Frostschutzberegnung

Eisumhüllte Apfelblüten nach nächtlicher Frostschutzberegnung im Alten Land

Als Frostschutzberegnung bezeichnet man das gezielte Besprühen von Nutzpflanzen im Obst-, Wein- und Gemüsebau sowie in Baumschulen mit sehr feinen Wassertröpfchen. Beim Gefrieren des verteilten Wassers wird auf den Pflanzen Kristallisationsenthalpie freigesetzt, die zur Temperaturerhöhung führt, so dass in der Regel Blätter und Blüten vor Frostschäden bewahrt werden. Ziel ist es, die Pflanzen bei Frosteinbrüchen während der Vegetationsperiode zu schützen und dadurch spätere Ernteausfälle zu vermeiden. Frostschutzberegnung findet insbesondere im Frühjahr während der Obstblüte und bei der Kultur frostempfindlicher Pflanzenbestände wie Erdbeeren oder Frühkartoffeln Anwendung.

Funktionsweise

Eis durch Frostschutzberegnung an Apfelbäumen im Vinschgau

Fallen die Lufttemperaturen unter 0,5 °C, beginnt man mit einer ununterbrochenen Beregnung, wodurch sich auf den frostempfindlichen Pflanzenteilen eine anwachsende Eisschicht bildet. Die Beregnung erfolgt durch flächig versprühende, feine Tröpfchen erzeugende und die oberirdischen Pflanzenteile benässende Regner (z. B. Kreisregner). Beim Gefrieren des Wassernebels wird die Kristallisationsenthalpie des Wassers freigesetzt – pro Liter Wasser etwa 335 kJ – wodurch die Temperatur innerhalb der Eishülle nicht unter den Gefrierpunkt absinkt. Insbesondere bei späten Nachtfrösten kann damit während der kritischen Stunden das Erfrieren der empfindlichen Blüten vermieden werden. Nach Sonnenaufgang taut der Eispanzer durch die Sonnenwärme wieder ab. Ein geringer Anteil der Wärmezufuhr erfolgt über die Oberflächenspannung, denn die Zerstäubung des Wassers erfordert Druckenergie, die dann in der Oberflächenspannung der Mikrotröpfchen gespeichert ist; vereinigen sich die Mikrotröpfchen zu größeren Tropfen, so wird diese gespeicherte Energie ebenfalls in Form von Wärme frei, die von den Knospen aufgenommen wird. In den feinen Tröpfchen löst sich Sauerstoff besser und gefrierende Mikrotröpfchen schließen zusätzlich Luftbläschen ein, wodurch ein Wärmedämm-Effekt durch sogenanntes lockeres Raueis entsteht.

Einige unempfindliche Pflanzenarten können noch bei Lufttemperaturen bis in den Bereich von −9 °C durch die Beregnung gegen Frostschäden geschützt werden.

Einschränkungen

Eine ausreichende Schutzwirkung durch die freiwerdende Kristallisationsenthalpie kann nur erreicht werden, wenn die relative Luftfeuchtigkeit mindestens 60 % beträgt und die Windgeschwindigkeit unter 3 Beaufort liegt. Andernfalls wird der Pflanze durch Verdunstungswärme mehr Energie entzogen, als Wärme durch den Gefrierprozess abgegeben wird. Die Verdunstungskälte beträgt bei einer Temperatur von 0 °C ca. 2498 kJ pro Liter Wasser.

Dieser umgekehrte, zusätzlich abkühlende Effekt tritt auch dann ein, wenn die kontinuierliche Beregnung bei noch anhaltendem Frost abgebrochen wird. Für den Erfolg der Frostschutzberegnung ist es daher notwendig, die Beregnung bis zum Erreichen einer positiven Umgebungstemperatur und vollständigen Abtauens des Eises auf den Pflanzen fortzusetzen. Im Falle längeren Frostes besteht durch das gefrierende Beregnungswasser bei Obstgehölzen und Strauchobst die Gefahr von Eisbruch.

Probleme

Frostschutzberegnung gilt auch heute noch als das sicherste Verfahren, um Blüten vor Frost zu schützen. Allerdings werden hierfür pro Stunde und Hektar abhängig von der Froststärke zwischen 20.000 und 50.000 l Wasser benötigt, was zur Durchnässung des Bodens führen kann. Diese hemmt die Wurzelaktivitäten der Pflanzen und erhöht ihre Anfälligkeit für Krankheiten. Zudem können Nährstoffe ausgewaschen sowie die Befahrbarkeit des Bodens eingeschränkt werden.

Alternativen

Alternative Methoden sind unter Frostschutz aufgeführt.

Quellen

• Frostschutz: Wie kann Eis Blüten wärmen? Bei: wissenschaft.de, vom 15. April 2018
• Ulrich Sachweh (Herausgeber): Der Gärtner, Band 3, Baumschule, Obstbau, Samenbau, Gemüsebau. 2. Auflage, Ulmer, Stuttgart 1986/1989, ISBN 3-8001-1148-9, S. 80, 283 f.
• Ulrich Sachweh (Herausgeber): Der Gärtner, Band 1, Grundlagen des Gartenbaues. 5. Auflage, Ulmer, Stuttgart 1984, 2001, ISBN 3-8001-1184-5, S. 480 f.
• Dirk Köpcke: Erfolgreicher Frostschutz unter Berücksichtigung der thermodynamischen Prozesse in Obstanlagen. In: Mitteilungen des Obstbauversuchsringes des Alten Landes e.V., 2012, S. 136–143.