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Mykorrhizierung: Die Interaktion von Wurzeln und Boden besser verstehen


Deutsche Baumschule - epaper ⋅ Ausgabe 7/2018 vom 13.07.2018

Manche Bäume können auch unter widrigen Wachstums bedingungen gut gedeihen. Warum das so ist, zeigt ein Blick auf biologische Zusammenhänge und Wechselwirkungen. Daraus ergeben sich Konsequenzen für eine nachhaltige Stadtbegrünung.


Der niederländische Baumexperte Pius Floris ist Gründer des auf Bodenbiologie spezialisierten Unternehmens Plant Health Cure (PHC) in Oisterwijk. Er untersucht u.a. die Wechselwirkungen zwischen Wurzel und Boden. Zum Thema sprach er auf den Deutschen Baumpflegetagen in Augsburg. Hier sein Vortrag:

Das Wurzelsystem der Bäume hat vier Funktionen:
● dem Baum Halt bieten,
● ...
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Artikelbild für den Artikel "Mykorrhizierung: Die Interaktion von Wurzeln und Boden besser verstehen" aus der Ausgabe 7/2018 von Deutsche Baumschule. Dieses epaper sofort kaufen oder online lesen mit der Zeitschriften-Flatrate United Kiosk NEWS.

Bildquelle: Deutsche Baumschule, Ausgabe 7/2018

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Das Wurzelsystem der Bäume hat vier Funktionen:
● dem Baum Halt bieten,
● chemische Komponenten herstellen und speichern,
● Nährstoffe und Wasser transportieren und speichern
● symbiontisch wirkenden Pilzen und Bakterien ein Zuhause bieten.

In der Bucht von Funde in Kanada: Der Tidenhub beträgt hier 16 Meter.


Links mit Mykorrhiza, behandelt 2014, rechts ohne (Aufnahme von 2017).


Fotos: Floris

Der Transport von Wasser und Nährstoffen verläuft danach größtenteils über die Mykorrhiza-Hyphen. Der Pilz bezieht den Zucker, den er zum Überleben benötigt, direkt aus den jungen Wurzeln. Als Gegenleistung wachsen die Hyphen bis in die mineralischen Bodenteile, wo Nährelemente gelöst und bis in die Wurzeln transportiert werden. Wenn es einer Feinwurzel nicht innerhalb von drei bis vier Wochen gelingt, eine Symbiose mit Mykorrhiza bildenden Pilzen zu etablieren, stirbt sie ab. Von dem Meristem-Gewebe aus wird wieder eine neue Wurzel gebildet.

Dieser Prozess kann sich lange Zeit hinziehen und „kostet“ den Baum sehr viel Energie. Wenn eine gute Kolonisierung ausbleibt, verschlechtert sich der Zustand des Baumes. Manchmal wird dieser „Verfall“ als Stocken des Baumes wahrgenommen und in der Not wird der Baum zusätzlich gedüngt. Dies kann dann ein oder zwei Jahre für Wachstum sorgen. Nach diesem Zeitraum verschlechtert sich nach unseren Erfahrungen der Zustand des Baums aber noch schneller. Es ist wichtig zu wissen, dass dieses äußerlich sichtbare Wachsen nichts mit einem gesunden Ernährungszustand oder einer vermeintlich hinzugewonnenen Vitalität des Baumes zu tun hat.

Rhizosphäre – Bakterien und Mykorrhizen

Der Mangel an Symbionten rund um die Baumwurzeln kann nicht mit einer normalen chemischen Bodenuntersuchung nachgewiesen werden. Bäume können nicht „gesund wachsen“, wenn wichtige Bodenorganismen fehlen und nicht genügend Mykorrhiza bildende Pilze in oder um die Wurzeln herum wachsen.

Die grundlegende Bedeutung von Mykorrhiza bildenden Pilzen wird von manchen bestritten. Sie verweisen in diesem Fall auf die schlechte Bodenqualität, eine zu geringe Wassermenge, eine zu geringe Menge an organischen Stoffen oder eine zu hohe Verdichtung des Bodens. Alle diese Aspekte haben zweifellos einen großen Einfluss auf das Wachstum und die Gesundheit von Bäumen, aber wenn die grundlegende Symbiose zwischen Bakterien, Pilzen und Wurzeln fehlt, wird ein Baum nie „funktionieren“ können.

Die Neupflanzung von Bäumen im städtischen Raum ist oft mit hohen Kosten für die Erstellung der Pflanzgrube verbunden, die mit „guten“ Baumsubstraten gefüllt wird. Aber so schön dies zu Beginn der Entwicklung eines Baumes auch scheint, so fatal ist dies, wenn der Baum älter wird und der durchwurzelbare Raum sich auf die Größe des Pflanzlochs begrenzt. Dann treten schnell große Stabilitätsprobleme auf. Eine gute Standortvorbereitung hat somit eine große Bedeutung.

Nicht so viel Bodensubstrat austauschen

Diese Methode der Baumpflanzung in einem belebten städtischen Umfeld eignet sich für einen bestimmten Zeitraum. Aber wenn von einem Baum erwartet wird, dass er „für die Ewigkeit“ gepflanzt wurde, sind nach unserer Erfahrung Standorte mit groß ausgetauschtem Bodensubstrat fatal. Die schönsten, am meisten verehrten und bedeutungsvollsten Bäume der Welt wachsen alle auf „schlechten“ Böden. Man braucht nicht viel Phantasie, um diese Art von Bäumen vor dem geistigen Auge erscheinen zu lassen.

Einer der wichtigsten Gründe, weshalb Bäume so lange auf „schlechten“ Böden wachsen können, liegt in der Wechselseitigkeit des Systems. In der Natur finden sich wahrscheinlich keine Organismen, die nur eine einzige Funktion haben. Die Literatur zum Thema „Mykorrhiza“ zeigt deutlich auf, welchen Mehrwert sie für ein normales und gesundes Funktionieren von Pflanzen haben (6). Der Bedeutung und Wichtigkeit von Mykorrhiza bildenden Pilzen für den Boden per se wird verhältnismäßig wenig Aufmerksamkeit geschenkt.

Jeder Baum hat ein „berechtigtes Interesse“, dass der Boden, in dem seine Wurzeln wachsen, qualitativ „gut“ ist. Das bedeutet, dass ausreichend Mineralstoffe, Gasaustausch und Sauerstoff, aber auch genügend Wasser vorhanden sein müssen. Zudem müssen ausreichend organische Stoffe vorhanden sein, sodass sich Mikroorganismen bilden können und der Boden gesund bleibt. Hierfür sind im Wesentlichen die Mykorrhiza bildenden Pilze verantwortlich.

Pilzhyphen wachsen um und in die Wurzel. Sie tauschen Wasser und Nährstoffe aus.

Vesikel: Pilz-Speicherorgan, Arbuskel: Kontaktstelle Wurzel – Pilz


Foto: Floris

Gestörtes Verhältnis Krone – Stamm


Foto: Floris

Die Hyphen verschiedener Mykorrhiza bildender Pilze können in einem Teelöffel Erde bis zu einen Kilometer lange Pilzfäden bilden (8). Die Hyphen von Endo-Mykorrhiza produzieren zudem eine Art „Leim“ (Glomalin), der die Bodenpartikel miteinander verbindet – sowohl die mineralischen als auch die organischen Bodenpartikel. Hieraus entstehen Boden-Aggregate (9). Dabei handelt es sich um verklumpte Partikel Erde, die größere Krümel bilden. In dem Maße wie die Aggregatbildung im Boden zunimmt, nimmt das Porenvolumen zu und wird der Boden sauerstoffreicher.

Aufgrund des größeren Zwischenraums zwischen den Bodenpartikeln ist auch die Wasserspeicherkapazität in den organischen Partikeln größer. Ferner ermöglicht ein größeres Porenvolumen auch einen leichter zu durchwurzelnden Raum. Zudem ist Glomalin ein sehr wichtiger Baustein bei der CO2-Bindung im Boden.

Eine gewisse Menge Mykorrhiza bildender Pilze wird immer aus der Baumschule im Wurzelballen mitgeliefert. Für die Neupflanzung muss ein Pflanzloch ausgehoben werden. Problematisch ist, dass die aus dem Pflanzloch stammende Erde meist biologisch „tot“ ist, da die von Pilzfäden und Bakterien gebildeten Bodenstrukturen durch die massiven Grabearbeiten meist zerstört wurden.

Die neuen Wurzeln, von denen es nun abhängt, ob ein Baum gut anwächst und sich weiter gut entwickelt, wachsen aus dem Wurzelballen heraus und gelangen so in eine sehr stark gestörte Umgebung. Die Chance, dass sie in dem neuen Pflanzsubstrat mit den nützlichen Bakterien und Mykorrhiza-Sporen in Berührung kommen, ist sehr gering. Dies hat zur Folge, dass der Baum eine unnötige Depression erleidet.

Wenn das Pflanzsubstrat mit Mykorrhiza-Sporen und Rhizosphäre-Bakterien angereichert wird, ist nach unseren Erfahrungen die Chance, dass die sich neu ausbildenden Wurzeln direkt mit ihren Symbionten in Kontakt kommen und in dem neuen Pflanzsubstrat wachsen, signifikant größer. So lässt sich der Anwuchserfolg gepflanzter Bäume wesentlich erhöhen.

Baumanbindung und Wurzelwachstum

In der Regel werden Bäume nach der Anpflanzung mit Baumpfählen gesichert. Oft ist es üblich, Bäume nach der Neupflanzung sehr hoch zu fixieren, sodass sie sich bei starkem Wind möglichst wenig seitlich bewegen. Sie stehen trotz Wind fast statisch gerade. So soll gewährleistet werden, dass der Wurzelballen möglichst stabil im Boden steht und die jungen Wurzeln nicht bei jedem Windstoß abreißen. Obwohl dies in der Theorie klar und logisch ist, hat sich in der Praxis gezeigt, dass die hohe Fixierung von Bäumen schlecht für die Wurzelneuausbildung ist. Schon 1985 zeigte eine Untersuchung von Patch im Auftrag der englischen Forstverwaltung, dass es für das Wurzelwachstum besser ist, wenn fixierende Baumpfähle maximal ein Drittel der reinen Stammlänge aufweisen.

Untersuchungen aus der Praxis, die seither in den Niederlanden durchgeführt wurden, haben gezeigt, dass Baumpfähle mit einer Höhe von etwa 40 Zentimeter über Bodenoberkante am wirksamsten sind, um ein schnelles Anwachsen und ein weiteres Wachstum zu gewährleisten.

Ein Naturgesetz besagt: „Funktion kreiert Gewebe“: Durch Belastung werden Muskeln fester (wie ein gebrochenes Bein im Gipsverband nicht „benutzt“ und daher schnell dünner wird). Dasselbe gilt für das Wachstum von Bäumen. Baumfachleute kennen Phänomene wie „Stützholz“ und „Zugholz“, für Wurzeln gilt genau dasselbe. Normalerweise fängt die Baumkrone die Windbelastung teilweise auf und die Kräfte werden über den Stamm zu den Wurzeln und zum Boden abgeleitet. Sowohl für den Stamm als auch für die Wurzeln ist dies ein Signal, um vor Ort mehr Holzgewebe zu produzieren. Wenn ein Baum durch einen langen Baumpfahl gesichert wurde, wird die Windkraft, die auf die Baumkrone ausgeübt wird, über den Baumpfahl in den Boden abgeleitet, ohne den Stamm und die Wurzeln nennenswert zu belasten. Die Folge ist, dass verhältnismäßig wenig Stammgewebe (wenig Dickenwachstum) und wenig Wurzeln gebildet werden.

Neupflanzung in den Niederlanden


Foto: Floris; Grafik: Floris

Kurze Pfähle erhöhen die Stabilität

Anders verhält es sich, wenn ein neu gepflanzter Baum mit einem kurzen Baumpfahl gesichert wird. Die Stabilität des Wurzelballens ist erhöht, sodass neu ausgebildete Wurzeln nicht bei jedem Windstoß abgerissen werden. Der Wind hat aber weiter freies Spiel, was den Baum betrifft, der Stamm wird schnell dicker und viele neue Wurzeln können ausgebildet werden. In der Praxis sind kurze Baumpfähle mit einer Länge von 120 Zentimeter (80 Zentimeter im Boden) ausreichend, um Bäumen zwei Jahre lang Halt zu bieten. So können sie schnell viele neue Wurzeln ausbilden. Die Abbildung auf Seite 38 zeigt einen Baum, der mit „langen“ Baumpfählen gesichert wurde. Wie man an der Baumkrone erkennen kann, steht dieser Baum schon einige Jahre an dieser Stelle. Die Stammdicke und daher auch die Wurzelentwicklung sind deutlich hinter der Kronenentwicklung zurückgeblieben. Grund hierfür ist, dass der Baum dem Stamm oder den Wurzeln nicht ausreichend Nährstoffe für das Wachstum zukommen lassen konnte. Wenn die Baumpfähle jetzt entfernt würden, wäre es sehr wahrscheinlich, dass der Baum bei Wind zusammen mit dem Wurzelballen umgeweht würde.

Je nach Art der Pfählung wirken die Kräfte des Windes unterschiedlich auf den Baum.


Dies stärkt scheinbar das Argument, Bäume länger an Baum - pfählen stehen zu lassen. Aber das Gegenteil empfiehlt sich. Bäume mit kurzen Baumpfählen entwickeln sich schneller, wachsen besser und sind windbeständiger. Auch in den Niederlanden dauerte es lange, bevor diese Einsicht reifte und in der Praxis umgesetzt wurde. Inzwischen werden aber über 60 Prozent aller neu gepflanzten Bäume in den Niederlanden mit kurzen Baumpfählen erfolgreich angepflanzt – sogar an der Nordseeküste.

Fazit

Unsere Erfahrungen zeigen, dass für gesunde Bäume auf urbanen Standorten mehr Kenntnisse über die Wurzeln und deren Wachstum sowie über den Boden und die Bodenorganismen notwendig sind. Ohne Wissen um die und Verständnis der biologischen Zusammenhänge und deren Wechselwirkungen wird es immer wieder zu Ausfällen und damit auch zu finanziellen Verlusten kommen.