Auswirkung der Vegetationsbelichtung auf das Wachstum des Stadion­rasens mit und ohne CO₂-Begasung

Beispiel Red Bull Arena Leipzig

Zusammenfassung

Zur Förderung und Absicherung der Spielfeldqualität von Stadionrasen werden seit einiger Zeit verstärkt Belichtungseinheiten eingesetzt. Gerade in den Schattenbereichen und verstärkt in den Wintermonaten (Spielsaison) kann auf diese Weise ein stetiges Wachstum bei den Gräsern gefördert werden.

 

Für die HGK-Hausarbeit wurden, am Beispiel der Red Bull Arena in Leipzig, verschiedene Kriterien zur Beurteilung der Wirksamkeit von Belichtungseinheiten mit und ohne CO₂-Begasung systematisch erfasst und verglichen. Bei der Aufwuchshöhe und der Ermittlung der Schnittgutmenge konnten während des Versuchszeitraumes (Anfang September bis Ende Oktober) deutliche Differenzierungen zwischen den Varianten behandelt/unbehandelt nachgewiesen werden.

 

Bei dem Kriterium Farbausprägung konnten keine aussagefähigen Unterschiede bei den Messwerten ermittelt werden. Dies wurde durch den optischen Eindruck bestätigt.

 

Klare Auswirkungen der Belichtungs-Varianten wurden bei dem Parameter Narbendichte sichtbar. Gerade zum Ende des Versuchszeitraumes nahm der Deckungsgrad im Schattenbereich deutlich ab.

 

Für das Untersuchungskriterium Scherfestigkeit gab es tendenziell eine Erhöhung der Werte für die Belichtungsvarianten und eine Abnahme bei den Null-Parzellen. Der Einfluss von mechanischen Pflegemaßnahmen kann hier nicht ausgeschlossen werden.

 

Mit einem erheblichen technischen und finanziellen Aufwand lässt sich auch in stark beschatteten Fußball-Arenen ein hochwertiger Spielbelag aus Naturrasen bei angemessener Pflegeintensität vorhalten.

Summary

For some time by now lights are more and more in use on sport play grounds in order to secure their quality and boost the growth of the grass on these fields. It is so possible to stimulate steadily the growth of the turf on the shady areas or during the winter play time.

 

Using as example of the Red Bull Arena in Leipzig, different criteria were determined systematically for the HGK  thesis which enabled them to measure and compare the light effectivity with or without CO₂ gaz. During the test period, from the beginning of September till the end of October considerable differences between the treated and the untreated varieties could be detected as well as in the sward growth as in the quantity of their swathe.

 

As for the criteria „colour aspect“, the values measured during the test revealed no clear differences. These results were furthermore confirmed through visual impressions.

 

The impact of the different lights appeared clearly when analysing the parameter „density of the sward“. Just at the end of the test period the grass coverage rate diminished considerably on the shady areas.

 

When analysing the sward shear strength criteria, there was a tendence towards better data by light while the lit-off areas showed a constant decrease. In this case the influence of mechanical field maintenance works can not be excluded.

 

In conclusion, it is possible to provide a high quality turf canopy with natural  grass in a shady soccer arena thanks extensive technical and financial investments and intensive maintenance works.

 

Résumé

Afin de sécuriser les terrains de sport et d´en améliorer durablement la qualité de leur gazon, on utilise de plus en plus un éclairage individualisé et ce depuis un certain temps déjà. Cet éclairage favorise une pousse régulière du gazon, surtout aux endroits très ombragés et lors de la saison de jeux en hiver.

 

Le HGK a pris comme exemple le Red Bull Arena de Leipzig et a ensuite appliqué les différents critères qui ont permis de comparer et de porter un jugement neutre et bien fondé sur l´efficacité d´un éclairage avec ou sans CO₂. On a ainsi pu montrer de nettes différences entre les variétés traitées de celles non traitées, en comparant la croissance de leur couche herbeuse et le volume de leur fauche durant une période de test allant du début septembre à la fin du mois d´octobre.

 

En ce qui concerne la couleur des gazons, il n´a pas été possible d´en mesurer une différence prononcée, ce critère étant de surcroit confirmé par l´impression optique.

 

C´est en analysant le paramètre „densité du gazon“ qu´on a pu le mieux observer combien les diférents éclairages pouvaient les influencer. On a également pu remarquer que la couverture gazonnée située dans des endroits ombragés diminuait considérablement vers la fin de la période de test.

 

On a par ailleurs noté lors des tests que les gazons bien éclairés devaient être en général plus souvent faucher que ceux où l´éclairage était faible pour ne pas dire inexistant. Il était dans ce cas impossible de ne pas également prendre en considération certains facteurs tel l´entretien de ces gazons avec des machines.

 

En conclusion, on peut dire qu´il n´est possible de transformer les gazons de terrain de football très mal éclairés en gazons de haute qualité qu´avec un gros investissement financier, beaucoup de temps et un entretien constant du gazon.

Abb. 1: Photosytheseleistung in Abhängigkeit von Licht und CO₂-Konzentration (DEMMER und THIES, 1994).
Abb. 2: Photosyntheseleistung in Abhängigkeit von Lichtmenge und Temperatur (DEMMER und THIES, 1994).

 

Einleitung

In vielen Profi-Fußballstadien in Deutschland, aber auch weltweit, rückt die Spielfläche Rasen immer mehr in den Fokus. Die Anforderungen an den Rasen seitens der Ligaverbände DFB/DFL, Profimannschaften, Stadionbetreiber und Clubmanager steigen stetig an. Es werden weder Kosten noch Mühen gescheut, um ganzjährig qualitativ hochwertige und strapazierfähige Sportrasenflächen mit bestmöglichen Spielbedingungen und hohen Belastungsgrenzen zu kultivieren.

 

Eine regelrechte Materialschlacht hat seit einigen Jahren begonnen, um natürliche Faktoren wie Wind, Wasser, Nährstoffe, Wärme, Licht und CO₂ zu beeinflussen oder sogar ganz zu ersetzen. Dies liegt an den baulich bedingten Defiziten einer modernen Fußballarena, in der die natürlichen Wachstumsfaktoren oft erheblich eingeschränkt sind.

 

Die Rasenfläche ist von hohen, meist bis an die Rasenkante gezogenen, blickdichten Tribünen umgeben. Eine Windbewegung oder ein Luftaustausch, wie auf einer freien Fläche üblich, kann ohne künstlich erzeugte Luftbewegung durch Ventilatoren, die am Spielfeldrand installiert werden, so gut wie nicht stattfinden.

 

Vegetationstechnik wie Beregnungsanlage, Rasenheizung und eine zielgerichtete Nährstoffversorgung als Granulat- oder Flüssigdüngung sind schon seit vielen Jahren feste und vor allem kalkulierbare Größen im täglichen Ablauf der Pflegemaßnahmen in den professionell ausgerichteten Stadien.

 

Die Beschattung der Rasenfläche durch diverse Dachkonstruktionen, die oberhalb der Tribünen weit in das Stadioninnere ragen, beeinträchtigen die Vegetationsdecke in einem erheblichen Maße, so dass verstärkt mit Installationen zur Vegetationsbelichtung des Rasens bis hin zur zusätzlichen CO₂-Begasung gearbeitet wird, damit die Funktionalität der Spielfläche gewährleistet wird.

 

In Deutschland sind im Wesentlichen zwei Firmen für Vegetationsbelichtung aktiv tätig. Zum einen die Firma SGL – Stadium Grow Lighting® aus Waddinxveen/Holland (Belichtung) und zum anderen die Firma SeeGrow® aus Bembridge/UK (Belichtung mit CO₂-Begasung). Beide Unternehmen haben sich die Aufgabe gestellt, in Sportstadien Spielfelder zu schaffen, die ganzjährig eine hohe Qualität, trotz aller Widrigkeiten, aufweisen. Ein weiteres Unternehmen, nämlich MLR (Mobile Lighting Rigs, Mobilt Drivhus AS) ist in Norwegen beheimatet und beliefert Skandinavien und insbesondere Großbritannien.

 

Der Stadionrasen besteht aus unterschiedlichen Grasarten und ist partiell unterschiedlichen Standortbedingungen ausgesetzt, was auf die Bauweise des Stadions zurückzuführen ist. In der Red Bull Arena Leipzig gibt es im Inneren einen sehr stark schattigen und einen sonnigen Teil.

 

Mit der praktischen Head-Greenkeeper-Hausarbeit sollte die Wirkung der unterschiedlichen Belichtungssystem (mit und ohne CO₂-Begasung) untersucht werden.

 

Vegetationsbelichtung und Begasung mit CO₂ sind aus dem Erwerbsgartenbau bekannt und werden in Gewächshäusern im Zierpflanzen-, Obst- und Gemüseanbau seit vielen Jahrzehnten erfolgreich eingesetzt. Diese Verfahren dienen der Branche zur Ertragssteigerung bei der Erntemenge.

 

Intensive Forschungsarbeiten mit Vegetationsbelichtung für Stadionrasen erfolgten durch den Firmengründer Nico van Vuuren und sein Team seit der Gründung der Firma SGL im Jahre 2001. Nico van Vuuren ist ein ehemaliger Rosenzüchter, der mit seinen Rosen weit reichende Erfahrungen im Gewächshausanbau gesammelt hatte. Seine Untersuchungen ergaben, dass das oftmals fehlende Licht ein wesentlicher Faktor beim Wachstum von qualitativ hochwertigem Rasen in Sportstadien war. Nach positiven Versuchsergebnissen wurde das Stadion des PSV Eindhoven 2004 Pilotprojekt.

 

Bis heute werden die Belichtungseinheiten weltweit von mehr als 140 Stadien und Sportstätten genutzt (SGL, 2016). Auch die Firma SeeGrow® kann auf eine schon länger andauernde Forschungszeit zurückblicken. Das erste Konzept, um hochfrequentierte Zonen auf einem Rasenspielfeld zu beleuchten und gleichzeitig mit CO₂ anzureichern, wurde im Jahre 2006 mit der Firma Linde Gas Benelux® gemeinschaftlich ins Leben gerufen und entwickelt (NOEL, 2016).

 

Die ersten Versuche unter reellen Stadionbedingungen mit einem mobilen klappbaren Gewächshaus wurden 2007 in zwei Stadien in Europa, der Allianz Arena (FC Bayern München/Deutschland) und Euroborg (FC Groningen/Niederlande) durchgeführt. Im Jahr 2012 übernahm Steve Noel die Weiterentwicklung dieses Konzeptes, um den Markt der Rasenpflegeindustrie zu erschließen (NOEL, 2016).

 

Assimilation als Basis für Wachstum

Die Photosynthese oder Assimilation des Kohlenstoffes ist der wichtigste biochemische Prozess der Erde, wenn es um den Aufbau von großen Mengen energiereichen Verbindungen aus anorganischen Grundstoffen geht. Für den Bereich der Pflanzen sind nur die chlorophyllhaltigen Vertreter, somit auch unsere Rasengräser, in der Lage, mit Hilfe der Sonnenenergie, Photosynthese zu leisten und damit Biomasse zu bilden. Diese Pflanzen werden als autotroph bezeichnet. Die wichtigsten Faktoren für die Photosynthese sind zum einen der Zellbestandteil Chlorophyll und die vier abiotischen Faktoren, Sonnenlicht, CO₂, Wasser und Temperatur. Das Chlorophyll in den Chloroplasten nimmt Teile des Lichtspektrums auf, um daraus chemische Syntheseprozesse mit Hilfe der Lichtenergie auszulösen (SACHWEH, 1987).

 

Das Sonnenlicht ist der nächste beeinflussende Faktor, welcher als Energielieferant für den Aufbau von Kohlenhydraten dient. Dieser zeichnet sich durch die zwei Parameter, Lichtmenge und Lichtqualität, aus. Für die Photosynthese ist der im Lichtspektrum enthaltene blaue und rote Bereich am wichtigsten. Diese Erkenntnis führte zur industriellen Entwicklung und Produktion von Beleuchtungskörpern, die genau diesen Wellenbereich an Strahlung abdecken (SACHWEH, 1987).

 

Lichtmenge, aber auch CO₂-Konzentration können in diesem Zusammenhang als begrenzende Faktoren genannt werden. Der durchschnittliche Gehalt an CO₂ in der Luft beträgt zum heutigen Stand ca. 0,04 Vol.-%, was etwa 400 ppm (parts per million) entspricht. Dieser Wert ist dennoch für die Pflanze suboptimal, da eine Photosyntheseleistung von 100 %, bezogen auf CO₂ erst bei einem Wert von 0,08-0,1 Vol.-% in der Luft erreicht wird (ÖLLER und ÖLLER, 1999).

 

In der Abbildung 1 wird dargestellt, inwieweit Lichtmenge (gemessen in Lumensekunde) und CO₂-Konzentration als begrenzende Faktoren in Abhängigkeit zur Photosyntheseleistung stehen. Wasser ist als Grundstoff für die Bildung von Kohlenhydraten wichtig. Jedoch bei hohen Temperaturen über ­35 °C­ oder Wassermangel wird die CO₂-Aufnahme behindert, da sich die Spaltöffnungen auf der Blattunterseite, auch Stomata genannt, schließen. Sie sind für den internen und externen Gasaustausch zuständig (SACHWEH, 1987). Abbildung 2 zeigt genau diese Abhängigkeit zwischen der Temperatursteigerung und zwei Lichtintensitäten als Photosynthese-Leistungsgrenzen. Bei wenig Licht hat die Temperatur kaum einen Einfluss. Bei hoher Lichtintensität zeigt sich dieser aber dann doch deutlich (ÖLLER und ÖLLER, 1999).

 

Auf der Grundlage dieser pflanzenbaulichen Zusammenhänge wurden Vergleichsversuche zur Belichtung mit und ohne CO₂-Begasung beim Stadionrasen durchgeführt.

Abb. 3: Lageplan Red Bull Arena Leipzig (ZSL Betreibergesellschaft mbH).

 

Material und Methoden

Standort

Die Firma ZSL Betreibergesellschaft mbH ist Betreiber des im Herzen von Leipzig befindlichen, 42 ha großen Geländes. Es wird in drei Bereiche, Red Bull Arena Leipzig, Arena Leipzig und Festwiese Leipzig, unterteilt.

 

Das Stadion besitzt eine ovale Form in Nord-Süd Ausrichtung (Abbildung 3). Es ist mit einer freitragenden Dachkonstruktion überspannt. Im Zuge der Fußball-WM 2006, bei der Leipzig als Austragungsort involviert war, wurde ab 2002 aus Platzmangel das neue Fußballstadion in das alte Zentralstadion Leipzig gebaut.

 

Das Rasenspielfeld, worauf sich die Versuchsparzellen verteilen, umfasst eine Gesamtgröße von 7992 m². Die widrigen Bedingungen für den Rasen in einem Fußballstadion kommen auch hier, wie in der Einleitung erläutert, zum Tragen.

 

Zum einen durch die Dachkonstruktion und zum anderen durch die fehlende Windbewegung. Dies bedeutet für den Südbereich, dass die Rasenfläche immer im Schatten liegt und Feuchtigkeit durch die geringe Luftbewegung nur sehr schwer abtrocknet, wobei es im sonnigen Norden zu einer starken Erwärmung der Fläche kommt.

 

Klima

Leipzig liegt in der gemäßigten Klimazone. Die Niederschlagswerte von 480-530 mm Niederschlag im Jahresmittel lassen auf ein eher trockenes Gebiet schließen. Die Klimadaten stammen aus dem Leipziger Institut für Meteorologie (LIM) an der Universität Leipzig. Diese Wetterstation ist 5 km vom Stadion entfernt. Der höchste Niederschlagswert während der Versuchsdurchführung wurde am 15.10.2015 mit 13 mm aufgezeichnet. Die Höchsttemperatur von 34 °C wurde am ersten Tag des Versuchszeitraumes, dem 31.08.2015, gemessen.

Abb. 4: Anordnung der Versuchsparzellen im Stadionrasen mit Angabe der Untersuchungsparameter.

 

Versuchsbeschreibung

Versuchskriterien

In dem Praxis-Versuch wurden die Varianten „Belichtung“, „Belichtung + CO₂-Begasung“ sowie „ohne Belichtung“ und „ohne CO₂-Begasung“ hinsichtlich Aufwuchshöhe, Schnittgutmenge frisch, Farbaspekt, Narbendichte und Scherfestigkeit, mit jeweils zwei Wiederholungen verglichen und ausgewertet.

 

Bodenaufbau

Der Bodenaufbau der Versuchsfläche ist nach DIN 18035/4 definiert. Der Baugrund ist mit Drainsträngen durchzogen. Die über dem Baugrund liegende Drainschicht mit der Rasenheizung hat eine Stärke von ca. 20 cm. Darüber wurde die, mit der Drainschicht verzahnte, Rasentragschicht in einer Stärke von ca. 15 cm, im Mischungsverhältnis 40 % Sand und 60 % Oberboden, eingebaut. Der darüber liegende, 4 cm starke Fertigrasen, wurde Anfang Juli 2015 verlegt. Zu Beginn der Untersuchungen lag der Rasen somit erst zwei Monate im Stadion.

 

Tab. 1: Übersicht der Versuchsvarianten.

 

Versuchsfläche

Die Gesamtflächengröße des Stadionrasens beträgt 72 m x 111 m = 7.992 m². Von diesem Spielfeld wurden vier Varianten mit jeweils 2 Parzellen abgeteilt. Die Größe jeder Parzelle beträgt 3 m x 5 m = 15 m². So ergaben sich für jede Variante zwei Wiederholungen (Tabelle 1).

 

Der Versuch fand im Zeitraum des Liga­spielbetriebes statt. Deshalb wurde darauf geachtet, die Versuchsparzellen außerhalb der Spielfeldmarkierung ­(Abbildung 4) zu setzen, um eine Beeinträchtigung oder gar Verfälschung von Messergebnissen, die bei der üblichen Belastung durch ein Fußballspiel entstehen können, so gering wie möglich zu halten.

Abb. 5: SGL-Belichtungseinheit MU50.
Grafik 1: Lichtwellenspektrum (PHILIPS, 2016).

Funktionsweise SGL® Belichtungseinheit MU 50

Die SGL® Belichtungseinheit MU 50 (Abbildung 5) hat als Grundträger ein Gestell aus Metall. Zum Transport oder zum optimalen Positionieren auf dem Rasen mittels Rädern befinden sich jeweils an beiden Enden zwei lenkbare Radaufhängungen mit Zugdeichsel.

 

Für den Betrieb der Einheit wird ein 32 A (Ampere) Starkstromanschluss benötigt. Das Bedienteil verfügt über eine manuelle oder automatische (mit Zeitschaltuhr) Anschaltsteuerung. An der Unterseite des Querträgers sind die 12 Vorschaltgeräte mit den 1.000 Watt Natriumhochdrucklampen der Typenbezeichnung Philips® MASTER GreenPower Plus 1000W EL / 5X6CT montiert. Diese Lampen verfügen über ein breites Lichtwellenspektrum welches kontinuierlich auf den Rasen scheint und somit die natürliche Sonneneinstrahlung ergänzt (Grafik 1). Laut Herstellerangabe soll die Einheit nicht länger als 48 Std. auf derselben Stelle betrieben werden, um den dadurch angeregten Assimilationsprozess in der Pflanze immer im optimalen Bereich zu halten (VAN VUUREN, 2013). Das wurde auch in diesem Versuch berücksichtigt.

Abb. 6: SeeGrow® Vegetationszelt mit Belichtung + CO2-Begasung.
Grafik 2: Lichtwellenspektrum (PHILIPS, 2016).

Funktionsweise SeeGrow® Vegetationszelt

Das SeeGrow® Vegetationszelt hat als Grundaufbau ein Metallgestell, das sich wie ein Scherengitter im Ziehharmonika-Prinzip entfalten oder zusammenschieben lässt. Es steht komplett auf 360 Grad drehbaren kleinen Rädern.

 

Dieses Gestell ist komplett mit einer transparenten Zeltplane bespannt, um somit einen luftdichten Raum (Gewächshaus) zu simulieren (Abbildung 6). Für den Betrieb der Einheit wird auch hier ein 32 A (Ampere) Starkstrom­anschluss benötigt.

 

Im Zeltinneren sind unter dem Dach 12 Vorschaltgeräte mit den 600 Watt Natriumhochdrucklampen der Typenbezeichnung Philips® MASTER GreenPower Plus 600W EL E40 1SL montiert. Auch diese Lampen verfügen über ein breites Lichtwellenspektrum (Grafik 2), welches kontinuierlich auf den Rasen scheint, wobei aber hier die Leuchtkraft der Lampen mit 600 Watt etwas geringer ausfällt. Die CO₂-Begasung wird über separat angeschlossene Gasflaschen realisiert. Es strömt von den Druckflaschen durch einen Gasvorwärmer mit dahinterliegendem Druckminderer in den Anschlussschlauch.

 

Mit einem Druck von 2 bar wird das Kohlendioxid durch einen perforierten Gummischlauch in das Zelt geleitet. Durch einem kleinen Ventilator an der Decke in der Mitte des Zeltes wird das entstehende Luftgemisch im Zeltinneren ständig umgewälzt und verteilt. Über das Steuerteil können Belichtung und CO₂-Wert manuell eingestellt werden. Für den Versuch wurde eine permanete Belichtung und ein CO₂-Wert von 1.500 ppm eingestellt, was etwa dem vierfachen Wert der natürlichen CO₂-Konzentration in der Atmosphäre entspricht. Laut Hersteller soll auch hier darauf geachtet werden, die Einsatzzeit auf derselben Fläche auf maximal 48 Std. zu begrenzen (NOEL, 2016). Nicht nur der Assimilationsprozess soll im Optimum gehalten werden, sondern auch die sonst eintretenden Geilwuchserscheinungen, wie dünne, langgezogene und weiche Blätter, sollen möglichst verhindert werden. Es wird empfohlen, vor der Inbetriebnahme und nach ca. 12-14 Std. Beleuchtung und Begasung mit CO₂ eine Akklimatisierungs- bzw. Erholungsphase (engl.: cool morning – cool evening) für die Pflanzen durchzuführen (NOEL, 2016). Die hohe Temperaturentwicklung und damit einhergehende Austrocknung der Fläche soll damit korrigiert werden. Dazu werden beide Stirnseiten des Zeltes zum Durchlüften geöffnet und die gesamte Fläche wird per Hand mit einen Schlauch bewässert. Dies wurde auch im Versuch kontinuierlich durchgeführt.

Versuchsdurchführung

Zu Beginn des Versuchs, am 31.08.2015, wurde von allen Varianten eine Bodenprobe zur Ermittlung des Nährstoffgehaltes entnommen. Die daraus ermittelten Analysewerte entsprachen einer normalen Rasentragschicht eines Stadions. Für den gesamten Versuchszeitraum wurden acht Boniturtermine festgelegt, wobei der 31.08. und der 02.09.2015 als ein Termin gesehen werden müssen, da zum Versuchsstart die Parameter Aufwuchshöhe und Schnittgutmenge erst nach der ersten Versuchsreihe ermittelt wurden.

 

Alle üblichen Pflegemaßnahmen, wie Düngen, Aerifizieren, Tiefenlockern, Topdressen, Striegeln und Nachsaat mit Lolium ­perenne, wurden bis zum Versuchsbeginn, aber auch zum Teil während des laufenden Versuchs, durchgeführt. Somit wurden alle Parzellen bei durchgeführten Pflegemaßnahmen gleich behandelt. Am 17.09. wurde im Zuge einer Flüssigdüngung der Bioregulator Regalis® (ein Präparat mit einem Wuchshemmstoff) auf die gesamte Rasenfläche inklusive Versuchsparzellen appliziert.

 

Ausgewählte Untersuchungskriterien

  • Aufwuchshöhe: wöchentliche ­Messung mit Rasenprisma und ­Zollstock in mm
  • Schnittgutmenge: wöchentliche Erfassung mittels Kernschnitt in Frischmasse g/2,7 m²
  • Farbaspekt: Messung mit Field Scout Photometer im Farb-Index R/G/B jeweils 1x am Anfang und 1x am Ende des Versuchs
  • Narbendichte: wöchentliche Erfassung des ­Deckungsgrades in % mittels Schätzrahmen
  • Scherfestigkeit: Ermittlung der Werte jeweils 1x am Anfang und 1x am Ende des ­Versuchs durch eine Flügelsonde, Messeinheit kPa (Kilopascal).

 

Aufwuchshöhe

Vor jeder Versuchsreihe wurden die einzelnen Varianten immer auf eine Graslänge von 27 mm geschnitten. Diese Grundlänge als Ausgangswert wird auch immer bei der Ergebnisermittlung für diesen Parameter festgesetzt. Für die Ermittlung der Aufwuchshöhe wurde ein Rasenprisma/Schnitthöhenmesser (Abbildung 7) und ein handelsüblicher Gliedermaßstab verwendet. Das Prisma hat eine Skala von 0-40 mm, so dass bei länger gewachsenen Graspflanzen zusätzlich ein Gliedermaßstab verwendet wurde, um die genaue Höhe zu ermitteln. Pro Variante wurden zwei Messungen als Wiederholung 1 und Wiederholung 2 durchgeführt. Der Anfangswert von 27 mm Graslänge wurde nicht von den Boniturwerten abgezogen.

 

Schnittguterfassung

Um die Schnittgutmenge für jede Parzelle zu ermitteln wurden nach jeder Versuchsreihe mit einem Handrasenmäher vom Typ John Deere R54RKB die Gräser geschnitten und mit einem Fangkorb gesammelt. Der Mäher besitzt eine Schnittbreite von 54 cm. Jede Parzelle einer Variante wurde mittels Kernschnitt (um eine Randbeeinflussung auszuschließen) immer separat abgemäht, dies entspricht einer Fläche von 2,7 m². Danach wurde der Grasschnitt von jeder Parzelle als Frischmasse gewogen (Abbildung 8).

Abb. 7: Rasenprisma zur Bestimmung der Aufwuchshöhe.
Abb. 8: Schnittguterfassung Variante 1 W1 / W2.

 

Farbaspekt

Um den Farbaspekt zu ermitteln, wurde ein Field Scout Photometer (Abbildung 9) verwendet. Von diesem Gerät wird die Farbintensität der Gräser gemessen. Der Ausgabewert des Photometers wurde auf „Farb-Index R/G/B“ eingestellt. Dieser Index gibt pro Messung die Farbwerte von rot, grün und blau als Kennzahlen an. Die Boniturtermine waren am 31.08.2015 und am 29.10.2015. Um auf allen Parzellen die gleichen Lichtverhältnisse vorzufinden, wurden die Messungen in den späten Nachmittag gelegt.

 

Narbendichte

Mit Hilfe des Schätzrahmens (Abbildung 10) wurde für jede Parzelle die Narbendichte ermittelt. Dieser Holzrahmen hat eine genaue Größe von 1m x 1m = ­1 m² und ist mit jeweils 9 Längsschnüren und 9 Querschnüren im Abstand von 10 cm bespannt. Durch die Schnittkanten der Schnüre entstehen 100 gleichgroße Einzelfelder, wobei jedes Feld als 1 % gewertet wird. Die ermittelten Boniturwerte werden als Deckungsgrad in % angegeben (DFL, 2012).

 

Scherfestigkeitsprüfung

Die Scherfestigkeit beschreibt den Widerstand, der gegen das Abscheren von Stoffen wirkt. Sie besteht auf Rasensportflächen aus den zusammen wirkenden Kräften der Grasnarbe, des Wurzelwerks und der Reibung der Bodenpartikel. Als Prüfgerät zur Scherfestigkeitsmessung wurde eine GEONOR Flügelsonde, Typ H-600 verwendet. An den beiden Boniturterminen wurden pro Variante 10 Messungen durchgeführt. Die Daten werden als Mittelwerte in der Einheit kPa (Kilopascal) dargestellt (DFL, 2012).

 

Abb. 9: Field Scout Photometer zum Messen der Farbintensität der Gräser.
Abb. 10: Schätzrahmen (nach DIN EN 12231) zur Bestimmung des Deckungsgrades in %.

Ergebnisse

Auswirkung auf die Aufwuchshöhe

In der Abbildung 11 sind die Ergebnisse der Aufwuchshöhe als Mittelwerte für den gesamten Versuchszeitraum dargestellt. Im Schattenbereich konnte für Variante 2 – mit Beleuchtung und CO₂ -Begasung – am 02.09. der höchste Wert mit 59,5 mm (vom Ausgangswert 27 mm ein Zuwachs von 32,5 mm/48 h) gemessen werden. Der niedrigste Wert wurde bei Variante 3 (Null-Parzelle) am 28.09. mit 30 mm (3 mm/48 h) festgestellt. Im Sonnenbereich konnte für Variante 4 (Null-Parzelle) der höchste Wert am 09.09. und 14.09. mit 45 mm, der geringste Wert am 28.09. mit 32,5 mm gemessen werden.

 

Effekt auf die Schnittgutmenge

In der Abbildung 12 sind die angefallenen Schnittgutmengen als Mittelwerte aufgeführt. Im Schattenbereich wurde bei Variante 2 – mit Beleuchtung und Begasung – am 07.10. der höchste Wert von 234,5 g an Schnittgut ermittelt. Der geringste Wert konnte bei ­Variante 3 (Null-Parzelle) am 29.10. mit 10,5 g Schnittgut ermittelt werden. Im Sonnenbereich wurde bei Variante 4 (Null-Parzelle) die höchste Schnittgutmenge am 07.10. mit 217 g, die geringste Menge am 02.09. mit 29 g ermittelt.

Abb. 11: Entwicklung der Aufwuchshöhe in mm während des Versuchszeitraumes.
Abb. 12: Erfassung der Schnittgutmengen in g/2,7 m² an den Boniturterminen.

 

Wirkung auf den Farbaspekt

In den Abbildungen 13 und 14 sind die Ergebnisse der Farbaspektmessungen als Mittelwerte abgebildet. Pro Variante wurden 10 Messungen durchgeführt. Bei genauer Betrachtung der Farbindexwerte der Varianten 1 und 2 auf der Schattenseite kann man von einem konstanten Farbaspekt für die gesamte Versuchszeit sprechen, da die Boniturwerte am Anfang und am Ende fast identisch waren. Dies ist vermutlich auf eine konstante, hohe Nährstoffversorgung der gesamten Rasenfläche zurückzuführen.  Auch bei den Null-Parzellen im Schatten und Sonnenbereich konnten nur vereinzelt geringe Unterschiede zwischen den jeweiligen Farbindex-Kennzahlen festgestellt werden. Diese minimalen Kennzahlveränderungen konnten optisch nicht wahrgenommen werden.

 

Auswirkung auf Narbendichte

In der Abbildung 15 ist der Deckungsgrad in % wiedergegeben. Im Schattenbereich wurde bei Variante 2 – mit Beleuchtung und CO₂-Begasung – am 07.10. und 29.10. der Höchstwert von 100 % für die Narbendichte ermittelt. Der geringste Wert ergab sich bei Variante 3 (Null-Parzelle) am 29.10. mit 62,5 %. Im Sonnenbereich wurde bei Variante 4 (Null-Parzelle) die höchste Narbendichte am 14.09. mit 100 %, der niedrigste Wert mit 88 % am 29.10. ermittelt.

 

Resultate für die Scherfestigkeit

Die Scherfestigkeitswerte wurden an zwei Terminen, am 31.08. und am 29.10. gemessen. Pro Variante wurden 10 Einzelwerte erfasst. In der Abbildung 16 sind die gemittelten Werte für jede Variante dargestellt. Bei Variante 1 mit 50,2 kPa und Variante 2 mit 54,1 kPa konnte gegenüber den Anfangswerten eine Steigerung festgestellt werden. Bei Variante 3 mit 29,1 kPa und Variante 4 mit 35 kPa fielen jedoch die Werte gegenüber den Anfangsdaten.

 

Abb. 13: Farbindex Kennzahlen der einzelnen Varianten am Untersuchungstermin 31.08.2015.
Abb. 14: Farbindex Kennzahlen der einzelnen Varianten am Untersuchungstermin 29.10.2015.
Abb. 15: Deckungsgrad in % in Abhängigkeit von den Belichtungsvarianten für
Boniturtermine.
Abb. 16: Scherfestigkeitsmessungen in kPa vom 31.08.2015 und 29.10.2015.

 

Diskussion

Die Beeinflussung von Wachstumsfaktoren, wie Lichtmenge, Temperatur, Wasser und CO₂-Gehalt der Luft, bieten im Pflanzenbau die Möglichkeit, bestmögliche klimatische Bedingungen zu Ertragssteigerung zu realisieren. KOESTER (2009) berichtet über Steigerungsraten von 30-70 % beim Ertrag. Für einen professionell genutzten Fußballrasen sind Anforderungen, wie z.B. hohe Scherfestigkeit, höchstmöglicher Deckungsgrad der Grasnarbe und vitale, grüne Graspflanzen ähnlich einzuschätzen wie Ertragssteigerungen.

 

Für den Parameter Aufwuchshöhe konnten die Varianten 1 und 2 durch ihre technische Aufrüstung mit Belichtung und CO₂-Begasung auf der Schattenseite die konstantesten Werte über den gesamten Versuchszeitraum liefern. Vor jeder zweitägigen Versuchsreihe wurden immer alle Varianten auf eine Graslänge von 27 mm geschnitten. Hierbei konnte für Variante 1 ein gesteigertes Längenwachstum von 61,5 % gegenüber dem Ausgangswert von 27 mm ermittelt werden. Bei Variante 2 wurde dieser Wert mit 67 % noch übertroffen. Bei Variante 3 fiel dieser Wert mit 27 %­ am geringsten für die Schattenseite aus. Betrachtet man die Variante 4 auf der Sonnenseite, wurde für die ersten drei Boniturtermine ein Wert von 55,9 % erzielt, für den gesamten Versuchszeitraum aber nur 41 %. Nach den ersten drei Messungen war auch hier, wie bei Variante 3, die fehlende Sonneneinstrahlung der ausschlaggebende Punkt, um diese Prozentwerte noch weiter zu erreichen. Im Gesamtvergleich konnten die technisch ausgestatteten Varianten für den Versuchszeitraum im Durchschnitt circa 50 % mehr an Blattmasse produzieren. Überträgt man diese, vordergründig positiv erscheinende Zunahme an Blattmasse auf die gesamte Rasenfläche, muss definitiv mit einer erhöhten Mähfrequenz und damit einhergehendem Mehraufwand an Kosten (Personal-, Maschinen-, Verbrauchskosten) pro Platz gerechnet werden. Um dies zu beeinflussen, wurde am 17.09. im Zuge einer Flüssigdüngung der Bioregulator Regalis® (ein Präparat mit einem Wuchshemmstoff) auf die gesamte Rasenfläche inklusive Versuchsparzellen appliziert. Wie in der Abbildung 11 gut zu erkennen ist, kam es genau in diesem Zeitraum, von Mitte bis Ende September, bei allen Versuchsvarianten zu einem Abfall der Messkurven.

 

Für die Schnittgutmessung wurde für den Schattenbereich bei Variante 1 mit Belichtung im Durchschnitt fast 150 %, für Variante 2 mit Belichtung und Begasung mit CO₂ 138 % mehr an Frischmasse gegenüber der Variante 3 als Null-Parzelle mit durchschnittlich 55 g ermittelt. Auch Variante 4 als Null-Parzelle auf der Sonnenseite konnte 87 % mehr Schnittgutfrischmasse als Variante 3 vorweisen.

 

Wie in der Abbildung 12 gut zu erkennen, ist auch bei diesem Versuchsparameter die Wirkung des Bioregulators Regalis® deutlich geworden.

 

Die Erwartung einer Veränderung oder Verbesserung des Farbaspektes durch die Belichtung und Begasung mit CO₂ konnte für den Versuchszeitraum nicht nachgewiesen werden. Bei allen Varianten auf der Schatten- und Sonnenseite kam es zu keinem, für den Versuch relevanten, aussagekräftigen Ergebnis.

 

Eine Verbesserung der Narbendichte wurde für die Variante 1 mit Belichtung und Variante 2 mit Belichtung und Begasung von CO₂ auf der Schattenseite erreicht. Hier konnten Einzelwerte bis zu 100 %, sprich geschlossene Grasnarbe, bonitiert werden. Für Variante ­1 wurde ein Durchschnittswert von ­93,1 %, ­für Variante 2 ein Durchschnittswert von 96,6 % Deckungsgrad ermittelt. Bei Variante 3 konnte auf Grund der Belichtungssituation auf der Schattenseite ab Mitte des Versuchszeit-Raumes ein natürlicher Rückgang des Pflanzenbestandes von 92 % Narbendichte auf letztendlich 62,5 % Narbendichte nachgewiesen werden. Die Variante 4 als Null-Parzelle auf der Sonnenseite überraschte mit einem Durchschnittswert von 94,5 % Narbendichte und konnte somit den Wert von Variante 1 mit Belichtung übersteigen.

 

Eine Veränderung der Scherfestigkeit konnte für alle Varianten festgestellt werden. Auf der Schattenseite wurde für Variante 1 mit Belichtung die größte Steigerungsrate von 39,8 % gegenüber dem Anfangswert erreicht. Auch für Variante 2 mit Belichtung und CO₂-Begasung wurde eine Zunahme von 19,9 % ermittelt. Bei den beiden Null-Parzellen, Variante 3 auf der Schattenseite und Variante 4 auf der Sonnenseite, konnte der Anfangswert nicht gehalten werden. Eine Abnahme der Scherfestigkeit der Variante 3 mit 23,4 % und der Variante 4 mit 22 % wurde hier ermittelt.

 

Anhand der Ergebnisauswertung aller untersuchten Parameter konnte eine positive Wirkung der beiden eingesetzten Systeme auf die Rasengräser nachgewiesen werden. Beim Einsatz derartiger Technik ist eine Anpassung des Pflegemanagements unbedingt zu berücksichtigten. Betrachtet man den enormen finanziellen Aufwand für die Anschaffung der Systeme, die baulichen Veränderungen im Stadion bezüglich der Strominfrastruktur für das Betreiben der Systeme aber auch für die gesteigerten Verbrauchskosten für Strom, Wasser und Düngergaben, so steht der Gedanke einer nachhaltigen, ökologischen Rasenpflege eher im Hintergrund. Die konstante und hohe Qualität der Sportrasenfläche, auch zum Schutz der Spieler vor Verletzungen, steht in einem professionell ausgerichteten Stadion immer im Vordergrund. Mit Hilfe der untersuchten Zusatzausstattungen kann dieser Anspruch jahreszeitlich gleichbleibend ermöglicht werden. Durch eine verstärkte Regenerationsleistung der Gräser wird auch im Schattenbereich eine hohe Narbendichte in Verbindung mit einer angemessenen Scherfestigkeit gewährleistet.

 

Mit großem Interesse wird die zukünftige Entwicklung beim Einsatz von Vegetationszelten mit CO₂-Begasung und LED-Leuchtmitteln beobachtet.

 

Literatur

DEMMER, G. und M. THIES, 1994: Stoffwechsel. In: KNOLL, J. (Herausgeber): Biologie Oberstufe, Westermann, Braunschweig.

DFL, 2012: Qualitätssicherung für Stadionrasen – Arbeitsbuch für das Greenkeeping, 1. Auflage, DFL Deutsche Fußball Liga GmbH.

KOESTER, W., 2009: www.eike-klima-energie.eu/climategate-anzeige/mehr-CO2-bedeutet-ertragsteigerung-in-der-landwirtschaft/ (aufgerufen am 07.02.2015).

Leipziger Institut für Meteorologie (LIM) an der Universität Leipzig: www.uni-leipzig.de/~meteo/de/index.php (aufgerufen am 18.01.2016).

MLR: www.mlr.no

NOEL, S., 2016: SeeGrow Firmenmitbegründer (mündliche Mitteilung).

OELLER, R. und S. OELLER,1999: Welt der Biologie, www2.vobs.at/bio/index.html (aufgerufen am 18.01.2016).

PHILIPS, 2016: Produktinformation Firmenhomepage, www.lighting.philips.com/main/prof/lamps/high-intensity-discharge-lamps/hid-horticulture/horti/928196305116_EU/product (aufgerufen am 19.01.2016).

SACHWEH, U. 1987: Der Gärtner Band 1 Grundlagen des Gartenbaues, 3. Auflage, Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart.

SeeGrow®: www.seegrow-grass.com/introduction/ (aufgerufen am 13.01.2016).

SGL – Stadium Grow Lighting®: sglconcept.com/de/uber-uns.html (aufgerufen am 13.01.2016).

VAN VUUREN, N., 2013: Firmengründer von SGL – Stadium Grow Lighting® (mündliche Mitteilung).

 

Autor:

Chris Grünberg, Geprüfter Head-Greenkeeper Sportstätten, Red Bull Arena Leipzig, c.gruenberg (at) arena-leipzig.de

 

Bearbeitet von:

Dr. Klaus G. Müller-Beck, Ehrenmitglied Deutsche Rasen­gesellschaft e.V. und Greenkeeper Verband Deutschland e.V., klaus.mueller-beck (at) t-online.de 

 

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