Ökosystemleistungen urbaner Grünflächen

Umfangreiche Untersuchungen haben gezeigt, dass gepflegte, intakte Grünflächen mit entsprechender Wasser- und Nährstoffversorgung diese Ökosystemleistungen deutlich ausgeprägter erbringen und vermitteln können, als ungepflegte, wenig vitale und in ihrer natürlichen Funktion eingeschränkten Pflanzen (Brillman, L., 2022; Acharya et al., 2024). Die in Verbindung mit einer moderaten, nachhaltigen Pflege stehenden negativen Effekte (CO2-Emissionen) wurden bei Betrachtung der Endbilanz sogar überkompensiert.

Durch Verwendung von innovativen Technologien wie beispielsweise E-Motoren, alternative Energie, Blue Ammonia, recycelte Rohstoffe und nicht zuletzt digitales Monitoring und KI können zudem bei der Grünflächenpflege Treibhausgase deutlich reduziert werden.

Nur gesundwüchsige, vitale und intakte Pflanzungen sind also in der Lage, die Wohlfahrtswirkungen optimal zu vermitteln und den städtischen Lebensraum qualitativ zu verbessern. Ohne angepasste Pflanz-und Pflegekonzepte sind jedoch gerade Städte für Pflanzen oft suboptimale Standorte. Abiotische und biotische Stressfaktoren können die Pflanzenvitalität stark beeinträchtigen und die nachhaltige Funktionalität gefährden (Abb. 4).

Stressreaktionen sind oft degenerierende Prozesse, die bereits früh und zunächst kaum wahrnehmbar beginnen. Sind die Symptome erst einmal deutlich ausgeprägt und ersichtlich, ist es für erfolgreiche Maßnahmen oft zu spät oder mit großem Aufwand verbunden. Deshalb ist regelmäßige Kontrolle für gezielte, vorbeugende Maßnahmen entscheidend. Allerdings sind viele Kommunen zunehmend mit knappen Haushaltsmitteln und Fachkräftemangel konfrontiert, sodass dringend notwendige Pflegemaßnahmen oft zu spät oder nur punktuell erfolgen können. Fernerkundung (Remote Sensing) der Grünflächen, mit Erfassung spezieller Daten, wie es beispielsweise im Golf- und Sportrasenbereich zur effektiven und nachhaltigen Bewässerungssteuerung bereits eingesetzt wird, kann auch für öffentliche Grünflächen hier eine gute Option sein.

Pflanzen sind standortgebunden und können den Stressfaktoren nicht entfliehen. Stress ist ein Belastungszustand mit vielfältigen pflanzlichen Reaktionen und Symptomen. Eine Schadwirkung hängt in der Regel von der Stärke (Dosis) und Dauer des einwirkenden Stressors ab. Pflanzen sind per se mit komplexen Abwehrmechanismen ausgestattet, die es jedoch zu fördern und zu unterstützen gilt, um die Toleranz beispielsweise gegen extremen Trocken- und Hitzestress zu erhöhen. Spezielle Nährstoffe wie zum Beispiel Kalium, Magnesium, Eisen, auch das Element Silizium ist hier zu nennen, auch wenn es kein essentieller Nährstoff ist, und vor allem die sogenannten Biostimulanzien auf Basis von Meeresalgenextrakten, Humin- und Fulvosäuren sowie nützlichen Mikroorganismen können die Stressphysiologie der Pflanzen positiv konditionieren. In der Regel sind vorbeugende Applikationen erforderlich; kurative Behandlungen mit Biostimulantien sind je nach Stärke der Symptomausprägung oftmals wenig erfolgreich. Besondere Aufmerksamkeit kommt deshalb dem kontinuierlichen Beobachten und Messen stressrelevanter Parameter zu. Das digitale Monitoring kann über Spektralanalyse (NDVI/EVI) die pflanzlichen Stressreaktionen, die in der Regel mit einer Farbveränderung in den Blättern korrelieren (Abb. 6), messen und rechtzeitig Aussagen über den Vitalitätsstatus geben.

Als NDVI wird der Normalised Difference Vegetation Index bezeichnet, der über eine Verrechnung der Differenz zwischen Reflexion von bestimmten Wellenlängen im Nahinfrarotbereich (NIR) und Rotbereich ein farbkodiertes Bild der Rasenflächen, Bäume und Gehölze erstellt, wobei Rot = niedriger NDVI-Wert, Orange/Gelb = mittlerer NDVI-Wert und Grün einen hohen NDVI-Wert bedeutet (Abb. 6).

Blattgrün (Chlorophyl) beziehungsweise Photosyntheseaktivität ist ein valider pflanzlicher Vitalitätsparameter. Blattgrün absorbiert Licht im blauen und roten Bereich und reflektiert es im Nahinfrarotbereich; grüne, vitale Rasen- und Grünflächen sind daher von hohen Reflexionswerten im NIR-Bereich gekennzeichnet. Im Gegensatz dazu weisen die durch abiotischen oder biotischen Stress betroffenen Pflanzen oft Blätter mit Zellschädigungen, Läsionen, Welke, und geringere Grüngehalte auf, was sich wiederum in niedrigen Reflexionswerten zeigt.

Die Formel des NDVI lautet: NDVI = (NIR – Rot)/(NIR + Rot).

Die Werteskala geht von –1 bis 1 wobei die NDVI - Werte nahe der 1 (0,7-0,9) optimal sind und auf dichte, intakte und vitale Grünflächen deutet. Die Fernerfassung der Werte kann über verschiedene Systeme wie spezielle Anbaugeräte, Luftbilder (Drohnen) oder auch Satelliten erfolgen. Als Orientierung bietet die NDVI-Analyse gute und nützliche Aussagen über den "Grünzustand" und damit den allgemeinen Vitalitätsstatus von Vegetationsflächen, Rasen und Einzelbäumen. Die Interpretation und Zuordnung zu einer konkreten Stressursache /Stressfaktor kann der NDVI allein nicht erfüllen. Hier ist dann ggf. die Korrelation mit anderen Messdaten, die Verwendung von KI-Algorithmen und nicht zuletzt die Erfahrung des Greenkeepers beziehungsweise Grünflächenverantwortlichen, also quasi die Natürliche Intelligenz (NI) und Fachkenntnis mit einzubeziehen.

Monitoring-Technologien haben sich in den letzten Jahren rasant entwickelt, sodass mittlerweile unterschiedliche in der Praxis einsetzbare Systeme zur Verfügung stehen. Entscheidend wird sein, wie vielfältig ein System verschiedene Daten bereitstellen und in konkrete Maßnahmen oder Services münden lassen kann. So können beispielsweise mit einem Satelliten gestützten System und KI basierter Bildauswertung, entwickelt in einem kooperativen Forschungsprojekt der Technischen Universität Darmstadt, bereits mehrere Anwendungen bei der Stadtbaumkontrolle realisiert werden:

• Unterstützung bei Erfassung und Kartierung von Bäumen (auch Einzelbaumerfassung),
• Vitalitäts- und Verkehrssicherheitskontrolle,
• Kontrolle und Dokumentation von Maßnahmen/Behandlungen (z. B. Düngung),
• Erfassung und Berechnung von Ökosystemleistungen.

Fazit

Intakte und vitale Grünflächen erfüllen wichtige Okösystemleistungen. Abiotische und biotische Stressfaktoren können die Vitalität und Funktionalität von Bäumen und Rasenflächen gefährden. Gezielte Applikationen von Nähr- und Vitalstoffen (Biostimulanzien) können pflanzeneigene Schutzmechanismen aktivieren und fördern. Im Rahmen einer nachhaltigen Pflegestrategie liefert Digitales Monitoring wertvolle Daten, um vorbeugende Maßnahmen zur Erhöhung der Stresstoleranz zu planen und zu kontrollieren.