Von Baumquartieren und Bewässerung in Hitzezeiten

Wenn gar nichts mehr geht?

von:
Baumbewässerung Stadtbäume
Baumbewässerung Stadtbäume
Abb. 1: Wurzelkammersystem aus Stahl oder Kunststoff, Prinzipdarstellung. Abb.: Katrin Korth
Baumbewässerung Stadtbäume
Abb. 2: Baumstandort nach dem Stockholmer Modell, Prinzipdarstellung. Abb.: Katrin Korth

In der extremen Hitze- und Trockenperiode des Sommers 2022 wurde für die meisten sichtbar, dass die Stadtbäume leiden. Als sichtbares Zeichen stieg die Zahl der typisch grünen Wassersäcke deutlich an. Nicht selten passierte das jedoch an Bäumen, denen kaum noch zu helfen war. Das Beispiel der Bewässerungssäcke ist typisch: reagiert wird häufig zu spät und dann nach dem Motto "Hauptsache, irgendetwas machen". Dabei ist die Situation schon seit mehreren Jahren so, auch die Sommermonate der Jahre 2018 und 2019 waren zu trocken und die etwas bessere Situation im Jahr 2020 konnte das nicht ausgleichen.

Die aktuelle Problematik wird durch eine Mischung unterschiedlicher Aspekte bestimmt. Generell sind die Baumstandorte in den hoch versiegelten urbanen Räumen extremen Bedingungen ausgesetzt. Gestörte Bodenverhältnisse, hohe Verdichtung des Untergrundes, Luft- und Wassermangel, gestörte Nährstoffhaushalte, Streusalz im Winter und die hohen Temperaturen und Abstrahlungen aus den Belägen sind für sich genommen für viele Stadtbäume schon eine Herausforderung. Nicht zuletzt deshalb liegt die Lebenserwartung eines klassischen Straßenbaumes nur noch bei 40 bis 50 Jahren.

Dazu kommt, dass viele Baumquartiere zu klein sind. Selbst die von der FLL angegebene Mindestgröße von 12 Kubikmeter wird häufig unterschritten oder stellt nur einen Planwert dar, von dem nach dem Bau der Rückenstützen der Baumscheibenbegrenzung nicht mehr viel übrigbleibt. Die zu kleinen Baumquartiere befinden sich in anthropogen veränderten Untergrundverhältnissen mit aufgefüllten und veränderten Böden, hohen Verdichtungsgraden und Schadstoffbelastungen. Das führt zum sogenannten Blumentopfeffekt. Wenn das Wurzelwachstum an der Grenze des Baumquartieres angekommen ist und die Wurzeln es nicht schaffen, in die verdichtete Umgebung einzudringen, setzt das weitere Wachstum des Baumes aus.

Die jahrzehntelange Praxis, öffentliche Stadträume (die Situation trifft auf Dörfer und auf den gesamten Bestand privater und gewerblicher Grundstücke genauso zu) komplett zu versiegeln und das ankommende Oberflächenwasser möglichst schnell der Kanalisation zuzuführen, führte dazu, dass der Untergrund trocken ist. Die Versiegelung behindert die Grundwasserneubildung, weshalb die Grundwasserstände seit Jahren sinken. Den Bäumen, auch den älteren Bäumen, die ihr Wasser über ihre verzweigten Wurzeln normalerweise aus den tiefer gelegenen Bodenschichten ziehen, steht also immer weniger Bodenwasser zur Verfügung.

Die klimatischen Veränderungen kommen obendrauf. Die Klimaprojektionen für die nächsten Jahre gehen für die gemäßigte Klimazone von folgenden Szenarien aus: weiter ansteigende Temperaturen, deutlicher Anstieg der Zahl warmer oder heißer Tage, Zunahme der Starkregenereignisse bei insgesamt weniger Regen im Sommer.

Die seltenen Starkregenereignisse nutzen den Bäumen nicht, da die ankommenden großen Wassermassen schnellstmöglich abgeleitet werden. Hohe Temperaturen bedingen eine stärkere Verdunstung der Bäume. Eigentlich ist dieser Effekt positiv für das Stadtklima, allerdings nur, wenn der Baum aus dem Untergrund ausreichend Wasser verfügbar machen kann.

Die gestiegenen Temperaturen, die zusätzlich zum bereits vorhandenen urbanen Hitzeinseleffekt wirken, verstärken den Stress der Bäume, die versuchen, die Hitze durch eine stärkere Transpiration auszugleichen. Durch diese erhöhten Verdunstungsraten geht weiteres Wasser verloren. Die Bäume benötigen noch mehr Wasser als üblich.

Die GALK weist auf ihrer Seite auf einen besonderen Effekt hin: "bei Temperaturen von über 45 Grad Celsius setzt bei vielen Bäumen der Wassertransport aus, da der Verdunstungssog in den Blättern so stark werden kann, dass die feinen, durch Kohäsion zusammengehaltenen Wasserfäden in den Leitungsbahnen reißen und Luft eintreten kann. Es entsteht eine meist irreversible Embolie, der Baum vertrocknet dann sogar bei ausreichender Bewässerung, da er das Wasser nicht mehr aufnehmen beziehungsweise transportieren kann."

Während der extremen Hitzetage des Sommers 2022 mit mittäglichen Temperaturen von mehr als 35 Grad Celsius erreichten asphalt- oder betonversiegelte Flächen Oberflächentemperaturen von 55 bis 60 Grad Celsius. Zwar wirken diese extrem hohen Temperaturen nur oberflächennah, doch Lufttemperaturen von deutlich über 45 Grad Celsius, die wie eine Glocke über versiegelten Flächen hängen, waren 2022 häufiger festzustellen, am deutlichsten sicherlich auf den großen Parkplatzflächen von Supermärkten.

Die mittlerweile deutlich erhöhten Jahresdurchschnittstemperaturen und der Baumstress haben noch eine weitere Folge: die Bäume werden anfälliger für Krankheits- beziehungsweise Schädlingsbefall. Auch steigt die Zahl der Schädlinge und Krankheiten, die aus anderen Klimazonen nach Mitteleuropa vordringen, weiter an.

Die Situation ist also einigermaßen dramatisch. Sie trifft auf Baumeigentümer (Kommunen und private Eigentümer, beispielsweise Supermarktketten), die darauf häufig nicht vorbereitet sind. Neben fehlendem Bewässerungsmanagement schlägt mittlerweile der Mehraufwand beim Baumschnitt und Baumpflege durch, wenn mehr Totholz entfernt werden muss. Dazu kommt eine vielerorts hoch sensible und gleichzeitig unwissende Bürgerschaft, die auf Fällungen, Rückschnitte genauso wie auf nicht heimische Baumarten mit Unverständnis reagiert.

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Stadtklimaanpassung

Wenn über Stadtklimaanpassung diskutiert wird, sind im Hinblick auf Bäume fünf Aspekte der Diskussion interessant:

  1. Mehr Grün: wesentlicher Schlüssel aller Stadtklimaanpassungsmaßnahmen sind Bäume, idealerweise in Kombination mit Entsiegelungen. Bäume tragen zur Verschattung bei und kühlen durch ihre Verdunstungsleistung. Entsiegelungen haben positiven Einfluss auf Verdunstung und auch auf Grundwasserneubildung, was wiederum positiv für Bäume sein kann. Mittlerweile geht nahezu jedes Freiraumprojekt offensiv mit dem Thema Stadtklimaanpassung um, allerdings ist hier noch viel Luft nach oben.
  2. Große Baumquartiere: wesentlich für zukunftsfähige Baumstandorte sind großzügig ausgebildete Baumquartiere die Wasser speichern können. Gerade an den Extremstandorten sind 12 Kubikmeter zu wenig. Um möglichst große Baumquartiere auszubilden, braucht es wiederum vielfach Sonderkonstruktionen, um das Dilemma zwischen bautechnisch erforderlicher ausreichender Tragfähigkeit und baumfachlich möglichst geringer Verdichtung und großem Porenvolumen Rechnung zu tragen.

    Ein weiteres Dilemma liegt im Streit um den Mindestabstand zwischen Abwasser- oder Regenwasserkanal und Baumstandort. Bisher wurde und wird bei Baumpflanzungen neben Ver- und Entsorgungsleitungen und insbesondere von Kanälen zur Einhaltung zu Mindestabständen, meist 2,5 Meter, geraten. Das führt dazu, dass manchmal keine oder viel zu wenige Baumstandorte möglich sind.

    Zudem halten sich Wurzeln nur selten an Regeln. In letzter Zeit, auch Dank verschiedener Forschungen zum Thema, geht man von dieser Regelung weg, denn wenn entsprechende Schutzmaßnahmen getroffen werden, sind Rohre auch bei geringen Abständen sicher vor Wurzeleinwuchs.

    Es gibt ein Portfolio von möglichen Maßnahmen, neben aktiven Maßnahmen wie Pflanzgruben, Wurzelgräben, Bodenbelüftung und Trennelementen, die das Baumquartier gestalten und Bereiche definieren, in denen das Wachstum von Wurzeln gefördert wird, gibt es passive Maßnahmen. Sie setzen am Leitungsgraben oder den Rohren an, zum Beispiel durch porenarmen Flüssigboden als Verfüllmaterial der Leitungszone, wurzelfeste Rohrverbindungen, Mantelrohre, Platten oder Folien im Leitungsgraben, die so unattraktiv für Wurzeln werden.
  3. Stadtklimageeignete Baumarten: zwei gegensätzliche Tendenzen sind auffällig. Einerseits geht der Trend in Richtung Zukunftsbäume, die mit Hitze und Trockenheit besser klarkommen und damit langfristig auch nicht bewässert werden müssen. Diese Baumarten zeichnen sich durch geringere Blattmassen und geringe Transpirationsleistungen aus.

    Gleichzeitig sind aus stadtklimatischer Sicht Bäume mit möglichst hoher Verdunstungsleistung gewünscht (zumindest gilt das für die meisten mitteleuropäischen Standorte mit geringer Luftfeuchtigkeit). Die Baumartenwahl für einen konkreten Standort bewegt sich in diesem Spannungsfeld und entscheidet dann auch darüber, welches Bewässerungsmanagement geeignet ist.
  4. Bewässerung: ausreichende Wasserversorgung ist essentiell für das Gedeihen von Stadtgrün und damit auch von Bäumen. Größter Diskussionspunkt bei Bewässerung ist immer die Art des Wassers. Trinkwasser sollte möglichst sparsam verwendet werden. Gleichzeitig soll der technische Aufwand für automatische Bewässerungssysteme möglichst gering gehalten werden.

    Auch Regenwasserbewirtschaftung hat Grenzen, wenn es um große erdverlegte Zisternen geht. Bewässerung von Hand wiederum erfordert einen hohen Personaleinsatz. Dennoch werden wir uns damit abfinden müssen, dass Jungbäume und Bäume auf Extremstandorten stärker und länger gewässert werden müssen als bisher, und auch damit, dass in extremen Trockenzeiten zusätzliche Bewässerungsmaßnahmen erforderlich sind, damit die Bäume ihre Funktion erfüllen können.
  5. Retention von Oberflächenwasser und Baumrigolen: in letzter Zeit rückt immer stärker das Bewusstsein durch, dass Oberflächenwasser stärker als bisher zurückgehalten und anschließend nicht nur verzögert in die Kanalisation abgeführt, sondern zwischengespeichert werden muss, um an Ort und Stelle zu verdunsten oder für Stadtgrünstrukturen zur Verfügung zu stehen.

    Die dafür notwendigen Retentionselemente gehen über die klassischen Bausteine des Regenwassermanagements deutlich hinaus. Denkbar sind unterirdische Zisternen, die Elementen zur Vorreinigung des Oberflächenwassers verknüpft sind. Zum anderen sind Rigolen möglich, die als Speicher dienen und mit den Baumquartieren verknüpft werden können.

    Auch hier ist eine Vorreinigung erforderlich, entweder über eine bewachsene Bodenzone oder ein technisches Reinigungselement. Normativ sind diese Elemente bisher noch nicht abgedeckt, dennoch finden sich bei aufmerksamer Betrachtung vielerorts unterschiedliche Versuche und Konstruktionen, die alle mehr oder minder unter dem Stichwort Baumrigole laufen.

Deutlich ist, dass es zukünftig nicht mehr die eine Standardlösung geben wird, weder für die Bewässerung noch für die Ausbildung der Baumquartiere oder die Baumarten und auch nicht für die Regenwasserrückhaltung oder die Baumrigolen. Letztlich muss immer der einzelne Anwendungsfall betrachtet werden:

  • Wie stark ist der umgebende Stadtraum versiegelt?
  • Welche Bäume sollen zum Einsatz kommen?
  • Sind offene Baumquartiere möglich? Wie hoch ist die Belastung des Oberflächenwassers?
  • Wie wird der Winterdienst organisiert?
  • Muss aufgrund erhöhter Verkehrssicherungsanforderungen gesalzen werden?
  • Wie ist das Bewässerungsmanagement organisiert?
  • Lohnt sich eine automatisierte Baumbewässerung?
  • Gibt es neben Trinkwasser noch andere Wasserressourcen?

Die Liste ließe sich beliebig fortsetzen. Bis alle, auch normativen Fragen geklärt sind, werden sich Planende und Entscheidungstragende mit Einzelfalllösungen behelfen müssen.

Größe und Ausbildung der Baumquartiere

Für die Ausbildung von Baumquartieren gibt es mittlerweile mehrere gängige Möglichkeiten. Allen gleich ist, dass die Baumscheibe selbst möglich groß und versickerungsoffen ausgebildet wird, auch weil die Rückenstützen der Baumscheibenabgrenzung den oberen Wurzelraum teilweise stark begrenzen. Bei Baumquartieren mit deutlich größer als 12 Kubikmeter durchwurzelbares Substrat sind Sonderlösungen wie Wurzelkammersysteme aus Kunststoff oder Stahl denkbar.

Abzuwägen ist die Frage der Nachhaltigkeit, denn es werden bodenfremde Konstruktionen eingebaut, die in der Regel auch noch fundamentiert werden müssen. Eine Alternative bildet das sogenannte Stockholmer Modell, welches seit Jahren in Schweden und mittlerweile europaweit Anwendung findet. Dabei wird unter der Pflanzgrube ein Grobschlag 80 bis 150 Millimeter als Gerüstkorn eingebaut, in dessen Hohlräume ein Substrat aus schluffigem Sand mit organischen Bestandteilen, zum Beispiel Kompostkohle eingeschlämmt wird. Zu berücksichtigen ist, dass das Porenvolumen, in welchem das Substrat eingeschlämmt wird nur circa 30 Prozent beträgt und das Baumquartier entsprechend groß auszubilden ist.

Baumbewässerung Stadtbäume
Abb. 5: Baumstandort mit Wurzelkammersystem aus Stahl, knapp 50 Kubikmeter durchwurzelbares Volumen erfordern hohen Materialeinsatz, Bürgerpark Reutlingen. Foto: Katrin Korth
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Abb. 6: Baumstandort mit Wurzelkammersystem aus Stahl in der Altstadt Reutlingen als hochtechnisiertes Bauteil. Foto: Katrin Korth
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Abb. 7: Baumstandort als Sonderform mit zweischichtigem Aufbau, Abdeckung mit Gitterrost 3 x 3 Meter, Montage der Unterkonstruktion für die Roste, Tübingen Europaplatz. Foto: Anne Faden
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Abb. 8: Einbringung von drei Messsonden in einem Baumquartier in Herrenberg, Feuchtigkeitssensoren messen in 30, 60 und 90 Zentimeter die Bodenfeuchte. Foto: Stadt Herrenberg
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Denkbar sind auch Zwischenlösungen, beispielsweise mit einer großformatigen Baumscheibe und Pflanzgrube als Kombination aus einer Lage mit Baumsubstrat Typ 1 (nicht überbaubare Bereiche) und einer darunter befindlichen Lage Baumsubstrat Typ 2 (überfahrbare Bereiche). Diese Variante ist sowohl für offene bepflanzte oder gemulchte Baumscheiben als auch für Baumquartiere mit Gitterrostabdeckung geeignet. Nachteilig sind die großformatigen Gitterrostabdeckungen, die durch die großen Pflanzscheiben entstehen.

Mit allen drei Varianten lassen sich problemlos Baumquartiere mit 30 bis 50 Kubikmetern durchwurzelbaren Quartieren realisieren.

Bewässerung

Bei der Bewässerung ist zwischen Wässern von Hand mit Schlepper/Gießwagen oder Wassersäcken und automatischer Baumbewässerung zu unterscheiden, wobei meistens Trinkwasser zur Anwendung kommt. Gerade bei der automatischen Bewässerung, ins besondere wenn sie mit Sensoren zur Feuchtigkeitsmessung im Untergrund kombiniert wird, kann Wasser besonders sparsam dosiert werden. Gleichzeitig ist der technische Aufwand nicht unerheblich.

Dennoch empfiehlt sich für hochfrequentierte und hochbelastete Standorte eine automatische Baumbewässerung, die idealerweise witterungsgesteuert ist. So hat die Stadt Herrenberg, die über ein eigenes Funknetz verfügt, beispielhafte Baumquartiere mit Sensoren ausgerüstet. Diese wurden in unterschiedlichen Tiefen installiert und zeigen den Feuchtegehalt des Untergrunds an. Die Datenübertragung geht direkt zum Arbeitsplatz und an das Smartphone des Baumkontrolleurs, der den Gießplan anpassen und damit optimiert und sparsam wässern kann.

Neben Trinkwasser wird mancherorts Regenwasser verwendet. Ein Beispiel dafür wurde bereits vor einigen Jahren im Bürgerpark in Reutlingen mit einer 150 Kubikmeter großen unterirdischen Zisterne realisiert, die aus dem begrünten Dach der benachbarten Stadthalle gespeist wird. Zur Vorreinigung werden Lamellenklärer eingesetzt. In langen Regenpausen muss Trinkwasser zugespeist werden. Der Überlauf der Zisterne ist an die Vorflut angeschlossen. Ursprünglich sollte über die Zisterne, die auch als Löschwasserreservoir dient, noch ein Wasserspiel betrieben werden. Hierfür kam aber letztlich Trinkwasser zum Einsatz. Auch der Europaplatz in Tübingen erhält eine automatische Baumbewässerung, die allerdings eine Wasserspeisung aus dem benachbarten Anlagensee erhält.

Baumbewässerung Stadtbäume

Ohne Strategie geht nichts

Die Beispiele zeigen, dass es mittlerweile unterschiedlichste, realisierte Ansätze gibt. Wesentlich allen Beispielen, vor allem, wenn sie in großräumigere Konzepte eingebettet sind, ist eine übergreifende Betrachtung und Abwägung der teils gegensätzlichen Anforderungen. Maximale Technisierung kann helfen, muss aber nicht immer das richtige Mittel sein. Der Trinkwasserbedarf lässt sich reduzieren oder sogar fast ganz einsparen, immer jedoch wird Energie für Steuerungstechnik und Pumpen oder die Gießfahrzeuge gebraucht.

Der Unterhaltungsaufwand automatisierter Anlagen ist zwar höher, dafür ist der Personaleinsatz geringer. Betonzisternen erfordern Materialeinsatz, was mittlerweile auch kritisch gesehen werden könnte. Hier braucht es eine Abwägung in der Planung. Essentiell ist ein strategisches Bewässerungsmanagement, welches die unterschiedlichen Belange der Bäume je nach Alter, Standort und Witterungsbedingungen beschreibt und darauf basierend eine angepasste Einsatzplanung entwickelt. Dazu gehören Notfallpläne mit Kommunikationsstrategien für die Bürgerschaft, die bei entsprechender Ansprache durchaus bereit ist, in extremen Situationen zu helfen.

Sinnvoll ist darüber hinaus eine Stadtbaumstrategie, die den Baumbestand beurteilt und davon ausgehend abgestimmte Vorschläge zu neuen Baumarten und zur Pflege macht, vorausschauend Neupflanzungen plant, verbindliche Vorgaben für die privaten Grundstücke formuliert und das Ganze offensiv in der Öffentlichkeit kommuniziert. So eine Strategie umfasst in der Regel mehr als die 1000-Bäume Programme, wie sie in den letzten Jahren öffentlichkeitswirksam von einigen Lokalpolitiker*innen verkündet wurden.

Dr.-Ing. Katrin Korth
Autorin

Freiraum- und Verkehrsplanerin

KORTH StadtRaumStrategien

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