Ein Pilotprojekt zur Ermittlung der Bodenfeuchte

Die Auswirkungen des Klimawandels am kommunalen Baumbestand der Landeshauptstadt Potsdam erfassen

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Ein Pilotprojekt zur Ermittlung der Bodenfeuchte an ausgewählten Baumstandorten und zur Sensibilisierung der Potsdamer Stadtgesellschaft - Die Liste der Pflegemaßnahmen von insgesamt 120.000 Straßenbäumen der Landeshauptstadt Potsdam wird von Jahr zu Jahr länger. Der aktuelle Baumzustandsbericht ist alarmierend. In den nächsten Jahren wird sich der Altbaumbestand im Stadtgebiet gravierend verringern.
Bodenfeuchte Stadtbäume
1. Abgestorbener Acer platanoides am Stadtkanal. Foto: Eric Fieseler

Im Rahmen des Bundesförderprogramms "Anpassung urbaner Räume an den Klimawandel" wird die Landeshauptstadt in diesem Jahr an Bestandsbäumen Bodenfeuchtesensoren einbauen. Dies soll Aufschluss über den Zustand der Böden und die Wasserverfügbarkeit für die Stadtbäume geben und gezieltes Handeln der Verwaltung bezüglich ressourcensparendem Wässern und nachhaltigem Neupflanzen ermöglichen. Zudem wird der Zustand der Bäume für die Öffentlichkeit offen und sichtbar kommuniziert werden.

Hintergrund

Die Landeshauptstadt Potsdam stellt hinsichtlich der angespannten, deutschlandweiten Notlage bezüglich des Erhalts ihres üppigen Baumbestands keine Ausnahme dar. Dies ist auf viele klimatische, ökologische und anthropogene Faktoren zurückzuführen. Über die hinlänglich bekannten urbanen Parameter, wie anhaltende Trockenheit, geringer Wurzelraum, Salzeintrag, massive Wärmerückstrahlung durch Versiegelung und vielem mehr, sieht sich die Landeshauptstadt weiteren individuellen, negativen Faktoren ausgesetzt. Dazu gehört aufgrund der unmittelbaren Nähe zur angrenzenden Bundeshauptstadt Berlin, die Existenz einer flächigen Wärmeinsel, welche sich durch einen Temperaturunterschied von nahezu 3 Grad Celsius im Vergleich zum Umland (Roloff/Bärtels 2014) äußert.

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2. Ortsbildprägende Fagus sylvatica auf der Freundschaftsinsel. Foto: Eric Fieseler
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3. Straßenbaum Tilia cordata in der Hegelallee. Foto: Eric Fieseler

Die bereits genannten vielfältigen Faktoren, als auch diverse, oft baumartenspezifische Gehölzpathogene führen in der Landeshauptstadt Potsdam zu nennenswerten Baumverlusten, welche perspektivisch gesehen über den Zeitraum der kommenden Jahrzehnte sogar in einem Totalausfall mancher Arten münden können. Als prominentes Beispiel wäre hierfür Verticillium an verschiedenen Acer-Arten zu erwähnen.

Darüber hinaus ist aber auch die Begrünung vieler gründerzeitlich geprägter Straßenzüge der Brandenburger Vorstadt und Babelsberg bezüglich ihres derzeitigen Erscheinungsbildes gefährdet. Die ortsbildprägenden Crataegus leavigata 'Paul's Scarlett' leiden unter verminderter Vitalität. Diese Vitalitätseinbußen werden zusätzlich vom frühzeitigen Laubfall, hervorgerufen durch Diplocarpon mespili, beschleunigt.

Auch die kürzlich sehr medienpräsente Fagus sylvatica hat bekannterweise große Probleme mit der baumartspezifischen Buchen-Komplexkrankheit. Diesem Zusammenspiel aus mehreren Stressfaktoren (Trockenheit, Hitze, Mast, etc.) und dem daraus resultierenden Auftreten verschiedener Sekundärschädlinge, wie Biscogniauxia nummularia, fiel einer der bekanntesten Bäume der Landeshauptstadt Potsdam im Frühjahr 2022 zum Opfer.

Die aus Gesichtspunkten des Denkmalschutzes am häufigsten gepflanzte Leitbaum-Gattung, Tilia, scheint ebenso den bereits aufgezählten Extrembedingungen zunehmend nicht mehr gewachsen zu sein. Explizit ist hier der Stadtteil Nördliche Innenstadt zu erwähnen. Das durch den Barock geprägte Zentrum Potsdams wird, aufgrund seines Standortes in der Pufferzone des UNESCO-Weltkulturerbes, Schlösser und Parks von Potsdam und Berlin, von der jeher stadtbildprägenden Linde deutlich dominiert. Diese Gegebenheit äußert sich in der jährlich durchgeführten Baumkontrolle aller Straßenbäume in eben diesem Bereich durch einen notwendigen, baumpflegerischen Handlungsbedarf an 52 Prozent aller 1475 Bäume.

Die zunehmend negativen Kontrollergebnisse in diesem urbanen Gebiet Potsdams werden durch die letztjährigen Dürreperioden und den oberflächennahen Abfluss des seltenen Niederschlags hervorgerufen. Wie die Datenerhebungen im Rahmen des Stadtklimaberichts nahelegen, trägt die Überhitzung der Nördlichen Innenstadt erheblich zu der aktuell erkennbaren Tendenz bei.

Bodenfeuchte Stadtbäume
4. Stadtklimakarte Abbildung: Landeshauptstadt Potsdam

Die wachsenden Herausforderungen, welche den heimischen Linden zusehends gegenüberstehen, äußern sich schon heute eindrucksvoll im kürzlich veröffentlichten Baumzustandsbericht 2021/22 der Landeshauptstadt Potsdam. Diesem ist unter anderem zu entnehmen, dass sich der quantitative Anteil der Vertreter der Gattung Tilia im Bereich der Straßenbäume Potsdams innerhalb von 14 Jahren bezogen auf den Gesamtbestand der Straßenbäume um 9 Prozent verringert hat. Dieser massive Verlust innerhalb des Lindenbestandes wurde zu Gunsten der klimatisch widerstandsfähigeren Eichen und einer allgemein deutlich höheren Baumarten-Diversität kompensiert.

Aufgrund der Gegenüberstellung aller 1276 Fällungen und 441 Neupflanzungen im Jahre 2022 in dem gesamten Stadtgebiet der Landeshauptstadt Potsdam ist deutlich zu erkennen, dass der durch den Klimawandel bedingte finanzielle und personelle Aufwand für die Baumpflege der Kommune deutlich steigt.

Förderprojekt

Im Rahmen des Bundesförderprogramms "Anpassung urbaner Räume an den Klimawandel" hat der Fachbereich Klima, Umwelt und Grünflächen der Landeshauptstadt Potsdam im Jahr 2022 einen Zuwendungsantrag beim Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung gestellt und eine Förderzusage erhalten. Es werden im Zeitraum von 2023 bis Ende 2025 zusammen mit der Stiftung Preußische Schlösser und Gärten Berlin-Brandenburg und dem Entwicklungsträger Potsdam insgesamt neun verschiedene Maßnahmen umgesetzt, welche unter dem Projekttitel "InnoWasPo - Innovatives Wassermanagement zur Klimaanpassung zum Erhalt von Grünanlagen und historischen Parks in Potsdam, als Teilprojekte unterstehen.

Eine Maßnahme ist der stadtteilübergreifende Einbau von Bodenfeuchtesensoren an Bäumen. Die Landeshauptstadt Potsdam ist zudem Smart-City-Kommune, weshalb der innovative Einsatz der Sensoren mit einigen Smart-City Teilprojekten eng verknüpft wurde, sodass die gesammelten Daten auf einer Urbanen Datenplattform zukünftig dargestellt werden und jeder/m Bürger*in zur Verfügung gestellt werden können. Ziel der Stadt Potsdam ist es einen Einblick in die tägliche Arbeit des Bereichs Grünflächen zu gewähren, somit soll das Bewusstsein der Stadtgesellschaft für den Zustand des kommunalen Baumbestandes gesteigert werden. Die Abbildung der Daten auf der Urbanen Datenplattform wurde als erster Prototyp in enger Zusammenarbeit mit den Stadtwerken Potsdam angefertigt. Ausschließlich in Kooperation mit dem Tochterunternehmen Potsdams funktioniert das neu aufzubauende Datensystem. Die Stadtwerke haben innerhalb des Stadtgebiets technische Verbindungskomponenten, sogenannte Gate-Ways, installiert, die die Daten der Sensoren über die jeweiligen Server via LoRaWAN-Technologie (Long Range Wide Area Network) übersenden.

Bodenfeuchte Stadtbäume
Diagramm 1: Anteil der Straßenbäume 2008. Quelle: Landeshauptstadt Potsdam, Baumzustandsbericht 2021/22, 2023.
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Diagramm 2: Anteil der Straßenbäume 2022. Quelle: Landeshauptstadt Potsdam, Baumzustandsbericht 2021/22, 2023.

Versuchsaufbau und Standortwahl

Entsprechend der Zweckbindungsfrist ist der Versuchsaufbau so nachhaltig zu gestalten, dass die Datenerhebung für die kommenden 15 Jahre vollumfänglich gewährleistet werden kann. Hierfür finden innovative Bodenfeuchtesonden Verwendung, welche in drei unterschiedlichen horizontalen Messebenen Daten bezüglich der Bodenfeuchte (mittels Messung der elektrischen Leitfähigkeit des Erdreiches), der Bodentemperatur und des Salzgehalts in fest definierten Intervallen der Landeshauptstadt Potsdam übermitteln. Die vollständig im Boden versenkten Sonden senden die gewonnenen Datenpakete mittels der LoRaWAN-Funktechnologie zur unmittelbaren Auswertung an die jeweilige Sachbearbeiter*innen des Bereichs Grünflächen. Darüber hinaus sollen die Messergebnisse, in der Urbanen Datenplattform Potsdams gebündelt und durch mehrere Selektionsprozesse den Bürgern digital, mittels graphischer Darstellung, zur Verfügung gestellt werden.

Die Auswahl der Sensorstandorte erfolgte in Anbetracht der notwendigen digitalen Infrastruktur im vorhandenen Netzabdeckungsbereich der Stadtwerke Potsdams. Weiterhin grenzen die Bestimmungen des Bundesförderprogramms das Gebiet der potenziellen Messstandorte nennenswert ein, da in einer wachsenden Stadt, wie Potsdam, viele Umgestaltungsprozesse und Neubauvorhaben Berücksichtigung finden müssen.

Über diese technischen und organisatorischen Rahmenbedingungen hinaus wurden die Sensorstandorte unter Einbeziehung vieler Faktoren individuell ausgewählt. Hierbei spielten langjährige Erfahrungswerte der Mitarbeiter*innen des Bereichs Grünflächen eine nennenswerte Rolle, welche unter anderem zur Auswahl der Freundschaftsinsel als flächigen Messstandort führten. Der Baumbestand dieses Aushängeschildes aller kommunalen Grünflächen Potsdams gerät trotz seiner scheinbar günstigen Lage zwischen zwei Wasserarmen zusehends unter Druck, weshalb das Bodenfeuchte-Monitoring an diesem Standort einen besonders großen Mehrwert darstellen wird.

Der Sondeneinbau erfolgt zum Großteil an Baumarten, die bereits in einschlägigen Baumartenempfehlungslisten, wie beispielsweise der GALK Straßenbaumliste, Stadtgrün 2021, etc., Erwähnung finden, beziehungsweise noch den Boniturprozess durchlaufen. Schwerpunkte nehmen hierbei Baumarten ein, welche potenzielle Alternativoptionen für unter Druck geratene Bestandsbäume darstellen. Diese sollen den abgängigen Baumarten in den Punkten Habitus, Baumhöhe oder Laubform ähneln, jedoch deutlich besser an die anthropogenen Bedingungen der Stadt und den Auswirkungen des Klimawandels angepasst sein. Als Beispiele sind hier Rotdornalternativen, wie Crataegus x lavallei 'Carrierei', Crataegus monogyna 'Stricta' oder Cercis siliquastrum beziehungsweise canadensis zu nennen. Ebenso werden im Segment der mittelgroßen Bäume auch Alnus x spaethii mit Sensoren versehen, welche in der Landeshauptstadt Potsdam als zukünftige Ersatzbaumart für Prunus padus Verwendung finden soll. Auch im Bereich der Großbäume wurden Populus simonii in das Monitoring-Netzwerk aufgenommen, da sie voraussichtlich einen wichtigen Beitrag zur Kompensation ausgefallener Betulus-Arten und Populus x canadensis leisten können. Aus Gründen der Vergleichbarkeit wurden in der Regel Vertreter der scheinbar weniger anpassungsfähigen Baumarten im gleichen Straßenzug mit Bodenfeuchtesonden versehen.

Die Auswahl der Sensorstandorte orientierte sich ebenso an den Altersklassen der zu untersuchenden Bäume. Gehölze in der Jugendphase dominieren deutlich den geplanten Versuchsaufbau, da die zu erhebenden Daten baumartenindividuell Schlussfolgerungen hinsichtlich ihres Anwuchs- beziehungsweise Etablierungserfolgs nach Beendigung der 5-jährigen Fertigstellungs- und Entwicklungspflege zulassen. Ein weiteres, praxisnahes Argument für die Auswahl junger Bäume stellt die ohne größeren Aufwand realisierbare Bewässerung, mittels Gießrand oder Bewässerungssack, dar. Vertreter der Alterungsphase wurden bei der Baumauswahl aufgrund ihrer aufwändigen Bewässerung, ihrer tendenziell eher unsicheren Reststandzeit und der Gefahr beim Einbau in die häufig komplett erschlossene Pflanzgrube massive Schäden im Wurzelbereich zu verursachen, weniger prioritär behandelt.

Beim Aufstellen des geplanten, engmaschigen Standortplans wurde auch ein Augenmerk auf selbst für den urbanen Raum als Extremstandort zu bezeichnende Baumpflanzungen gelegt. Diese Auswahl soll die Anpassungsfähigkeit der jeweiligen Baumarten widerspiegeln. Hierfür wurden unter anderem Baumstandorte mit darunter befindlicher Tiefgarage, wie zum Beispiel der zentral gelegene Luisenplatz, ausgewählt. Ebenso ist in diesem Zusammenhang auch am Beispiel komplett versiegelter Standorte eine Ulmus x Resista 'Rebona' in mitten einer Skateparkanlage, welche sich auf einer Art Hochbehälter befindet, zu erwähnen. Darüber hinaus werden hochfrequentierte Baumscheiben mit unterschiedlichen Verdichtungsschutzmaßnahmen mit Bodenfeuchtesensoren versehen, um aussagekräftige Schlussfolgerungen bezüglich ihres jeweiligen Nutzens ziehen zu können.

Unter Berücksichtigung all dieser Auswahlkriterien besteht das nun geplante Sondennetzwerk aus 149 Sensoren an 35 Standorten für insgesamt 135 Bäume.

Bodenfeuchte Stadtbäume
5. Sensorstandorte im Stadtgebiet. Abbildung: Stadtwerke Potsdam

Zielstellung

Durch vorausgehende analytische Bodenuntersuchungen und dem anschließenden Einbau ausgewählter Bodensensoren auf Grundlage des LoRaWAN-Systems und der Bewertung der in regelmäßigen Abständen ermittelten Daten werden in der Landeshauptstadt Potsdam unterschiedliche Erkenntnisse gewonnen. Mittels Datenerhebung wird es eine Echtzeit-Überwachung der ausgewählten Baumstandorte geben, sodass der Baumzustand, im speziellen der Wässerungsbedarf des einzelnen Baumes im Straßenraum erfasst und gegebenenfalls durch beauftragte Unternehmen oder engagierte Bürger*innen direkt positiv beeinflusst werden kann. Der Fachbereich Klima, Umwelt und Grünflächen erhofft sich davon mehrere Synergieeffekte, sodass möglicherweise das Bewusstsein für die Stadtbäume in der Potsdamer Stadtgesellschaft geschärft wird. Die daraus resultierende verminderte Verdichtung der Baumscheiben durch externe Einflüsse, wie zum Beispiel durch Begehung, dem Abstellen von Zweirädern oder der fälschlichen Nutzung des kommunalen Straßengrüns als Parkfläche für Kraftfahrzeuge aller Art, könnte Folgeschäden deutlich minimieren. Diese geringere Verdichtung würde sich unterirdisch direkt auf die Qualität der Bodenluft, den durchwurzelbaren Raum und oberirdisch auf die versickerungsfähige Bodenbeschaffenheit auswirken.

Mit dieser Aufwertung des Pflanzsubstrates würden optimale Wuchsbedingungen geschaffen werden, welche die Chance auf einen Anwuchserfolg bei Neupflanzungen deutlich erhöhen würde. Aber auch bereits etablierte Bestandsbäume könnten sich unter Voraussetzung dieser Annahme deutlich vitaler und vor allem verkehrssicher am jeweiligen Standort entwickeln. Auf Grundlage des Masterplans 100 Prozent Klimaschutz der Landeshauptstadt Potsdam und diverser Umweltkarten, zum Beispiel zum Thema des Grundwasserflurabstands, wurde jeder einzelne von den insgesamt 35 Straßenzügen im Stadtgebiet ermittelt. Des Weiteren wird die häufig in der Fachgemeinschaft angewandte Straßenbaumliste der Deutschen Gartenamtsleiterkonferenz für das Stadtgebiet Potsdam mit den spezifischen Umweltparametern überdacht und eine Liste möglicher zukünftiger Baumarten stadtspezifisch erarbeitet. Das stellt die Grundlage für zukünftige Baumneupflanzungen in der Stadt dar, um so die derzeitigen Anwuchs- und Etablierungsschwierigkeiten, der aktuell verwendeten Bäume zu minimieren. Schließlich kann sich somit ein vitaler Gehölzbestand im Potsdamer Stadtgebiet weiterentwickeln.

Einen ebenso essentiellen Mehrwert erhofft sich die Landeshauptstadt Potsdam durch die am Anfang des Versuchsaufbaus stehende Analyse des Bodens. Erkenntnisse über den Bodenaufbau, wie Informationen über den vorherrschenden pH-Wert, den Nährstoffgehalt, das Bodengefüge, den bestehenden Verdichtungsgrad (Sperrhorizonte) und den Skelettanteil werden den zuständigen Sachbearbeiter*innen eine standortspezifischere Auswahl der jeweiligen Baumart ermöglichen. Diese Bodenbeschaffenheiten als auch die durch die Sensoren ermittelten Salzkonzentrationen ermöglichen dem Bereich Grünflächen gegebenenfalls notwendige Bodenaufwertungsmaßnahmen einzuleiten. Durch gezielte Bodeninjektionen könnten besonders stark verdichtete Böden aufgebrochen und unter Eintrag von grobporigem Substrat sowie Bodenzusatzstoffen nachhaltig qualifiziert werden. Baumstandorte mit einer hohen Salzkonzentration würden durch eine flächige, je nach Salzeintrag, mehrfach praktizierte Auswaschung und einer anschließenden Düngung aufgewertet werden.

Kritik

Diese Maßnahme ist ein erster Schritt zur Weiterentwicklung des Baumbestandes. Es muss dennoch die singuläre Messung der Bodenfeuchtigkeit an ausgewählten Baumstandorten kritisch betrachtet werden. Zudem gibt die Erhebung der gesammelten Daten lediglich Aufschluss über die ausgewählten Straßenzüge der Stadt. Des Weiteren ist es, wie anfangs schon erwähnt, ein kleiner dennoch notwendiger Schritt, sich dem Klimawandel und dessen Auswirkungen zu begegnen. Darüber hinaus müssen weitere Maßnahmen ergriffen werden, um einen vitalen Baumbestand in der Landeshauptstadt Potsdam zu erreichen.

Ausblick

Die Landeshauptstadt Potsdam beabsichtigt das Netz hinsichtlich der Bodenfeuchtesensoren im Rahmen von weiteren Förderprogrammen auszubauen und eine Verknüpfung mit dem noch zu erstellenden Baumkataster der Landeshauptstadt herzustellen. Dies soll den Fachbereich Klima, Umwelt und Grünflächen in Zukunft befähigen, nicht nur die kommunalen Bäume am Leben zu erhalten, sondern einen vitalen Baumbestand, welcher auch den zunehmenden Tendenzen des Klimawandels Stand hält, zu etablieren.

Literaturverzeichnis

  • Landeshauptstadt Potsdam, Koordinierungsstelle Klimaschutz (2017): Masterplan 100 Prozent Klimaschutz.
  • Bund deutscher Baumschulen (BdB) e. V.; Deutsche Gartenamtsleiterkonferenz e. V. (2020): Zukunftsbäume für die Stadt, Auswahl der GALK-Straßenbaumliste.
  • Landeshauptstadt Potsdam, Fachbereich Klima Umwelt und Grünflächen (2023): Baumzustandsbericht 2021/22 (noch nicht veröffentlicht).
  • Roloff/Bärtels (2014): Flora der Gehölze, Eugen Ulmer KG, Stuttgart.
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