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Feuchte-Sensoren im Boden senken Pflegeaufwand


TASPO BAUMZEITUNG - epaper ⋅ Ausgabe 3/2018 vom 08.06.2018

Erfolgreiche städtische Baumpflanzungen und -pflege sind vor allem von der richtigen Bewässerung abhängig. Feuchte-Sensoren im Boden helfen, den Pflegeaufwand zu senken und den Baumerhalt zu sichern.


Artikelbild für den Artikel "Feuchte-Sensoren im Boden senken Pflegeaufwand" aus der Ausgabe 3/2018 von TASPO BAUMZEITUNG. Dieses epaper sofort kaufen oder online lesen mit der Zeitschriften-Flatrate United Kiosk NEWS.

Abb. 1: Fraxinus angustifolia ‘Raywood’ in moderner Bauweise im achten Standjahr, zum Start der Vitalisierung 2016


Foto: C. Sternberg

Besonders frisch gepflanzte oder noch nicht voll am Standort etablierte Gehölze, die über ein wenig verzweigtes Wurzelsystem zur Wasserversorgung verfügen, müssen für eine optimale Weiterentwicklung bei lang anhaltenden Trockenperioden bedarfsgerecht gegossen werden (zum ...

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... Beispiel: Balder 1997; Borgmann gen. Brüser 2014; Borgmann gen. Brüser et al. 2015; Borgmann gen. Brüser et al. Ziel muss dabei auch sein, die Wurzelentwicklung gezielt in die Tiefe zu locken, um potenziell das Grundwasser erschließen und oberflächennahe Wurzelentwicklungen mit den bekannten Belagshebungen zu reduzieren. Lange Trockenheit erhöht zudem die Anfälligkeit für Schwächeparasiten und beeinträchtigt das Gehölzwachstum (Schreiner 2017).

Abb. 2: Installation von Feuchte-Sensoren an Platanen in einer versiegelten Fläche


Fotos: C. Sternberg

Abb. 3: Farbiges Klebeband markiert die verschiedenen Sensor-Tiefen.


Abb. 4: Schematische Darstellung der Sensor-Installation in unterschiedlichen Tiefen: 30 cm (oder im Ballen des Baumes), 60 cm und 90 cm Tiefe


Abb: Arbor Revital

Unnötige Bewässerungen hingegen steigern den Pflegeaufwand und erschweren die Abhärtung der jungen Bäume in der sensiblen Akklimatisierungsphase. Ein schlechtes Anwuchsverhalten und Ausfälle durch Bewässerungsfehler können noch zu oft bei Gehölzpflanzungen beobachtet werden.

Feuchte-Sensoren im Boden werden seit einigen Jahren erfolgreich eingesetzt und sollen wichtige Erfolgsfaktoren vereinen:
● sichere Etablierung der Gehölze am neuen Standort,
● dauerhafter Erhalt vitaler Gehölze,
● weniger und gezielter Pflegeaufwand
● geringe Kosten.

Viele Baumstandorte mit zum Beispiel angrenzenden Pflasterbelägen oder Baumrosten machen es dem pflegenden Gärtner unmöglich, die Bodenfeuchte auf klassische Weise zu kontrollieren. Ebenso kann bei solchen Bauweisen nur wenig auf das erfolgreiche Einwurzeln der Gehölze in das anstehende Erdreich geachtet werden.

Die bloße Verwendung von Gehölzen mit einer höheren Toleranz gegenüber Trockenheit oder der großvolumige Bodenaustausch mit Baumsubstraten mit guter Wasserspeicherkapazität garantieren noch keine vitale Entwicklung der jungen Bäume.

Zu viel des Guten ist nicht nur teuer, sondern mindert die natürliche Anpassung der Gehölze an die lokalen Begebenheiten (induzierte Resistenz). Schlimmstenfalls schlagen die guten Absichten ins Negative um und es kommt bei schlechten Rahmenbedingungen zu Staunässe.

Klassische Kontrolle der Bodenfeuchte stößt an Grenzen

Das einfachste Mittel zur Einschätzung der aktuellen Bodenfeuchtesituation ist die Fingerprobe. Hierzu wird eine kleine Menge an Oberboden zwischen den Fingern zerrieben, um den Feuchtegehalt des Bodens zu bestimmen. Soll in tieferen Schichten geprüft werden, bietet sich ein Bohrstock (Pürckhauer) an. Mit geringem Kraftaufwand lassen sich so Tiefen bis zu 100 Zentimeter erreichen, gleichzeitig wird die Bodendichte überprüft. Das Problem: Überbaute Standorte lassen eine solche Unterbodenkontrolle nur bedingt zu.

Abb. 5: Veränderte Baumscheibe, abgedeckt mit mineralischem Mulch (Körnung 8/16 mm)


Pauschale Bewässerungsempfehlungen sind oft zu hoch

Die Risiken und Kosten für den Ausfall von Gehölzen sind groß. Oft sollen großzügige Wassergaben dieses Risiko besonders an prominenten Plätzen minimieren. Der Anwuchs gelingt damit meist, jedoch können bei übermäßigen Wassergaben neben hohen Pflegekosten auch Nährstoffauswaschungen und Feinkornverlagerungen die Folge sein (FLL 2015).

Automatische Bewässerungssysteme verbrauchen erfahrungsgemäß bis zu 16 Kubikmeter Gießwasser pro Jungbaum und Vegetationsperiode. Das ist kaum mit ressourcenschonender und nachhaltiger kommunaler Baumpflege vereinbar. Bleiben Niederschläge bei hochsommerlichen Temperaturen aus, raten die Empfehlungen für Baumpflanzungen Teil 1 (FLL 2015) ab dem zehnten Tag zur Gabe von 75 bis 100 Liter Wasser.

Doch solche Pauschalisierungen sind unserer Überzeugung nach für die Praxis nicht tauglich, da nicht ressourcenschonend und somit wirklich zielführend.

Dauerhafte Bodenfeuchteüberwachung

Bereits seit dem Jahr 2013 werden in zahlreichen Städten die erforderlichen Gießwassermengen aus Bodenfeuchtemessungen mit langlebigen, frostsicheren und salzunempfindlichen Tensiometern (Prinzip der Gipsblockelektrode) abgeleitet. Beispiele finden sich in Städten wie Berlin, Koblenz, Hamburg, Lübeck, Bielefeld, Ludwigsburg und Leopoldshöhe. Baumarten wie Eiche, Linde und Esche wachsen dort gut und das weitgehend ohne überflüssige Aufwendungen.

Unterschiedliche technische Verfahren kommen bei Sensoren zur Bodenfeuchtemessung zum Einsatz, so zum Beispiel Saugspannung, Widerstandsmessung oder thermische Messung. Die Preisspanne solch langlebiger Sensoren reicht dabei von etwa 50 bis 600 Euro pro Sensor. Eine Batterie, entweder direkt und fest am Sensor angebracht oder extern verbaut, versorgt den Sensor mit Strom. Die externe Unterbringung der Batterie findet beispielsweise in einem Handauslesegerät oder in einem Datenlogger ihre Anwendung.

Um den Wartungsaufwand nach der Sensor-Installation möglichst gering zu halten, werden oftmals Tensiometer mit externer Energieversorgung bevorzugt. Die Sensoren verbleiben für viele Jahre zur Bewässerungssteuerung im Boden und müssen zu einem Batteriewechsel nicht gewartet oder gar vollständig getauscht werden.

Feuchte messen mit Gipsblockelektrode

In der Praxis bewährt hat sich nach bisherigem Kenntnisstand die Feuchtemessung mit einer relativ preisgünstigen Gipsblockelektrode (Markenname: Watermark), die über eine externe Stromquelle verfügt.

Die Anzahl und vertikale sowie horizontale Anordnung der Messpunkte ist standortbedingt zu entscheiden. Um ein möglichst genaues Bild der Bodenfeuchtesituation zu erhalten, sollten mehrere Bodenhorizonte – etwa bei 30, 60 und 90 Zentimeter Tiefe – mit Sensoren ausgestattet werden (Abb. 4). Es ist dabei dringend angeraten, in jeder Tiefe mehrere Sensoren zur Bildung verlässlicher Mittelwerte zu installieren. Es ist aber nicht nötig, jede einzelne Pflanze mit Technik auszustatten.

Kaum Schäden durch Vandalismus

Bislang sind keine nennenswerten Verluste der oder Beschädigungen an den vor-handenen Kontrollboxen zu beklagen. Das Verstecken der Kontrollschächte ist jedoch sicherlich das beste Mittel, um einer mutwilligen Zerstörung vorzubeugen.

Abb. 6: Sensorikauswertung der Bodenfeuchtesituation auf dem Marktplatz 2016 (Grafik oben) und 2017 (unten) im Zusammenhang mit den Niederschlagsmengen in l/m2 und Woche, Saugspannung der Tensiometer in cbar (Centibar; 0 = nass, 199 = sehr trocken) und den zusätzlichen Wassergaben in Liter


Grafik: Borgmann gen. Brüser et al., Arbor Revital

Auf die Installation von Systemen zur vollautomatisierten Datenübertragung – die Daten werden mit Hilfe ortsnaher Antennen direkt auf ein Smartphone übertragen – wurde angesichts der fünfmal höheren Materialkosten und einem ungleich höheren Vandalismusrisiko bislang verzichtet und auf manuelle Ablesung gesetzt. Für schwer zugängliche Bäume, wie zum Beispiel in Mittelstreifen, ist dies unter Umständen die praktikablere Lösung.

Interpretation einer zweijährigen Messreihe aus 2016 und 2017

Durch eine dauerhafte Datenerhebung mittels Feuchte-Sensoren und die Beobachtungen des Gärtners/Baumpflegers entsteht die Grundlage für die Entwicklung einer individuellen standortbezogenen Bewässerungsstrategie. Anhand einer zweijährigen Messreihe aus den Jahren 2016 und 2017 an einem modernen Baumstandort, dessen Baumscheiben-Situation verändert wurde (Abb. 1 und 5), soll diese Dynamik verdeutlicht werden.

2016: Eschen verloren an Vitalität

Die 2009 gepflanzten Purpur-Eschen (Fraxinus angustifolia ‘Raywood’) verloren vorzeitig an Vitalität (Abb. 1). Durch die an fünf repräsentativen Bäumen in drei unterschiedlichen Tiefen (30, 60, 90 Zentimeter) installierten Feuchte-Sensoren konnten die Bäume über die Vegetationsperiode 2016 bei trockenen Bodenverhältnissen bedarfsgerecht gegossen werden.

Mit insgesamt 800 l Gießwasser (vier mal 200 Liter) wurde ein vollständiges Austrocknen der Baumstandorte abgewendet (Abb. 6 oben). Diese „relative Luxusversorgung“ gewährleistete im ersten Jahr der Revitalisierung eine Stärkung der geschwächten Pflanzen. Gegebene Nährstoffe, Alginate und Mikroorganismen waren durch diese Bewässerungsstrategie über die gesamte Vegetationsperiode gut pflanzenverfügbar.

Für Niederschläge bis etwa 10 l/m2 pro Woche konnte belegt werden, dass keine Reaktionen bei den tieferliegenden Sensoren in 60 und 90 Zentimeter Tiefe ausgelöst werden. Lediglich die Sensoren in 30 Zentimeter zeigten feuchte Bodenverhältnisse nach derartigen Niederschlägen an, da diese Regenmengen nicht tiefer in den Boden eindringen. Vereinzelte stärkere Niederschläge (zum Beispiel in den KW 30: 33,2 l/m2) versorgten hingegen auch die tieferen Schichten in geringem Maße. Erst externe Wassergaben (zum Beispiel in KW 39: 200 l/pro Baum) zusammen mit einer guten Niederschlagsgesamtmenge in KW 39 von 21,0 l/m2 durchfeuchteten auch die Schichten in 60 und 90 Zentimeter Tiefe vollständig.

2017: Baumscheiben verändert

Im Frühjahr 2017 wurde die Oberflächenbeschaffenheit der Baumscheiben verän-dert (Abb. 5). Das zur Abdeckung verwendete Baumsubstrat, welches mittlerweile durch Fußgängerbetritt stark verdichtet und regelrecht „zermahlen“ war, wurde gegen mineralischen Mulch ohne Nullanteil (Körnung 8/16 Millimeter) ausgetauscht. Die Einbaustärke beträgt in Abhängigkeit zum Wurzelanlauf etwa zehn Zentimeter (Abb. 5).

Bemerkenswert ist für die Vegetationsperiode 2017, dass vor allem aufgrund der üppigen Niederschlagsverhältnisse in Ostwestfalen neben zwei Flüssigdüngergaben von jeweils 200 Liter keine zusätzliche Bewässerung nötig war, um eine ausreichende Bodenfeuchte zu gewährleisten. Ein leichtes Abtrocknen der Standorte im Herbst 2017 wurde hier aufgrund der äußerst günstigen Situation im Vorfeld und des mittlerweile stabilen Pflanzenzustandes kontrolliert in Kauf genommen.

Granitsplit hatte Einfluss

Mit dem Einbau des grobkörnigen Granit - splits, welcher durch ein Vließ vom tiefergelegenen Baumsubstrat getrennt wird, wurde zudem die Wasserdurchlässigkeit, Aufnahme und Haltefähigkeit der Baumscheibe stark verändert. Dieses wird unter anderem in den Austrocknungsraten des Feuchte-Sensors in einer Tiefe von 30 Zentimeter deutlich (Vergleich Abb. 6).

DIE AUTOREN

M. Eng. Alexander Borgmann gen. Brüser (links) ist Gesellschafter der Firma Arbor revital GbR. Prof. Dr. Hartmut Balder ist Professor an der Beuth Hochschule für Technik Berlin.

Fazit: Sensoren helfen, sind aber kein Wundermittel

Es bestehen hohe Ansprüche an die Qualität von Baumpflanzungen, Stadtbegrünungen und die Pflege öffentlicher Flächen. Dem stehen immer kleinere Personalstände und ein steigendes Bedürfnis, Ressourcen sparsam einzusetzen, entgegen. Der Einsatz von Tensiometern gerade im urbanen Raum kann hier hilfreich, kostenverantwortlich und sinnvoll sein.

Die Bodenfeuchte-Sensoren sind dabei kein Wundermittel. Regelmäßige Messungen der Bodenfeuchte können aber als ein Hilfsmittel für den Baumpfleger dienen, durch sparsame Technik Einblick in tiefere Bodenschichten auch in versiegelten städtischen Situationen zu erhalten.

Verallgemeinerungen zur bedarfsgerechten Wassermenge sind aufgrund der jährlich variierenden Niederschlagsmenge und -verteilung sicher nicht zulässig. Aber Ableitungen zu vergleichbaren lokalen Situationen sind durchaus denkbar und wahrscheinlich praktikabel.

Durch die Auswahl geeigneter Referenzstandorte im Stadtgebiet (sonnig, schattig, vollversiegelt, unterpflanzt und so weiter) können Gehölze und damit Investitionen geschützt und Ressourcen geschont werden. Nötige Bewässerungsmaßnahmen können gezielt und gleichzeitig kostenverantwortlich durchgeführt werden und so neben einer standortgerechten Gehölzwahl sowie einer möglichst guten Standortvorbereitung ein Mittel sein, unseren Straßenbäumen auch in Zeiten klimatischer Veränderung eine langfristig vitale Entwicklung zu ermöglichen.

Literatur

Die Literaturliste zu diesem Beitrag finden Sie unter www.baumzeitung.de, Downloads.