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Bezeichnung: Verfahren zum Schutz von Bäumen vor schädlichen
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Umwelteinflüssen.
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Beschreibung: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz von
Bäumen vor schädlichen Umwelteinflüssen. Dieses zielt darauf ab, der Übersäuerung
entgegenzuwirken, der die Bäume heutzutage ausgesetzt sind und die als ein wesentlicher
Grund für das allgemein beklagte "Sterben" des Waldes bzw. seiner Bäume bekannt
ist.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Baumschäden eine
Folge davon sind, daß die elektrischen Verhältnisse, denen der Baum ausgesetzt ist,
eine Verschiebung erfahren haben und daß mit der Wiederherstellung ursprdnglicher
bzw.
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natUrlicher elektrischer Verhältnisse im fiir die Bäume maßgeblichen
Erdoberflächenbereich dem Problem des Baumsterbens beizukommen ist.
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Zum Verständnis der Erfindung muß zunächst darauf hingewiesen werden,
daß die Erde als ein Riesenelektron mit riesiger negativer elektrischen Ladungsmenge
im Erdmittelpunkt anzusehen ist, wodurch ein entsprechendes erdelektrisches Radialfeld
aus dem unendlichen Weltraum geschaffen ist, das die Erdoberfläche mit einer bestimmten
Feldstärke senkrecht durchsetzt. Diese Feldstärke beträgt etwa 100 Volt pro Meter.
Jeder Baum wird von diesem erdelektrischen Radialfeld durchsetzt, was natürlich
auch für andere Pflanzen sowie generell fr alle Lebewesen auf der Erdoberfläche
gilt. Dabei wird der sich mit seinem
Stamm parallel zur Feldstärke
erstreckende Baum entsprechend polarisiert. Aus der Lufthlle unserer Erde, die durch
Strahlungsionisation in geringem Maße elektrisch leitfähig ist, senkt sich global
und unaufhaltsam ein Strom von positiven Ionen zur elektrisch negativ geladenen
Erdoberfläche.
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Die positiven Ladungen durchsetzen im Strömungsgleichgewicht die elektrisch
relativ schlecht leitenden oberen Erdschichten (Humus- und Bodenschicht) bis in
die gut leitenden, grundwasserführenden und stark negativ geladenen tieferen Erdschichten.
Die pflanzenbewachsenen oberen Erdschichten fUhren wegen ihres hohen Erddurchgangswiderstandes
zu einem Stau dieses Stromes elektrisch positiver Ladungen aus der LufthUlle zur
Erde.
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In dem vorstehend beschriebenen erdelektrischen Radialfeld bildet
jeder Baum mit seinem elektrisch gut ionenleitenden Saft im vertikalen Stamm einen
ausgeprägten elektrischen Dipol mit einer negativ geladenen Ast- und Blätterkrone
sowie mit einem elektrisch positiv geladenen Wurzelwerk.
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Diese Polarisierung ist für den Baum lebenswichtig, denn sie bewirkt
die notwendige Nährstoffaufnahme und die Bildung neuer Baumsubstanz durch elektrisch-osmotischen
Ionenaustausch, der einerseits zwischen dem positiv geladenen Wurzelwerk und dem
im natürlichen Zustand elektrisch negativ geladenen Wurzelboden sowie andererseits
zwischen der elektrisch negativ geladenen Baumkrone und der umgebenden Luft erfolgt.
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Dieser lebenserhaltende Ionenaustausch ist so lange auch auf Dauer
gewährleistet, wie der Stau positiver Ionen in den einen höheren Errdurchgangswiderstand
aufweisenden oberen Bodenschichten in einem Gleichgewichtszustand gehalten werden
kann, so daß der das positiv geladene Wurzelwerk umgebende Wurzelboden elektrisch
negativ geladen bleibt. In diesem Falle bewirken die in die Erde strömenden positiven
Ladungen noch keine Kompensation oder gar Uberkompensation der elektrisch negativen
Erdladungen in den von Pflanzen bzw. Bäumen bewurzelten oberen Boden- und Humusschichten.
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Dieses Gleichgewicht mit einer negativ geladenen oberen Bodenschicht
ist heutzutage jedoch gefährdet, und zwar einerseits durch einen erhöhten Strom
positiver Ionen zur Erde, der durch den starken Auswurf ionisierter Gase von Fabrikschornsteinen
u.Autos bedingt ist, und andererseits durch eine starke Austrocknung und die damit
verbundene Erhöhung des elektrischen Erddurchgangswiderstandes der bewurzelten oberen
Bodenschichten, so daß die positiven Ionen nicht mehr derart zum Erdinneren weitergeleitet
werden können, daß der ursprUngliche negative Ladungszustand der oberen Erdschichten
erhalten bleibt. Dann kann es in den oberen Erdschichten zu einer Ladungskompensation
und ggf. sogar zu einer Überkompensation kommen, so daß der Wurzelboden sogar eine
positive Aufladung aufweist. Damit bricht die elektrische Polarisierung der Bäume
(ebenso wie anderer Pflanzen) zusammen, die Wurzeln können nicht mehr in naturgemäßer
Weise Nährstoffe aufnehmen und das Baumsterben beginnt damit.
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Die vorstehenden theoretischen Erwägungen finden eine traurige Bestätigung
in der Praxis. Der trockene Sommer 1983 hat in Verbindung mit der unverändert hohen
Belastung der Luft mit ionisierten und auch biologisch giftigen Abgasen zu einer
verheerenden Wirkung auf die europäischen Wälder geführt. Außerdem wurde festgestellt,
daß Tiefwurzler wie Kiefern mit ihrer in tiefere und damit eher feuchtere oder gar
wasserführende und somit stets negativ geladene Erdschichten reichenden Pfahlwurzel
weniger geschädigt sind als Flachwurzler wie Buchen, Tannen und Fichten. Im übrigen
ist es nicht neu, daß die Böden vielfach an einer Übersäuerung leiden und daß die
Eigenschaft, chemisch sauer zu reagieren, eine Folge des Vorhandenseins positiver
Ladungen ist.
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Die Erfindung verfolgt die Aufgabe, Bäume vor schädlichen Umwelteinflüssen
zu schützen, indem fUr die Erhaltung oder Wiederherstellung des natUrlichen elektrischen
Gleichgewichts gesorgt wird, das der Baum zu seinem Gedeihen benötigt. Dabei soll
diese Aufgabe nicht durch Maßnahmen im Verursacherbereich
wie Ionenrekombination
bzw. Ladungsneutralisation der ionisierten Industrie- und Autoabgase an der Quelle
des Giftausstoßes sondern verursacherunabhängig am gefährdeten oder geschädigten
Baum selbst erfolgen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der die Baumwurzeln
umgebende Bodenbereich mit einer tiefer liegenden Stelle des Erdbodens elektrisch
leitend verbunden wird.
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Dabei wird zweckmäßigerweise der die Baumwurzeln umgebende Bodenbereich
mit einer im Grundwasserbereich liegenden Stelle des Erdbodens elektrisch leitend
verbunden.
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Durch diese Maßnahme wird der als schädlich erkannte Stau positiver
Ladungen im die Baumwurzeln umgebenden Bodenbereich abgebaut, weil diese Ladungen
nunmehr leichter zu einer tieferliegenden Stelle abfließen können, so daß der die
Baumwurzeln umgebende Bodenbereich wieder die als lebensnotwendig erkannte negative
Aufladung erhält.
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Die erstrebte natürliche, elektrisch negative Bodenaufladung im Bereich
der Baumwurzel wird am einfachsten durch Einbringen einer Tiefenerdung mittels eines
Metalleiters erreicht, der in Baumnähe in den Erdboden eingerammt wird und ggf.
bis in wasserführende Grundschichten herabreicht. Dadurch wird der hohe elektrische
Durchgangswiderstand der oberen Bodenschichten herabgesetzt bzw. überbrllckt, was
insbesondere auch bei großer Trockenheit der Fall ist. Daher können im bewurzelten
Bodenbereich angestaute positive Oberflächenladungen schneller in die Erde abfließen,
als sie infolge des erdelektrischen Radialfeldes, das auch als elektrisches Schönwetterfeld
bezeichnet wird, aus der Luft zum Boden nachströme Dadurch ist die natürliche elektrisch
negative Aufladung der oberflächennahen bzw. bewurzelten Bodenschichten gewährlei
stet.
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s Dementsprechend betrifft die Erfindung auch eine entsprechen.
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de Tiefenerdung, wie sie mit zweckmäßigen Ausgestaltungen unc Weiterbildungen
in den Ansprüchen aufgeführt ist. Dabei ist
es von besonderem Vorteil,
daß zur Verwirklichung der Erfindung auf bekannte Methoden der Erdungstechnik und
auf Materialien zurückgegriffen werden kann, wie sie aus dem Bereich der Erdung
und des Blitzschutzes bekannt sind.
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Im Normalfall wird man je Baum einen Tiefenerder vorsehen, der nahe
am Wurzelzentrum des Baumes eingerammt ist. Dabei empfiehlt es sich, den eingerammten'Erdungsstab
aus Einzelstäben zusammen zu setzen, mit denen die im Einzelfall gewünschte, auf
die Bodenbeschaffenheit und den Grundwasserspiegel ausgerichtete individuelle Erdungstiefe
erzielt werden kann. Es muß jedoch berücksichtigt werden, daß der Engpaß bei der
Ableitung positiver Ladungen in tiefere Bodenschichten im Bereich des Übertritts
der Ladungen in das wurzelnahe obere Ende des Erdungsstabes liegt. Dort ist ein
elektrischer Erdübergangswiderstand vorhanden, dessen Verminderung zu einer wesentlich
besseren Ableitung der positiven Ladungen führen kann. Deswegen bringt der Anschluß
eines in Form einer horizontalen Schleife im Wurzelbereich blank verlegten Erdübergangsdrahtes
an den Erdungsstab eine beträchtliche Steigerung der negativen Aufladung der wurzelnahen
Erdbodenschicht, die somit gründlich entsäuert wird.
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Wenn das untere Ende des Erdungsstabes wie vorzugsweise vorgesehen
bis in eine feuchte oder gar wasserführende Bodenstelle herabgeführt ist, ist der
elektrische Übergangswiderstand vom unteren Ende des Stabes in den Erdboden nicht
von entscheidender Bedeutung, so daß die Leitfähigkeit des Tiefenerdungssystems
nur durch den Widerstand beim Einleiten der positiven Ladungen begrenzt ist. Daher
ist es sinnvoll, mehrere Tiefenerdungssysteme elektrisch leitend miteinander zu
verbinden, um sicher zu stellen, daß alle Erdübergangsdrahtschleifen auch dann wirksam
sind, wenn ein Erdungsstab nicht ordnungsgemäß funktioniert, beispielsweise weil
er nicht richtig oder nicht tief genug eingerammt wurde. Außerdem sollte jede Möglichkeit
genutzt werden, aus benachbarten Bereichen mittels Erdverbindungsleitungen jeden
brauchbaren
Erder wie Wasserleitungen, Brunnenrohre, Metallzäune,
Pfahlgründungen, Erdungsanlagen für Blitzschutz- und Elektroanlagen usw. zur weiteren
Verminderung des Gesamt-Erdausbreitungswider standes in das Baum- bzw. Walderdungssystem
einzubeziehen.
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Ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Tiefenerdung mehrerer
Bäume wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Es
zeigt: Fig. 1 einen flach wurzelnden Baum mit einem Tiefenerdungs stab sowie einen
tief wurzelnden Baum mit einer Pfahlwurzel jeweils in Seitenansicht, wobei die Erdschichten
im Vertikalschnitt dargestellt und das erdelektrische Radialfeld mit seiner Wirkung
auf die Bäume dargestellt ist, und Fig. 2 mehrere mit waldgemäßem Abstand nebeneinander
stehende flach wurzelnde Bäume in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung, die mit
einzelnen Tiefenerdungssy stemen versehen sind, die zu einem Gesamtsystem miteinander
verbunden sind.
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Gemäß Fig. 1 sind ein flach wurzelnder Baum 1 wie eine Buche und ein
tief wurzelnder Baum 2 wie eine Kiefer vorgesehen, die jeweils einen Stamm 3, eine
Baumkrone 4 und ein Wurzelwerk 5 aufweisen. Aus dem Wurzelwerk 5 des Baumes 2 ragt
eine Pfahlwurzel 6 in die Tiefe.
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Die Bäume 1 und 2 erstrecken sich mit ihrem Stamm 3 und ihrer oberen
Krone 4 im Luftraum 7 oberhalb der Erdoberfläche 8 und sind mit ihrem Wurzelwerk
5 bzw. auch der Pfahlwurzel 6 im Erdboden 9 verankert. Dieser besteht aus mehreren
schraffurmäßig unterschiedenen Schichten, beispielsweise einer Humusschicht 10,
einer wie die Humusschicht das Wurzelwerk 5 aufnehmenden oberen Bodenschicht 11,
einer Zwischenschicht 12, einer Grundwasserschicht 13 und einer unteren Bodenschicht
14.
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Infolge der starken negativen Aufladung der Erde und der demgegenüber
positiven Aufladung des die Erde umschließenden Weltraums ist die untere Bodenschicht
14 stark negativ geladen, während der Luftraum 7 positiv geladen ist, wie es durch
A -Zeichen und @ -Zeichen veranschaulicht ist. Dementsprechend bildet sich das erdelektrische
Radialfeld 15 aus, das die Erdoberfläche 8 senkrecht durchsetzt. Dieses Radialfeld
15 - auch Schönwetterfeld genannt - bewirkt einen ins Erdinnere gerichteten Strom
positiver Ladungen und führt zu einer Polari-sierung der Bäume 1 und 2, die einen
Dipol im erdelektrischen Radialfeld 15 bilden, bei dem die Baumkrone 4 negativ und
das Wurzelwerk 5 positiv geladen ist, wie es durch o - und @ -Zeichen veranschaulicht
ist.
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Auch die Bodenschichten 10 bis 14 sowie der Luftraum 7 sind in der
dargestellten Weise elektrisch geladen, der Luftraum 7 oberhalb der Bäume 1 und
2 positiv und die untere Bodenschicht 14 stark negativ. Von der unteren Bodenschicht
14 nimmt die negative Ladung zur Erdoberfläche 8 hin ab, wobei die Grundwasserschicht
13 wegen ihrer gut leitenden Erdverbindung zur Schicht 14 ebenfalls negativ geladen
ist. Gleiches gilt auch noch für die Zwischenschicht 12, die aber schon merklich
schwächer elektrisch negativ geladen ist.
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Bei den Schichten 10 und 11 ist entweder ein weiter abgeschwächter
negativer Ladungszustand vorhanden, wie es im Bereich des Baumes 1 dargestellt ist
und als Normalfall anzusprechen ist, oder aber es kommt dort wie im Bereich des
Baumes 2 veranschaulicht zu einer Ladungskompensation im Sinne eines elektrisch
neutralen Zustandes (obere Bodenschicht 11) oder gar einer Überkompensation, die
zu einem positiven Ladungszustand (Humusschicht 10) führt. Dieser beim Baum 2 dargestellte
Zustand entspricht einer Übersäuerung des Erdbodens 9.
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Dieser übersäuerte Zustand beruht auf zwei Faktoren, nämlich einem
verstärkten Zustrom positiver Ladungen aus dem Luftraum durch erhöhten Anfall ionisierter
und nicht
entgifteter Gase im Luftraum 7, und einer ungenügenden
Abströmung positiver Ladungen zum Erdinneren infolge eines zu hohen Erdleitungswiderstandes
innerhalb und zwischen den Bodenschichten 10, 11 und 12. Dieser hohe Erdleitungswiderstand
ist abhängig von der Bodenbeschaffenheit. Feuchter Boden führt zu einer besseren,
trockener Boden zu einer schlechteren elektrischen Leitfähigkeit. Insbesondere bei
einer Absenkung des Grundwasserspiegels sowie auch bei längeren Trockenzeiten erhöht
sich daher der elektrische Erdleitungswiderstand, was in Verbindung mit dem Anfall
schädlicher Gase dazu führen kann, daß der negative Ladungszustand in den der Erdoberfläche
8 nahen Schichten 10 und 11 in einen neutralen oder positiven Ladungszustand umschlägt.
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Ein solches Umschlagen des Ladungszustandes führt dazu, daß bei einem
Flachwurzler wie dem Baum 1 das Wurzelwerk 5 keinen zum umgebenden Bodenbereich
10, 11 entgegengesetzten Ladungszustand aufweist, so daß der lebenswichtige elektrisch-osmotische
Ionenaustausch zwischen dem Wurzelwerk 5 und dem Erdboden 9 nicht mehr stattfindet.
Hierin ist die entscheidende Ursache für das Baumsterben bzw. Waldsterben erkannt
worden.
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Auch bei einem Tiefwurzler wie dem Baum 2 kann das Wurzelwerk 5 nicht
mehr seine ursprüngliche Funktion erfüllen, wenn die umgebenden Erdbodenschichten
10 und 11 nicht mehr negativ geladen sind. Wenn jedoch wie in Fig. 1 dargestellt
die Pfahlwurzel 6 bis in eine feuchte oder grundwasserführende Schicht 13 herabreicht,
kann der elektrisch-osmotische Ionenaustausch zumindest im Bereich der Pfahlwurzel
aufrecht erhalten werden, so daß der Baum zwar krankt aber noch nicht endgültig
zum vorzeitigen Absterben verurteilt ist.
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In Übereinstimmung mit der Lehre der Erfindung sind nun bei dem besonders
gefährdeten Flachwurzler 1 Maßnahmen vorgesehen, die verhindern sollen, daß sich
im oberen Bereich des Erdbodens 9 lebensbedrohende elektrische Verhältnisse im Sinne
eines neutralen oder gar positiven Ladungszustandes einstellen.
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Dazu ist ein metallischer und somit elektrisch leitender Erdungsstab
20 vorgesehen, der aus einer Einrammspitze 21 und drei in Längsrichtung miteinander
verbundenen Einzel~ stäben 22, 23 und 24 besteht. Dieser Erdungsstab 20 ist im Bereich
des Wurzelwerks 5 in den Erdboden 9 vertikal eingeschlagen und ist mit seinem oberen
Ende 25 in geringem Abstand unter der Erdoberfläche 8 angeordnet, während die Einrammspitze
bis in den Bereich der Grundwasserschicht 13 herabgeführt ist. Somit ist eine elektrisch
gut leitende Verbindung zwischen den Schichten 10 und 11 sowie der elektrisch negativ
geladenen Schicht 13 vorhanden, so daß positive Ladungen aus den das Wurzelwerk
5 umgebenden Erdbodenschichten 10 und 11 abströmen können und einem schädlichen
Stau positiver Ladungen entgegengewirkt wird.
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Die Leistung des ordnungsgemäß angebrachten Erdungsstabes, der einen
Durchmesser von beispielsweise 20 mm aufweist, ist vom Leiterquerschnitt her auch
bei starker Übersäuerung des Erdbodens 9 ausreichend. Schwierigkeiten können sich
jedoch aus einem ungenügenden Einströmen positiver Ladungen in den Erdungsstab 20
ergeben. Aus diesem Grunde ist in mittlerer Höhe des Wurzelwerks 5 ein Erdübergangsdraht
26 in Form einer Schleife rings um die Baumachse verlegt und durch ein radiales
Drahtstück 27 elektrisch leitend mit dem Erdungsstab 20 verbunden. Die vom Erdübergangsdraht
26 gebildete Schleife kann beispielsweise einen Durchmesser von 4 m aufweisen. Ggf.
können auch mehrere mit Radialabstand zueinander angeordnete Drahtschleifen vorgesehen
sein.
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Fig. 2 zeigt als Ausschnitt eines Waldes eine Gruppe von Bäumen 1
mit Kronen 4, derem Wurzelwerk 5 Jeweils ein aus beispielsweise 1,5 m langen Einzelstäben
zusammengesetzter Erdungsstab 20 mit einem radialen Drahtstück 27 und einem schleifenförmig
verlegten Erdübergangsdraht 26 zugeordnet ist. Die den einzelnen Bäumen 1 zugeordneten
Tiefenerdungssysteme sind über Anschlußpunkte 28 an im Erdboden blank verlegte Erderverbindungsleitungen
29 angeschlossen, die
ein maschenförmig verlegtes Erderverbindungsnetz
30 bilden.
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Daher kann bei Ausfall oder gänzlichem Fehlen eines Erdungsstabes
20 dessen Funktion von einem anderen Erdungsstab mit übernommen werden. Im übrigen
tragen die blank verlegten Erderverbindungsleitungen 29 mit dazu bei, den Waldboden
zu entsäuern bzw. einer Übersäuerung vorzubeugen.
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Für die Erdübergangsdrähte 26, die Drahtstücke 27 und auch die Erderverbindungsleitungen
29 können zweckmäßigerweise verzinkte Stahldrähte mit Durchmessern von beispielsweise
8 bis 10 mm verwendet werden. In Sonderfällen kann auch Kupferdraht von beispielsweise
8. mm Durchmesser verwendet werden. Erforderlichenfalls können die Drähte auch bleiummantelt
sein. Naturgemäß sind alle Verbindungsstellen zwischen den leitenden Metallen fest
zu verschweißen oder normgerecht gut leitend miteinander zu verbinden und gegen
Verrottung bzw. Korrosion zu schützen.
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