Identifikation dreidimensionaler Muster von Bodenparametern im Wurzelraum von Eichen mit GAM

Trippstadt

2008

S. 140-149

5 Abb., 1 Tab., 9 Lit. Ang.

Artikel aus einem BuchUnselbständiges Werk

200156528

Nach wie vor kommt es in vielen Waldgebieten zum Absterben von Eichen ("Eichensterben"). Eine wichtige Hypothese zur Ursache ist ein Zusammenhang mit Belüftungsmängeln im Boden. Diese Hypothese wurde auf der Basis von Daten von 36 Dauerbeobachtungsflächen in Baden-Württemberg anhand eines nachgewiesenen empirischen Zusammenhanges zwischen Parametern der Bodenbelüftung und dem Gesundheitszustand der Eichen aufgestellt. Ziel des laufenden Forschungsprojektes ist die Überprüfung dieser Hypothese anhand der möglichen Kongruenz von kleinräumigen Mustern der Feinwurzelverteilung und von belüftungsrelevanten bodenphysikalischen Parametern im Wurzelraum von kranken und gesunden Eichen. An präparierten Wänden von Bodeneinschlägen wurd die Verteilung von Feinwurzelspitzen erhoben. In einer 10 cm tiefen Scheibe werden auf 1 m Breite bis 80 cm unter Geländeoberfläche vom 10 x 10 cm Raster Bodenproben in natürlicher Lagerung mit 200 cm3 entnommen. Für jede Bodenprofilgrube werden 4 solcher Scheiben beprobt. Damit ist ein Bodenvolumen von 320 l erfasst. Diese Beprobungsdichte kann als die Grenze des praktisch durchführbaren angesehen werden. Zwei besondere Herausforderungen bestehen für die Modellierung möglicher Korrelationen zwischen den bodenphysikalischen Parametern (Bodenproben) und den Feinwurzelverteilungen (Punktmuster). Zum einem liegen die Feinwurzelpunktmuster jeweils zwischen zwei Beprobungsscheiben. Außerdem reultiert die ortspezifische Belüftungssituation, also die mögliche erklärende Variable, aus den Diffusionswiderständen der Bodenkompartimente bis zur Oberfläche und dem in diesen Kompartimenten stattfindenden Sauerstoffverbrauch. Sowohl die Überprüfung der unmittelbaren Kongruenz der Wurzel- und Gasdurchlässigkeitsmuster als auch die Parametrisierung der partiellen Differentialgleichung für den Gastransport erfordern eine Interpolation der Werte im Raum. In einem ersten Schritt werden die Werte mit generalisierten additiven Modellen (GAM) interpoliert, räumliche Abhängigkeiten identifiziert sowie Schätzfehler für die Zwischenräume ermittelt. Auf der Basis dieser Ergebnisse wird entschieden, ob eine Modellierung der möglichen Abhängigkeit zwischen Wurzeldichte und Belüftung mit einer reinen Tiefenfunktion, einem zweidimensionalen Ansatz in Radialrichtung oder dreidimensional erfolgen soll. Ein Fokus der Präsentation wird der Umgang mit den räumlich integrierten runden Stechzylinderproben und den nicht erfassten Zwischenräumen im Rahmen der GAM sein.