Anwendungsmöglichkeiten, Interpretation, Ausblick

Überwachung der Bodenfeuchte am Baumstandort

von:
Baumstandort Jungbäume
Heiße, trockene Sommer und fehlender Regen setzen den Stadtbäumen verstärkt zu. Foto: Ines Lauzat, Pro Baum

In den vergangenen Jahren wurde mit den trockenen Sommern die Problematik bezüglich der Bewässerung von Bäumen im urbanen Raum und speziell die Bewässerung von Jungbäumen und Neuanpflanzungen immer deutlicher. Das im städtischen Raum aber auch im Umland sichtbare Absterben von Bäumen hat zu einem gesteigerten, öffentlichen Bewusstsein und damit verbunden zu einer Erhöhung der Anforderungen an die Planung und Umsetzung einer regelmäßigen Bewässerung nicht nur für Jungbäume geführt.

Um diesen Anforderungen nachhaltig gerecht werden zu können, rücken ein effektiver Umgang mit der Ressource Wasser und eine möglichst zielgerichtete Planung von erforderlichen Bewässerungsgängen stärker in den Vordergrund. Besonders im Bereich der Jungbaumpflege erfolgt die Bewässerung häufig unabhängig von der tatsächlichen Situation am Baumstandort in zuvor festgelegten Intervallen mit meist einheitlichen oder in Abhängigkeit der Baumdimension abgestuften Wassermengen.

Die Überwachung der Bodenfeuchte am Baumstandort oder genauer die Messung der Bodenwasserspannung (Saugspannung) an für bestimmte Bereiche oder Baumgruppen repräsentativen Baumstandorten kann ein effektives Werkzeug zur bedarfsgerechten Bewässerung von (Jung-) Bäumen und zur nachhaltigen Verwendung der Ressource Wasser darstellen.

In Abbildung 1 sind die an einem Beispielstandort eines 2020 gepflanzten Jungbaums im Zeitraum von Mitte August bis Anfang Oktober 2021 aufgezeichneten Werte der Bodenwasserspannung in Verbindung mit den aufgezeichneten Niederschlagsmengen dargestellt. Zusätzlich sind die durch die Kommune gemeldeten Bewässerungsgänge (grüne Pfeile) mit je circa 150 Liter Wasser eingezeichnet.

Zum einen verdeutlicht der Blick auf das Diagramm, dass die gemessene Bodenwasserspannung im dargestellten Zeitraum nicht unter circa -65 Kilopascal gefallen ist und sich somit durchgehend oberhalb des theoretisch angenommenen Grenzwertes von rund -100 Kilopascal oder einem pF-Wert von circa 3 bewegte (der pF-Wert wird als dekadischer Logarithmus der Bodenwasserspannung als Maß für die Saugspannung im Boden verwendet).

Unter der Annahme, dass eine Bewässerung zur Vermeidung von Trockenstress bei Jungbäumen ab einer Bodenwasserspannung von circa -100 Kilopascal erfolgen beziehungsweise ab einem Wert von circa -80 Kilopascal geplant werden sollte, zeigt das Diagramm zum anderen, dass die beiden Mitte August und Mitte September durchgeführten, turnusmäßigen Bewässerungsgänge zu diesen Zeitpunkten auf Grundlage der gemessenen Bodenwasserspannung nicht erforderlich gewesen wären.

Die im dargestellten Zeitraum aufgezeichneten Niederschlagsmengen wären voraussichtlich ohne zusätzliche Bewässerung ausreichend gewesen, um die Bodenwasserspannung in beiden untersuchten Tiefen von circa 30 und 60 Zentimeter oberhalb des theoretischen Grenzwertes von circa -80 bis -100 Kilopascal zu halten.

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Baumstandort Jungbäume
Abb. 1: Messwerte der Bodenwasserspannung an Jungbaumstandort und aufgezeichnete Niederschlagsmengen (Quelle Niederschlag: wetter.com). Sensoren S1 bis S6 in 30 und 60 Zentimeter Tiefe. Grüne Pfeile = zusätzliche Bewässerungsgänge. Grafik: Rüdiger Masson

Die Überwachung der Bodenwasserspannung an zuvor festgelegten Messpunkten kann auch zur Aufzeichnung und Auswertung des Wassereintrags zum Beispiel in eine Grünfläche mit Baumbestand genutzt werden. Dabei steht besonders im Umfeld von älteren Bestandsbäumen weniger die Frage nach den zuvor festgelegten Grenzwerten der angestrebten Bodenwasserspannung im Vordergrund, sondern vielmehr die Frage nach dem messbaren, regelmäßigen Wassereintrag und dem Bewässerungserfolg.

Der Bewässerungserfolg als abstrakte Größe könnte hierbei zum Beispiel daran festgemacht werden, ob die über die Bodenwasserspannung untersuchte Bodenfeuchte auch in tieferen Schichten durch die je Bewässerungsgang eingebrachte Wassermenge erhöht werden konnte. Durch die Installation der Sensoren zur Messung der Bodenwasserspannung in unterschiedlichen Tiefen (z. B. 30, 60 und 90 cm) lässt sich demnach eine Aussage über die Eindringtiefe des Wassers in den Boden und somit über die Effektivität des durchgeführten Bewässerungsgangs oder über die Nachhaltigkeit des zurückliegenden Regenereignisses treffen.

Die Abbildung 2 zeigt die im Zeitraum von Mitte August bis Ende Dezember 2021 im Bereich einer Beispielgrünfläche mit Bestandsbäumen in der Reife- und Alterungsphase gemessenen Werte der Bodenwasserspannung in circa 30, 60 und 90 Zentimeter Tiefe sowie die in diesem Zeitraum aufgezeichneten Niederschlagsmengen. Zusätzlich sind die durch die zuständige Kommune gemeldeten Bewässerungsgänge an zuvor festgelegten Bewässerungspunkten eingezeichnet (blaue Pfeile).

Die dargestellten Messwerte zeigen unter anderem, dass die natürlichen Niederschlagsmengen Mitte August, Mitte September und Anfang Dezember zwar ausreichten, um die über die Bodenwasserspannung im Bereich der Sensoren in 30 und 60 Zentimeter Tiefe gemessene Bodenfeuchte zu erhöhen, jedoch nicht zu einer Reaktion des Sensors in 90 Zentimeter Tiefe führten.

Mitte August beziehungsweise Mitte September führten erst die zusätzlich im Umfeld des in 90 Zentimeter Tiefe installierten Sensors durchgeführten Bewässerungsgänge zu einer deutlichen Reaktion und Erhöhung der Bodenfeuchte in dieser Tiefe. Im Dezember führten die Niederschläge zu Beginn des Monats zunächst zu einer deutlichen Erhöhung der Bodenfeuchte in den oberen Bodenschichten.

Erst der stärkere Niederschlag zwischen Weihnachten und Silvester führte letztlich auch im untersuchten Bereich in etwa 90 Zentimeter Tiefe zu einer nachhaltigen Reduzierung der Bodenwasserspannung beziehungsweise Erhöhung der Bodenfeuchte.

Die in Abbildung 2 dargestellten Messwerte im Umfeld von älteren Bestandsbäumen zeigen im Vergleich mit den Messwerten in Abbildung 1 (Zeitraum Mitte August bis Anfang Oktober 2021) innerhalb der Baumscheibe eines Jungbaums in der gleichen Stadt einen ähnlichen Kurvenverlauf mit jedoch in der Größenordnung deutlich voneinander abweichenden Werten der Bodenwasserspannung.

Diese Beobachtung zeigt, dass die für Jungbäume theoretisch angenommenen Grenzwerte der Bodenwasserspannung zur Vermeidung von Trockenstress nicht ohne Weiteres auf die Auswertung der gemessenen Werte im Umfeld von älteren Bestandsbäumen übertragen werden können.

Außerdem gilt es zu beachten, dass die Überwachung der Bodenwasserspannung mit der hier dargestellten Methode stets nur lokal an definierten Messpunkten und in zuvor festgelegten Tiefen erfolgt und somit für die Bestimmung des Bewässerungsbedarfs beziehungsweise die Festlegung von Bewässerungszeitpunkten für ältere Bestandsbäume nur bedingt geeignet ist, da das tatsächliche Wurzelwachstum beziehungsweise die durch die Wurzeln erschlossenen Bodenhorizonte und vorhandenen wasserführenden Bodenbereiche in den meisten Fällen unbekannt sind.

Baumstandort Jungbäume
Abb. 2: Messwerte der Bodenwasserspannung im Umfeld von Bestandsbäumen und aufgezeichnete Niederschlagsmengen (Quelle Niederschlag: DWD, wetterkontor.de). Sensoren in 30, 60 und 90 Zentimeter Tiefe. Blaue Pfeile = zusätzliche Bewässerungsgänge. Grafik: Rüdiger Masson

Mit der zuvor dargestellten Methode zur Überwachung der Bodenwasserspannung innerhalb von Grünflächen mit Bestandsbäumen ist auch eine Auswertung sowie Kontrolle von zum Beispiel fest installierten Bewässerungssystemen oder manuell durchgeführten Bewässerungsgängen unter anderem im Umfeld von an Baumaßnahmen angrenzenden Bäumen oder im Bereich von temporär genutzten Flächen mit Teilversiegelung möglich. Bei dieser Anwendungsmöglichkeit spielt die Auswahl der Messpunkte und die tatsächliche Position der installierten Sensoren zur Messung der Bodenwasserspannung eine wichtige Rolle und sollte bei der Interpretation der Messwerte stets berücksichtigt werden.

Sollte das Ziel der Überwachung die Bewertung zum Beispiel einer fest installierten und mit einer definierten, wöchentlichen Wassermenge programmierten Tröpfchenbewässerung sein, so ist darauf zu achten, dass die in unterschiedlichen Tiefen installierten Sensoren sich vollständig im Einflussbereich der Tröpfchenbewässerung befinden und somit sowohl die natürlichen Niederschläge als auch das vom Bewässerungssystem eingebrachte Wasser anzeigen können. Sollte das Ziel der Untersuchung jedoch die Bestimmung beziehungsweise Überwachung der tatsächlich bewässerten Fläche sein, so ist auf eine repräsentative Anordnung der Sensoren im gesamten Wurzelbereich zu achten.

Die zuvor geschilderten Methoden können im Umfeld von älteren Bestandsbäumen näherungsweise auch zur Bestimmung von Bewässerungszeitpunkten beziehungswiese zur Bestimmung der zur Erreichung der angestrebten Bodenwasserspannungen erforderlichen Wassermengen herangezogen werden. Bei dieser Anwendungsmöglichkeit sollte jedoch stets berücksichtigt werden, dass je nach Auswertungsmodell mit Mittelwerten der lokal gemessenen Bodenwasserspannungen gearbeitet wird und die Benennung der theoretisch angenommenen Grenzwerte jeweils individuell erfolgen muss.

B.Sc. Julia Mende
Autorin

B.Sc. Landschaftsökologie und Naturschutz, Masterstudentin

Universität Greifswald

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