Generell lassen sich Wurzeln nach dem Durchmesser unterteilen in

• Grobwurzeln mit einem Durchmesser von mehr als 1 mm – diese bilden die Grundstruktur des Wurzelgerüstes. Die Wurzeln dikotyler Pflanzen können mehrere Zentimeter dick werden.
• Feinwurzeln (bis zu 1 mm dick)
• und Wurzelhaare mit einem Durchmesser von 5 bis 20 µm.

Die Grobwurzeln stützen und verankern die Pflanzen im Boden. Die Leitbahnen der Grobwurzeln transportieren Wasser und Nährstoffe in den Spross, welche die Pflanzen über ihre Feinwurzeln aufnehmen. An den Wurzeln bilden sich Wurzelhaare, diese sind Ausstülpungen der Rhizodermis (Wurzelhaut) und vergrößern die Oberfläche des Wurzelsystems um ein Mehrfaches.

Mit den Feinwurzeln verankert sich die Pflanze zudem deutlich fester im Boden, als es allein durch die Grobwurzeln möglich wäre. Sind z.B. die Feinwurzeln von Raps durch den Befall mit Verticillium abgestorben, lassen sich die Stoppeln ganz leicht aus dem Boden ziehen. Auch durch Schwarzbeinigkeit sterben Feinwurzeln ab – befallene Pflanzen lassen sich ebenfalls leicht aus dem Boden ziehen.

Monokotyle Gräser und dikotyle Pflanzen (z.B. Raps, Rüben, Kartoffeln, Sonnenblumen, Leguminosen) unterscheiden sich im Aufbau des Wurzelsystems wie folgt:

Einkeimblättrige Pflanzen (Monokotyle) wie Weizen und Gerste bilden aus den im Embryo angelegten Primärwurzeln ein verzweigtes Keimwurzelsystem (siehe Übersicht 1). Ab der Bestockung bildet jeder Trieb ein eigenes, sprossbürtiges Kronenwurzelsystem, sobald er drei Blätter gebildet hat. Die Keimwurzeln verlieren im Schossen immer mehr ihre Funktion. Seitentriebe, die am Haupttrieb ansetzen (das sind Seitentriebe 1. Ordnung), können eigene Kronenwurzeln bilden. Seitentriebe 2. Ordnung aus Seitentrieben 1. Ordnung (also Nebentriebe von Nebentrieben) bilden dagegen in einem geschlossenen Bestand infolge der Konkurrenz durch die nächsten Nachbarn meist keine eigenen Kronenwurzeln. Sie sind zunächst als „Mitesser“ auf die Versorgung durch den Seitentrieb 1. Ordnung angewiesen. Die in ihnen gespeicherten Nährstoffe kann die Pflanze im Schossen in die guten Triebe 1. Ordnung umverlagern – der Trieb wird reduziert.

Das Kronenwurzelsystem von Getreide wird auch als Büschelwurzel bzw. als homorhizes Wurzelsystem bezeichnet. Die aus den Bestockungsknoten entspringenden, in größerer Zahl gebildeten, sprossbürtigen Wurzeln wachsen erst bogenförmig und dann senkrecht nach unten in den Boden hinein.

Beim Mais setzen die ersten Sprosswurzeln bereits im Sprossbereich oberhalb der Bodenoberfläche an, um aus den unteren zwei bis drei Knoten als Stützwurzeln in den Boden hineinzuwachsen (s. Übersicht 1 und Foto oben). Der untere Sprossteil ist bei starker Belastung alleine zu schwach, um die Pflanze zu halten.

Zweikeimblättrige Pflanzen bilden aus der Keimwurzel eine Hauptwurzel, die vertikal in die Tiefe wächst – sofern keine Verdichtungen vorhanden sind. Von der Hauptwurzel aus wachsen (allorhizes Wurzelsystem) die sehr viel dünneren Seitenwurzeln 1. Ordnung seitwärts weg und erschließen auf diese Weise den Wurzelraum erst in horizontaler Richtung, um dann vertikal in die Tiefe zu wachsen. Seitenwurzeln 1. Ordnung bilden noch feinere Seitenwurzeln 2. Ordnung.

Wurzelformen im Vergleich

Bei einer stark ausgebildeten Hauptwurzel mit großem Tiefgang spricht man von einer Pfahlwurzel. Diese kann sich nahe der Bodenoberfläche zu einem Rettich oder auch zur Rübe als Speicherorgan verdicken. Pfahlwurzeln reagieren empfindlich auf Verdichtungen, genau genommen auf den Wechsel der Lagerungsdichte im Boden. In dem Fall krümmen sie sich, um – wenn möglich – an einer anderen Stelle wieder in die Tiefe zu wachsen. Dafür nutzen die Wurzeln u.a. auch Regenwurmröhren. Raps, Ackerbohnen, Lupinen und Zuckerrüben sowie Sonnenblumen zeichnen sich durch eine tiefgreifende Pfahlwurzel aus (siehe Übersicht 2).

Bei den Zuckerrüben ist zu unterscheiden zwischen dem glatten Rübenkopf, der dem Spross zugeordnet werden muss, und dem unteren Wurzelteil der Rübe, an dem aus der Rübenfurche die Seitenwurzeln entspringen. Die Zuckerrüben nehmen Nährstoffe nicht über den glatten Bauch auf, sondern nur über die Seitenwurzeln. Deshalb wirkt eine Kopfdüngung zu Zuckerrüben auf bindigen Böden oder unter trockenen Bedingungen nur stark eingeschränkt.

Körnererbsen oder Kartoffeln sind Mimosen: Durch geringste Verdichtungen im Boden wird das Tiefenwachstum ihrer Wurzeln eingeschränkt.

Im Gegensatz zu den Tiefwurzlern wachsen Flachwurzler mit der Hauptwurzel nur wenig in die Tiefe. Diese bilden dafür tellerförmige Seitenwurzeln aus, die zur Seite streichen. Ausgesprochene Flachwurzler haben sich im Ackerbau nicht durchgesetzt. Flache Büschelwurzeln bilden z.B. Zwiebeln als monokotyle Pflanzen.

Der Drang nach unten

Ab dem Keimen wachsen die Primärwurzeln in die Tiefe und können bis zur Bestockung bereits eine Tiefe von 20 bis 30 cm erreicht haben. Mit dem Bestocken des Getreides setzt die Bildung von Kronenwurzeln ein. Bis Schossbeginn hat das Wurzelsystem eine Tiefe von 60 cm und mehr erreicht. Ein Tiefenwachstum ist bis zur Blüte möglich. Nach der Blüte übersteigt der Wurzelabbau immer mehr die Wurzelneubildung. Eine Stickstoffspätdüngung in der späten Schossphase kann den Wurzelabbau verlangsamen.

Störschichten, wie z.B. Verdichtungen, Steine und Sandlinsen, oder Staunässe bzw. auch fehlendes Wasser begrenzen hingegen das Wurzelwachstum in die Tiefe. In große Hohlräume, die schnell austrocknen, können Wurzeln ebenfalls nicht hineinwachsen. Diese entstehen nach einer Lockerung ohne ausreichende Rückverfestigung. In Böden mit niedrigen pH-Werten können auch Eisen und Aluminium, die bei pH-Werten unter 5,5 verstärkt in Lösung gehen, das Wachstum der Wurzelspitzen hemmen. Die Wurzelspitzen sind dann verdickt.