Minderung der Auswirkung eines Porenbruchs im Aufbau von Golf-Grüns*
Mario Scheibner
* Auszug aus der praxisbezogenen Aufgabe (Hausarbeit) für die Fortbildungsprüfung zum Geprüften Head-Greenkeeper an der DEULA Rheinland, 2010, von Mario Scheibner
Einleitung und Problemstellung
Das Golfspiel ist ein Allwettersport, dem innerhalb der Vegetationszeit mit Ausnahme von Extremwettersituationen bei Sonne, Wind und Regen nachgegangen wird. Gerade bei Regen geraten aber viele Rasenflächen, und darunter auch Grüns, an die Grenze ihrer Belastbarkeit. So „kämpft“ jeder Golfplatz mit seinen platzspezifischen Problemen in der Rasentragschicht der Grüns. Diese sind meistens auf Verdichtungs- bzw. Dränageprobleme zurückzuführen. Bei Wasserüberschuss im Boden kommt es zu einer Minderung des Luftgehalts und damit zu einer Sauerstoffabnahme im Boden.
Meist sind die Ursachen auf mangelhafte Materialeigenschaften zurückzuführen und als solche relativ einfach festzustellen. Schwieriger wird es, wenn das Rasentragschichtsubstrat und die Dränschicht zusammen mit der weiteren Entwässerungseinrichtung laut der Richtlinie zum Bau von Golfplätzen (FLL, 2008) in jeder Hinsicht in Ordnung sind und auch der Einbau nicht zu beanstanden ist. Ein solcher Fall soll nachfolgend aufgezeigt werden. In diesem tritt Vernässung in der Unterzone der Rasentragschicht auf, die zur „Black-Layer-Bildung“ führt. Auslöser für diesen Sachverhalt ist ein Porenbruch zwischen Dränschicht (DS) und Rasentragschicht (RTS), welcher zu einer hängenden Wasserdecke führt. Die Fragestellung für den daraufhin angestellten Praxisversuch lautete:
- Gibt es die Möglichkeit, mit dem Prinzip des FISCHER-Bohrers eine nachträgliche Verzahnung zwischen RTS und DS zu erreichen?
- Werden die Auswirkungen einer ‚hängenden Wasserdecke‘ damit aufgehoben?
- Wie lange dauert es, bis sich die erwünschte Wirkung zeigt?
- Kann diese Wirkung länger anhalten?
Beschreibende Literatur
Im Zusammenhang mit Staunässe im Bodenaufbau von Rasenflächen beschreiben MEHNERT u. WEGE (2008) ausführlich die Entwicklung einer hängenden Wasserdecke in Golfgrüns. Ursache ist ein Porenbruch zwischen Rasentragschicht und Dränschicht. Dieser Porenbruch führt zu einem Wasserstau in der Unterzone der Rasentragschicht. Die anhaltende Vernässung führt zu reduzierenden Verhältnissen im Substrat und diese wiederum zu zweiwertigen Eisen- und Manganionen. Diese wandern mit dem Sickerwasser bis zu einer Zone mit hohem Sauerstoffgehalt. Dort werden sie oxidiert und fallen aus. Sie bilden eine Kolmationsschicht, die nach einiger Zeit zu Raseneisenstein verbackt, wasserundurchdringlich wird und dann zu horizontaler Wassserbewegung führt. War zweiwertiges Eisen schwarzgrau gefärbt, so hat oxidiertes Eisen eine rostbraune Farbe. Eine Black-Layer-Zone ist demnach dunkel gefärbt, die Kolmationsschicht rostbraun. Von der Farbe des Substrates ist also der Status des Redoxpotenzials abzuleiten. Sie dient als Erkennungsmerkmal für den Zustand eines Substrates.
Die Black-Layer-Zone ist nach MEHNERT und WEGE (2008) deshalb pflanzenbaulich problematisch, weil sie pflanzentoxische Faulgase abgibt, über den kapillaren Wasseraufstieg zur Vernässung der Rasenoberzone beiträgt und das Wurzelwachstum in Dichte und Tiefe beeinträchtigt.
Es ist somit verständlich, wenn das Greenkeeping keine Black-Layer-Zone im Spielfeldaufbau wünscht. Es ist also von Interesse, Abhilfemöglichkeiten zu prüfen.
Bei der Auswahl von Geräten bzw. Maschinen zur Beseitigung von Wasserstau und Aufrechterhaltung der Lebensbedingungen der Gräser in einem Grünsaufbau ist der Einsatz von Aerifizier- und Tiefenlockerungsgeräten oft unerlässlich (PRÄMASSING, 2008). Ihre positive Wirkung auf Boden und Pflanze wird auch von ALBRACHT u. NONN (2009) herausgestellt. Von ihnen wird das Aerifizieren mit Hohlzinken als optimales Belüften bezeichnet. Denn durch das Ausstechen wird Bodenmaterial entnommen. Der dabei entstehende Hohlraum, egal ob offen bleibend oder mit Sand verfüllt, dient als Röhre für den Gasaustausch. Werden diese Löcher mit grobporigem Sand verfüllt, so bilden sie dauerhafte Belüftungskanäle im Boden. Der positive Einfluss des Aerifizierens zeigt sich innerhalb weniger Wochen in einem tiefreichenden Wurzelwerk in den Aerifizierlöchern.
Obige Autoren zitieren aus der Veröffentlichung von WINDOWS (2005), welcher den Einfluss einer verstärkten mechanischen Bearbeitung auf den Krankheitsbefall auf Golfgrüns überprüft hat. Er kommt zum Ergebnis, dass dem Aerifizieren eine hohe Bedeutung innerhalb der mechanischen Pflegemaßnahmen beikommt. ALBRACHT und NONN (2009) bedauern, dass dieser Erfahrung in der Praxis nur selten Rechnung getragen werde.
Situationsbeschreibung sowie Erläuterung der Maßnahmen und Messmethoden
Für die Versuchsdurchführung standen die Grüns des Golfplatzes in Klessheim zur Verfügung. Klessheim liegt am nordwestlichen Stadtrand von Salzburg und ist Teil der Gemeinde Wals-Siezenheim. Das Gelände des Golf und Country Clubs Klessheim-Salzburg war ursprünglich einmal Auwald und ist in seiner leichten Modellierung kaum verändert worden. Der Standort liegt rund 425 m über NN. Das Klima ist im Vergleich zu anderen österreichischen Städten relativ mild. Auffallend ist die hohe Niederschlagsmenge von über 1200 m im langjährigen Mittel. Im Jahre 2009 fielen 1547 mm auf dem Golfplatz.
Alle Grüns des Golfplatzes in Klessheim wurden in 1999/2000 nach USGA Standard (USGA 1993, 2004) aufgebaut. Der für das Design und den Aufbau verantwortliche Architekt war Robert Trent Jones jun.. Ihm oblag auch die Überwachung der Bauausführung. Alle Materialien von Rasentragschicht (RTS) und Dränschicht (DS) wurden in den USA untersucht und entsprechen den Vorgaben in obiger Bauweise. Gebaut wurde die Variante ohne Zwischenschicht (siehe zum Aufbau auch MEHNERT u. WEGE, 2008).
Der Aufbau entspricht der Bauweise K3 gemäß FLL-Richtlinie (FLL, 2008). Auf einem Baugrund mit Dränrohrentwässerung liegt die Dränschicht, hier Kies 4/8, mit 10 cm Dicke. Auf die Dränschicht wurde eine Rasentragschicht von 30 cm Dicke eingebaut. Eine Verzahnung beider Schichten im Kontaktbereich war nicht vorgesehen. Das Rasentragschichtmaterial ist purer Sand 0,1– 2,0 mm. Es enthält keine Zusätze wie z.B. Oberboden, Grünkompost oder Torf, auch keine anderen mineralischen Komponenten. Die Körnungslinie dieses Sandmaterials ist in Abbildung 1 wiedergegeben.
Black-Layer wurde erstmals in den unteren 10 cm der Rasentragschicht im Herbst 2001 gefunden, also schon ein Jahr nach der Fertigstellung. Alle Grüns des Platzes wiesen dieses Symp-tom auf. Diese Black-Layer-Zone zeichnet sich durch die schwarzgraue Farbe und den stechend fauligen Geruch aus. Es war zu diesem Zeitpunkt auch schon die von MEHNERT u. WEGE (2008) beschriebene Raseneisensteinbildung zu sehen.
Um das Problem der hängenden Wasserdecke zu lösen, wurde im Jahr 2002 auf allen Grüns und 2003 nochmals auf Grün 3 und 9 versucht, mit dem FISCHER-Bohrer die RTS mit der DS zu verzahnen. Die Bohrlöcher waren 40 cm tief und wurden im Nachgang mit Grobsand verfüllt. Neun Monate nach Durchführung der Bohrmaßnahmen betrug die Dicke der Black-Layer-Zone fünf Zentimeter. Bei Messungen in den Folgejahren schwankte die Dicke der Zone zwischen 10 und 15 Zentimeter. Eine Wirkung des Bohrens war nicht mehr feststellbar.
Der Versuch im Jahr 2009 gliederte sich in folgende Varianten:
- Unbehandelt,
- Bohrungen mit einem Lochabstand von 10 cm im Juni 2009 und
- zusätzliche Bohrungen, um einen Lochabstand von 5 cm herzustellen, im Oktober 2009.
Mit dem Doppelring-Infiltrometer nach DIN EN 12616 wurde die Wasserdurchlässigkeit im Gesamtaufbau gemessen. Aus zwei Messungen über jeweils zehn Minuten und drei Wiederholungen wurde der Mittelwert je Variante gebildet.
In Schürfen der Größe 50 x 50 x 40 cm wurde die farbliche Veränderung des Substrates photographisch festgehalten.
Im Versuchsjahr 2009 wurde auf Grün 5 das Prinzip des FISCHER-Bohrers nachgestellt. Mit einer Bohrspindel mit 50 cm Länge und 2 cm Durchmesser wurden im Abstand von 10 cm mittels einer Akkubohrmaschine Löcher in das Grün gebohrt, welche 5 cm in die Kiesschicht hinein reichten. Diese Löcher wurden mit Quarzsand 0,3– 2,0 mm bzw. mit Quarzsand 0,5– 2,0 mm gefüllt. Diese Sandverfüllung, mit Trichter und Bodensonde als Stopfer, reichte mehrere Zentimeter in die Kiesschicht hinein. Mit diesem ‚Sandzapfen‘ sollte eine Saugspannung auf die hängende Wasserdecke ausgeübt und sie so ausgesaugt werden.
Ergebnisse zur Bodenverbesserung
Die Wasserdurchlässigkeit im Gesamtaufbau wurde mittels Doppelring-Infiltrometer nach DIN EN 12616 gemessen. Im Jahre 2009 betrug die Infiltrationsrate in der unbehandelten Variante 2,8 mm/min, in der Variante mit dem mittelsandigen Grobsand als Verfüllmaterial 3,0 mm und in der mit Grobsandverfüllung 4,45 mm/min. Die Infiltrationsrate ist so hoch, dass das Material selbst als Ursache nicht infrage kommt. Der Sand der Rasentragschicht und das Dränschichtmaterial sind hoch wasserdurchlässig.
Foto 1 zeigt den Ausgangszustand des Aufbaus von Grün 5 vor Beginn der Versuchstätigkeit im Juni 2009. Es zeigt noch sehr deutlich die Auswirkungen der Bohrung im Jahre 2002. Die mit Sand verfüllten Bohrlöcher reichen bis in die Dränschicht. Das Material der Bohrwandung ist intensiv rostbraun gefärbt. Die Intensität der Farbe nimmt von oben nach unten zu. Diese rostbraune Zone umschließt das sandverfüllte Bohrloch in einer Dicke von etwa 10 mm. Die schwarzgrau verfärbte Black-Layer-Zone ist etwa 15 cm dick. Sie sitzt auf einer Kolmationsschicht auf, welche die Oberzone der Dränschicht bedeckt. Da die Rasentragschicht aus purem Sand (Quarzsand) besteht, ist die Wasserfließgeschwindigkeit relativ hoch. Kann Wasser nun nicht nach unten weiterfließen, fließt es eben horizontal oder quer. Es erreicht die Bohrwandung und dort eine mit Sauerstoff angereicherte Zone. Die im Sickerwasser enthaltenen Fe²⁺-Ionen und Mn²⁺-Ionen werden oxidiert und fallen an dieser Stelle aus. Solange Wasser fließt, setzt sich dieser Vorgang fort. Sind alle Poren in diesem Bereich verstopft, endet er. Aus der Intensität der rotbraunen Farbe und der Dicke der so gefärbten Wandung ist die transportierte Eisenmenge und die ehemalige relative Fließgeschwindigkeit abzuleiten. Nur im Black-Layer-Bereich tritt dieser Vorgang auf; denn hier ist Eisen wanderungsfähig (MEHNERT und WEGE, 2008). Die von Eisen verkittete Bohrwand hält die Sandverfüllung durchlässig für Wasser, welches von oben zufließt. Seitlich zufließendes Wasser wird am Eindringen in die sandverfüllten Löcher gehindert. Der dadurch verursachte wassergesättigte Horizont, der als Black-Layer erscheint, ist im Foto 1 ca. 15 cm dick, also halb so dick wie die Rasentragschicht. Die Einwirkungstiefe der Bohrlöcher in das Altsubstrat ist erkennbar an der fahlbeigen Färbung neben dem Bohrloch und beträgt hier nur etwa 10 mm. Dies bedeutet, dass zwischen den im Abstand von ca. 10 cm stehenden Bohrlöchern die Materialeigenschaften der RTS unverändert bleibt.
Im Versuch des Jahres 2009 wurde der Lochabstand von 10 cm beibehalten und es wurde versucht, durch gröberen Sand eine verbesserte Wirkung zu erzielen. Die Dicke der Black-Layer-Zone betrug zu Versuchsbeginn 12– 15 cm, die Durchwurzelungstiefe 7– 8 cm. Die Wirkung der Bearbeitung nach vier Monaten ist in Foto 2 dargestellt. Die dauervernässte Zone war Ende Oktober 2009 ca. 10 cm dick und unverändert schwarzgrau. Auch der Faulgasgeruch war unverändert stark. Der Erfolg der Maßnahme gegenüber den Bohrungen in 2002/2003 war ebenso unbefriedigend. Die Kolmationsschicht in der Bohrwandung baut sich in der Black-Layer-Zone am schnellsten auf. Je höher die Fließgeschwindigkeit, desto höher der Sauerstoffgehalt, desto rascher die Raseneisensteinbildung, desto schneller die seitliche Abdichtung des Bohrlochs. Das Bild (Foto 2) ist vier Monate nach der Behandlung aufgenommen worden. In diesem Versuch ergaben sich aus den unterschiedlichen Korngrößen des Verfüllmaterials keine Unterschiede in der Wirksamkeit auf Funktion und Nachhaltigkeit.