
Diese Ergebnisse würden im Prinzip die zuvor genannten Studien zur Trockenheitstoleranz und zum Zusammenhang zwischen Wurzeltiefe und erhöhtem Wurzel-Spross-Verhältnis bestätigen. Da aber auch Arten wie Cynosurus cristatus und Cichorium intybus ein relativ hohes Wurzel-Spross-Verhältnis aufwiesen und bei Trockenstress keine Wurzelverlagerung in tiefere Schichten zeigten, lässt sich dieser Zusammenhang nicht auf alle Arten verallgemeinern. Dieser Befund wird auch dadurch bestätigt, dass bei fast allen Leguminosen der durch Trockenstress induzierten Variante die gesamte Wurzelmasse in tiefere Schichten verlagert wurde, obwohl das Wurzel-Spross-Verhältnis relativ gering war.
Bei Arrhenatherum elatius gab es im Vergleich zu Lolium perennne (Tivoli) in Block 1 eine größere Wurzelfläche und -länge in tieferen Schichten, während bei Lolium perenne (Tivoli) beide Größen im Vergleich in den oberen 20 cm vergrößert waren. Diese Tatsache weist darauf hin, dass Arrhenatherum elatius unter trockenen Bedingungen im Vergleich zu Lolium perenne (Tivoli) mehr Wasser in tieferen Schichten aufnehmen kann. Bei Plantago lanceolata und Pimpinella saxifraga war der größte Anteil der Wurzeloberfläche und -länge in Block 1 auf die oberen 20 cm beschränkt. wobei sich bei Plantago lanceolata der Anteil gleichmäßig auf die Tiefen von 10-20 und 20-30 cm verteilte und diese Verteilung ungefähr die gleiche war wie in Block 2.
Die Interpretation dieser Ergebnisse ist, dass Plantago lanceolata selbst unter trockenen Bedingungen Wasser in den oberen 20 cm effizienter absorbieren könnte als Pimpinella saxifraga. Auch hier kann davon ausgegangen werden, dass im trockenen Zustand Schichten von 0-30 cm gleichmäßig aufgetragen werden können. Das Verhältnis von Wurzelfläche zu Länge von Trifolium repens betrug in den oberen 10 cm 100 %, mit einem auffälligen Größenunterschied zwischen Block 1 und 2.
Schlussfolgerungen
Literatur
