Bewässerung im Garten- und Landschaftsbau

Stephan Roth-Kleyer

• Verlag: Verlag Eugen Ulmer
• Jahr: 2016
• ISBN drucken: 9783800183869
• eBook-ISBN: 9783818603144
• Thema: Kunst
• Thema: Kunst Allgemein

Irrigation in Garten and Landscape Design This book shows you how you can plan, install and maintain irrigation systems in garden, landscape and sportsground design, including a consideration of the costs incurred. In addition to the irrigation of private gardens and park, there are detailed descriptions of irrigation systems for sportsgrounds, golf courses, urban street trees, planting for buildings such as roofs, terraces and interiors, and the irrigation for "mobile green", as well as popular urban gardening. For the first time, the irrigation of planted areas is discussed holistically and independent of specific companies – from the determination of requirements to planning, installation and maintenance.

1Pflanzen ressourcenschonend bewässern

Wasser gilt als Quelle allen Lebens. Wasser bestimmt unsere Lebensbedingungen. Wasser ist nicht nur Lebensmittel. Es ist mehr, es ist ein „Überlebensmittel“. Ohne Wasser gäbe es auf der Erde kein Leben. Der erwachsene Mensch besteht zu etwa 55 % aus Wasser. Es heißt: Ohne Wasser kann der Mensch drei Tage überleben, ohne Nahrung etwa einen Monat.

Wasser ist auch für Pflanzen essentiell. Innerhalb der Pflanze ist das Wasser für zahlreiche chemische Prozesse von grundlegender Bedeutung, es ist das Transportmedium für Salze und Assimilate in der Pflanze. Wasser und ein entsprechendes gesichertes Wasserdargebot sind für die nachhaltige Entwicklung von Pflanzen und Vegetationsbeständen entscheidend.

Die künftige Entwicklung des Bewässerungsbedarfs und der Einsatz von Bewässerungsanlagen für Vegetationsflächen durch den Garten-, Landschafts- und Sportplatzbau in Deutschland stehen in engem Zusammenhang mit dem globalen Klimawandel sowie dem Fortschritt der technischen Möglichkeiten. Diese Entwicklung setzt eine entsprechende Wasserverfügbarkeit voraus, die selbst in der mit der Ressource Wasser gut versorgten Bundesrepublik nicht in allen Regionen ganzjährig unlimitiert gegeben ist. Somit ist mit der Ressource Wasser auch in unseren Regionen schonend und effizient umzugehen. Das ist durch den Einsatz von bedarfsorientierter Steuerungs- und Verteiltechnik zu erreichen.

Die Prognosen zum Klimawandel und die damit verbundenen Projektionen (IPCC 2013) lassen bereits für die nahe Zukunft eine rasch wachsende Bedeutung der Bewässerung für den Garten-, Landschafts- und Sportplatzbau deutlich erkennbar werden. Die Jahresniederschläge sollen sich im Durchschnitt in Deutschland zwar nicht verringern, jedoch wird eine für die Vegetation und deren Entwicklung ungünstigere Verteilung vorausgesagt. Es werden hohe Niederschlagsereignisse in den Wintermonaten und ausgedehntere Trockenperioden in den Sommermonaten erwartet. Das kann ein Zuviel an Wasser im Winter und Trockenheit im Sommer bedeuten. Überdies werden die Temperaturen ansteigen, was zu höherer Evapotranspiration führen wird. In der Summe wird in der Vegetationszeit der Wasserbedarf der Vegetationsbestände und damit verbunden der Bewässerungsbedarf zunehmen.

In Deutschland werden von dem jährlich zur Verfügung stehenden Wasserdargebot zurzeit nur ca. 17 % durch die verschiedenen Nutzer (Landwirtschaft, Industrie, öffentliche Wasserversorgung u. a.) genutzt (BDEW 2015). Für die Zukunft ist jedoch absehbar, dass regional und saisonal die Ressource Wasser der limitierende Faktor für eine nachhaltige Entwicklung der Vegetationsbestände in unseren öffentlichen, halböffentlichen und privaten Grünanlagen, Parks und Gärten sein wird.

Noch immer werden Bewässerungsmaßnahmen im Garten-, Landschafts- und Sportplatzbau ökologisch irrtümlich negativ bewertet. In der Hauptsache wird dahingehend argumentiert, dass Bewässerungsmaßnahmen die „natürlichen Verhältnisse“ und damit ganze Biotope und Ökosysteme verändern würden. Es ist festzustellen, dass vegetationstechnische Maßnahmen, und damit jegliche gärtnerischen und pflanzenbaulichen Maßnahmen im Landschaftsbau nur nachhaltig wirksam werden, wenn eine hinreichende Wasserversorgung der Pflanzen sichergestellt ist.

1.1Die Ressource Wasser – Vorkommen und Verteilung

Auf der Erde ist Wasser die Grundlage allen Lebens. Wasser ist die einzige chemische Verbindung, die als Flüssigkeit, als Festkörper und als Gas auftritt. Die Bezeichnung „Wasser“ wird für den flüssigen Aggregatzustand verwendet. Wasser ist als Flüssigkeit durchsichtig, weitgehend farb-, geruch- und geschmacklos. Der Gefrierpunkt von Wasser liegt bei 1 bar bei 0,0 °C. In fester Form liegt Wasser als Eis vor. Beim Siedepunkt (100,0 °C) geht Wasser von der flüssigen Phase in die gasförmige Phase, in Dampf über. Wasser besteht aus einzelnen Molekülen, deren Summenformel H₂O ist. Zwei Atome Wasserstoff (H) und ein Atom Sauerstoff (O) bilden das Molekül Wasser H-O-H (LECHER et al. 2015).

Wasser hat bei Normaldruck bei 3,98 °C die größte Dichte und weist damit eine Dichteanomalie auf. Diese besteht darin, dass sich Wasser unterhalb von 3,98 °C bei weiterer Temperaturverringerung, auch beim Wechsel zum festen Aggregatzustand, beim Frieren, wieder ausdehnt, was nur auf wenige Stoffe zutrifft. Damit verbunden schwimmt Eis auf Wasser und schichtet sich bei ca. 4 °C sowohl unter wärmerem als auch unter kälterem Wasser (MULISCH und WINTER 2014).

Wasser bedeckt mit ca. 71 % (ca. 361 Millionen km²) den größten Teil der Erdoberfläche. Insbesondere auf der Südhalbkugel sind weite Flächen von Wasser bedeckt. Das gesamte Wasservorkommen des „Blauen Planeten“ Erde beträgt ca. 1,4 Milliarden km³, das entspricht dem Volumen eines Würfels mit 1120 km Kantenlänge (GROHMANN et al. 2011). Der mit Abstand größte Anteil des Wassers unserer Erde entfällt mit ca. 97,2 % auf das Salzwasser der Ozeane. Nur ca. 2,8 % (39,2 Millionen km³) des gesamten Wassers auf der Erde sind als Süßwasser vorhanden. Das meiste Süßwasser ist als Eis an den Polen, den Gletschern und in Dauerfrostböden (30,1 Millionen km³/ca. 2,15 %) gebunden. Somit ist dieses Wasser für eine unmittelbare Nutzung nicht verfügbar. Das Grundwasser macht mit 0,62 % (8,7 Millionen km³) einen weiteren wichtigen Anteil des Trinkwassers aus. Das Wasser der Fließgewässer und Binnenseen entspricht ca. 0,0091 % (0,128 Millionen km³) des Gesamtwasservorkommens der Erde. 0,005 % (0,07 Millionen km³) liegen als Bodenfeuchtigkeit (Porenwasser) vor und 0,0001 % (14 000 km³) in der Atmosphäre als Wasserdampf (PFEIFFNER et al. 2012).

Abb. 1: Der Wasserkreislauf (PFEIFFNER et al. 2012)

In Abbildung 1 ist der Wasserkreislauf der Erde wiedergegeben. Nach PFEIFFNER et al. (2012) werden pro Jahr insgesamt 434 000 km³ Wasser über den Ozeanen und 71 000 km³über den Landflächen verdunstet. Davon fallen über den Ozeanen 398 000 km³ und über den Landflächen 107 000 km³ als Niederschlag. 38 000 km³ der Niederschläge fließen mit den Flüssen ins Meer oder versickern in den Böden und tragen somit zur Grundwasserneubildung bei. Die etwa 149 Millionen km² Festland erhalten im Durchschnitt 745 mm Niederschlag pro Jahr.

Im langjährigen Mittel stehen pro Jahr in der Bundesrepublik ca. 188 Milliarden m³ Süßwasser aus dem Wasserkreislauf zwischen Atmosphäre und Erdoberfläche zur Verfügung. In Deutschland fallen im Durchschnitt ca. 850 mm Niederschlag im Jahr. Davon verdunsten ca. 62 %, die verbleibenden 38 % fließen ober- oder unterirdisch ab. Die Wasserentnahme aller Nutzer beträgt im Jahr ca. 33,1 Milliarden m³. Damit bleiben ca. 82,4 % des jährlich zur Verfügung stehenden Wassers ungenutzt. Der durchschnittliche Wasserverbrauch je Einwohner und Tag wird mit 122 Litern angegeben (BDEW 2015). Von den jährlich im Durchschnitt zur Verfügung stehenden ca. 188 Milliarden m³ Wasser werden in Deutschland nur ca. 1 % durch die Landwirtschaft, 4 % durch die öffentliche Wasserversorgung, 7 % durch die Industrie und 18 %, und damit der größte Anteil, durch Wärmekraftwerke als Kühlwasser für die Energiegewinnung genutzt (DWA 2012).

1.2Zum Wasserhaushalt von Vegetationsflächen

Wasser ist neben der fotosynthetisch aktiven Strahlung und einem hinreichenden Nährstoffangebot die wesentliche Voraussetzung für das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen. Für terrestrische Pflanzen wird das lebensnotwendige Wasser in den Böden bzw. Substraten gespeichert und von dort über die Wurzeln aufgenommen. Der Wasserhaushalt der Böden bzw. Substrate und der der in ihm wachsenden Pflanzen sind eng miteinander verbunden. Boden und Pflanze bilden hier ein System. Böden und Substrate sind in der Lage, in den Poren Wasser zu speichern und pflanzenverfügbar vorzuhalten. Die Pflanzen entnehmen über ihre Wurzeln Bodenwasser aus dem Porensystem. Über das Porensystem nehmen Böden und Substrate auch Einfluss auf die Beweglichkeit des Wassers im Boden. Böden und Substrate haben somit einen unmittelbaren Einfluss auf den Landschaftswasserhaushalt wie auch auf die Wasserversorgung der Pflanzen (EHLERS 1996).

Die wichtigsten Formen des Bodenwassers sind schnell benannt und lassen sich übersichtlich wie folgt darstellen: Auf den Boden auftreffende Niederschläge versickern in die Böden oder laufen in Form von Oberflächenwasser ab. Im Boden wird in Abhängigkeit von seinem Porensystem ein Teil des Sickerwassers gegen die Schwerkraft in den Kapillaren als Kapillarwasser gespeichert. Ein weiterer Teil des Sickerwassers umhüllt einen Teil der Körnungen als mikroskopisch dünne Hülle (Hydrathülle). Das ist das Adsorptionswasser. Sickerwasser kann zudem in porösen Körnungen (z. B. Lava oder Bims) eingelagert werden, es ist das Absorptionswasser. Derjenige Anteil an Sickerwasser, den der Boden nicht gegen die Schwerkraft in den Kapillaren, an oder in den Körnungen zurückhalten kann, trägt zur Grundwasserneubildung bei oder bildet auf oberflächennahen wasserundurchlässigen Bodenschichten Stauwasser.

Bodenwassergehalte werden entweder in Volumenprozent [Vol.-%] oder Masseprozent [Masse-%] angegeben. Um einen Wassergehalt von Masse-% in Volumen-% umzurechnen, ist der Wassergehalt in Masse-% mit der Rohdichte (Lagerungsdichte) trocken des Bodens zu multiplizieren. Weiterhin entspricht 1 mm Niederschlag, der in den Boden eindringt, einer Volumenzunahme von 1 Vol.-% je Quadratmeter Boden bezogen auf 1 Dezimeter (1 mm N/dm Boden = 1 Vol.-%/m²× 1 dm).

1.2.1Kennwerte des Wasserhaushaltes in Böden

Böden bestehen aus drei Phasen (gasförmig, flüssig, fest). Es sind dies die feste Phase (mineralische und organische Stoffe), die gasförmige Phase (Bodenluft) und die flüssige Phase (Bodenwasser). Die feste Phase bildet den Porenraum. Der Porenraum ist überwiegend von der Bodenart und der Verdichtung abhängig. Die Porengrößenverteilung hat entscheidende Bedeutung für den Luft- und Wasserhaushalt der Böden. Boden kann Wasser gegen die Schwerkraft zurückhalten. Hierbei wirken besonders zwei Kräfte: Es sind dies die Kapillarkräfte des Bodens, auch als Matrixpotential bezeichnet, sowie die Schwerkraft, das sogenannte Gravitationspotential (SCHEFFER et al. 2010). Die Kapillarkräfte des Bodens sind hauptsächlich von seinem Porensystem, den vorliegenden Porendurchmessern und dem Porenvolumen (Gesamtporenvolumen – GPV) abhängig. Je enger die Kapillaren bzw. die Poren sind, desto stärker können sie Wasser gegen die Schwerkraft zurückhalten. Je enger die Kapillaren sind, desto höhere Saugspannungen müssen die Wurzeln der Pflanzen aufwenden, um Wasser aus den Kapillaren zu entnehmen. Demnach wird Wasser bei abnehmendem Pore...

Inhaltsverzeichnis

• Cover
• Titel
• Zu den Autoren des Buches
• Inhaltsverzeichnis
• Vorwort
• 1. Pflanzen ressourcenschonend bewässern (Roth-Kleyer)
• 2. Bewässern – womit? Wasserqualität, Wasserbereitstellung (Thon)
• 3. Komponenten einer Bewässerungsanlage (Götz)
• 4. Grundlagen der Bewässerungsplanung (Götz)
• 5. Grundlagen der Bewässerungssteuerung (Thon)
• 6. Installation einer automatischen Bewässerungsanlage (Kendzia)
• 7. Überprüfung und Übergabe der Bewässerungsanlage, Abnahme (Götz)
• 8. Instandhaltung, Wartung (Kendzia)
• 9. Sonderstandorte bzw. -bauweisen
• Serviceteil
• Impressum