Untersuchungen zur Sprossachsenmorphologie von Faserhanf (Cannabis sativa L.) in Abhängigkeit von Aussaatzeit und Aussaatmenge

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1 Untersuhungen zur Sprosshsenmorphologie von Fserhnf (Cnnis stiv L.) in Ahängigkeit von Ausstzeit und Ausstmenge T. Shäfer und B. Honermeier Investigtions out the morphology from stems of fire hemp (Cnnis stiv L.) dependent on sowing dte nd seed density 1 Einleitung Für die in den Sprosshsen der Hnfpflnze loklisierten Bstfsern estehen vielseitige Verwendungsmöglihkeiten. Trditionelle und neue Anwendungsereihe zur Verreitung von Hnffsern sind in der Textilindustrie, im Bustoffsektor, in der Ppierindustrie, in der Automoilindustrie sowie in der Herstellung von Geotextilien zu sehen (BÓCSA et l., 2; SCHÄFER, 1998). Es ist eknnt, dss die Phänologie der Pflnze durh Mßnhmen wie Sortenwhl, N-Düngung, Ausstzeit oder Ausstmenge eeinflusst werden knn (VAN DER WERF, 1994; HÖPPNER und MENGE-HARTMANN, 1995; VOGL und HEß,1997; CAPPEL- LETTO et l. 21). So ewirken höhere Ausstmengen und dihtere Bestände eine Verringerung der Pflnzenlänge und eine Anhme des Sprosshsendurhmessers (HÖPPNER und MENGE-HARTMANN, 1994; SCHÄFER et l., 1999; LÉON und VON FRANCKEN-WELZ, 2). Dieser Effekt knn wiederum zur Ausildung einer feineren Fser in den Sprosshsen führen (VAN DER WERF, 1994; SCHÄFER et l., 1999; KRÜGER, 2; LÉON und VON FRANCKEN-WELZ, 2). Die histologishen Urshen für Summry The im of the present study ws to exmine the influene of sowing dte nd seed density to fire ell morphology. There ws gret influene of the seed density to the size of the different ell setions in the dimeter of the stem while the sowing dte did nerly not effet this prmeters. Higher seed density led to thinner stems nd smller sizes of the ell setions in the stem dimeter. The lower seed density reted in oth yers nerly lwys higher res of primry fire ells. The portion of the fire ell lumin ws influened y seed density nd sowing dte. It ws supposed tht the fire ells of the delyed sowing dte re not s ripe s the other ones nd so they show igger ell lumin in the dense stnd. Key words: Fire hemp, Cnnis stiv, fire ells, mirosopy, mesurement of fire ells. Zusmmenfssung Ziel der durhgeführten Untersuhungen wr es, den Einfluss der Ausstzeit und der Ausstmenge uf die Morphologie der Bstfserzellen zu ermitteln. Es konnte festgestellt werden, dss die Dike der einzelnen Zellshihten im Quershnitt der Sprosshse durh die Ausstzeit kum, durh die Ausstmenge jedoh sehr deutlih verändert wurde. Eine höhere Ausstmenge führte zu dünneren Sprosshsendurhmessern und zu shmleren Quershnittsshihten. Die verreitungstehnish edeutsmen Primärfserzellen wren in eiden Versuhsjhren fst immer ei geringerer Ausstmenge durh größere Flähen gekennzeihnet. Beim Zelllumennteil km es zu Wehselwirkungen zwishen Ausstzeit und Ausstmenge. Es wird dvon usgegngen, dss die Fserzellen ei verzögerter Ausstzeit eine geringere physiologishe Ausreife esitzen und deshl im dihteren Bestnd ein deutlih größeres Zelllumen ufweisen. Shlgworte: Fserhnf, Cnnis stiv, Fserzellen, Mikroskopie, Fserzellvermessung. Die Bodenkultur (3) 25

2 T. Shäfer und B. Honermeier diese Zusmmenhänge sind islng niht vollständig geklärt. Ds Ziel der durhgeführten Untersuhungen estnd deshl drin zu klären, welhen Einfluss die Fktoren Ausstzeit und Ausstmenge uf die Morphologie der Sprosshsen eim Hnf esitzen. 2 Mteril und Methoden 2.1 Stndorteshreiung Grundlge für die mikroskopishen Untersuhungen ildete ein Feldversuh, der in den Jhren 1998 und 1999 in Deutshlnd durhgeführt wurde. Der Stndort Ruishholzhusen liegt. 3 km östlih von Mrurg n der Lhn (Längengrd: 8 52 Min. Ost, Breitengrd: 5 45 Min. Nord, 22 m üer NN). Der Boden ist durh die Bodenrt Lößlehm und durh den Bodentyp Prrunerde ei einer Akerzhl von 66 zu kennzeihnen. Die Niedershlgssummen lgen in den eiden Versuhsjhren während der Ontogenese der Hnfpflnzen (Mi Septemer) ei 282,5 mm (1998) zw. 323,6 mm (1999) und die mittleren Lufttemperturen etrugen in diesem Zeitrum 15,5 C (1998) zw. 16,3 C (1999). 2.2 Versuhseshreiung und Proenhme Der Feldversuh wurde ls dreifktorielle, rndomisierte Bloknlge (3 Wiederholungen) mit den Prüffktoren Ausstzeit (optiml, 14 Tge verzögert), Ausstmenge (1 und 3 Körner m -2 ) und Sorte (Fedor 19, Felin 34, eide monözish) ei einer Przellengröße von 2 m 2 ngelegt. Die optimle Ausstzeit wr n diesem Stndort in den eiden Versuhsjhren m zw. m Der N-Düngungsufwnd etrug in llen Vrinten 1 kg N h -1 nh Aufgng. Im Frühjhr wurde im Boden ein N min -Vorrt ( 9 m) von. 4 kg N h -1 gemessen. Die Proenhme für die Mikroskopie erfolgte unmittelr vor der Ernte der Pflnzen, ls 5 % der Smen sih im Stdium der Vollreife efnden. Die hier vorgestellten Untersuhungen wurden nur mit der Sorte Fedor 19 durhgeführt. Den einzelnen Przellen wurden jeweils 3 hituell weilihe Pflnzen entnommen, deren Pflnzenlänge und Hitus dem Mittel des Pflnzenestndes der Przelle entsprhen. Hierus erg sih pro Versuhsjhr eine Gesmtproenzhl von 36 Pflnzen. 2.3 Proenfixierung und Auswertung Nh Vermessung der Wuhshöhe und des Durhmessers in der Mitte der Sprosshse wurden us diesem Bereih tortenstükrtige Segmente von. 3 mm Stärke herusgeshnitten und wie ei MENGE-HARTMANN und HÖPPNER (1995) eshrieen nh KARNOVSKY (1965) fixiert, in einer nsteigenden Aetonreihe entwässert, nheinnder in drei vershiedene Aeton-Hrz-Mishungen üerführt, hier jeweils 5 Tge elssen und nshließend in ein Epoxidhrz (Spurr, mittel) eingeettet. Nh mindestens einer Wohe Nhhärtungszeit konnten die Quershnittsstükhen m Ultrmikrotom (F. Reihert, UM 2) 1,5 μm dik geshnitten, unter dem Lihtmikroskop ( F, Olympus, Provis AX 7) mit einer CCD Kmer (Sony, 3 CCD, Modell XC 3P, Donpish ) ufgenommen und mit einem ngeshlossenen Bildverreitungsprogrmm (nlysis, F. Soft Imging Systems) vermessen werden. In Üersihtsmessungen wurde die Dike der einzelnen Shihten im Quershnitt der Sprosshse (Epidermis, Primärfser, Sekundärfser, sekundäres Phloem, Xylem, Mrk) n je 1 Stellen pro Shnitt vermessen. Dnh wurden die Flähe der Primärfserzellen, deren Lumenflähe sowie die Zellwnddike n je 5 Zellen pro Shnitt ermittelt. Dies erg pro Versuhsjhr und Messereih ei den Üersihtsmessungen eine Messwertenzhl von 36 und ei den Detilmessungen eine von 18. Die sttistishe Auswertung erfolgte mit dem Progrmm SPSS (Sttistil Pkge for the Soil Sienes) Version 1. D weder ei den Üersihtsmessungen noh ei den Detilvermessungen Normlverteilung (Kolmogorow-Smirnov-Test) und Vrinzhomogenität vorlgen (Levené-Test), wurde nur eine Vrinznlyse durhgeführt, wenn die Signifiknzshwelle p <,1 wr. Die Ergenisse wurden nsonsten mit dem nihtprmetrishen Mnn- Withney-U-Test verrehnet. 3 Ergenisse 3.1 Pflnzenmorphologie Betrhtet mn zunähst die gesmte Pflnze, dnn ist ein deutliher Jhreseffekt hinsihtlih der Ausprägung der Pflnzenlänge und des Sprosshsendurhmessers festzustellen (s. Aildung 1). Im zweiten Versuhsjhr wren kräftigere Einzelpflnzen zu eohten. Die Erhöhung der Ausstmenge von 1 uf 3 Smen m -2 ewirkte in eiden Versuhsjhren sowohl eine Reduzierung der Hlmlänge ls Die Bodenkultur (3) 25

3 Untersuhungen zur Sprosshsenmorphologie von Fserhnf (Cnnis stiv L.) in Ahängigkeit von Ausstzeit und Ausstmenge uh eine Verringerung des Sprosshsenquershnitts (vgl. Aildung 1). Die Verzögerung der Ausstzeit htte dgegen keinen gesiherten Einfluss uf diese Pflnzenmerkmle. Wuhshöhe [m] WH 98 WH 99 St.durhm. 98 St.durhm Körner m -2 optimle Ausstzeit 14d verzögerte Ausstzeit 3.2 Zellshihten im Sprosshsenquershnitt Aildung 1: Länge und Durhmesser der Sprosshsen in Ahängigkeit von Ausstzeit, Ausstmenge und Jhr, Ruishholzhusen Figure 1: Length nd dimeter of stems dependent on sowing dte, seed density nd yer, Ruishholzhusen Mit Hilfe mikroskopisher Untersuhungen sollte im Anshluss n die Bestimmung phänologisher Kenngrößen geklärt werden, o durh die Veränderung der Ausstzeit und der Ausstmenge uh eine Beeinflussung der Zellshihtdiken innerhl des Sprosshsenquershnittes gegeen ist. Diese Untersuhungen wurden nur im Jhr 1999 durhgeführt. Hierei konnte festgestellt werden, dss die Dike nhezu ller Zellshihten ei höherer Ausstmenge geringer wr. Die Ausstzeit eeinflusste die Dike der Zellshihten jedoh kum (vgl. Aildung 2). Für die einzelnen Zellshihten konnten folgende Ergenisse eohtet werden. Die Dike der Epidermis wurde durh die höhere Ausstmenge von 88,2 uf 72,8 μm deutlih reduziert (s. Aildung 2). Demgegenüer wr durh den Prüffktor Ausstzeit keine Beeinflussung der Shihtdike der Epidermis festzustellen. Gleihes glt uh für die Primärfsershiht. Sie verringerte sih eenflls ei höherer Ausstmenge von 225, uf 166, μm (vgl. Aildung 2). Auf dem sorptionsstrken Boden in Ruishholzhusen wr die Shiht des sekundären Phloems ei den Pflnzen eider Ausstzeiten us dem dihteren Bestnd shmler (s. Aildung 2). Sekundärfserzellen wren niht in llen Stängelsegmenten zu finden. Letztlih trten Sekundärfsern 1,2 1,,8,6,4,2, Stängeldurhmesser [m] er in eiden Ausstmengen in ähnliher Größenordnung uf, so dss eine sttistishe Auswertung vorgenommen werden konnte. Es km hierei im dihteren Bestnd zu einer Reduktion der Sekundärfsershiht. Bei verzögerter Ausstzeit konnte dieser Effekt nur in der Tendenz festgestellt werden. Der innere Bereih des Sprosshsenquershnitts wurde in den Xylem- und den Mrkereih untergliedert. Letzterer ist niht ei llen Quershnitten vollständig erhlten gelieen, so dss die Größenussgen hierzu noh genuerer Untersuhungen edürfen. Beim Xylemereih km es zu Wehselwirkungen zwishen Ausstzeit und Ausstmenge. Bei optimler Ausst wr die Xylemshiht in der geringen Stmenge m diksten. Bei verzögerter Ausst jedoh im dihteren Bestnd. Mit einem Anteil von 27,7 % m Sprossrdius ildete ds Xylem die größte Shiht in der Sprosshse. Durh eine verzögerte Ausst wurde der Anteil deutlih verringert. Der Mrkereih fiel durh Erhöhung der Ausstmenge deutlih geringer us. Ein Einfluss der Ausstzeit konnte niht festgestellt werden (s. Aildung 2). 14d verzögerte Ausstzeit optimle Ausstzeit Körner m Epidermis Primärfsern sekundäres Phloem Sekundärfsern Xylem Mrk Aildung 2: Shihtdiken im Quershnitt der Sprosshse in Ahängigkeit von Ausstzeit und Ausstmenge, Ruishholzhusen 1999 Figure 2: Size of single regions in the ross setion of the stem dimeter dependent on sowing dte nd seed density, Ruishholzhusen Flähe der Primärfserzellen, des Zelllumens und Zellwnddike Die Primärfserzellen esitzen für die Fserildung und useute von Hnf eine große Bedeutung. Zur Kennzeihnung der Primärfserstruktur wurden deshl umfngreihe Messungen zur Zellflähe, zum Zelllumen und zur Zellwnddike in Ahängigkeit von den jeweiligen Prüf- μm Die Bodenkultur (3) 25

4 T. Shäfer und B. Honermeier fktoren durhgeführt. Es ht sih in den eiden Versuhsjhren gezeigt, dss sowohl die Ausstzeit ls uh die Ausstmenge die Größe der Primärfserzellflähe wie uh des Zelllumens eeinflussten (s. Aildung 5). Die Jhreswitterung spielte eenflls eine Rolle ei der Größe der Zellflähen. Wie us den Aildungen 3 und 4 zu erkennen ist, trten ezüglih der Zellflähe und der Lumenflähe deutlihe Wehselwirkungen zwishen den Versuhsjhren, den Ausstzeiten und den Ausstmengen uf. So htte im Jhr 1998 die Erhöhung der Ausstmenge zur optimlen Ausstzeit wesentlih kleinere Primärfserzellen zur Folge. Bei verzögerter Ausstzeit führte die Erhöhung der Ausstmenge zu größeren Primärfserzellen (s. Aildungen 3 und 5). Im Jhr 1999 km es sowohl ei optimler wie uh ei verzögerter Ausstzeit zu einer Verringerung der Zellflähe ei Erhöhung der Ausstmenge. Dieser Effekt wr ei verzögerter Ausstzeit eindeutiger (s. Aildung 4). Die Lumenflähe der Primärfserzellen wr mit 199,7 μm 2 im Jhr 1998 wesentlih größer ls 1999 (78, μm 2 ). Die Wehselwirkungen zwishen den Prüffktoren Ausstzeit und Ausstmenge trten in eiden Jhren uf. Bei optimler Ausstzeit wurde die Lumenflähe durh Erhöhung der Ausstmenge reduziert, während in der verzögerten Ausstzeit die Erhöhung der Ausstmenge zu größeren Zelllumin führte. Weiterhin trten ei der verzögerten Ausstzeit generell größere Zelllumin uf (s. Aildung 3 und 4). Der Anteil des Zelllumens n der gesmten Zellflähe wr in den Versuhsjhren untershiedlih. Eine Erhöhung der Ausstmenge zur optimlen Ausstzeit führte im Jhr 1998 zu einem geringeren Lumennteil, während ei verzögerter Ausstzeit der Lumennteil im dihteren Bestnd nstieg (s. Aildung 3). Im Jhr 1999 wurden hingegen keine Wehselwirkungen zwishen Ausstzeit und Ausstmenge eohtet. An eiden Ausstterminen stellte sih herus, dss eine Erhöhung der Ausstmenge zu einem geringeren Lumennteil führte (s. Aildung 4). Mit 23,6 % wr der Anteil des Zelllumens n der Primärfserzellflähe im Jhr 1998 deutlih größer ls im Jhr 1999 (13,6 %). Die Zellwnddike der Primärfsern wurde durh die Prüffktoren Ausstzeit, Ausstmenge und Jhr eeinflusst. Drüer hinus estnden signifiknte Wehselwirkungen zwishen diesen Prüffktoren. Mit 6,9 (1998) und 7,8 μm (1999) lg die Dike der Zellwnd in eiden Versuhsjhren in ähnliher Größenordnung. Im Jhr 1998 km es ei termingerehter Ausstzeit in den einzelnen Flähe [μm²] Zellflähe Flähe Zelllumen Anteil Zelllumen optimle Ausstzeit 14d verzögerte Ausstzeit Körner m -2 Aildung 3: Flähe der Primärfserzellen und des Lumens sowie Lumennteil in Ahängigkeit von Ausstzeit und Ausstmenge; Ruishholzhusen 1998 Figure 3: Are of primry fire ells nd ell lumin s well s lumen portion dependent on sowing dte nd seed density, Ruishholzhusen 1998 Flähe [μm²] Zellflähe Flähe Zelllumen Anteil Zelllumen optimle Ausstzeit 14d verzögerte Ausstzeit Ausstmengen zu keinen grvierenden Untershieden in der Zellwnddike, während ei verzögerter Ausstzeit die Zellwnd in der höheren Ausstmenge deutlih shmler wurde (s. Telle 1). Im Jhr 1999 wiederum konnte nur ei optimler Ausstzeit ein Ausstmengeneffekt festgestellt werden. Hier km es im dihteren Bestnd zu einer dikeren Zellwnd (7,3 zw. 8,1 μm). Mit 8, und 7,9 μm wr die Zellwnd ei verzögerter Ausstzeit in eiden Bestndesdihten fst gleih dik (s. Telle 1). d d d d Lumennteil [%] Lumennteil [%] Körner m -2 Aildung 4: Flähe der Primärfserzellen und des Lumens sowie Lumennteil in Ahängigkeit von Ausstzeit und Ausstmenge, Ruishholzhusen 1999 Figure 4: Are of primry fire ells nd ell lumin s well s lumen portion dependent on sowing dte nd seed density, Ruishholzhusen 1999 Die Bodenkultur (3) 25

5 Untersuhungen zur Sprosshsenmorphologie von Fserhnf (Cnnis stiv L.) in Ahängigkeit von Ausstzeit und Ausstmenge 1. Stzeit 1 Körner m -2 3 Körner m -2 Im Jhr 1999 wurde eine kräftigere Einzelpflnzenentwiklung eohtet, die uf den günstigeren Witterungsverluf (höhere Niedershlgssumme) in diesem Jhr zurükgeführt wird. Diese Beohtung estätigt, dss Hnf zur Bildung der Sprossmsse eine gleihmäßige und hohe Wsserversorgung enötigt (AMADUCCI et l., 22). Der Effekt, dss durh Erhöhung der Ausstmenge eine Reduktion der Pflnzenlänge induziert werden knn, wurde uh von nderen Autoren eohtet (VAN DER WERF, 1994; AMA- DUCCI et l. 22). Als Urshe dfür wird die erhöhte intrspezifishe Konkurrenz der Hnfpflnzen um die Whstumsfktoren Wsser, Liht und Nährstoffe ngesehen. Die höhere Ausstmenge ewirkte niht nur eine Verminderung der Pflnzenlänge, sondern uh eine Reduzierung des Sprosshsendurhmessers. Ähnlihe Effekte wurden von VAN DER WERF (1994) sowie von LÉON und VON FRANKEN- WELZ (2) eohtet. Urshe hierfür ist eenflls die intrspezifishe Konkurrenz der Hnfpflnzen. 4 Diskussion 4.1 Pflnzenmorphologie 2. Stzeit Aildung 5: Primärfserzellen in Ahängigkeit von Ausstzeit und Ausstmenge, Ruishholzhusen 1998 Figure 5: Primry fire ells dependent on sowing dte nd seed density, Ruishholzhusen 1998 Telle 1: Zellwnddiken der Primärfsern von Hnf in Ahängigkeit von Ausstzeit, Ausstmenge und Jhr, Ruishholzhusen 1998 und 1999 Tle 1: Size of the ell wll of primry fires from hemp dependent on sowing dte, seed density nd yer, Ruishholzhusen 1998 und 1999 Jhr optimle SZ 14d verzögerte SZ 1 Körner 3 Körner 1 Körner 3 Körner m -2 m -2 m -2 m ,17 μm 7,18 μm 7,15 μm 6,17 μm ,28 μm 8,9 μm 8, μm 7,89 μm GD 5%,28,31,29, Shihtdiken im Sprosshsenquershnitt Die in der Litertur (HÖPPNER und MENGE-HARTMANN, 1998) ngegeenen Shihtdiken von μm für Primärfsern des Hnfes liegen z.t. deutlih unter den Werten, die in den eigenen Untersuhungen gefunden wurden. Es wird vermutet, dss der nährstoffreihe Stndort verunden mit der günstigen Niedershlgsverteilung in der Huptwhstumsphse des Hnfes im Jhr 1999 diese Untershiede verurshte. Die shmle Sekundärfsershiht von 5 13 μm, die ei HÖPPNER und MENGE-HART- MANN (1998) festgestellt wurde, wurde in den eigenen Untersuhungen deutlih üertroffen. Die Shihtdike des Holzes wird ei HÖPPNER und MENGE-HARTMANN (1998) mit 585 zw μm ngegeen und liegt dmit wiederum deutlih unter den Messergenissen der eigenen Untersuhungen (vgl. Aildung 2). D die Versuhsergenisse der vorgennnten Autoren uf einem sndigen Stndort erzielt wurden, estimmen demnh Stndort- und Jhreseinflüsse in entsheidendem Mße die Ausildung der Shihten im Quershnitt der Hnfsprosshse. Neen der Ausstmenge ht uh die Sorte zw. der Sortentyp einen Einfluss uf die Sprosshsenmorphologie. So eohteten HÖPPNER und MENGE-HARTMANN (1998), dss die diözishe und spät reifende Sorte Kompolti im Vergleih zur monözishen und früher reifenden Sorte Felin 34 niht nur einen größeren Sprosshsendurhmesser, sondern uh stärkere Einzelshihtdiken usildet. Die in den eigenen Untersuhungen verwendete Sorte Fedor 19 ist in ihren Eigenshften vergleihr mit der Sorte Felin 34 (eides monözishe, frnzösishe Sorten von ähnliher Reifegruppe). Deshl ist zu vermuten, dss Fedor 19 ähnlihe Sprosshsendurhmesser und Einzelshihtdiken ufweist wie Felin 34. Die Erhöhung der Ausstmenge ewirkte generell eine Verminderung der Shihtdiken im Sprosshsenquershnitt. Dieser Effekt stimmt mit den Ergenissen von Die Bodenkultur (3) 25

6 T. Shäfer und B. Honermeier MENGE-HARTMANN und HÖPPNER (1995) üerein, ei denen sowohl die Primärfsershiht ls uh ndere Zellshihten sih infolge höherer Ausstmengen verringerten. Zellshihten, die niht n der Fserildung eteiligt sind, unterliegen einer geringeren Beeinflussung durh die Ausstmenge ls die Fserzellen. Diese Shlussfolgerung lässt sih us den Untersuhungen von VAN DER WERF (1994) und MENGE-HARTMANN und HÖPPNER (1995) leiten. In eigenen Untersuhungen konnte dgegen eine Anhme der Xylemshiht infolge höherer Bestndesdihten festgestellt werden (s. Aildung 2). Betrhtet mn die Anteile der einzelnen Shihten im Sprossrdius, so kommt es z. T. zu einer Zunhme des Anteils der einzelnen Shihten im dihteren Bestnd. Ds edeutet, dss die Pflnzen der höheren Ausstmenge einen geringeren Hohlrum im Inneren der Sprosshse ufweisen und dss durh die höhere Anzhl n Pflnzen pro Flähe mehr Fsern erzeugt werden ls ei geringerer Ausstmenge. Die Ausstzeit eeinflusste die Dike der Epidermis und der Primärfsern niht, wohl er die der im Quershnitt nh innen folgenden Zellshihten. Dei km es zu Wehselwirkungen zwishen Ausstzeit und Ausstmenge, die untershiedlihe Wirkungen uf die Dike des sekundären Phloems, der Sekundärfsern und des Mrkereihes htten (s. Aildung 2). Fst lle Zellshihten wren ei verzögerter Ausstzeit shmler und uh zu einem geringeren Anteil im Sprossquershnitt vertreten, ws uf einen größeren Hohlrum im Inneren der Sprosshse hindeutet. Dies ist insofern ungewöhnlih, ls llgemein dvon usgegngen wird, dss die Sprosshse zunähst im Inneren gefüllt ist und erst mit zunehmendem Alter der Hohlrum entsteht und sih vergrößert (vgl. HERZOG, 1927). 4.3 Struktur der Primärfserzellen Zur Chrkterisierung der Zellstruktur wurden in vershiedenen Untersuhungen die Durhmesser der Primärfsern (HÖPPNER und MENGE-HARTMANN, 1998; SANKA- RI, 2; VON FRANCKEN-WELZ, 23) oder Boniturwerte für die Fserfüllung verwendet (MENGE-HARTMANN UND HÖPPNER, 1995). D die Fserzellen runde, ovle wie uh polygonle Formen ufweisen können, ist die Nutzung des Zelldurhmessers zur Beshreiung der Primärfserzellstruktur wenig geeignet. Die in den eigenen Untersuhungen ermittelten Zellflähen dürften demgegenüer ein ojektiveres Bild üer die Zellgröße geen. In eiden Versuhsjhren konnte, mit Ausnhme der Spätst 1998, eine Verringerung der Flähe der Primärfserzellen durh Zunhme der Ausstmengen eohtet werden (s. Aildung 3 und 4). Die im Jhr 1999 gleihzeitig festgestellte Anhme der Shihtdiken dürfte somit uf die Verringerung der Zellflähen zurükgeführt werden. Zwishen der Shihtdike der Primärfsern und der Ausildung der Flähe der Primärfserzellen wird somit eine positive Korreltion vermutet. Die Struktur der Primärfserzellen unterliegt in Ahängigkeit von Whstumsedingungen, Sortenwhl und gronomishen Mßnhmen einer hohen Vriilität. Versuhe m Stndort Brunshweig führten im Mittel der verwendeten Sorten zu einem Durhmesser der Primärfserzellen von 2 is 27 μm (HÖPPNER und MENGE-HARTMANN, 1998). Die N-Düngung zum Hnf ht ei den vorgennnten Autoren im Jhr 1998 die Spnnweite der Zelldurhmesser von 22 is 25 μm (ohne N) uf 16 3 μm (mit N) deutlih erhöht. In eigenen Versuhen uf Böden mit höherer Sorptionsfähigkeit und gleihmäßiger N-Versorgung lg der Zelldurhmesser mit 3 4 μm demgegenüer uf einem deutlih höheren Niveu mit vergleihsweise geringer Spnnweite. Vermutlih ilden sih ei gesteigerter N-Versorgung größere Primärfserzellen us, ws eigene Untersuhungen estätigen. Hierei spielt jedoh uh eine usreihende Wsserversorgung eine Rolle (SCHÄFER, 23). Auh in älteren Untersuhungen (FREUND, 1972) und neueren finnishen Untersuhungen (SANKARI, 2) wurden ei den Primärfsern des Hnfes in der Stängelmitte nur Durhmesser von μm zw. 22,2 29,8 μm ermittelt, die den Ergenissen von HÖPPNER und MENGE- HARTMANN (1998) nhe kommen. Auf der nderen Seite git es er uh Literturngen, die eine Fserzellreite von 54 μm ngeen (LATZKE und HESSE, 1988), ws die Größenvrition der Fserzellen sehr gut verdeutliht. D es sih hier nur um eine llgemeine Beshreiung der Hnffser hndelt, fehlt ei ihnen die Ange us welhem Teil der Sprosshse die Fsern entnommen wurden. Wie wihtig die Ange zum Bereih ist us dem die gemessenen Fserquershnitte stmmen, zeigen Messungen n der Bsis der Sprosshse des Hnfes, die SANKARI (2) durhgeführt ht. Hier etrug der Durhmesser der Primärfsern 5,7 μm und lg dmit nhezu doppelt so hoh wie in der Mitte der Sprosshse. Bei Lein, einer weiteren Bstfserpflnze, werden z. T. ähnlihe Distnzmße für die Primärfserzellen wie eim Hnf festgestellt. So git SANKARI (2) einen Durhmesser der Primärfserzellen von Öllein mit 16,5 33,7 μm und Die Bodenkultur (3) 25

7 Untersuhungen zur Sprosshsenmorphologie von Fserhnf (Cnnis stiv L.) in Ahängigkeit von Ausstzeit und Ausstmenge von Fserlein mit μm n. Die Füllung der Fserzellen sowie die Anordnung in diht gepkten Fseründeln erwiesen sih jedoh ei Öllein ls deutlih geringer ls ei Fserlein. Dies ist für die Qulität der Fsern im Textilsektor ungünstig, d eine gute Fserleinsorte diht gepkte Fseründel mit rundlihem oder länglihndrtigem Gesmtquershnitt hen sollte. Solhe Fseründel sollten gleihmäßig üer den Bstring verteilt sein (FREUND, 1972). Unterstellt mn diese Forderung uh für den Hnf, dnn sind im Ergenis der eigenen Untersuhungen ei höheren Bestndesdihten zur optimlen Stzeit tendenziell essere Qulitäten der Hnffsern für den Textilsektor zu erwrten. In dieser Vrinte wren die Primärfserzellen durh geringere Zellflähen und geringeren Lumennteil gekennzeihnet, worus sih feinere Fsern ergeen. 4.4 Vrition des Lumennteils Bezüglih des Lumennteils wurden Wehselwirkungen zwishen Ausstzeit und Ausstmenge festgestellt. Die Fserzellen der optimlen Ausstzeit wiesen im dihten Bestnd den geringsten Lumennteil uf, ws evtl. stilere Fsern vermuten lässt. Ein entsprehender Zusmmenhng wurde von SCHEER-TRIEBEL et l. (2) für Fserlein eshrieen. Bei verzögerter Ausstzeit htten die Fsern im dihteren Bestnd dgegen einen höheren Lumennteil. MENGE-HARTMANN und HÖPPNER (1995) gen in ihren Untersuhungen Boniturwerte für die Fserfüllung n. Bei der Sorte Felin 34, die in etw mit der Sorte Fedor 19 dieser Untersuhungen vergleihr ist, eohteten sie in der höheren Bestndesdihte im Jhr 1992 esser gefüllte Primärfserzellen. Im druf folgenden Jhr konnten sie keine Untershiede feststellen. Die Befunde dieser Autoren stimmen dmit nur teilweise mit den eigenen Ergenissen üerein. Die im Allgemeinen shlehtere Fserfüllung ei verzögerter Ausstzeit im dihteren Bestnd könnte sih durh den geringeren Reifezustnd der entsprehenden Pflnzen erklären lssen. Ds Whstum der Fserzellwände und die Fserfüllung der Zellen sind ei einer Spätst ufgrund der Entwiklungsverzögerung offenr geringer usgeprägt ls ei optimler Ausst. Eventuell ieten diese Fsern er eine essere Grundlge zur Herstellung von Dämmmtten, d die Isoltionswirkung ufgrund des größeren Lumens und dmit des höheren Luftporenvolumens in der Mtte esser sein könnte. Bei der Vorereitung der Proen zum Semidünnshnitt ht sih ußerdem gezeigt, dss die Vrinten mit großem Zelllumen esser vom Epoxidhrz durhdrungen wurden, ws in der Verwendung von Nturfserverstärkten Polymeren vorteilhft sein könnte. 4.5 Zellwnddiken Die Vermutung, dss die Pflnzen mit dem geringsten Lumennteil uh die dikste Zellwnd ufwiesen, ht sih niht estätigt, d die Primärfserzellflähen untershiedlih usgeprägt wren. Eindeutig ist jedoh die Jhreshängigkeit hinsihtlih der Ausprägung der Zellwnddike. Trokene Witterung während der Huptwhstumszeit des Hnfes führt zu deutlih dünneren Zellwänden der insgesmt kleineren Fserzellen (vgl. Telle 1). Die vorgefundenen Werte für die Wnddiken deken sih sehr gut mit Ergenissen von HÖPPNER und MENGE-HARTMANN (1998). Diese erwähnen Zellwnddiken von 6 7 μm zw. 4 1 μm. PRUZ et l. (1998) nennen ei Primärfsern Zellwnddiken von 5 1 μm und weisen druf hin, dss der Shihtufu und die Anordnung der Firillenündel in der Zellwnd von vershiedenen Fktoren wie z. B. Sorte, Entwiklungsstdium und Sprosshsenzone der Pflnze hängig sind. Für Fserlein weisen sie genu die gleihe Zellwnddike nh. Der Durhmesser der Einzelzelle ist jedoh geringer, so dss dvon usgegngen werden muss, dss die Fsern eim Lein esser gefüllt sind und ein geringeres Lumen ufweisen. 5 Fzit Insgesmt knn festgestellt werden, dss die Morphologie der Fserzellen durh die Jhreswitterung, den Stndort und die Ausstmenge signifiknt eeinflusst wird. Es ist zu vermuten, dss dies uh Auswirkungen uf die mehnishen Eigenshften der Hnffsern ht, ws in weiteren Untersuhungen zu evluieren wäre. Eenso sollte geprüft werden, o sih Fserzellen mit großem Zelllumen für die Herstellung von Verundwerkstoffen oder Dämmmteril eignen. Sollte sih dei ein Zusmmenhng zwishen der Fserzellgröße, der Lumengröße, dem Lumennteil oder der Zellwnddike und der Eignung der Fser ls Dämmmteril, Verundwerkstoff o. ä. ergeen, so könnte mit einer mikroskopishen Shnellmethode die jeweilige Fserqulität ei Anlieferung des Mterils geprüft werden. Die Bodenkultur (3) 25

8 T. Shäfer und B. Honermeier Dnksgung An dieser Stelle möhten wir uns ei Herrn Dr. Koyro und Herrn Dr. Hrdt von der Zentrlen Biotehnishen Betrieseinheit (ZBB) der Universität Gießen für die Einweisung in die Fixierungs- und Einettungstehnik von iologishem Mteril sowie die Herstellung von Semidünnshnitten ednken. Litertur AMADUCCI, ST., ERRANI, M., VENTURI, G. (22): Plnt Popultion Effets on Fire Hemp Morphology nd Prodution. Journl of Industril Hemp, Vol. 7 (2), BÓCSA, I., KARUS, M., LOHMEIER, D. (2): Der Hnfnu Botnik, Sorten, Anu und Ernte, Märkte und Produktlinien. Vollständig üerreitete und ergänzte 2. Auflge. Lndwirtshftsverlg GmH Münster-Hiltrup. CAPPELLETTO, P., BRIZZI, M., MONGARDINI, F., BARBERI, B., SANNIBALE, M., NENCI, G., POLI, M., CORSI, G., GRASSI, G., PASINI, P. (21): Itly-grown hemp: yield, omposition nd nninoid ontent. Industril Crops nd Produts, 13, FREUND, H. (Hrsg., 1972): Hnduh der Mikroskopie in der Tehnik, Bnd VI, Mikroskopie der Textilfsern und Textilien, Teil 2, Mikroskopie der einzelnen Fsergruppen. Umshuverlg Breidenstein KG, Frnkfurt m Min. HERZOG, R.O. (Hrsg.) (1927): Tehnologie der Textilfsern, V. Bnd, 2. Teil Hnf und Hrtfsern. ereitet von O. Heuser, P. König, O. Wgner, G.v. Frnk, H. Oertel, Fr. Oertel; Verlg von Julius Springer, Berlin HÖPPNER, F, MENGE-HARTMANN, U. (1994): Anuversuhe zur Stikstoffdüngung und Bestndesdihte von Fserhnf. Lnduforshung Völkenrode, 44. Jhrg., H. 4, HÖPPNER, F., MENGE-HARTMANN, U. (1995): Cultivtion Experiments with two fire vrieties. Journl of Interntionl Hemp Assoition, 2 (1), HÖPPNER, F., MENGE-HARTMANN, U. (1998): Einfluss von Bodenereitung und Stikstoffdüngung uf Whstum und Ertrg von Fserhnf (Cnnis stiv L.). Mitteilung der Gesellshft für Pflnzenuwissenshften, Bd. 11, 42. Jhrestgung in Freising-Weihenstephn, KARNOVSKY, M. J. (1965): A Formldehyde-Glutrldehyde Fixtive of High Osmollity for Use in Eletron Mirosopy; Journl of Cell Biology, Vol. 27, 137A 138A. KRÜGER, K. (2): Mehrjährige Untersuhungen zum Hnfnu in Brndenurg. Biorohstoff Hnf, Wolfsurg , nov-institut (Hrsg.), 6 Seiten. LATZKE, HESSE (1988): Textile Fsern Rsterelektronenmikroskopie der Chemie- und Nturfsern, Anlysieren, Klssifizieren, Zitieren, Ordnen. Deutsher Fhverlg GmH, Frnkfurt m Min. LÉON, J., VON FRANCKEN-WELZ, H. (2): Vergleihende Bewertung der Leistungspotentile und Fserqulität vershiedener Fserpflnzen und Entwiklung von umweltverträglihen Anuverfhren zur Produktion von qulittiv hohwertigen Industriefsern. Forshungserihte der Rheinishen Friedrih Wilhelms Universität Bonn, Heft 82. MENGE-HARTMANN, U., HÖPPNER, F. (1995): Einfluss vriierter Anuedingungen uf die Fserusildung zweier Fserhnfsorten. Lnduforshung Völkenrode, 45. Jhrg., H. 4, PRUZ, H.J., FINK, H.-P., GRAF, H. (1998): Zur Struktur ellulosisher Nturfsern, Teil 1: Struktur von Bstfsern und deren Veränderungen infolge Beuhe und Mererisierung mittels Liht- und Elektronenmikroskopie. Ds Ppier, 6/1998, Bnd 52, , Zeitshrift für die Erzeugung von Holzstoff, Zellstoff, Ppiermher-Berufsgenossenshft, Bingen, MSE Consulting. SANKARI, H. (2): Stängel- und Fsererträge sowie Fsereigenshften von in Finnlnd ngeuten Hnf- und Flhs-Genotypen. 3. Interntionles Symposium Biorohstoff Hnf & ndere Fserpflnzen, in Wolfurg, nov-institut (Hrsg.), SCHÄFER, D. (1998): Einstz und Potentil nturfserverstärkter Kunststoffe in der Automoilindustrie. Gülzower Fhgesprähe, Nhwhsende Rohstoffe Von der Forshung zum Mrkt, Fhgentur Nhwhsende Rohstoffe e.v. (Hrsg.). SCHÄFER, T., HONERMEIER, B., YÜCE, S. (1999): Biomssestruktur und Fsererträge von Hnf (Cnnis stiv L.) in Ahängigkeit von Stzeit, Bestndesdihte und Sorte. 6. Symposium der Deutsh-Türkishen Agrrforshung , Gießen, SCHÄFER, T. (23): Wirkung von Whstumsfktoren und pflnzenulihen Mßnhmen uf Biomsse- und Fserertrg sowie Fserqulität von Hnf (Cnnis stiv L.). Disserttion Justus Lieig Universität Gießen, Shker Verlg, Ahen SCHEER-TRIEBEL, M.; HEYLAND, K.-U., LÉON, J. (2): Einfluss des Erntetermins uf Morphologie, Ertrg und Die Bodenkultur (3) 25

9 Untersuhungen zur Sprosshsenmorphologie von Fserhnf (Cnnis stiv L.) in Ahängigkeit von Ausstzeit und Ausstmenge Qulität vershiedener Leingenotypen; Pflnzenuwissenshften, 4 (2), 91 12; Verlg Eugen Ulmer GmH & Co., Stuttgrt VAN DER WERF, H. (1994): Crop Physiology of Fire Hemp (Cnnis stiv L.). Dotorl thesis, Wgeningen Agriulturl University, Wgeningen, The Netherlnds. VOGL, CHR.R.; HEß, J. (1997): Die prktishe Hnf Fiel Informtionsroshüre für den Anu von Hnf (Cnnis stiv L.) im Biologishen Lndu. 3. üerreitete Auflge, Drukerei Spörk GmH, Altenmrkt. VON FRANCKEN-WELZ, H. (23): Vergleihende Bewertung der Ertrgsfähigkeit und Fserqulität von Lein (Linum usittissimum L.), Hnf (Cnnis stiv L.) und Fsernessel (Urti dioi L.) zur Produktion hohwertiger Industriefsern. Shker Verlg GmH Ahen, Diss. Bonn, Institut für Pflnzenu. Anshrift der Verfsser Dr. gr. Tnj Shäfer und Prof. Dr. Bernd Honermeier Justus Lieig Universität Gießen, Institut für Pflnzenu und Pflnzenzühtung I, Ludwigstrße 23, D-3539 Gießen, Deutshlnd; E-Mil: tnj.shefer@grr.uni-giessen.de und ernd.honermeier@grr.uni-giessen.de Eingereiht m 1. Mi 24 Angenommen m 18. Juli 25 Die Bodenkultur (3) 25