Messung der Bodenfeuchte

Knappes Gut Wasser

Durch die trockenen Sommer der jüngsten Vergangenheit und die damit verbundenen regelmäßigen Beregnungsaktivitäten von Rasenflächen, wird der Wasserverbrauch zunehmend kritisch betrachtet. Wasser wird bei der Rasenpflege zur knappen Ressource, sodass bei der Einschätzung der Kriterien Wassermenge, Wasserqualität, Wasserverteilung oder Applikationshäufigkeit neue Erkenntnisse und Sichtweisen berücksichtigt werden sollten.

Beim sparsamen Umgang mit der Ressource Wasser sollte in Zukunft verstärkt die Bevorratung von Regenwasser und Oberflächenwasser berücksichtigt werden. (s. hierzu Report Nr. 54, Wasserspeicherung für die Sportplatzberegnung durch Zisterneneinbau).

Kennwerte des Wassers

Die Qualität des Beregnungswasser sollte vor der Verwendung geprüft werden. So zeigte sich in einer Vergleichsstudie zur Verwendung von Abwasser im Vergleich zu Frischwasser für die Beregnung von Golfrasenflächen, dass bei verschiedenen Bodenparametern Veränderungen eingetreten waren. Bei der Nutzung von Abwasser stieg beispielsweise die elektrische Leitfähigkeit (EC) des Bodens an, der pH-Wert des Bodens erhöhte sich um 0,4 Einheiten. Im Beobachtungszeitraum von 2007 bis 2012 stieg der Natriumgehalt um das Zwei- bis Fünffache an. Die Verfügbarkeit von Mikronährstoffen (Eisen und Mangan) nahm ab. Hierbei wurde deutlich, dass die langfristigen Auswirkungen auf die chemischen Eigenschaften des Bodens bei der Verwendung von Abwasser zur Beregnung von Rasenflächen regelmäßig kontrolliert und ggf. korrigiert werden müssen (ISWEIRI et al., 2021).

Bewässerungswasser wird im Allgemeinen für Gräser als akzeptabel angesehen, wenn der lösliche Salzgehalt unter 800 mg/l bleibt. Die elektrische Leitfähigkeit von Wasser zwischen 0,7 dS/m und 3 dS/m erhöht die Salzgehaltproblematik, sodass nur wenige salztolerante Rasengräser erfolgreich unter diesen Bedingungen kultiviert werden können. Wasser mit einem EC > 3 dS/m sollte vermieden werden (HARIVANDI et al., 2006).

Bei der Verwendung der alternativen Wasserquellen müssen die Wasserqualitätsparameter (Salzgehalt, Natriumgehalt, anderer Ionengehalt und pH-Wert) bewertet und in Pflegepläne aufgenommen werden, um eine angemessene Rasenqualität zu gewährleisten.

Wasser als essenzieller Wachstumsfaktor

Unter der Prämisse, dass Rasengräser nur im grünen Zustand die volle Leistung bezüglich der Funktionalität eines Sportrasens gewährleisten, wird eine Beregnung dieser Sportrasenflächen während der Sommermonate weiterhin erforderlich sein. Die Herausforderung der Zukunft wird es sein, dieses knappe Gut Wasser möglichst sparsam und effizient bei der Beregnung von Rasen einzusetzen. Bei der Betrachtung der unterschiedlichen Parameter beschreibt LEINAUER (2020) verschiedene Strategien zur Vermeidung von unnötigem Verbrauch bei der Rasenberegnung. So sollten bei einer effektiven Bewässerung möglichst Verluste aus Windabdrift, Oberflächenabfluss und Versickerung vermieden werden. Gerade bei der Versickerung hat das Porenvolumen des Bodens eine große Bedeutung im Hinblick auf die Speicherung des pflanzenverfügbaren Bodenwassers. Ziel muss es sein, bei den Beregnungsintervallen eine möglichst große Menge als pflanzenverfügbares Bodenwasser im Wurzelhorizont aufzunehmen, damit die Gräser diesen Vorrat nutzen können. Eine hohe Durchlässigkeit, wie beispielsweise bei den DIN-Rasentragschichten vorgegeben ist, führt bei unsachgemäßer Einstellung der Regner rasch zu unnötigen Versickerungen und damit zu Verlusten für die Pflanze (MÜLLER-BECK, 2018).

Eine interessante und wirkungsvolle Alternative sieht LEINAUER (2020) im Unterflurbewässerungssystem für Rasensportplätze. Durch die direkte Einspeisung des Wassers in den Wurzelbereich der Rasengräser, kommt die Stärke dieses Systems zum Ausdruck, wie in Abbildung beispielhaft zu sehen ist.

Messung der Bodenfeuchte - Basis für die sachgerechte Beregnung

Die Bodenfeuchte im Rasen ist ein wichtiger Faktor für Steuerung der Beregnungsanlage. Für die Bestimmung der Bodenfeuchte gibt es unterschiedliche Testgeräte, Sensoren und Methoden.

• Tensiometer sind Instrumente, die mit Hilfe einer porösen Keramikausstattung die Feuchtigkeitsspannung im Boden ermitteln. Sie werden im Wurzelhorizont des Rasens eingesetzt. Die Messwerte zeigen die Wasserverfügbarkeit im Boden an. Tensiometer liefern bei einer Bodenfeuchte nahe der Feldkapazität die besten Werte.
  
  
• TDR-Messgeräte (Time Domain Reflectometry) nutzen ein elektrisches Signal um den Wassergehalt des Bodens zu ermitteln. Nasser Boden reflektiert das Signal langsamer als trockener Boden. Dieser Sensortyp liefert schnelle, genaue Messwerte zum Wassergehalt des Bodens und erfordert wenig bis keine Wartung.
  
  
• UFZ-Dürremonitor liefert täglich flächendeckende Informationen zum Bodenfeuchtezustand in Deutschland. Grundlage sind Simulationen in Kombination mit Satellitendaten. Die Karten zeigen z.B. den tagesaktuellen Dürrezustand des Oberbodens bis 25 cm Tiefe sowie das pflanzenverfügbare Wasser im Boden an  (UFZ, 2022).

Exakte Messdaten der Bodenfeuchte dienen dem nachhaltigen Wassermanagement der Sportrasen-Beregnung. Je nach Standort und Anforderung an die Rasenqualität lassen sich Zielwerte für die Bodenfeuchte definieren. In der Praxis haben sich für die Rasengräser Wiesenrispe und Deutsches Weidelgras Bodenfeuchtegehalte von 15 bis 22 Vol.-% als günstig erwiesen. Die Einhaltung derartiger Zielwerte lässt sich nur durch Kontrollprüfungen mit einer Feuchtesonde sicherstellen. Beim Einsatz von Feuchtemessgeräten sollte auf einen Mindeststandard der Messtechnik geachtet werden.
Die INTERGREEN-Fachberater bieten hier gerne Erfahrungsaustausch und Empfehlungen bei der Wahl der Instrumente an.

Verdunstung durch Boden und Pflanze = Evapotranspiration

Als "Wasserverbrauch" beschreibt man die Menge an Wasser, die von den Wurzeln aufgenommen und dann von den Gräsern über Blätter und Halme an die Atmosphäre abgegeben wird. Diesen Vorgang nennt man Transpiration. Daneben wird aber auch ein Anteil Wasser direkt aus dem Boden verdunstet, das ist dann die Evaporation. Die Kombination dieser Verbrauchsmengen wird als Evapotranspiration (= ET) bezeichnet. Dieser Wert wird in der Regel in mm pro Zeiteinheit (mm/Tag) gemessen und zur Ermittlung des notwendigen Wasserbedarfs entweder durch Regen oder durch Bewässerung berücksichtigt. Rasen-ET hängt von den klimatischen Bedingungen, der Bodenwasserverfügbarkeit, der Pflegeintensität (z. B. Schnitthöhe, Düngemenge) sowie den ausgewählten Arten und Sorten ab. Typische ET-Raten für „Kaltzonen-Gräser“ liegen zwischen 3 und 8 mm/Tag (HUANG, 2006). ET-Werte können direkt im Pflanzenbestand oder indirekt über Klimaparametern einer Wetterstation gemessen werden.

Was bedeutet Defizit-Bewässerung?

Eine Beregnung mit weniger als 100 % ET wird als Defizit-Bewässerung bezeichnet. Dieses Verfahren ist bereits gängige Praxis in Gebieten, in denen die Steuerung der Beregnungsanlage direkt mit einer Wetterstation verbunden ist (z. B. große Parks und Golfplätze). Der Faktor, der zur Reduzierung des ET-Wertes und zur Berechnung der Beregnungsmenge herangezogen wird, ist in der Literatur als Kc-Wert (Crop Coefficient) definiert (LEINAUER, 2020).

„Kaltzonen-Gräser“ überleben normalerweise ohne signifikante Qualitätseinbuße bei 80 % ET und die meisten „Warmzonen-Gräser“ (z.B. Bermudagrass) erfüllen die Qualitätsansprüche selbst bei 60 % ET. Darüber hinaus können Rasengräser auch im Sommer längere Zeit ohne Bewässerung überleben. Gräser gehen dabei in die sogenannte Sommer-Dormanz, verlieren das Chlorophyll und werden braun. Nach einer Wiederbewässerung oder einsetzendem Regen werden sie wieder grün, sofern die Gräser zuvor nicht durch starke Hitzeeinwirkung geschädigt wurden.

Ausblick und Entwicklung

Neben der tatsächlichen Wassermenge, die bei einem Beregnungsintervall verabreicht wird, spielt die Bewertung der Wasserbewegung im Tragschicht-Substrat von Rasensportplätzen, im Sinne einer sparsamen und nachhaltigen Beregnungsstrategie, eine wichtige Rolle.

Seit einiger Zeit wird ein umfangreiches Forschungsprojekt zu dieser Fragestellung an der Hochschule Osnabrück bearbeitet. Bezüglich der ersten Ergebnisse berichtet CORDEL (2022) über deutliche Unterschiede bei der Wasserhaltekraft von RTS-Gemischen in Abhängigkeit von der Bauweise. So ergibt sich für zwei-lagig gebaute Varianten bei der Beregnungsmenge früher ein Überschreiten der Wasserhaltekraft und damit die Gefahr der Versickerung in tiefere Bodenschichten, als bei drei-lagigen Varianten. Eine Reduzierung der Bewässerungsmenge um 10 l/m² bewirkte beim drei-lagigen Aufbau keine signifikanten Unterschiede bei der Wasserverteilung im Substrat. Es konnte eine gute Infiltrationsrate in Verbindung mit einem reduzierten Austrocknungsverhalten im oberen Bodenhorizont nachgewiesen werden. Somit ergibt sich ein klares Einsparungspotenzial bei der notwendigen Beregnungs-Wassermenge.

Inzwischen wurden weitere Modelversuche angelegt, um den Einfluss der Bodenbauweise auf die Wasserverteilung im Tragschicht-Horizont zu untersuchen und mittels der erhobenen Daten Simulations-Modelle zur Beregnungsprognose zu erstellen.

Die Zukunft lautet: „Water management goes digital“, ob Sensor gesteuert oder vom Satelliten überwacht!

Quellenhinweise

• CORDEL, J., R. ANLAUF und W. PRÄMASSING, 2022: Simulation der Wasserverteilung in unterflurbewässerten Bodenbauweisen für Sportrasenflächen. Z. Rasen-Turf-Gazon, 1-2022.
• HARIVANDI, M.A., K.B. MARCUM and Y. QIAN, 2006: Recycled, gray, and saline water irrigation for turfgrass. (In): Water Quality and Quantity Issues for Turfgrass in Urban Landscapes. Eds: J.B. Beard and M. P. Kenna. CAST Special Publication # 27. 243-259.
• HUANG, B., 2006: Turfgrass water requirements and factors affecting water usage. In: Water Quality and Quantity Issues for Turfgrass in Urban Landscapes. Eds: J.B. Beard and M. P. Kenna. CAST Special Publication # 27. 193-205.
• ISWEIRI, H., Y. QIAN, J. G. DAVIS, 2021: Comparison of fresh versus effluent water irrigation on soil chemical properties of golf course greens and fairways  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/its2.42
• LEINAUER, B., 2020: Sparsamer Umgang mit Beregnungswasser auf Rasenflächen des öffentlichen Grüns. Z. Rasen-Turf-Gazon, 4-2020.
• MÜLLER-BECK, K.G., 2018: Wasser, ein wichtiger Wachstumsfaktor für den Rasen. Bericht zum 127. DRG-Rasenseminar. Z. Rasen-Turf-Gazon, 4-2018.
• UFZ, 2022: Dürremonitor Deutschland. Helmholtz Zentrum für Umweltforschung, Leipzig. www.ufz.de/index.php?de=37937