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Artikel

Autor(en): Nikolaus Nemestothy
Redaktion: BFW, Österreich
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Boden unter Druck – sind Bodenschutz und Holzernte vereinbar?

Die durch wirtschaftliche Zwänge etablierte Voll- und Teilmechanisierung in der Holzernte führt zu großen Druckbelastungen auf den Waldboden und damit zu irreversiblen Verdichtungen, die noch Jahrzehnte nachwirken. Die einzig gesicherte Möglichkeit, nachhaltige Schäden am Wald zu vermeiden, liegt in der Konzentration der Fahrbewegungen auf festgelegte Fahrlinien, die nicht verlassen werden dürfen. 

tiefe spurrinnen
Abbildung 1: Bodenschäden nach Maschineneinsatz

Technische Hilfsmittel wie Breitreifen, Reisigauflagen und Bogiebänder sowie organisatorische Maßnahmen können zur Erhaltung der Befahrbarkeit der Gassen beitragen – nicht jedoch Verdichtungsschäden gänzlich verhindern.

Die Entwicklung der Waldböden …

… ein Jahrtausende dauernder Prozess! Ein äußerst sensibles, für die Wasser- und Nährstoffspeicherung und somit für Bodeneigenschaften und Pflanzenernährung entscheidendes Produkt der Boden­entwicklung sind die Tonminerale. Plättchenartige, schichtweise aufgebaute Minerale, die überwiegend kleiner als 0,002 mm und porös gelagert sind. Bei ent­sprechendem Wasser­gehalt sind die Tone plastisch und werden unter mechanischer Beanspruchung verdichtet.

Die Poren zwischen den Tonplättchen enthalten Luft und/oder Wasser, wobei der Anteil der Luft bis zu 60 % betragen kann. Der Luftanteil im Boden ist für die Durchwurzelung und für die meisten Bodenlebewesen entscheidend (Abbildung 2).

sauerstoffversorgung
Abbildung 2: Die Sauerstoffversorgung geht in der Fahrspur zurück (Schäffer, 2002)

Im Falle der Verdichtung trifft es stets den Luftanteil, die Folgen sind eine Beeinträchtigung der biologischen Aktivität und ein Zuwachsverlust.

Münchner und Freiburger Schule haben unterschiedliche Ansichten

Eine gewisse Verunsicherung bezüglich Befahrbarkeit der Böden haben die unterschiedlichen Ansichten der Münchner und der Freiburger Schule hinterlassen. Während die eine die These vertrat, dass unter be­stimmten Voraussetzungen der Waldboden befahren werden kann (auch flächig?), postuliert die zweite die unbedingte Beschränkung der Befahrung auf Fein­erschließungslinien und darüber hinaus die achtsame Nutzung dieser, um ihre Befahrbarkeit nicht zu gefährden.
Versuche der Münchner Schule, einfache Be­stimmungsrichtlinien für die Befahrbarkeit zu ent­wickeln, gründeten auf folgenden Überlegungen:

  • Für jeden Boden gilt eine kritische Belastungsschwelle, die von Bodenart, Bodenfeuchte und Plastizität abhängig ist.
  • Strukturveränderungen können mit technischen Maßnahmen wie geringem Reifeninnendruck, großer Reifenbreite, weichen Reifenkarkassen (geringes Ply-Rating), großem Reifendurchmesser, Bogie­bändern, Raupenfahrwerk, Reisigmatten und Ähnlichem auf ein duldbares Maß reduziert werden.

Jüngere Untersuchungen haben gezeigt, dass tiefgründige, empfindliche Böden (also gute Standorte) schon durch einmaliges Befahren (mit Breitreifen) nachhaltig beeinträchtigt werden können und intensivere Befahrung, wie sie nach Windwurfereignissen erfolgte, nach mehr als 25 Jahren noch deutliche Beeinträchtigungen des Bodens unter Fahrspuren hinterlässt (Schäfer, 2003). (Weitere Infos zu Bodenorganismen als Zeiger für stark verdichtete Fahrspuren)

Fazit der Wissenschaft anlässlich eines KWF-Workshops im Februar 2008:

  • Bodenbelastungen durch Forstmaschinen sind unvermeidbar.
  • Auf Grund der Dynamik der Maschinenkräfte und der Heterogenität der Böden ist keine realistische Beurteilung der bedenkenlosen Befahrbarkeit möglich.
  • Flächiges Befahren ist eine potenzielle Gefahr für die nachhaltige Gewährleistung der Waldfunktionen – auch und vor allem der Ertragsfunktion.
  • Befahrung muss daher unbedingt auf Feinerschließungslinien beschränkt bleiben.
  • Bei pfleglicher Nutzung ist der Ressourcenverlust durch Fahrlinien geringer als ihr Flächenanteil.

Die Aufgabe der Forschung und Entwicklung ist es daher, Richtlinien und Techniken zur Erhaltung der Befahrbarkeit der Rückelinien und nicht mit dem Ziel der flächigen Befahrung des Waldbodens weiter zu entwickeln (Ursachen erkennen, Schäden minimieren).

Maßnahmen zur Vermeidung von Bodenschäden

Die Festlegung der Befahrung auf Linien mit möglichst geringem Anteil an der Produktions­fläche ist die vordringlichste Maßnahme. Für die Voll­mechanisierung ist der Abstand von 20 m mit einer Gassenbreite von 4 m üblich. Dies bedeutet einen Flächeneinsatz von 20 %. Bei konsequenter Ein­haltung der Gassen – auch bei Windwurfaufarbeitung und Kahlhieb – bleiben 80 % der Fläche frei von jeglicher Befahrung und damit Bodenverdichtung.

Die Erhaltung der Befahrbarkeit der Gassen ist zur Vermeidung zusätzlicher Flächenverluste unabdingbar. Je geringer die Bodenschäden in der Gasse sind, desto stärker kann diese von angrenzenden Bäumen als Wurzelraum genutzt werden.

Eine Standortskartierung ermöglicht einen Überblick über die Bodenarten und damit über die Tragfähigkeit der Böden bei verschiedener Bodenfeuchte in einem Betrieb oder Gebiet. Je feiner und feuchter der Boden und steiler der Standort, desto gefährdeter der Boden.

Die Bayerische Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft (LWF) empfiehlt unmittelbar vor der Befahrung einen einfachen Test durchzuführen, indem ein aus dem zu befahrenden Bodenmaterial geformtes Kügelchen mit mäßigem Schwung an eine glatte Oberfläche geworfen wird. Das Erscheinungsbild des Kügelchens nach dem Wurf gibt einen Hinweis auf die Befahrbarkeit des Bodens (nachfolgende Abbildung 3, Wurftest nach LWF, Merkblatt 22).

  Spurtyp 1
Spurtyp 2
Spurtyp 3
  wurftest1c wurftest1a wurftest1d
Merkmale elastische Verformung
meist nur Stollenabdrücke
plastische Verformung
deutliche Eintiefung
Grundbruch
ausgeprägte randliche Aufwölbung
  wurftest1 wurftest2 wurftest3
Erscheinungsbild
Risse in der Oberfläche, fällt unter Umständen ab
Oberfläche geschlossen, flach
"Spritzer", unregelmäßig und flach
typisches Spurbild
Spurtyp 1
Spurtyp 2 Spurtyp 3
Wassergehalt
gering
mittel
hoch
Tragfähigkeit
hoch
mittel - gering
nicht ausreichend
Risiko
gering
mittel - hoch
Bodenschaden unvermeidbar
Befahrung
immer
zu prüfen
nie

Maschinenkenndaten entscheiden über Einsetzbarkeit

Breite und Gewicht, Fahrwerk, Steigfähigkeit sowie Reichweite, Hubmoment, Fäll- und Aufarbeitungsdurchmesser sind nicht nur für die Eignung für einen bestimmten Einsatz entscheidend, sondern auch für die Beeinträchtigung des Bodens (Abbildung 4).

abb. 6: verfahrensauswahl
Abbildung 4: Verfahrensauswahl in Abhängigkeit von Holzanfall, Bodentragfähigkeit und Hangneigung (Quelle: Weber, R.; Frutig, F.; Gloor, M.; Wald und Holz, 2004)

Geringes Gewicht auf möglichst große Kontaktfläche verteilt bei minimalem Kippmoment wäre für den Boden ideal – ist für die Leistungsfähigkeit fatal. Da braucht es Gewicht, um die gewünschte Reichweite und das entsprechende Hubmoment auszugleichen. Die Folge sind kurzzeitige Druckspitzen auf ein Rad, einen Bogie oder ein Kettenlaufwerk, die das Mehr­fache des Maschinengewichtes betragen können.

Auch die Hangneigung beeinflusst die Druckverteilung auf die Räder bzw. Laufwerke ungünstig. Rad bzw. Kettenlaufwerk sind für die Übertragung des Druckes auf den Boden verantwortlich. Je größer die Kontaktfläche, desto geringer der Druck/cm². Mit wachsendem Durchmesser, Breite und Auflast sowie sinkendem Reifenfülldruck wächst die Kontaktfläche.

Die Verteilung des Kontaktflächendruckes folgt auf weicher Unterlage sowohl in Laufrichtung als auch der Breite des Rades nach der Form einer Glockenkurve, wobei die Höhenausprägung der Kurve, das heißt die Konzentration der Druckspitzen, in der Mitte der Kontaktfläche mit Reifeninnendruck und Auflast zunimmt  (Jacke, Ebel, 2006).

Reisigauflagen auf der Rückegasse reduzieren den Bodendruck proportional zur Zunahme der Reisigmasse. Gute Druckreduktion wird bei 15 bis 20 kg Reisig pro m² erzielt (Jacke, Sengpiel, Brokmeier 2008).

Diese Reisigmasse ist jedoch nicht realistisch. Nach exemplarischen Berechnungen sind auch in Fichtenerstdurchforstungen – bei vollständiger Konzentration auf der Gasse - nur 6 bis 7 kg Reisigmasse pro m² möglich. Diese Auflagemasse ermöglicht nur geringe Druckreduktion, kann aber einen wichtigen Beitrag zur Erhaltung der Befahrbarkeit der Rückegassen leisten und unschöne Bodenverwundungen durch Schlupf verhindern.

Traktionshilfen werden häufig eingesetzt, wenn der Boden sonst nicht befahrbar wäre oder der Einsatzort im Grunde zu steil ist. Dies führt oft zu schweren Bodenschäden. Davon sind auch Bogiebänder nicht auszunehmen, da die ihnen nachgesagte Vergrößerung der Auflagefläche rein technisch erst bei entsprechendem Einsinken der Räder zur Wirkung kommen kann.

Literatur

Borchert, H.; Blaschke, M.; Metan, M. (2008): Wurzelverletzungen unter Raupe und Rad, LWF aktuell 67/2008
Borchert, H.; Metan, M. (2008): Kein Luftdruck für alle Fälle, LWF aktuell 67/2008
Ebel, A. (2006): Druckverteilung auf Kontaktflächen unter Forstreifen, Dissertationsschrift an der Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie der Georg August-Universität Göttingen
Erler, J.; Güldner, O. (2002): Technologisch differenzierte Standorte - der Weg zu einem Vertragsbodenschutz?, AFZ-DerWald 2002
Hildebrand, E.E. (2003): Bodenbelüftung und Durchwurzelung, Vortrag anlässlich des FVA-Kolloquiums „Befahrung von Waldböden, Technikfolgenabschätzung und Erschließungssysteme“ am 8./9.7.2003
Jacke, H. (2008): Radlos – wie viel Druck vertragen Mensch und Boden?, Forst &Technik 11/2008
Jacke, H.; Ebel, A. (2006): PrAllCon: Neues über Reifen im Forst, Teil 1 bis 3, Forst & Technik 1/2/3/2006
Jacke, H.; Sengpiel, A.; Brokmeier, H. (2008): Zur Druckverteilung unter Reisigmatten, Forst &Technik 10/2008
Kremer, J.; Wolf, B.; Matthies, D.; Borchert, H. (2007): Bodenschutz beim Forstmaschineneinsatz,  LWF-Merkblatt 22
Schack-Kirchner, H.; Hildebrand, E.E. (1994): Bodenschäden beim Harvester- und Forwardereinsatz, Forst &Technik 2/1994
Schäffer, J. (2002): Befahren von Waldböden – ein Kavaliersdelikt? Der Waldwirt 29 (12), 21-23
Weise, G. (2008): Entwicklung und Einsatz von Forstreifen, LWF aktuell 67/2008

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