und zunehmende Totastanteile.
Da die Feinwurzeldichte mit einer Tiefenauflösung von 4 cm aufgenommen wurde, konnte für jede 4 cm-Tiefenstufe der Zusammenhang zwischen dem Gasdiffusionskoeffizienten des oberen Mineralbodenhorizontes (0–10 cm) und der Dichte der darunter liegenden Feinwurzeln berechnet werden. Abbildung 4 zeigt diesen Zusammenhang exemplarisch für die Tiefenstufe 28–32 cm. Jeder Punkt repräsentiert den mittleren Gasdiffusionskoeffizienten im Oberboden und die mittlere Feinwurzeldichte eines Eichenbestandes in der gezeigten Tiefenstufe. Über die Steigung der Regressionsgerade kann berechnet werden, wie sich die Feinwurzeldichte mit dem Gasdiffusionskoeffizienten des Oberbodens verändert. In der betrachteten Tiefenstufe 28–32 cm geht die Feinwurzeldichte über alle Eichenbestände hinweg um ca. 50 % zurück, wenn der Gasdiffusionskoeffizient an der Bodenoberfläche von 0,1 (gut belüfteter Oberboden) auf 0,01 (schlecht belüfteter Oberboden) sinkt.
Abbildung 4: Zusammenhang zwischen dem Gasdiffusionskoeffizienten (D S /D 0 ) des Oberbodens (0–10 cm) und der Feinwurzeldichte (≤ 1 mm) in der Tiefenstufe 28–32 cm. Jeder Punkt repräsentiert die Mittelwerte eines Eichenbestandes. Die beiden vertikalen Linien befinden sich bei den Gasdiffusionskoeffizienten 0,01 (schlecht belüftet) und 0,1 (gut belüftet), die für die Berechnung des Modells in Abbildung 5 verwendet wurde
Berechnet man für alle Tiefenstufen die durchschnittliche prozentuale Veränderung der Wurzeldichte für einen derartigen Rückgang des Gasdiffusionskoeffizienten, kann man feststellen, dass die Feinwurzeldichte bis in eine Bodentiefe von 80 cm um gut die Hälfte zurückgeht, wenn sich die Belüftungsverhältnisse des Bodens im Grenzbereich zur Atmosphäre verschlechtern (Abbildung 5). Erst in tiefer liegenden Horizonten nimmt der Zusammenhang zwischen Gasdiffusionskoeffizient und Feinwurzeldichte ab. Dort ist die Sauerstoffversorgung für aerobe Organismen möglicherweise aufgrund der großen Entfernung zur Atmosphäre generell eingeschränkt.
Abbildung 5: Modellierte Veränderung der Feinwurzeldichte im Tiefenprofil. Dargestellt ist die Feinwurzeldichte (≤ 1 mm), die sich einstellt, wenn der Gasdiffusionskoeffizient der Bodenoberfläche (0–10 cm) von 0,1 auf 0,01 sinkt. Berechnungsgrundlage ist die Regressionsgleichung jeder Tiefenstufe (vgl. Abbildung 4). Bezugsgröße (100 %) ist die Feinwurzeldichte bei einem Gasdiffusionskoeffizienten von 0,1
In Abbildung 6 sind die Unterschiede in der Feinwurzel dichte zwischen den gesunden Eichenbeständen (das Viertel der untersuchten Eichenbestände mit den vitalsten Kronen) und den am stärksten geschädigten Eichenbeständen (das Viertel der Eichenbestände mit der ungünstigsten Kronenstruktur) dargestellt. Bezugsgröße ist die mittlere Feinwurzeldichte der Bäume in den gesunden Eichenbeständen. In den obersten 25 cm des Mineralbodens ist kein signifikanter Unterschied zwischen der Feinwurzeldichte und der Vitalität sichtbar. Dies ist im Unterboden völlig anders. In 25–60 cm Tiefe ist die Feinwurzeldichte der „geschädigten Bäume“ um ein Drittel geringer als die der „gesunden Bäume“. In größerer Tiefe geht die Feinwurzeldichte der geschädigten Bäume um mehr als die Hälfte zurück.
Abbildung 6: Feinwurzeldichten (≤ 1 mm) „gesunder“ und „geschädigter“ Eichen im Vergleich. Bezugsgröße (100%) ist Feinwurzeldichte der „gesunden“ Eichen
Der Zusammenhang zwischen dem Gasdiffusionskoeffizienten des obersten Mineralbodenhorizontes (0–5 cm) und dem mittleren Feinreisigverlust aller untersuchter Standorte ist in Abbildung 7 dargestellt. Die über die mittlere Kronenstrukturstufe ermittelte Vitalität der Eichen nimmt mit der Abnahme des Gasdiffusionskoeffizienten des Oberbodens ab. Stark geschädigte Eichenbestände finden sich ausschließlich dort, wo die Gasdiffusionskoeffizienten des obersten Mineralbodenhorizontes unter 0,06 sinken. Dabei ist die Eichenart von untergeordneter Bedeutung. Sowohl die Stieleichen als auch die Traubeneichen reagieren sensibel auf Belüftungsstörungen des Oberbodens.
Fazit: In den untersuchten Eichenbeständen konnte ein deutlicher Zusammenhang zwischen der Belüftungssituation des Oberbodens, der Feinwurzelerschließung und der Vitalität der Eichen festgestellt werden. Bis in Bodentiefen zwischen 70 und 80 cm (Abbildung 4) steuert der Diffusionswiderstand des Oberbodens die Feinwurzelerschließung der Eichen. Eichenbestände mit einem hohen Anteil geschädigter Bäume finden sich nur dort, wo die Messungen des Gasdiffusionskoeffizienten Belüftungsstörungen anzeigen.
Abbildung 7: Zusammenhang zwischen dem Gasdiffusionskoeffizienten des Oberbodens und der Kronenvitalität. Die schwarzen Punkte zeigen den Mittelwert, die horizontalen Radien der farbigen Ellipsen die Standardabweichung des Mittelwertes der Gasdiffusionskoeffizienten; die vertikalen Radien die Standardabweichung der mittleren Kronenstrukturstufe
3.3 Melioration durch mechanische Bodenlockerung
Wenn Belüftungsstörungen den Boden als Wurzellebensraum unbrauchbar machen können, stellt sich die Frage, inwieweit die Bodenbelüftung durch Sanierungsmaßnahmen verbessert werden kann und dadurch eine Wiederbesiedlung des Bodens durch Wurzeln ermöglicht werden kann. Im Großraum Heilbronn wurden in den achtziger Jahren Eichen- und Buchenwälder von Militäreinheiten für regelmäßige Manöver genutzt. Die Böden waren durch die militärische Befahrung derart verdichtet, dass die Bäume abstarben und die Verjüngung aufgrund des Bodenzustands nicht auflaufen konnte. In einem verdichteten 160-jährigen Buchen-Eichen-Mischbestand im Stadtwald Heilbronn wurde im Oktober 1991 versucht, die Belüftungssituation des Bodens über eine Bodenlockerung zu verbessern. Der Boden wurde bis zur Tiefe von 60 cm mit dem Verfahren der Abbruchlockerung (vgl. SCHULTE-KARRING et al. 1999) gelockert.
Ziel der Abbruchlockerung war, im Bereich der Spateneinstiche Belüftungskorridore in den Boden zu legen, wodurch sich dort die Lebensbedingungen für Wurzeln und Bodenfauna verbessern sollten. Acht Jahre nach der Abbruchlockerung wurde die Auswirkung dieser Maßnahme auf den Belüftungszustand des Bodens und die Durchwurzelung untersucht. Neben der gelockerten Fläche wurde zusätzlich ein Rückeweg, der aufgrund weiterer Befahrungen nicht von der Lockerungsmaßnahme profitieren konnte sowie eine nicht durch Befahrung und Lockerung beeinflusste Referenzfläche untersucht. Neben der Durchwurzelung wurden die Gas diffusionskoeffizienten bis in 90 cm Tiefe bestimmt.
Da die Lockerungsmaßnahme 1992 bei ausreichender Bodentrockenheit erfolgte, war noch nach 8 Jahren das durch die Abbruchlockerung entstandene Makrogrobgefüge aus außerordentlich festen Brocken sichtbar. Die Brocken selbst waren ca. 5–10 cm groß und nicht durchwurzelt, wurden aber im gesamten gelockerten Raum netzartig von Wurzeln umwachsen. In Abbildung 8 ist der Tiefenverlauf der Gasdiffusionskoeffizienten aller Varianten dargestellt. Auf der nicht gelockerten Fläche ist am Verlauf der Gasdiffusionskoeffizienten deutlich
