Was bedeutet Bodenverdichtung für Ertrag und Nachhaltigkeit?

Sichtbare Fahrspuren und Bodenzerstörung nach der Holzernte werden von der Gesellschaft sehr kritisch wahrgenommen. In Wäldern mit erhöhter Erosionsgefährdung können solche Schäden auch tatsächlich Ursache für gravierenden Bodenabtrag sein. Nicht zu sehen sind hingegen die Verdichtungs­schäden, die durch das Befahren mit mehr oder weniger schweren Maschinen immer ent­stehen.

1. Wirtschaftliche Ursachen
2. Ertragsrückgang
3. Bodenverdichtung vermeiden
4. Grenzen der Befahrbarkeit

Böden haben ein "Gedächtnis": Auch wenn die Fahrspuren relativ rasch von der Vegetation überwachsen werden, die Bodenverdichtung bleibt und kann sich nach wissenschaftlichen Erkenntnissen über mehrere Jahrzehnte auf das Baum­wachstum auswirken. Da der Boden der wichtigste Produktionsfaktor für die Waldbewirtschaftung ist, sind Waldbesitzerinnen und -besitzer sowie Forstleute auf Bodenschäden sensibilisiert.

Die Rahmenbedingungen für die Bewirtschaftung der Wälder – Halbierung des realen Holzpreises binnen 30 Jahren bei laufend steigenden Kosten – erzeugen einen ständigen Rationalisierungsdruck. Der Sparstift wurde entsprechend der betriebswirtschaftlichen Logik bei den Produktionsfaktoren mit den größten Kostenanteilen, den Verwaltungs- und den Holzerntekosten, angesetzt.

Sparmaßnahmen

Die nötigen Sparziele für die weitere Bewirtschaftung der Wälder sowie Erhaltung der Waldfunktionen (Rohstoffversorgung, Arbeitsplätze, Schutz vor Naturgefahren etc.) konnten durch den technischen Fortschritt und die damit verbundene Produktivitätssteigerung erreicht werden. Bezüglich forstlicher Ideale mussten aber Kompromisse gemacht werden.

Die Kostensenkung in der Holzernte wurde durch zunehmende Mechanisierung erreicht. Mit der Entwicklung leistungsfähiger Schlepper und Mast-Seilgeräte wurde zunächst die hoch­mechanisierte Holzernte im Baumverfahren etabliert und damit der erste große Schritt zur Reduktion der manuellen Arbeit in der Holzernte gesetzt. Die Aufarbeitung der Bäume erfolgte nun an der Straße, zunächst mit eigenen Prozessoren, die einen ganzen LKW-Zug füllten.

Bald aber mit der Entwicklung leichter Kranprozessoren kamen die Kombimaschinen (Gebirgsharvester), bei welchen Seilgerät und Aufarbeitungseinheit auf einer Maschine vereint wurden. Der gravierende Nachteil des Baumverfahrens, der Humus- und Nährstoffabbau durch die Entnahme des nährstoffreichen Astmaterials, führte zu heftigen Diskussionen in Fachkreisen, blieb aber angesichts der wirtschaftlichen, ergonomischen und sicherheitstechnischen Vorteile des neuen Verfahrens von den Holzernteverantwortlichen weitgehend unbeachtet.

Das Bemühen um Rationalisierung der Holzernte gipfelte schließlich in der vollmechanisierten Ernte mit Harvester und Forwarder. 1990 wurde der erste Harvester in Österreich eingesetzt. 2008 waren bereits rund 260 Harvester im Einsatz.

Die weitere Entwicklung bis heute zeigt bei gleichbleibender Zahl eine deutliche Tendenz zu immer leistungsfähigeren und schwereren Maschinen, die auch in der Endnutzung und speziell bei Sturmholz eingesetzt werden können. Waren die Maschinen zunächst nur im flacheren Gelände einsetzbar, wird ihr Einsatzspektrum durch die Verwendung von Traktionshilfswinden immer weiter in das steile Gelände (bis 60 Prozent und mehr) ausgeweitet (Bodenschutz - Ursache und Wirkung).

Bei diesen leistungsfähigen Maschinen werden durchschnittlich 20 bis 30 Tonnen Einsatzgewicht auf vier bis acht Räder bzw. zwei bis vier Raupenketten verteilt. Durch Gewichtsverlagerung bei der Arbeit mit dem Harvesteraggregat kann aber das Mehrfache des Maschinengewichtes auf einer Seite auf den Waldboden wirken.

Aber nicht nur Harvester und Forwarder, auch die bei der teilmechanisierten Holzernte - häufig ohne Rückegassensystem - eingesetzten, immer schwereren Traktoren mit Rückezange oder Winde drücken ordentlich auf den Boden. Schon ein mittlerer Forsttraktor mit Seilwinde oder Rückezange und angehobener Last drückt mit 6 bis 7 Tonnen auf die Hinterachse. Bei land- und forstwirtschaftlichem Mischeinsatz wird diese Last oft über nicht besonders breite Reifen auf den Boden übertragen.

Die Universität Göttingen (Abteilung Arbeitswissenschaft und Verfahrenstechnologie) hat einen Druck-Kalkulator entwickelt, mit dem man in Form eines einfach zu bedienenden Excel-Files den Druck der Reifen auf den Boden abschätzen kann. Ein Wert > 0,5 bar wird oft als kritisch für den Boden gesehen, manche Experten halten aber auch diesen Wert für zu hoch (mehr zu neuen Reifentypen).

Im nachfolgenden Beispiel wird die Bodenbelastung durch einen Forsttraktor mit dem Kalkulator berechnet: Bei einer Belastung mit 7000 kg auf der Hinterachse eines Steyr Forsttraktors mit Tigerwinde erreicht der mittlere Druck an der Oberfläche 3,6 bar und der max. Druck unter 20 cm Sand (!) immer noch 3,3 bar!

Die Poren zwischen den 0,002 mm großen Tonplättchen enthalten bis zu 60 % Luft, die für die Durchwurzelung und das Boden­leben entscheidend ist. Im Falle der Verdichtung trifft es stets den Luftanteil. Die Folge: die biologische Aktivität wird beeinträchtigt und der Zuwachs fällt geringer aus.

Die Untersuchung einer Waldfläche, mehr als 25 Jahre nach ungeregelter Befahrung im Zuge einer Windwurfaufarbeitung, hat unter den Fahrspuren immer noch eine deutliche Beeinträchtigung des Wurzelwachstums ergeben. (Schäffer, 2003).

Mehrere Untersuchungen aus den Jahren 1970 bis 1990 in Douglasien- und Pinus Ponderosa-Beständen belegen, dass Zuwachsverluste je nach Verdichtungsgrad von 13 bis 69 % des Volums­zuwachses zu erwarten sind, wenn mehr als 10 % des Durchwurzelungsbereiches Verdichtungseffekte aufweisen. (MARGANNE, M.A., 1997).

Besonders beachtenswert ist, dass bei allen publizierten Untersuchungen bereits ab einer geringfügigen Verdichtung des Bodens - Zunahme der Bodendichte um ca. 10 % - ein signifikanter Rückgang des Zuwachses feststellbar war. Es ist anzunehmen, dass unsere flach wurzelnde Haupt­baum­art Fichte ähnlich reagiert. Untersuchungen zum Zusammenhang Bodenverdichtung/Zuwachs an mitteleuropäischen Hauptbaumarten bzw. Untersuchungen jüngeren Datums fehlen.

Für die Eignung einer Maschine für einen bestimmten Einsatz sind Steigfähigkeit, Reichweite, Hubmoment sowie Fäll- und Aufarbeitungsdurchmesser von Bedeutung. Für die Beeinträchtigung des Bodens hingegen sind Breite, Gewicht und Art des Fahrwerkes bestimmend. Geringes Gewicht, auf möglichst große Kontaktfläche verteilt, wäre für den Boden ideal.

Für hohe Leistung und Reichweite braucht die Maschine aber ein Gewicht, um das entstehende Hubmoment bei der Bearbeitung eines schweren Baumes ausgleichen zu können. Durch die Gewichts­verlagerung beim Heben beträgt der Druck auf einer Seite der Maschine oft das Mehrfache des Maschinen­gewichtes.

Die Übertragung dieses Druckes auf den Boden erfolgt über Räder bzw. Ketten­laufwerke. Je größer die Kontaktfläche, desto geringer der Druck/cm². Die Druckspitze in der Mitte der Kontaktfläche nimmt hingegen mit dem Reifeninnendruck und der Auflast zu (Jacke, Ebel, 2006).

Grundsätzlich begrenzt der Schlupf der Antriebsräder die Befahrbarkeit. HITTENBECK (2010) definierte für eine Untersuchung mit Radmaschinen die ökologische Grenze der Befahrbarkeit bei maximal 25 % Schlupf. Radmaschinen ohne Traktionshilfe (Bänder, Ketten) erreichten diesen Wert bei mittleren Bodenverhältnissen bei 25 bis 35 % Hangneigung (Streuung 17 bis 46 %). Mit Bändern oder Ketten konnten bei mittleren Bodenverhältnissen Hangneigungen von 40 bis 50 % (Streuung 31 bis 60 %) mit vertretbarem Schlupf be­wältigt werden.

Durch den Einsatz von Traktions­winden werden Maschinen zunehmend auch in "nicht befahrbaren" Hängen eingesetzt. In der Praxis wird dabei leider sehr häufig die Grundregel miss­achtet, dass das Fahr­zeug auch ohne Traktions­winde noch sicher manövrierbar sein muss.

Die Grenzen für die Manö­vrier­fähigkeit von Forwardern mit Traktionsbändern gibt HITTENBECK (2010) für die sehr seltene Situation mit trockenen, skelettreichen Böden bei etwa 79 % an. Dieser Wert sinkt aber mit steigender Bodenfeuchtigkeit und sinkendem Skelettanteil sehr schnell auf realistische Werte deutlich unter 60 %.

Zunehmendes Maschinengewicht führt trotz technischer Vorkehrungen wie Breitreifen, Bogiebänder etc. zu großen Druckbelastungen für den Waldboden und damit zu irreversiblen Verdichtungs­schäden. Zuwachsverluste und nach­haltige Schäden am Wald können die Folge sein.

Die einzige Möglichkeit, diese zu vermeiden, liegt in der Konzentration der Fahrbewegungen auf festgelegte Fahr­linien. Da die Verdichtung über Baumgenerationen wirkt, dürfen zur Vermeidung von Produktionsflächenverlusten einmal angelegte Fahrlinien nicht mehr verlassen werden (WSL-Merkblatt zu Bodenschutz).

Technische Vorkehrungen, wie Reisigauflagen können zur Erhaltung der Befahrbarkeit der Gassen beitragen, nicht jedoch Bodenverdichtungsschäden verhindern. Im steilen Gelände hat Sicherheit Vorrang. Harvester und Forwarder mit Traktionswinden müssen bei Seilriss sicher manövrierbar bleiben. Bei An­wendung des Baumverfahrens sollten der Bodenzustand und die Nährstoffversorgung des Standortes berücksichtigt werden. Im Zweifel wird eine Teilentastung bzw. das Abzopfen der Bäume empfohlen. Dabei spielen lokale standortskundliche Kenntnisse eine entscheidende Rolle bei der Planung der Holz­ernte.

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