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Universität für Bodenkultur Wien Department für Wasser- Atmosphäre-Umwelt Wurzelpädagogik © Loiskandl, Schalko, Scholl, Strauss-Sieberth

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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

Wur

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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

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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!