mit der Atmosphäre abgekoppelt. Obwohl die Gasdurchlässigkeit unterhalb einer Tiefe von 10 cm um mehr als eine Zehnerpotenz steigt und sich im Unterboden nicht mehr signifikant von der Gasdurchlässigkeit des ungelockerten Referenzprofils unterscheidet, ist der Boden nahezu wurzelfrei (vgl. Abbildung 9). Im gesamten gelockerten Bodenraum hingegen übertrifft die Gasdurchlässigkeit sogar die unbeeinflusste Referenz.
Durch die mechanische Bearbeitung können Diffusionsbarrieren aufgebrochen, bzw. Belüftungskorridore geschaffen werden. Dies bedeutet, dass wieder Sauerstoff in den Boden gelangen kann bzw. CO2 aus dem Boden heraus diffundieren kann. In der Folge können die Wurzeln den gelockerten Boden bis an die Untergrenze der Lockerung besiedeln. Die Untergrenze der Lockerung verhindert als tief liegende Diffusionsbarriere die weitere Wurzelerschließung.
Fazit: Für die Sanierung stark verdichteter Oberböden ist die Abbruchlockerung eine geeignete Maßnahme, um über Belüftungskorridore die Tiefenerschließung mit Feinwurzeln zu fördern und den Boden als Lebensraum für Wurzeln wieder nutzbar zu machen. Neben diesem Bearbeitungserfolg wird gleichzeitig auch die Grenze der Bearbeitungsmaßnahme und das geringe natürliche Regenerationspotenzial verformter Böden sichtbar. Zum einen zeigt die scharfe Grenze der Wurzeldichte zwischen dem Bereich, der von den Spaten einstichen erreicht wurde, und dem Bereich, der davon nicht erreicht wurde, dass von dem bearbeiteten, gut belüfteten und gut durchwurzelten Bereich kaum Erschließungsvorstöße der Wurzeln in den nicht bearbeiteten Bereich stattfinden. Zum anderen sind auch innerhalb des bearbeiteten Bereichs solche Grenzen sichtbar. Das Innere der durch die Bearbeitung aufgebrochenen Brocken konnte in acht Jahren nicht von den Wurzeln erschlossen werden.
Abbildung 8: Tiefenprofile der Gasdiffusionskoeffizienten der Varianten „Referenz“ „nicht gelockert“ und „mechanisch gelockert“. Die Linien zeigen die Mittelwerte, die farbigen Bänder die einfache Standardabweichung der Messwerte
Abbildung 9: Feinwurzelverteilung (≤ 1 mm) unter dem mechanisch gelockerten Boden (oben) und dem nicht gelockerten Boden (unten). Der Bereich sichtbarer Spateneinstiche ist durch die gestrichelte Linie abgegrenzt
Die eingeschränkte räumliche Wirkung der Abbruchlockerung zeigt deutlich, dass das Schadensausmaß der Vorverdichtung nicht durch die anschließende Bearbeitung kompensiert werden kann. Zudem ist der Zeitraum Erfolg versprechender Bodenlockerung auf wenige Tage im Jahr mit ausreichender Bodentrockenheit beschränkt (vgl. HORN und Lebert 1992).
4 Diskussion und Schlussfolgerungen
Die Ergebnisse der vorgestellten Untersuchungen zeigen, dass die Bodenbelüftung sowohl die Wurzelentwicklung wie auch die Vitalität im Kronenraum beeinflusst. So dürften Belüftungsstörungen an den Symptomen des so genannten „Eichensterbens“ einen nicht zu unterschätzenden Anteil haben.
Eine plausible Wirkungskette der beobachtbaren Schäden kann wie folgt beschrieben werden: Wenn aerobe Atmung unterhalb einer Sauerstoff-Grenzkonzentration bzw. oberhalb einer CO2-Grenzkonzentration nicht mehr möglich ist, führt eine Verengung der Sauerstoffschleuse Oberboden dazu, dass sich diese Grenze bei gleichem Sauerstoffverbrauch in höhere Bodenschichten verlagert. Besonders die stoffwechselaktiven Feinwurzeln sind gezwungen, sich auf den oberflächennahen Wurzelraum zu konzentrieren, der noch über kurze Diffusionswege an die Atmosphäre angeschlossen ist. Feinwurzeln, die nach dem vertikalen Anstieg der kritischen Sauerstoffschwelle unterhalb dieser Schwelle liegen, sterben ab oder wachsen nicht mehr nach. Das Wurzelsystem der betroffenen Bäume wird flacher. Die tieferen Horizonte können nicht mehr zur Wasser- und Nährstoffversorgung genutzt werden. In Trockenzeiten steigt die Schadensdisposition.
Wenn Belüftungsstörungen über eine verringerte Tiefen erschließung zu erhöhter Sensibilität gegenüber Trockenheit führen, ist der Befund ungünstigerer Kronen zustände bei Eichen, deren Oberböden eine verringerte Gasdurchlässigkeit haben, plausibel: Eichen haben die Fähigkeit zur aktiven Triebabgliederung (Kladoptosis). Die regulär gebildete Verzweigung kann in einem sekundären Selektivierungsprozess abgeändert werden, wenn die Umweltbedingungen dies erfordern (ROLOFF und KLUGMANN 1997). Insbesondere bei Wasserstress werden Triebe hydraulisch separiert und fallen ab. ROLOFF und KLUGMANN (1997) sehen die ökologische Bedeutung der Kladoptosis darin, dass die Stoffwechselaktivität des oberirdischen Sprosses optimiert werden kann, bzw. der durch die veränderten Umweltbedingungen veränderten Wuchspotenz der Wurzel angepasst werden kann. Die Ansprache der Vitalität über den Kronenzustand zeichnet demnach den Trockenstress nach, der auf das reduzierte Wurzelsystem zurückzuführen ist.
Jede Bodenverdichtung, sei es durch Befahrung oder durch das bloße Abstellen von schweren Maschinen, Mulden oder Containern, führt zu Bodenschäden, die zu schweren Schädigungen des Feinwurzelwerkes führen. Durch technische Sanierungsmaßnahmen lassen sich verformte Böden nicht wieder in einen auch nur annähernd natürlichen Zustand bringen, sondern allenfalls bestimmte Funktionen wieder herstellen. So kann die Durchwurzelung durch das Anlegen von Belüftungskorridoren angeregt werden.
Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass Beeinträchtigungen der Bodenbelüftung dann besonders schwerwiegend sind, wenn Bäume betroffen sind, deren Wurzeln sich an eine gute Bodenbelüftung angepasst haben. Im Siedlungsbereich wird immer wieder versucht, ältere Bäume in neu anzulegende Spielplätze, Schulhöfe, Park- oder Gartenanlagen zu übernehmen. In der Regel geht mit der Änderung der Nutzung eine Verschlechterung der Bodenbelüftung einher. Gleiches gilt für den Ausbau von Verkehrswegen. So werden beispielsweise beim Radwegebau entlang vorhandener Straßen erhebliche Flächenanteile der an die aktuelle Belüftungssituation angepassten Straßenrandbäume versiegelt und damit große Teile des Belüftungssystems der Bäume zerstört. Die beschriebene Reaktion der Bäume führt dazu, dass schon bald Baumpflegemaßnahmen notwendig sind, um die Verkehrssicherheit zu gewährleisten.
Bei allen Eingriffen im Umfeld von Bäumen ist darauf zu achten, dass die Gasdurchlässigkeit im Bereich der Baumscheibe erhalten wird, um die Belüftungssituation für die Wurzeln nicht zu verschlechtern. Sind Störungen der Gasdurchlässigkeit unvermeidbar, muss versucht werden, die Schäden über die Anlage von Belüftungskorridoren zu kompensieren. Mögliche technische Maßnahmen zur Belüftung des Wurzelraumes und die Reaktion der Bäume sind beispielsweise bei HEIDGER 2004 zu finden.
Literatur
BURTON, A. J.; ZOGG, G. P.; PREGITZER, K. S.; ZAK, D. R., 1997: Effect of measurement CO2 concentrations on sugar maple root respiration. Tree Physiology 17: 421–427.
GAERTIG, T., 2001: Bodengashaushalt, Feinwurzeln und Vitalität von Eichen. Freiburger Bodenkundliche Abhandlungen. Heft 40, 157 S.
GAERTIG, T.; HILDEBRAND, E. E.; SCHÄFFER, J.; WILPERT v., K., 2000: Melioration stark verdichteter Waldböden: Die Wirkung mechanischer Bodenlockerung auf Bodenbelüftung und Durchwurzelung. Allg. Forst Zeitschr./Der Wald 55 (21): 1124–1126.
GAERTIG, T.; SCHACK-KIRCHNER, H.; HILDEBRAND, E. E., 2001: Atemnot im Wurzelraum: Steuert Gasdurchlässigkeit im Boden Feinstwurzeldichte und Vitalität bei Eiche? Allg. Forst Zeitschr./ Der Wald 56 (25): 1344–1347.
GAERTIG, T.; SCHACK-KIRCHNER, H.; HILDEBRAND E. E.; WILPERT v., K., 2002: The impact of soil aeration on oak decline in south-western Germany. Forest Ecology and Management 159 (1–2) 15–25.
GAERTIG,
