Presseinformation 063/2021

Klimafester Baum

Gegen den Trockenstress: Neues Verfahren aus der Biomechanik lässt Wurzeln in die Tiefe wachsen
Die Methode der Splittzylinder könnte auch Baumwurzeln in tiefere Bodenschichten locken. Der Baum könnte so auch mit größerer Trockenheit zurechtkommen. (Grafik: Claus Mattheck, KIT)
Die Methode der Splittzylinder könnte auch Baumwurzeln in tiefere Bodenschichten locken. Der Baum könnte so auch mit größerer Trockenheit zurechtkommen. (Grafik: Claus Mattheck, KIT)

Baumwurzeln werden von feuchten Bodenbereichen angelockt, ein Phänomen, das als Hydrotropismus bekannt ist. Oberflächliches Bewässern führt deshalb dazu, dass Wurzeln nahe der Oberfläche bleiben, statt in die Tiefe zu wachsen. Biomechaniker des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben mit der Methode der Splittzylinder ein leicht anzuwendendes Verfahren entwickelt, mit dem die Baumwurzeln in tiefere, feuchtere Bodenschichten gelockt werden. Damit sollen die Bäume widerstandsfähiger gegen Folgen des Klimawandels werden.

Stadt- und Parkbäume, aber auch Bäume auf den Grundstücken privater Hausbesitzer leiden durch den Klimawandel und die damit bei uns einhergehenden geringeren Niederschläge immer stärker unter Trockenstress. Pflanzenwurzeln wachsen durch sogenannten Hydrotropismus normalerweise in Richtung höherer Bodenfeuchte. „Regelmäßiges oberflächliches Bewässern führt dazu, dass die Wurzeln Richtung Oberfläche gezogen werden, statt in die Tiefe, wo sie mehr Feuchtigkeit finden“, erläutert Professor Claus Mattheck von der Abteilung Biomechanik am Institut für Angewandte Materialwissenschaften des KIT. „Wir müssen den Wurzeln also einen Anreiz bieten, nach unten zu wachsen.“ Modernere Bewässerungsmethoden bringen bereits mit vertikal eingesetzten Rohren Wasser in tiefere Bodenschichten, locken Wurzeln somit nach unten, wo die Erde nicht so schnell austrocknet.

Mit Splitt gegen Trockenheit

Mit der nun am KIT entwickelten Methode der Splittzylinder könnten sich Straßenbäume in der Stadt, Bestandsbäume in Parks oder im heimischen Garten mit einem einfachen Verfahren besser gegen Trockenheit wappnen. Grundlage dafür ist eine Mischung aus grobem Splitt und Terra preta, einem ursprünglich aus dem Amazonasgebiet kommenden fruchtbaren schwarzen Boden. Diese Mischung soll möglichst tief in die Erde eingebracht werden, etwa durch Bohren eines 20 bis 30 Zentimeter breiten Lochs.

„Wir gehen davon aus, dass die Wurzeln der Bäume von der gut durchlüfteten, durch Verkehrsschwingungen kaum verdichtbaren und mit Terra preta angereicherten Splittsäule angelockt werden und diese zunehmend durchwurzeln“, beschreibt Mattheck das Ziel des Verfahrens. Experimente mit Maispflanzen bestätigen diese Hypothese. Untersuchungen an Bäumen laufen an mehreren Standorten.

Die Idee, hier Terra preta als Dünger zu verwenden, stammt von Siegfried Fink, Professor für Forstbotanik an der Universität Freiburg, der am Amazonas forschte.

Nun sind tiefere Bodenschichten zumeist etwas feuchter und ziehen die Wurzeln somit an. „Wenn im unteren Ende des Splittzylinders die Wurzeldichte zu hoch wird, ist zu erwarten, dass die Wurzeln sich in dieser tiefen und feuchteren Bodenschicht auch außerhalb des vorgegebenen Zylinders breitmachen. Eine dauerhafte Bewässerung ist dann nicht mehr notwendig“, so Mattheck. In der größeren Tiefe finden die Wurzeln auch bei Dürre mehr Wasser.

„Der Splittzylinder ist für die Bäume sozusagen Futterstelle und Wurzeltauchstation in einem und damit Hilfe zur Selbsthilfe“, zeigt sich der Wissenschaftler mit dem neuen Verfahren zufrieden. „Die Durchwurzelung der Splittzylinder braucht aber etwas Zeit und damit der Baumfreund Geduld.“ Lehmböden seien jedoch ungeeignet für diese Methode, weil sie bei Starkregen voll Wasser laufen und die Wurzeln ersticken würden.

Die Methode wurde soeben in einem eBook veröffentlicht, eine wissenschaftliche Publikation mit den wesentlichen Ergebnissen wurde von der Fachzeitschrift Arboricultural Journal akzeptiert.

Originalpublikationen:

Claus Mattheck, Klaus Bethge, Karlheinz Weber, Iwiza Tesari: „Klimafester Baum? Biomechanische Anpassung der Baumwurzel an den Trockenstress“. Auf Anfrage.

C. Mattheck, S. Fink, K. Bethge, K. Weber, I. Tesari: A Strategy to Help Trees Suffering from a Drought, Arboricultural Journal, in Druck.

Als „Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft“ schafft und vermittelt das KIT Wissen für Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist es, zu den globalen Herausforderungen maßgebliche Beiträge in den Feldern Energie, Mobilität und Information zu leisten. Dazu arbeiten rund 9 600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen. Seine 23 300 Studierenden bereitet das KIT durch ein forschungsorientiertes universitäres Studium auf verantwortungsvolle Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor. Die Innovationstätigkeit am KIT schlägt die Brücke zwischen Erkenntnis und Anwendung zum gesellschaftlichen Nutzen, wirtschaftlichen Wohlstand und Erhalt unserer natürlichen Lebensgrundlagen. Das KIT ist eine der deutschen Exzellenzuniversitäten.

jh, 06.07.2021
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