Das unsachgemässe Befahren von natürlich gelagerten Waldböden mit Forstmaschinen verursacht auf einem Grossteil der im Schweizer Wald vorkommenden Böden im Bereich der Fahrspuren tiefgreifende und langfristig wirksame Veränderungen, welche die Bodenfunktionen beeinträchtigen (Abb. 1). Eingeschränkte Porenvolumina und Porenvernetzungen verringern die Transportleistung des Bodens für Wasser und Luft. Die Versorgung der Wurzeln mit Wasser und Luft ist jedoch eine unabdingbare Voraussetzung für die Bodenfruchtbarkeit. Eine reduzierte Bodenfruchtbarkeit beeinträchtigt die Leistungsfähigkeit der Holzproduktion, deren Aufrechterhaltung im Eigeninteresse der Waldeigentümer liegt. Auch die Leistungen des Waldes, an denen ein öffentliches Interesse besteht, wie Klima- und Trinkwasserschutz, sind gefährdet.

Hohe Maschinengewichte führen zu grossen Radlasten und erhöhen damit das Schadrisiko bei der Holzernte. Naturverjüngung im Keimbeet und Wurzelwachstum sind gefährdet. Die nachhaltige Nutzung des Rohstoffes Holz bedingt aus wirtschaftlichen Gründen den Einsatz effizienter Arbeitsverfahren. Diese geraten in Konflikt mit den aus Gründen der Nachhaltigkeit erhobenen Ansprüchen an einen gesunden Waldboden. Diese Problematik erhält auf politischer Ebene zunehmende Aufmerksamkeit, wie beispielsweise im Waldprogramm Schweiz 2004. Bei der Umsetzung der gesetzlichen Vorgaben und der neusten Forschungserkenntnisse bestehen allerdings Defizite. Diese sollten so behoben werden, dass die Ressource Waldboden vorsorglich geschont wird und gleichzeitig die Wettbewerbsfähigkeit der Holzproduktion erhalten bleibt. Die Herausforderung besteht darin, ein Qualitätsmanagement zu entwickeln und in Betrieb und Verwaltung einzuführen, welches einer umfassenden Nachhaltigkeit gerecht wird.

Bodenveränderungen durch mechanische Belastung

Forstmaschinen verursachen Verdichtungen und Verformungen im Boden, welche die Bodenfunktionen beeinträchtigen. Das Porenvolumen und die Porenkontinuität nehmen ab, wobei vor allem das für Wassersickerung und Belüftung des Wurzelraumes wichtige Grobporensystem betroffen ist (Abb. 2). Die Lebensbedingungen für Wurzeln und Bodenfauna werden verschlechtert. Die Wurzeln können den Boden infolge der Verdichtung und wegen des ungünstigen Wasser- und Lufthaushaltes nicht optimal erschliessen und nutzen. Von natürlichen Regenerationsprozessen sind nur sehr langsame Verbesserungen zu erwarten.

Spurtypen – Indikator für das Management des Bodenschutzes

Befahrungsbedingte Veränderungen des Bodens können mit der Ausprägung der sichtbaren Fahrspuren in Zusammenhang gebracht werden. Für die Umsetzung des physikalischen Bodenschutzes wurde eine Typisierung der Fahrspuren entwickelt (Abb. 3). Aufgrund mittlerweile wissenschaftlich fundierter Zusammenhänge zwischen Spurbild und Bodenfunktionalität ist es möglich, einen Spurtyp zu definieren, dessen Auftreten ein eindeutiges Signal für einen ökologischen Schaden im System Boden darstellt (Spurtyp 3). Damit ist für die praktische Arbeit im Wald ein einfaches Kriterium gegeben, an dem sich die Akteure orientieren können: Beim Auftreten vom Spurtyp 3 sind die Arbeiten zu unterbrechen.

Spurtyp 1 stellt eine Pressung der organischen Auflagehorizonte in der Form von Reifenabdrücken dar, die Spurtiefe beträgt weniger als 10 cm. Der Spurtyp 2 befindet sich im Bereich der plastischen Verformung mit einer deutlichen Vertiefung von meist weniger als 10 cm im A-Horizont (dunkler Durchmischungshorizont aus mineralischer Feinerde und abgebautem organischem Material). Beginnende seitliche Aufwölbungen des Oberbodens (A-Horizont) sind möglich. Der Spurtyp 3 wird durch drei Merkmale charakterisiert, die alle erfüllt sein müssen: Spurtiefe in der Regel grösser als 10 cm, bis in den Unterboden reichend und deutlich ausgeprägte seitliche Aufwölbungen vorhanden. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Spurtyp 3 nicht nur eine grössere Tiefenwirkung, sondern auch eine grössere Breitenwirkung aufweist als die Spurtypen 1 und 2.

Die Ansprache der Spurtypen auf den Feinerschliessungslinien erlaubt es, die Arbeitsqualität zu beurteilen und gegebenenfalls Massnahmen n zu ergreifen.

Empfindlichkeit der Böden gegenüber Befahrung

Die Verdichtungs- und Verformungsempfindlichkeit eines Bodens hängt von der aktuellen Bodenfeuchte und damit weitgehend vom Witterungsverlauf ab. Weiter spielen folgende Gegebenheiten ein Rolle: Kornverteilung, Steingehalt, Ausprägung der Wechselfeuchte, Humusgehalt und Hangneigung. Je höher der Wassergehalt im Boden desto niedriger sind die Reibungskräfte zwischen den Bodenteilchen, was zu einer niedrigeren Tragfähigkeit führt. Als einfache Faustregel gilt für durchlässige Böden (z. B. sandreiche Böden), dass nach einem mittleren Niederschlagsereignis mindestens drei regenfreie Tage abzuwarten sind, bevor das Befahren bodenschonend erfolgen kann. Grobkörnige und/oder steinhaltige Böden mit geringem Humus gehalt im Oberboden sind wenig oder kaum empfindlich. Feinkörnige und / oder steinarme Böden mit grossem Humusgehalt im Oberboden weisen ein grösseres Gefährdungspotenzial auf. Die Bodenempfindlichkeit steigt aber auch mit zunehmender Hang neigung. Gefrorene Böden sind weniger befahrungsempfindlich. Verschiedene Bodeneigenschaften beeinflussen die Bodenempfindlichkeit. Ob ein Boden in einem bestimmten Zustand schonend befahrbar ist, hängt auch von der eingesetzten Maschine ab (Gewicht, Bereifung, usw.).

Die Konsequenzen des Befahrens sind nicht nur im Oberboden zu finden, sondern auch im Unterboden. Verdichtungen im Unterboden werden vor allem durch hohe Radlasten verursacht. Untersuchungen mit einem Messgerät, das den Eindringwiderstand des Bodens misst, zeigen eine Zunahme des Eindringwiderstandes bis zu einer Tiefe von 70 bis 80 cm (Abb. 4).

Verantwortlichkeiten im physikalischen Bodenschutz

Für die Umsetzung des physikalischen Bodenschutzes sind zahlreiche Akteure verantwortlich (Abb. 5): Waldeigentümer, Forstbetrieb, Forstunternehmer und kantonaler Forstdienst. Der kantonalen Bodenschutzfachstelle obliegt als zuständigem Vollzugsorgan die Überprüfung der einzuhaltenden gesetzlichen Vorgaben. Das BAFU, die Forschungsanstalt WSL und die Ausbildungsstätten bieten Hilfe bei der Umsetzung.

Massnahmen im physikalischen Bodenschutz

Massnahmen bei der Planung der Holzernte

  • Feinerschliessung systematisch anlegen (Abb. 6)
  • Feinerschliessung dokumentieren
  • Befahrungsempfindlichkeit in die Planung der Holzschläge einbeziehen
  • Vorgaben für den Bodenschutz schriftlich festhalten

Massnahmen bei der Maschinentechnik

  • Kontaktflächendruck verringern
    • Radlast verkleinern
      • geringes Gesamtgewicht
      • möglichst grosse Anzahl Räder bei gleichem Gewicht
      • möglichst ausgeglichene Gewichtsverteilung vorne/hinten
    • Kontaktfläche vergrössern
      • niedriger Reifenfülldruck
      • breite Reifen
      • grosse Raddurchmesser.
  • Schlupf minimieren

Massnahmen bei der Arbeitsausführung

  • Mit Maschinen konsequent auf Rückegassen bleiben
  • Rückegassen in gut befahrbarem Zustand erhalten
  • Reisigmatten anlegen (Abb. 6)
  • Mit reduziertem Lastgewicht rücken
  • Arbeiten unterbrechen (wenn bei Arbeiten in einem Holzschlag auf den Rückegassen der Spurtyp 3 auftritt)

Regenerationsmassnahmen

Durch die Bepflanzung mit Schwarzerlen werden die verdichteten Bodenhorizonte unter einer Fahrspur durch wurzelt, was zu einer schnelleren Regeneration der Bodeneigenschaften und damit der Bodenfunktionen führt.

Ökonomische Überlegungen

Dem Nutzen des physikalischen Bodenschutzes für Waldwirtschaft und Gesellschaft stehen Kosten gegenüber. Abbildung 7 gibt einen Überblick über die kostenrelevanten Massnahmen.

Das Merkblatt geht von der ökologischen und ökonomischen Problematik und den gesetzlichen Vorgaben aus, gibt Hinweise zu den bodenkundlichen Grundlagen und zum Management des Bodenschutzes. Es zeigt auf, dass der ausgewiesene Handlungsbedarf an der Schnittstelle Maschine-Boden nur gemeinsam mit allen Akteuren in der Praxis gelöst werden kann.

Es bleibt eine ganze Reihe von offenen Fragen durch Wissenschaft und Praxis zu klären, wie beispielsweise die Beurteilung der Befahrbarkeit auf quantitativer Grundlage und das tolerierbare Ausmass der Fahrspuren im Rahmen der Waldbewirtschaftung.

Literaturverweise finden sich im Originalartikel (PDF).

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Das Bundesamt für Umwelt BAFU und die Eidg. Forschungsanstalt WSL haben ein umfassendes Handbuch zur Thematik Physikalischer Bodenschutz im Wald ausgearbeitet.