Een gezond wortelstelsel heeft zuurstof (O²) nodig voor de verbranding van suikers die gevormd worden door de bladeren tijdens de fotosynthese (zie Fysiologie van bladeren). De energie die daarbij vrijkomt, is noodzakelijk voor wortelgroei en voor essentiële functies zoals de opname van mineralen en voor allerlei celprocessen. Koolstofdioxide (CO²) is een bijproduct van de verbranding. De conditie van de wortels is dus rechtstreeks afhankelijk van de hoeveelheid lucht in de bodem, zijn kwaliteit (vooral het O²-gehalte) en de transportmogelijkheden door de bodem om zuurstof aan te voeren en koolstofdioxide af te voeren.

In onverstoorde en onverdichte bodems daalt het O²-gehalte van de bodemlucht, zelfs 1 m onder het maaiveld, zelden onder 18%. Het CO²-gehalte is er nooit groter dan 2%. Door de wortelademhaling in de bodem is het O²-gehalte er altijd lager en het CO²-gehalte hoger dan in de atmosfeer. Ter vergelijking: in de atmosfeer zijn deze concentraties respectievelijk 21% en 0,03%. Onder verharding kan door een gebrekkig gastransport het O²-gehalte dalen tot 4% en het CO²-gehalte stijgen tot meer dan 15%. Niet alleen kan het O²-gehalte de wortelgroei afremmen, ook een overmaat aan CO² kan problemen geven. In de praktijk blijkt dat het zuurstoftekort al problematisch wordt lang voordat het CO²-gehalte bedreigend wordt (een CO²-gehalte hoger dan 6% kan problemen met de wortelontwikkeling geven). Vanaf welke O²-concentratie wortelgroei belemmerd wordt, is moeilijk te bepalen. De zuurstofvraag van boomwortels en bodemorganismen schommelt namelijk sterk. Lagere temperaturen zorgen voor een hogere tolerantie voor zuurstoftekort. In de winter is de zuurstofvraag dus veel kleiner dan in het groeiseizoen. Bovendien is de ene boomsoort veel toleranter voor lage zuurstofconcentraties dan andere. Zo zijn loofbomen meestal toleranter voor zuurstoftekort dan coniferen. Soorten zoals wilg, populier en els zijn bijvoorbeeld zeer tolerant voor zuurstoftekort, zeker in de winter. Dan kunnen ze weken of zelfs maanden een zuurstofloze situatie overleven, bijvoorbeeld bij overstromingen. Andere soorten zoals esdoorn of beuk, zijn dan weer heel gevoelig voor zuurstoftekort. Globaal gezien vermindert wortelgroei vanaf zuurstofconcentraties onder 10%, terwijl wortelgroei stilvalt bij zuurstofconcentraties lager dan 3%. Als de wortelgroei vertraagt of stopt door zuurstoftekort, is er een verminderde water- en mineralenopname. Daardoor wordt ook de fotosynthese gereduceerd en gaat de boom verwelken. De symptomen zijn dus dezelfde als bij watertekort.

Het zuurstofgehalte van de bodem kan bepaald worden met een zuurstofmeter. Het zuurstofgehalte in de bodem is onderhevig aan schommelingen in het groeiseizoen. Daarom wordt het best een serie van metingen op verschillende tijdstippen uitgevoerd.