für die Pflanzung von Straßen bäumen – Zwischenergebnisse von Langzeitversuchen. In: DUJESIEFKEN, D.; KOCKERBECK, P. (Hrsg): Jahrbuch der Baumpflege 1999, Thalacker Medien, Braunschweig, 165–175.
LYR, H.; FIEDLER, H.-J.; TRANQUILLINI, W., 1992: Physiologie und Ökologie der Gehölze. Gustav Fischer Verlag, Jena, 620 S.
PETERS, K.-H., 1997: Grabungsfreie Techniken für das Verlegen von unterirdischen Versorgungsleitungen. Beitrag 15. Osnabr. Baumpflegetage.
POLOMSKI, J.; KUHN, N., 1998: Wurzelsysteme. Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft, Birmensdorf, Haupt Verlag, Bern, Stuttgart, Wien, 290 S.
REICHWEIN, S., 2002: Baumwurzeln unter Verkehrsflächen. Beiträge zur räumlichen Planung, Institut für Grünplanung und Gartenarchitektur der Universität Hannover, Heft 66, 247 S.
RIDGERS, D.; ROLF, K.; STÅL, Ö., 2004: Planerische Lösungsansätze für das Problem des Wurzeleinwuchses in moderne Abwassersysteme. Beitrag 22. Osnabrücker Baumpflegetage.
SCHRÖDER, K., 2001: Lassen sich Pflanzfehler der Vergangenheit korrigieren? In: DUJESIEFKEN, D.; KOCKERBECK, P. (Hrsg): Jahrbuch der Baumpflege 2001, Thalacker Medien, Braunschweig, 113–126.
WATSON, G. W.; NEELY, D., 1993: The Landscape below Ground. International Society ob Arboriculture, Savoy/ Illinois, 222 S.
WATSON, G. W.; NEELY, D., 1995: Trees and Building Sites. International Society ob Arboriculture, Savoy/ Illinois, 191 S.
Autoren
Dr. Horst Stobbe und Dipl.-Biol. Thomas Kowol sind im Institut für Baumpflege in Hamburg tätig.
Kontakt: [email protected], [email protected]
* Nachdruck aus/Reprint from Jahrbuch der Baumpflege 2005
Atemnot im Wurzelraum – Der Einfluss der Gasdurchlässigkeit des Bodens auf die Feinwurzelerschließung und die Vitalität von Bäumen *
Respiratory distress in rooting space – The impact of soil aeration deficiencies on fine root distribution and vitality of trees
von Thorsten Gaertig
Zusammenfassung
Wurzeln sind ausgesprochen atmungsaktive Pflanzenteile. Störungen der Bodenbelüftung führen aufgrund gestörter Sauerstoffversorgung bzw. Kohlendioxidentsorgung zur Abnahme der Wurzelatmung und zu Änderungen der Bodenluftzusammensetzung. Am Beispiel von 38 süddeutschen Eichenwäldern wird gezeigt, dass bei abnehmender diffusiver Gasdurchlässigkeit des Bodens die Feinwurzeldichte von Bäumen abnimmt und der Totastanteil im Kronenraum zunimmt. Auf befahrenen Böden sind Gasdurchlässigkeit und Durchwurzelung nur noch so gering, dass der Boden seine Funktion als Wurzellebensraum weitgehend verliert. Durch Bodenlockerungen können zwar Belüftungskorridore geschaffen werden, die von Feinwurzeln intensiv erschlossen werden, eine Sanierung im Sinne von Wiederherstellung der ursprünglichen Funktionenvielfalt kann jedoch nicht erreicht werden. Das bedeutet, dass der Versuch, vorhandene Strukturen zu erhalten und die Neuverformungsrate zu minimieren, immer die oberste Priorität haben muss.
Summary
Roots are particularly respiratory active parts of plants. Oxygen for root respiration must be taken from the ‘free’ atmosphere. Carbon dioxide must be disposed of in the opposite direction. With decreasing soil gas permeability we found increasing carbon dioxide concentration in the soil air and decreasing soil respiration as well as decreasing fineroot formation and reduced stress tolerance of trees. In oak stands in Southwestern Germany heavily damaged oaks have been found only at sites suffering from soil aeration deficiencies. Particularly compaction by vehicles leads to formidable disturbances in soil aeration and dieback of roots. Vice versa improvement of soil aeration status in heavily compacted soils caused a marked recovery of fine roots. However, the full functional capability of soils cannot be restored by technical improvement measures. This means that wellstructured soils must be protected wherever possible.
1 Bodenbelüftung – ein Minimumfaktor für Bäume
Ein Boden ist für Bäume ein geeigneter Wurzelraum, wenn er die Wurzeln gleichzeitig mit Wasser, Nährstoffen und Sauerstoff versorgt und ihnen darüber hinaus die Möglichkeit der Verankerung gibt. Im Gegensatz zur Wasser- und Nährstoffversorgung wird die Notwendigkeit einer ausreichenden Versorgung mit Sauerstoff allzu oft unterschätzt. Dabei ist die Sauer stoffversorgung wie beim Menschen, der wochen lang ohne Nährstoffe, tagelang ohne Wasser aber nur wenige Minuten ohne Sauerstoff überleben kann, von elementarer Bedeutung.
Allein durch die Atmung der Wurzeln werden in Wäldern 25 bis 50 % des in der Vegetationszeit gebundenen Kohlenstoffs verbraucht (QI et al. 1994). Die Voraussetzung für alle aeroben Atmungsvorgänge ist die Versorgung mit Sauerstoff und die Entsorgung von Kohlendioxid. Der von Wurzeln und Bodenorganismen benötigte Sauerstoff muss über den luftgefüllten Porenraum des Bodens aus der freien Atmosphäre nachgeliefert werden, produziertes CO2 muss analog entsorgt werden. Die luftgefüllten Bodenporen haben damit in gewisser Weise für Wurzeln die Funktion, die Bronchien für den Menschen haben. Sie sind die Straßen, auf denen die Luft zum Ort des Gasaustauschs mit dem Organismus geführt wird. Führt eine Veränderung der Bodenstruktur zu einer Verringerung des luftgefüllten Porenraumes oder werden luftleitende Poren unterbrochen, ist der Gasaustausch zwischen freier Atmosphäre und Bodenluft eingeschränkt. Dabei kommt der Struktur des obersten Bodenhorizontes aufgrund seiner Schleusenfunktion eine besondere Bedeutung zu: Die Gasdurchlässigkeit dieser Grenzschicht steuert den Gasaustausch des gesamten Wurzelraumes.
Für Bäume können Belüftungsstörungen dramatische Auswirkungen haben. Es kann angenommen werden, dass aufgrund unzureichender Sauerstoffversorgung und CO2-Entsorgung die Wurzelatmung und damit auch die Wurzelaktivität und das Wurzelwachstum zurückgeht. Das an günstigere Belüftungssituationen angepasste Wurzelwerk passt sich den geänderten Belüftungsverhältnissen an, es wird kleiner. Damit ändert sich das Wurzel-Spross-Verhältnis des Baumes. Der noch an ein größeres Wurzelsystem angepasste oberirdische Teil des Baumes kann nicht mehr optimal mit Wasser und Nährstoffen versorgt werden. Im Bereich der Krone wird versucht, durch Ast- und Zweigabgliederungen wieder einen Gleichgewichts zustand herzustellen (vgl. ROLOFF und KLUGMANN 1997). Treten in dieser labilen Phase schadensverstärkende Faktoren (phytophage Insekten, Pilze, Trockenheit) auf, ist eine Regeneration der Bäume aufgrund des unzureichenden Wurzelsystems nur begrenzt oder gar nicht möglich.
2 Belüftungsstörungen diagnostizieren – aber wie?
Um die genannte Hypothese überprüfen zu können, muss die Belüftungssituation des Bodens beurteilt werden. Übliche bodenphysikalische Strukturparameter wie die Lagerungsdichte oder das Porenvolumen charakterisieren die Transportkapazität eines Bodens für Gase nur unzureichend. Dies mag das Beispiel einer auf den Boden gelegten Folie verdeutlichen: Ohne nennenswerte Änderung bodenphysikalischer Strukturparameter wird der Gastransport in den Boden unterbunden. So einen Plastikfolieneffekt finden wir häufig infolge von Verschmierungen der Bodenoberfläche oder infolge oberflächennaher
