Potential of imaging techniques for in-situ investigation of roots : root growth response to different N-forms in soil

Abstract

Die Untersuchung des Wurzelwachstums im Boden ist eine Herausforderung. Klassische Methoden sind meist destruktiv, sodass die Untersuchung derselben Pflanze über die Zeit unmöglich ist, und Informationen zur räumlichen Struktur verloren gehen. Bildgebende Verfahren, wie die Röntgen-Computertomographie, haben das Potenzial, diese Defizite zu überwinden. Jedoch gibt es auch hier potentielle Einschränkungen. In dieser Arbeit wurde der Effekt der Röntgenstrahlen auf das Wurzelwachstum von Vicia faba (Ackerbohne) und Hordeum vulgare (Gerste) untersucht. Anschließend wurde die Reaktion der gleichen Spezies auf heterogen im Boden vorliegende Stickstoff (N)-Formen analysiert. Gleichzeitig wurden die bodenchemischen Bedingungen erfasst. Das Wachstum von Vicia faba wurde durch die Röntgendosis signifikant reduziert, während bei Hordeum vulgare kein Einfluss festgestellt wurde. Umgekehrt reagierte Hordeum vulgare deutlich auf beide N-Formen, während Vicia faba keine signifikante Reaktion zeigte.

The study of root growth in soil is challenging. Classical methods are usually destructive, making it impossible to study the same plant over time, and information on spatial structure is lost. Imaging techniques, such as X-ray computed tomography, have the potential to overcome these shortcomings. However, there are potential limitations here as well. In this work, the effect of X-rays on root growth of Vicia faba (faba bean) and Hordeum vulgare (barley) was investigated. Then, the response of the same plant species to nitrogen (N) forms heterogeneously present in the soil was analysed. At the same time, soil chemical conditions were recorded. The growth of Vicia faba was significantly reduced by the X-ray dose, while no effect was detected in Hordeum vulgare. Conversely, Hordeum vulgare responded significantly to both N forms, while Vicia faba showed no significant response.