Vitalitätsindikatoren bei Forstpflanzen
Institut für Botanik, Universität Göttingen; Az.: 13V/00 a
Zielsetzung:
Aus Voruntersuchungen zeichnete sich ab, dass Messungen der Elektrolytleitfähigkeit ein Indikator für latente Schäden an Bäumen sein könnten. Beginnende Schäden oder geringe Widerstandskräfte sind dadurch gekennzeichnet, dass Gewebe unmittelbar oder unter dem Einfluss von Stress ihre Inhaltsstoffe, d.h. Elektrolyte, weniger gut zurückhalten können, als dies bei vitalen Pflanzen der Fall ist. Die durch die Freisetzung erhöhte Elektrolytleitfähigkeit lässt sich mit Hilfe eines Voltmeters in einer Messlösung einfach bestimmen. Für den Belastungstest wurde Paraquat, ein Herbizid, das kommerziell nicht mehr verwendet wird, eingesetzt. Ziel der Untersuchungen war es:
- geeignete Messbedingungen für angewandte Fragestellungen zu entwickeln
- die Verwendung des Indikators an Buchen auf verschieden belasteten Standorten zu prüfen
- die Verwendung des Indikators in Abhängigkeit von Trockenstress zu prüfen
Material und Methode:
Für den Einsatz von Paraquat wurde folgende Methode gewählt:
Frisch geerntete Blätter wurden mit Leitungswasser gewaschen, mit destilliertem Wasser kurz abgespült und abgetrocknet. An den Blättern wurden pro Baum 2 x 20 Blattscheiben (d=0,8cm) ausgestochen. Die Blattscheiben wurden in Paraquat (Stressvariante) bzw. in destilliertem Wasser inkubiert. Die Leitfähigkeit wurde sofort und nach 4, 8, 12 und 24 Stunden bestimmt (Lt=0, Lt=4, etc). Nach Beendigung des Versuches wurden die Blattscheiben in der Inkubationslösung gekocht und nach Abkühlung erneut die Leitfähigkeit gemessen. Diese Leitfähigkeit wurde auf 100% gesetzt und die übrigen Ergebnisse entsprechend normiert.
- Um zu prüfen, ob Trockenheit ein Faktor ist, der Buchen für Schäden prädisponiert, wurden junge Buchen an einem trockenem und an einem weniger trockenen Standort beprobt. Weitere Untersuchungen zur Wirkung der Stickstoffversorgung, erhöhter CO2-Konzentration und Befall von Buchenzierläusen wurden im Rahmen eines OpenTopVersuches der schweizerischen Anstalt für Wald-Schnee- und Landschaftsforschung durchgeführt.
- Zur Prüfung, ob die Wirkung von Trockenstress in Form einer veränderten Elektrolytleitfähigkeit der Wurzeln nachgewiesen werden kann, wurden 3-jährige Buchen ausgegraben und unterschiedlich langem Trockenstress (0-12 Tage) ausgesetzt. An den Pflanzen wurde bestimmt: - Leitfähigkeit - physiologische Stressparameter an Wurzelproben - nach Auspflanzung in einem Frühbeet im November Bonitierung im Frühjahr.
Die Pflanzen wurden bis zu 12 Tagen trocken gelagert und nach entsprechender Lagerungsdauer gewogen sowie die Leitfähigkeit in zeitlichen Abständen bis zu 24 Stunden gemessen.
Ergebnisse:
Die Leitfähigkeit von Buchen war bei unbehandelten Proben von trockenen Standorten geringfügig höher als bei weniger trockenen. Unter dem Einfluss von Paraquat zeigte sich eine schnellere Zunahme der Leitfähigkeit, ein Indiz für eine schnellere Zerstörung der Membranen bei Blattproben trockener Standorte. Bei den übrigen getesteten Einflussfaktoren zeigte sich, dass Blätter von Buchen, die auf saurem Boden wuchsen im Belastungstest weniger stress-tolerant waren als Blätter von Buchen auf alkalischem Substrat. Die anderen Faktoren hatten keinen signifikanten Effekt auf die Stressresistenz.
Die ungeschützte Lagerung von Buchenjungpflanzen führte bereits innerhalb 24 Stunden zu erheblichen Gewichtsverlusten. Pflanzen, die einen Tag Trockenstress erlitten, gaben 60% ihres Elektrolyts in das Medium ab, ungestresste Pflanzen weniger als 20%. Damit zeigt sich, dass mit den Gewichtsverlusten gleichzeitig eine Zerstörung der Membranintegrität einhergeht. Es ist zu vermuten, dass ein vorhergehendes Austrocknungsereignis auch an Pflanzen nach Wiederbefeuchtung festgestellt werden kann. Dies ist noch zu überprüfen. Die Ausfallsrate der trockengestressten Pflanzen wird im Frühjahr boniert und biochemische Stressparameter an Wurzelproben werden analysiert.
Ausblick:
Der eingesetzte Belastungstest eignet sich aufgrund seiner licht abhängigen Wirkungsweise nur für Blätter. Zur Vereinfachung des Systems ist es lohnend, andere lichtunabhängige Stressoren zu testen. Außerdem sollte geprüft werden, ob bereits bei moderaten Wasserverlusten bei ungeschützter Lagerung Veränderungen von zellulären Strukturen auftreten und damit den Anwuchserfolg gefährden.