Die Logik der "Gehölzbetonten Pflanzensysteme"

Ist das "Vitamin G(rün)" der Städte noch zu retten? Der renommierte Arborist Andreas Roloff stellt diese Frage immer wieder aufs Neue!

Die Forschungsgruppe Pflanzenverwendung des Instituts für Umwelt und Natürliche Ressourcen IUNR an der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften ZHAW in Wädenswil arbeitet seit 2014 an der Entwicklung der sogenannten "Gehölzbetonten Pflanzensysteme". Im Fokus stehen dabei die Stadtbäume, an Straßen, auf Plätzen, in öffentlichen Parks. Ihnen gilt es, zukünftig das Leben leichter zu machen. An Stadtbaumsubstraten, technischen Lösungen, an Klimawandel ertragendere Stadtbaumsortimente wird in den letzten Jahren eifrig geforscht, ein gesamtsystemarer Ansatz fehlt jedoch. Unsere Bäume stammen immer standortbedingt aus Beziehungsverhältnissen. Die Strauch- und/oder Krautschicht gehören in den gemäßigten Breiten naturgemäß dazu. Bäume sind von Hause aus keine Singles. Sinkende Unterhaltsetats in den Städten könnten gezielte Unterpflanzungen ermöglichen, wenn die Vitalität der Bäume hierdurch steigt. Die beginnenden systematischen Erfassungen der Gesamtlebenszykluskosten der einzelnen Grünsysteme in ersten Städten könnten zukünftig Aufschluss geben und zu einem Umdenken bei Planungen von urbanen Vegetationssystemen führen.

Stadtbäume - ein neues Bild: konsequent mit Unterpflanzungen - aus und mit Prinzip

Das Hauptziel dieser Forschungsarbeit in Schweizer Städten ist dabei die Entwicklung neuer Pflanzensysteme, welche in ihrer Logik modular standort- und funktionsgerecht eingesetzt und an urbane Situationen, wie auch bestehende Grünräume angepasst werden können. Nach dem Vorbild der ökonomisch wie ökologisch erfolgreichen Staudenmischpflanzungen sollen in dieser Entwicklung robustere baumdominierte Gehölzsysteme entwickelt werden, welche vor allem den anthropogenen Einflüssen wie mechanischen und thermischen Schäden besser puffern können. Sie sollen sich durch Hitze-, Salzverträglichkeit und Ästhetik auszeichnen und sowohl den zukünftigen Anforderungen des Klimawandels, höheren Nährstoffeinträgen wie auch der innerstädtischen Nachverdichtung standhalten.

Im Rahmen des mit den Projektpartnerstädten der Vereinigung der Schweizer Stadtgartenämter VSSG initiierten Projektes der "Gehölzbetonten Pflanzensysteme" konnten wunschgemäß derartige Lösungen exemplarisch erarbeitet, umgesetzt und dokumentiert werden. Jeder teilnehmende Partner hat(te) jedoch "Sonderwünsche" (Baumart, Pflanzgrösse, Substrat, Unterpflanzungen). So entstanden eine Vielzahl an Lösungen, von denen einige richtungsweisende im Verkehrsgrün in diesem Artikel vorgestellt werden sollen.

Teilnehmende Partner sind die Stadtgärtnerei Basel seit Herbst 2014, ab Frühjahr 2015 die Städte Schaffhausen und Zürich, der ZHAW Campus Grüental in Wädenswil, sowie Grünflächen der Liegenschaften, die die Bundesverwaltung in Bern durch das Bundesamt für Bauten und Logistik (BBL) bewirtschaften lässt. Für alle Partner wurden die Versuchssettings der Gehölzbetonten Pflanzensysteme (GbPs) funktionsangepasst entwickelt, etabliert, mehrfach jährlich bonitiert und ausgewertet. Fünf Jahre dauert die Etablierungs- und weiter fünf Jahre die Entwicklungsphase der Systeme. Danach wird davon ausgegangen, dass die Bäume als Zielarten ihre ökologische Funktion in den Pflanzensystemen voll übernehmen.

Gehölzbetonte Pflanzensysteme?

Die entwickelten Gehölzbetonten Pflanzensysteme bestehen in der Regel aus dem Kontext der Bäume, einer Strauch- und einer teppichbildenden Krautschicht, sowie einem zugehörigen Substrat. Die Funktionen der Pflanzen in dem System weisen ihnen die Etablierungsorte zu. Neben den Gehölzen werden auch alle zukünftigen krautigen Zielarten von Anfang an etabliert. Im Kern des Systems die Schattenarten, am Rand die Schleppenbildner. Die Gehölze werden der Funktion nach in verschiedenen Pflanzdichten gesetzt, freiwachsende Systeme durchschnittlich mit einem Strauch je Quadratmeter, Schnitthecken und Schnittkuben im Verkehrsraum mit bis zu vier Gehölzen pro Quadratmeter. Die Bäume sind in der Regel von Hause aus fix. Als optimale Etablierungsgrösse für die bodendeckende Krautschicht hat sich eine Stückzahl von 5.5 Stauden je Quadratmeter bisher bewährt. Dabei wird der Rand des Systems mit eine 1.5 reihigen leicht versetzten Mantel oder Schleppen wie in den Staudenmischpflanzungen dicht funktional gepflanzt.

Bei allen bisherigen Projektpartnern variieren die Baumarten, Baumgrößen, Strauchschichten, bei den vorrangig einheimischen Stauden konnten Matrixarten als Indikatoren übergreifend verwendet werden. In der Stadt Zürich bestand bislang zudem der Wunsch, gänzlich auf eine Strauchschicht in neuen großen Parks und entlang von Straßen zu verzichten. In einem neuerlichen Ansatz sollen Lösungen für die Integration von Sträuchern aufgezeigt werden. Geophyten finden sich in den Systemen aus Kostengründen (fast) nicht, auch wenn sie wichtige Bodenindikatoren wären.

Bei allen Partnern handelt es sich in der Regel um Neupflanzungen oder noch sehr junge zu überarbeitende, zu optimierende Pflanzensysteme. Zum jetzigen Zeitpunkt kann nur auf die Pflanzungen und deren Zusammensetzung und ihre beginnende Entwicklung eingegangen werden. Die Substratzusammensetzungen werden zur Ergänzung erwähnt, da das verwendete Substrat die Pflanzplanung wesentlich beeinflusst. Die Thematik Substratentwicklung wird in einem weiteren Artikel behandelt.

Erste Details…

Zwei verschiedene Pflanzensysteme werden detailliert an den Versuchsstandorten in Basel und Schaffhausen beschrieben. Die übergeordnete Forschungsfragen sind: Wie können Gehölzbetonte Pflanzensysteme modular entwickelt werden, welche nach dem Vorbild der Staudenmischpflanzungen für urbane Standorte geeignet sind und den zukünftigen variierenden städtischen Verhältnissen standhalten? Welche Pflanzensortimente eignen sich für ein Gehölzbetontes Pflanzensystem funktionalen und pflanzensoziologisch? Sind sie pflegbar gemäß bisherigen budgetierten Pflegestandards? Werden sie langfristig nach einem geschützten Start die Vitalität der Straßenbäume sicht- gar messbar verbessern?

1. Beispiel: Neubau Straßenbegleitgrün Basel

Die Stadt Basel hat im Rahmen einer Straßenkomplettsanierung an der Elsässerstraße, einer Verkehrsachse mit Schwerverkehr und Straßenbahn eine einseitige Neupflanzung des Straßenbegleitgrüns Ende 2014 geplant. Die Straße unterliegt als Zubringerstraße zum Zoll in Richtung Frankreich und zu großen Verteilzentren einer starken Nutzung. Die zu begrünende Gesamtfläche beträgt rund 480 Quadratmeter mit einer Länge von 2,20 Meter und einer Breite von 2, 20 Meter in freier vollsonniger Lage. Der durchgehende Grünstreifen wird von der Fahrbahn der Elsässerstraße und einem Gehweg flankiert. Der Gehweg entwässert in die Pflanzfläche. Auf der Seite des Gehwegs befindet sich ein Root-Barrier um die Leitungen, welche sich unter dem Gehweg befinden, abzuschirmen. Für den Versuch wird das für innerstädtische Situationen bewährte strukturstabile überbaubare granitbetonte "Basler Baumsubstrat" eingebaut. Es ist FLL-konform, einschichtig und sofort nach Schüttung begrünbar. Es wurde zwei Zentimeter unter Oberkante eingefüllt. Die einseitige Neupflanzung in Reihe vervollständigt eine Allee, welche mit 19 Exemplaren Platanus x hispanica ergänzt wird. Aus Verkehrssicherheitsgründen darf das Pflanzensystem die Höhe von 80 Zentimetern ab Straße nicht überschreiten. Der durchgehende Grünstreifen ist aufgrund von Ein- und Ausfahrten in drei Teilflächen gegliedert.

Die Basler Versuchsflächen

In Basel entstanden 16 Module von zukünftigen geformten (Schnitt)kuben in vier Grundvarianten in je vier Wiederholungen. Sie verorten sich jeweils an den Stämmen der neuen Platanenreihe. Ein weiterer Wunsch der Stadt Basel für die Spiegelung der Allee bestand darin, das Stadtbild zu erhalten. Dies konnte unter den Platanen nur durch einen Mahonienteppich in geschickten Kombinationen im Grundteppich mit weiteren Arten an der Elsässer Straße erreicht werden. Alle vier Grundmodule wiederholen sich unauffällig alternierend. Insgesamt konnten für ein homogenes, funktionales Bild 47 Pflanzenarten "fast zufällig" untereinander kombiniert werden. Als Ergänzung zu den Mahonia `Apollo` wurden trockenheitsverträgliche, hitzeresistente Kleinsträucher gewählt. Punktuell können diese durch ihre Blüte oder Fruchtbehang in Erscheinung treten. Die meisten Kleinsträucher sind zudem bewehrt. Pro Modul wurden in den Mahonienteppich je drei Arten zu zehn Sträuchern linear als Band in unterschiedlichen Tiefen zum Weg gesetzt. Sie dienen der optischen Führung wie der Verkehrslenkung. Zusätzlich wurde als Aspektbildner eine vierte Strauchart als Solitär punktuell ergänzt.

Die verwendeten Stauden in den Settings in der Funktion als Schleppen sind großblättrig und teilweise salztolerant. Im Zentrum des Systems wurden wie eingangs erwähnt, die Schattenarten als Laubschlucker sofort etabliert.

Auf allen drei Teilstücken sind sogenannte Rest- oder Randflächen vorhanden und zielgerichtet geplant. Hierbei dominieren krautige Pflanzen und bilden eine geschlossene winter- und immergrüne Struktur. Diese Flächen befinden sich als optisch ästhetischer Auftakt mit der zusätzlichen Funktion, deren Endhöhe zur "Freihaltung zur besseren Sicht an Kreuzungen und Einmündungen" pflegeoptimiert zu garantieren.

Zusätzlich wird unabhängig von den modularen Teilflächen ein Staudensortiment für die direkte Begrünung der Baumscheiben geplant und eingesetzt. Die Settings wurden nicht gemulcht.

Pflegekonzept

Die Endhöhen der Zielarten sind so gewählt, dass eine Höhenregulierung mittels Schneiden oder Eindämmen grundsätzlich nicht oder nur punktuell nötig sein sollte. Dieses Pflanzensystem soll nicht pflegeaufwändiger sein als vergleichbare Straßenbegleit-Begrünungen mit den in Basel sehr erfolgreichen Mahonienteppichen. In Basel werden diese nach der Blüte in ihrer Höhe reguliert und damit verjüngt. Durch die geschlossene teppichbildende Krautschicht wird erwartet, dass der Unkrautdruck nach Etablierung aller Zielarten exponentiell abnehmen wird. Bis zur vollständigen Etablierung kann es sein, dass die Pflegegänge, in Form von Beikrautregulierung oder Kontrollen der Zielarten intensiver geführt werden müssen. So soll sich der Pflegegang ab dem dritten Standjahr auf kleinere ästhetische Eingriffe und das Beseitigen von Müll beschränken. Die für das System wichtigen Schleppenpflanzen am Rand und schnelle Kriecher wie beispielsweise Fragaria vesca, welche für eine zügige Schließung des Krautteppichs sorgen, sollen gefördert werden.

2. Beispiel: Neubau Straßenbegleitgrün Schaffhausen

In der Stadt Schaffhausen ist an der Mühlenstraße in direkter Bahnhofsnähe eine Neubausituation mit Neupflanzung zweier Baumstandorte mit durchgehendem Grünstreifen. Diese entsteht im Dezember 2014 nach einem Unterflursammelstelleneubau innerhalb des städtischen Alleenkonzepts. Die Ausbuchtung an der Sammelstelle muss aufgrund der logistischen Begebenheiten, die Unterflursammelstelle wird von einem Lastwagen mit Baukran geleert, Baum frei bleiben. Die Bepflanzung beruht vor allem auf standortgerechten und stadtklimaresistenten, vorrangig heimischen Arten, welche gruppiert und den Ansprüchen entsprechend angeordnet werden. Es werden drei Teilflächen geplant, welche alle jeweils anderen Nutzungsansprüchen und Anforderungen an die Ästhetik gerecht werden müssen. Die Pflanzensysteme sind jeweils beidseitig seitlich höhengestaffelt und sollen mit Schleppen und krautigen Pflanzen den Zuwachs selbstständig kompensieren. Die Funktionalität zur Selbstreinigung zu den Wegen- und zum Straßenraum, sowie den angrenzenden Magerwiesen, soll durch die Krautschicht gewährleistet werden.

Als Substrat dient eine magere Variante des "Schaffhauser Baumsubstrats". Meist sind dies Mischungen mit Schotter, Kies und Oberboden. Je nach Standort wird dann mit Bims ergänzt. (Bruderhofer, K. 2015) Dieses wird von 80 Zentimeter Tiefe bis zur Oberkante aufgefüllt. Nach der Pflanzung wird zur Senkung der Verdunstungsrate erfahrungsgemäß leicht gemulcht. Es existieren keine Root-Barrier in unmittelbarer Nähe der Pflanzung.

Die Schaffhauser Versuchsflächen

In Schaffhausen sind drei völlig verschiedene Ansätze "Gehölzbetonter Pflanzensysteme" realisiert worden. Es existieren zwei Baumstandorte (A1/A2) mit jeweils zwei neugesetzten Platanen in der Pflanzqualität Hochstamm 16/18. Diese sind in das Alleenkonzept der Straße integriert und werden zentrale Aspekte des Straßenbegleitgrüns. Diese beiden zirka 50 Quadratmeter großen "flächigen" Versuchs-Settings (A1/A2) befinden sich in größeren Pflanzflächen. Seitlich gehen diese Settings in Magerwiesen über. Während die westlichere Fläche A1 als eine freiwachsende Pflanzung mit ausgeprägter Höhenstaffelung mit einer geplanten eigenständigen Dynamik dank Füllgehölzen angedacht ist, wird die Fläche A2 in einem strengen Kubus mit üblichen Heckenschnitt in der Höhe verkehrsraumtechnisch einheitlich gehalten. Dabei sind acht schnittverträgliche Gehölze Arten miteinander kombiniert.

Das dritte, ein 61 Quadratmeter lineares Setting (B) liegt hinter der Unterflursammelstelle und wird als baumfreie, überwiegend einheimisch-europäische transparente Mischhecke geplant. Diese Fläche funktioniert als defensives Funktionalgrün und soll vor allem dem Nutzungsdruck der Müllsammelstelle standhalten. Als Baumersatz wurden drei kahlfüssige Großsträucher in kleinen Pflanzqualitäten etabliert. Je ein Cornus mas, Elaeagnus multiflora und Staphylea pinnata sollen die Gerüst bildende Funktion ab dem fünften Standjahr übernehmen.

Alle drei Settings sind mit einer Krautschicht zu 5.5 Stauden je Quadratmeter in neun Staudenarten unterpflanzt. Nach der Pflanzung wurde leicht mit Miscanthus-Häcksel gemulcht.

Pflegekonzept

Die Versuchspflanzungen werden durch die geeignete Pflanzwahl nicht pflegeaufwändiger als andere Heckenstrukturen sein. Alle Flächen sollen somit pflegeoptimiert und als mechanischer Baumschutz und Abstandsgrün zum Verdecken der Unterflursammelstelle fungieren. Dieser Pflanzversuch bildet die Grundlage für weitere Forschungen nach der fünfjährigen Etablierungsphase ab dem Jahr 2019. Die Forschungsfragen werden die Thematiken Bodenentwicklung, Verdichtung und Wurzelverhalten beinhalten. Die Kubusfläche (A2) wird auf einer Maximalhöhe von rund 120 Zentimeter unter Platanen gehalten. Die Fläche B an der Unterflursammelstelle hat eine Maximalhöhe von etwa 170 Zentimeter mit punktuellen Durchblicken.

Die freiwachsende Struktur (A1) ist als Weitpflanzung die voraussichtlich pflegeextensivste Pflanzung und so optimiert, dass sie den Zuwachs auf Zeit dynamisch ausgleichen kann.

Fazit nach zwei Versuchsjahren

Derartige Gehölzbetonte Pflanzensysteme lassen sich sehr gut entwerfen, planen und etablieren. Oft bilden zunächst die Sortimentskenntnis und die Beschaffbarkeit funktionaler Pflanzenarten Grenzen. Heimische Vegetationselemente können mit Klimawandelarten sehr gut vermatrixt werden. Die Nutzer erfreut es, wenn ganzjährig gepflegte naturnahe Pflanzensysteme im urbanen Raum präsent sind. Dank der Planung mit der Ereignistabelle können Aspektbildner und weitere Highlights für jeden Planer ersichtlich wie zum Beispiel die Basler "Punktelemente" hinzukombiniert werden.

Wie in den Staudenhecken schon gezeigt, kann eine Zielvegetation bei einer optimalen Pflege Problemunkräuter auskonkurrieren. Acker- und Wiesenunkräuter lieben kein Laub, vielen Schatten und zu viel gebundenes C im Laub. Dieses ist aber Grundvoraussetzung für die Vitalität aller Stadtgehölze zur Ankurbelung des Bodenlebens. Es gibt krautige Arten wie Aquilegia vulgaris, Asperula taurina, Buphthalmum salicifolium, Digitalis lutea und Stellaria holostea, die allgemein sehr gut funktionieren. Andererseits sind südeuropäische Acanthus punktuell heikel. Bei den Sträuchern gab es überraschend Ausfälle mit Acer campestre in Heckenkuben, Ribes alpinum schwächelt. Als Highlight entwickelt sich Acer monspessulanum. Ginster und Wildrosen sollten ebenfalls wieder mehr auf Zeit als Füllgehölze geplant werden. Südosteuropäische trockenheitsverträgliche und salztolerante Spiräen sind leider nicht in Handel. Selbst die vor einigen Jahren gesichteten Spiraea-Sorten, die sich in Osteuropa sehr gut bewähren, sind in Westeuropa kaum in Handel und kurzfristig nicht immer beschaffbar. Zu große Pflanzgrößen rächen sich, Kleinsträucher in Gartencenterqualität im 7,5-Liter-Container wachsen an Extremstandorten wie den Gehölzbetonten Pflanzensystemen nur schwer an und weiter. Pflanzqualitäten in 1-1,5-Liter-Container sind hingegen optimal, sogar wurzelnackte Berberis wilsoniae, Rosa gallica sind problemlos zu handhaben. Erstaunlich ist ebenfalls, dass Buddleja davidii in Basel schon im Jahr des Einsamens und Auflaufens blüht. So erwarten wir weitere Forschungsfragen zur Gesamtvitalität der Gehölzbetonten Pflanzensysteme. Einige der vielen möglichen Antworten werden die kommenden Jahre bringen.

Allgemeine Forschungsfragen

• In welchem Setting entwickeln und etablieren sich die Zielarten am schnellsten und am sichersten?
• Welches Setting benötigt den geringsten Pflegeaufwand?
• Wie hoch ist der Unkrautdruck?
• Wie puffert das System anthropogene Einflüsse wie: Salzschäden, mechanische Schäden und Vermüllung?
• Welches Setting besteht die ästhetischen Anforderungen?
• Welches sind die Gewinner und Verlierer der Zielarten?
• Früherkennung von invasiven Arten
• Früherkennung von wuchernden Arten und deren allfällige Eindämmung
• In Trockenstress-Situationen (Hitzesommer 2003, 2015) eventuell wässern (Basel)
• Aufasten der Alleebäume zur Unterlüftung und Kühlung