Wasser läuft am Stamm ab, nicht nur durch das Laub
Wenn ein Starkregen über einen Buchenbestand zieht, fängt das Laubdach den größten Teil des Niederschlags ab. Was danach als Tropfen von den Ästen fällt, ist der Durchfall. Ein kleinerer Teil läuft jedoch an den glatten Rinden von Stamm und Ästen entlang und sammelt sich am Fuß des Baumes. Diese Stammfracht genannte Wassermenge macht bei der Buche nach Angaben der Fachliteratur in Mitteleuropa fünf bis acht Prozent des Niederschlags aus. Das wirkt wenig. Entscheidend ist, dass dieses Wasser nicht gleichmäßig im Bestand verteilt wird, sondern lokal am Stamm in den Boden sickert und dort eine lokale Feuchtezone schafft.
Wie stark dieser Vorgang die Wasserbilanz eines Bestandes prägt, war lange unklar. Es fehlte vor allem eine Methode, die den Weg des Wassers vom Stamm über den Boden zurück in die Wurzeln und weiter in den Stamm nachzuzeichnen. Eine Untersuchung an der Universität Freiburg hat diese Lücke geschlossen: Mit deuteriumangereichertem Wasser hat das Team den Stammfluss alter Buchen markiert und über mehrere Wochen verfolgt, wie das markierte Wasser durch den Boden wanderte, von alten Buchen aufgenommen wurde und bei jungen Buchen im Unterwuchs auftauchte. Die Ergebnisse zeigen, dass der Stammfluss nicht nur den Baum selbst versorgt, sondern auch die Verjüngung in seiner unmittelbaren Umgebung.
So wurde geforscht
Das Experiment fand vom 1. Juli bis 31. August 2023 auf einer Fläche von 0,75 Hektar am westlichen Hang des Schwarzwaldes bei Ettenheim statt, in einem Mischbestand aus Buche und Fichte mit einzelnen Traubeneichen, Douglasien und Weißtannen. Das Standortklima ist mit 10,4 Grad Jahresmitteltemperatur und 1070 Millimetern Jahresniederschlag typisch; der Boden ist ein Cambisol von 0,9 bis 1,0 Metern Mächtigkeit. Auf der Fläche verteilten die Forscher sechs Versuchsflächen: drei reine Buchenbestände mit je 160 Quadratmetern und drei Mischbestände mit je 320 Quadratmetern und rund 50 Prozent Fichte.
Am 20. Juli brachten sie auf allen sechs Flächen mit Gartenschläuchen eine Wassermenge aus, die einem Niederschlagsereignis von etwa 23 Millimetern Durchfall entspricht. Gleichzeitig wurde der Stammfluss von je drei ausgewachsenen Buchen pro Fläche mit stark deuteriumangereichertem Wasser markiert, insgesamt 18 von 36 adulten Buchen. Ergänzend wurden die Kronen von 15 weiteren, nicht markierten Buchen sowie von 9 Fichten auf den Versuchsflächen beprobt; 9 weitere Fichten auf drei Kontrollflächen dienten als Vergleich. Die Verjüngung umfasste 45 junge Buchen mit 8,7 plus oder minus 2,9 Zentimetern Durchmesser und 2 bis 8 Metern Höhe. Bodenwassergehalt und Isotopenzusammensetzung wurden in vier Tiefen zwischen 5 und 90 Zentimetern mit Sensoren in Zehn-Minuten-Abständen aufgezeichnet, die Xylemwasserverhältnisse teils kontinuierlich, teils durch destruktive Probenahmen in den Kronen. Die Zuordnung der Wasserquellen übernahm ein MixSIAR-Modell.
Die wichtigsten Ergebnisse
Der markierte Stammfluss trug zwischen 3,9 und 14,0 Prozent des Xylemwassers an der Stammbasis der markierten Altbuchen bei. In der Kronenzone lag der Anteil mit 7,2 bis 10,1 Prozent etwas niedriger, aber auf vergleichbarem Niveau. In absoluten Zahlen entsprach das 0,2 bis 5,3 Litern pro Tag. Bereits zwei Tage nach der Markierung, als die Saftflüsse mit maximal 64,5 Litern pro Tag noch hoch waren, lag der markierte Anteil bei 5,2 Litern pro Tag. Vier Wochen später stieg er erneut auf Höchstwerte von 5,3 Litern pro Tag, zeitlich zusammenfallend mit kräftigen natürlichen Niederschlägen.
Der Weg des Wassers durch den Boden verlief eng am Stamm. In 10 Zentimetern Entfernung erreichte die Deuteriumanreicherung am Abend des Markierungstages 1746 Promille, fiel aber bis zum 2. August wieder auf Werte frisch gefallenen Regens. Eine deutliche Abhängigkeit der Bodenwerte von der Entfernung zum markierten Baum war am 24. Juli messbar und am 2. August bereits wieder verschwunden, weil in der Zwischenzeit mehrfach kräftig geregnet hatte. Das markierte Wasser war im Boden bis in 40 Zentimeter Tiefe nachweisbar, tiefer nicht; in 40 Zentimetern Entfernung gab es lediglich eine einzelne auffällige Probe. Genau in dieser oberen Bodenzone bis 40 Zentimeter Tiefe ziehen alte Buchen ihr Wasser überwiegend. Am auffälligsten war die Reaktion der Verjüngung. Junge Buchen in der Umgebung der markierten Altbäume zeigten vom vierten bis zum elften Tag nach der Markierung deutlich erhöhte Deuteriumwerte im Kronenwasser, mit einem Spitzenwert von 586 Promille. Der Anteil markierten Wassers im Xylem dieser Jungbäume erreichte am 31. Juli, elf Tage nach der Markierung, 9,5 Prozent und fiel danach auf 2,1 Prozent am 8. August und 1,1 Prozent am 15. August. Bäume mit mehr als zwei Metern Abstand zu einem markierten Altbaum zeigten überhaupt keinen markierten Wassereintrag. Junge Buchen nutzen das Wasser also aktiv, sie wachsen dafür mit ihren Wurzeln in die nassen Zonen am Stammfuß der Altbäume hinein.
Bei den ausgewachsenen, nicht markierten Buchen und den Fichten ließ sich kein entsprechendes Muster nachweisen. Zwar deuteten einzelne Messungen auf gelegentliche Aufnahme hin, eine belastbare Abhängigkeit von der Entfernung gab es jedoch nicht. Eine klare Erklärung liefern die Autoren für die Fichten: Wegen ihrer rauen Rinde bilden sie praktisch keinen eigenen Stammfluss, und ihre Feinwurzeln liegen überwiegend in den obersten 10 bis 25 Zentimetern, also zu hoch, um die am Stammfuß liegenden Feuchtezonen zu erreichen. In Buchen-Fichten-Mischbeständen verlagern die Fichten ihre Wasseraufnahme laut einer weiteren Untersuchung sogar noch flacher.
Was das für die Praxis bedeutet
Für die Bestandsbehandlung ist die wichtigste Einsicht die räumliche Konzentration: Wasser, das über die Krone auf den Boden fällt, und Wasser, das am Stamm abläuft, verteilen sich völlig unterschiedlich. Wer den Boden schonen und die Verjüngung sichern will, sollte Altbäume nicht vorschnell entziehen, nur weil ihr Kronenraum den Niederschlag abfängt. Der Einzelstamm wirkt als Wasserquelle für die Verjüngung in seinem Umfeld, und diese Leistung lässt sich nur zerstören, indem man den Stamm entfernt.
Der zweite Punkt betrifft die Verjüngung unter den Altbäumen. Buchen unter einem dichten Altbestand erzeugen kaum eigenen Stammfluss, weil das Kronendach mehr als 20 Prozent des Niederschlags abfängt. Gerade die jungen Buchen, die einen Bestand verjüngen sollen, leben damit von Wasser, das sie nicht selbst produzieren. Das spricht dafür, Altbäume und Verjüngung als Einheit zu planen und die Horizontalwurzeln der jungen Buchen zu schonen. In Beständen mit schwacher Verjüngung kann eine Zurücknahme der Fällung in trockenen Jahren wirksamer sein als zusätzliche Bewässerung.
Für wasserbilanzielle Modelle empfehlen die Autoren, den Stammfluss als eigenen Bilanzposten zu führen. Wird er unterschlagen, sind die berechneten Wasserflüsse an den Stammbasen zu niedrig.
Limitations und offene Fragen
Die Studie lief in einem außergewöhnlich feuchten Sommer mit 262 Millimetern Niederschlag und einer mittleren Lufttemperatur von 19,5 Grad. Ob die beschriebenen Effekte in trockeneren Jahren stärker ausfallen, ist damit nicht geklärt. Pro Baum wurde nur eine einzige Markierung durchgeführt, sodass die Versuche für die Jungbäume zeitlich nur ungenau auflösbar waren und die tatsächliche Spitze der Markierungsaufnahme vermutlich unterschätzt wurde. Zudem ist der Schwankungsbereich der Jungbaumwerte sehr groß, weil viele untersuchte Bäume kein markiertes Wasser aufwiesen. Offen bleibt außerdem, wie lange ein solcher Vorteil anhält: Die Messung endete nach gut fünf Wochen, obwohl die Daten bis Ende September einen weiteren, schwächeren Anstieg zeigten.
Quelle
Quelle: Keller, S., Kinzinger, L., Mach, J., Kühnhammer, K., Weiler, M., Orlowski, N., Werner, C. & Haberstroh, S. (2026): Water stable isotopes reveal the ecohydrological importance of stemflow infiltration for mature and juvenile European beech, New Phytologist. https://doi.org/10.1111/nph.71732 (Volltext über die Preprint-Fassung eingesehen)
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