Bodenversauerung und Baumwurzelvitalität

Feinwurzel einer Buche. Foto: Anika Richter (WSL).

Problemstellung

Nach dem Sturm 'Lothar' Ende 1999 wurde der Verdacht geäussert, dass Einträge von Luftschadstoffen, welche zu einer Versauerung des Bodens führen, ein Absterben der Wurzeln bewirken. Dieses Absterben der Wurzeln kann die Standfestigkeit der Bäume beeinträchtigen. Bis heute ist es allerdings nicht gelungen, einen direkten Zusammenhang zwischen Bodenversauerung und Wurzelschäden unter natürlichen Bedingungen nachzuweisen (dies im Gegensatz zu Gewächshausversuchen mit Jungpflanzen unter kontrollierten Bedingungen). Dank einer ersten Auswertung einer noch laufenden Untersuchung im Schweizer Mittelland, wo die Wurzelballen von nahezu 400 geworfenen Bäumen untersucht wurden, konnten über 10 Waldstandorte lokalisiert werden, wo die Feinwurzeln ein molares Ca/Al Verhältnis unter 0.2 aufweisen, was gemäss der Fachliteratur als kritisch in Bezug auf Al-Stress gilt. Die Kenntnis dieser Waldstandorte eröffnet uns die einmalige Chance, diese offene Frage bezüglich dem Zusammenhang zwischen Bodenversauerung und Wurzelschädigung zu untersuchen.

Ziel

Ziel des vorliegenden Projektes ist es, die vermuteten Zusammenhänge zwischen Bodenversauerung und Wurzelschädigung nachzuweisen. Dazu soll die ‘Vitalität’ der Feinwurzeln von Buchen an denjenigen Waldstandorten erfasst werden, welche gemäss der Indikatoren für Aluminium-Stress die kritischsten Werte im Schweizer Mittelland aufweisen. Im Weiteren soll geprüft werden, ob die ‘Vitalität’ in Beziehung steht mit dem molaren Ca/Al Verhältnis in Feinwurzeln oder mit der Basensättigung in der Bodenmatrix, welche beide als Indikatoren für Al-Stress als Folge der Bodenversauerung gelten.
Dieses Projekt hat auch zum Ziel, klare Schlussfolgerungen für die Praxis in Bezug auf waldbauliche Strategien zu liefern. Zudem leistet dieses Projekt einen wichtigen Beitrag zur Festlegung wirkungsbasierter Eintragsraten von Luftschadstoffen.

Wissenschaftliche Methoden

• Standorte: ca. 10 Waldstandorte im Schweizer Mittelland (Kte ZH, AG, BE, FR, SO, ZG).
• Baumarten: hauptsächlich Buche, sofern vorhanden.
• Beprobung der Feinwurzeln und des Bodens: mit Hilfe der HUMAX-Bohrmaschine oder eines HUMAX-Hand-Bodenbohrers.
• Vitalität der Feinwurzeln: Respiration  der Feinwurzeln: mit Hilfe einer O2–Elektrode gemäss Comas et al. (2000), TTC-Test an Sämlingen (Reduktion von Triphenyltetrazoliumchlorid zu Formazan; Ruf und Brunner 2002).
• Analyse der Wurzelmorphologie sowie Quantifizierung der Lebend- und Totmasse der Feinwurzeln: WinRhizo, Stereolupe.
• Elementanalysen der Feinwurzeln: ICP-AES.
• Bodenanalysen: pH, sowie NH4Cl-Extraktion und Elementbestimmung mit ICP-AES zur Berechnung der Basensättigung (nur von ausgewählten Proben).
• Gewächshausversuche: mit Baumjungpflanzen und unterschiedlich sauren Waldböden.

Bedeutung für die Praxis

Das vorliegende Projekt liefert wissenschaftliche Grundlagen zum Einfluss versauernder Schadstoffe auf die Wurzelsysteme der Bäume. Dieses Projekt wird beitragen, die Frage zu beantworten, ob diese Schadstoffe die Stabilität vermindern, somit die Sturmgefährdung erhöhen und damit die Waldwirkungen (z.B. Schutz vor Naturgefahren) beeinträchtigen können. Ein Nachweis solcher Zusammenhänge hätte direkte Konsequenzen für waldbauliche Strategien. Zudem leistet dieses Projekt auch einen wichtigen Beitrag zur Festlegung wirkungsbasierter Eintragsraten (critical loads und levels) und damit auf lange Sicht auch zur Prävention von Sturmschäden. - Eine weitere wichtige Funktion erfüllen die Baumwurzeln in Bezug auf die Bodenporen. Baumwurzeln sind mitverantwortlich für die Erhaltung des Porenraumes und der damit verbundenen vielfältigen Funktionen (insbesondere als Filter und als Wasserspeicher). Dabei spielt nicht nur die Gefügebildung für das Porenvolumen eine zentrale Rolle sondern auch der Bodenaufbau und die damit zusammenhängende Porenkontinuität. Den (intakten) Baumwurzeln kommt dabei im Rahmen der standortskundlichen Voraussetzungen und dem waldbaulichen Handeln für die nachhaltige Aufrechterhaltung der Poren einen wesentliche Bedeutung zu.

Finanzierung

Dieses Projekt wird durch die VELUX-Stiftung finanziert.

Bisherige Publikationen

Richter, A., Frossard, E., Brunner I. 2007. Polyphenols in the woody roots of Norway spruce and European beech reduce TTC. Tree Physiology 27, 155-160.

Kontaktpersonen

• Ivano Brunner