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Dr. Herbert Borchert

LWF

Bayerische Landesanstalt
für Wald und Forstwirtschaft

Abt. Forsttechnik, Betriebswirtschaft, Holz
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Artikel

Autor(en): Redaktion waldwissen.net – LWF
Redaktion: LWF, Deutschland
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Auf den Boden achten

Bodenschaden
Abb. 1: Bodenschäden wie dieser sind unbedingt zu vermeiden (Fotos und Abbildungen: LWF).

Der Waldboden ist ein kompliziertes Gefüge aus Festsubstanz und Poren. Durch eine unsachgemäße Befahrung kann dieses Gefüge gestört oder gar zerstört werden. Die natürlichen Bodenfunktionen, wie beispielsweise die Wasserleitfähigkeit, gehen verloren. Um dies zu vermeiden sollten einige Punkte bei der Maschinentechnik sowie der Planung und Organisation beachtet werden.

Harvester und Forwarder sind aus der modernen Holzernte nicht mehr wegzudenken – sowohl in Staats- und Körperschaftswald als auch im Privatwald. Allerdings haben gerade viele Privatwaldbesitzer Bedenken. Der pflegliche Umgang mit dem Wald und vor allem dem Waldboden, der ja die Grundlage für eine erfolgreiche Waldwirtschaft darstellt, scheint ihnen bei der maschinellen Holzernte manchmal nicht gewährleistet.

 
Lastverteilung
Abb. 2: Das Gesamtgewicht verteilt sich unterschiedlich auf die verschiedenen Achsen.
 
 
Druckzwiebel
Abb. 3: Die Druckverteilung im Boden ähnelt einer Zwiebel.
 
Schlupf am Hang
Abb. 4: In Hanglagen kann es aufgrund der Druckzwiebel zu Schlupf kommen.
 
 
Elastische Verformung
Abb. 5: Eine elastische Verformung wie hier ist völlig problemlos.
 
Plastische Verformung
Abb. 6: Bei der plastischen Verformung sind schon die ersten Schäden im Boden entstanden.
 
Viskoplastische Verformung
Abb. 7: Die viskoplastische Verformung ist durch tiefe Fahrspuren und Aufwölbungen an deren Rand zu erkennen.

Bodenschutz als Betriebsziel

Wird eine bodengestützte Holzernte mit Maschinen nicht fachgerecht durchgeführt, kann es zu Bodenstrukturveränderungen kommen. Das A und O bei der mechanisierten Holzernte ist ein durchdachtes, dauerhaft angelegtes Feinerschließungssystem. Ist dieses vorhanden und werden nur die Rückegassen befahren, bleiben mehr als achtzig Prozent des Waldbodens unverändert. Dadurch wird das Minimalziel, den natürlichen Bodenzustand auf großer Fläche zu erhalten, bereits erfüllt. Zusätzlich gilt es, die Schädigungen der Rückegassen zu reduzieren. Hier ist ganz klar die Schadensvorbeugung (Erhalt) der Sanierung (Wiederherstellung) vorzuziehen. Es sollte mindestens die forsttechnische Befahrbarkeit auf der Rückegasse erhalten werden. Hat man allerdings den Anspruch, dass die Bäume im Gassenbereich auch in Zukunft den Boden mit seinen wichtigen Funktionen wie Durchwurzelbarkeit, Belüftung oder Wasserhaltekapazität nutzen können, muss das Ziel sein, auch auf der Rückegasse einen annähernd natürlichen Bodenzustand zu erhalten.

Grundlagen – Boden

Der Waldboden besteht aus Festsubstanz (Skelett, Sand, Schluff, Ton), sowie aus den Poren, die Bodenwasser oder Bodenluft enthalten. Die Poren bilden den variablen Bestandteil des Bodens und unterteilen sich bei einem natürlich gelagerten Waldboden im Durchschnitt in je ein Drittel Grobporen (Drainage und Belüftung), Mittelporen (Wasserspeicher) und Feinporen (Nährstoffspeicher). Wird dieses Gefüge im Boden zerstört, ist das Porenvolumen oft nicht mehr ausreichend. Die Porengrößenverteilung ist nicht mehr ausgewogen, die Poren sind schlecht vernetzt. Wichtige Bodenfunktionen sind dauerhaft verloren.

Grundlagen – Maschinentechnik

Entstehen Bodenschäden, sind diese meist nicht in der Holzernte durch den Harvester, sondern in der Holzrückung begründet, da ein Forwarder im beladenen Zustand ein in der Regel ungleich höheres Gewicht aufweist. Dieses Gewicht verteilt sich auf die vorhandenen Achsen und Räder, wobei die Radlast unter dem Rungenkorb höher ist als die Radlast unter der Fahrerkabine (Abb. 2). Neben der Anzahl der Achsen und Räder spielt auch die Aufstandsfläche eine entscheidende Rolle. Denn je größer die Aufstandsfläche eines Reifens, desto geringer ist der mittlere Konktaktflächendruck oder Bodendruck. Dieser Druck verteilt sich im Boden in einer sogenannten Druckzwiebel (Abb. 3). Der Verlauf dieser Druckzwiebel ist der Grund, warum es in Hanglagen durch Schlupf vermehrt zu Bodenschäden kommen kann (Abb. 4).

Bodenschutz – Ursache und Wirkung

Sind der Bodendruck der Maschine und die Tragfähigkeit des Bodens im Gleichgewicht, ist eine Befahrung unproblematisch. Erst wenn der Bodendruck die Tragfähigkeit des Bodens übersteigt (Abb. 8), kann es zu Bodenschäden kommen. Das Risiko steigt auf Seiten des Bodendrucks mit höherer Radlast, einem höheren Reifeninnendruck und einer geringeren Reifenbreite. Die Tragfähigkeit des Bodens ist bei einer feinen Bodenart mit hohem Wassergehalt und einer steilen Hangneigung am geringsten.

Je nachdem, welche Voraussetzungen gegeben sind, kann es bei einer Befahrung zu folgenden drei Auswirkungen kommen:

  • Elastische Verformung: Bei idealen Voraussetzungen kommt es durch eine Befahrung lediglich zu einer elastischen Verformung. Auf der Rückegasse sind nur ab und an die Stollenabdrücke der Reifen erkennbar, der Bodenzustand ist weitestgehend erhalten (Abb. 5).
  • Plastische Verformung: Ist der Bodendruck höher als die Tragfähigkeit des Bodens, kommt es zu einer plastischen Verformung. Die Spur des Fahrzeugs ist deutlich zu erkennen und liegt tiefer als der umgebende Waldboden. Hierbei kommt es zu einer Reduktion des Porenraums, vor allem der Grobporen, der Boden wird verdichtet (Abb. 6).
  • Viskoplastische Verformung: Bei sehr schlechten Bedingungen, wenn der Bodendruck die Tragfähigkeit weit überschreitet, kommt es zu einer viskoplastischen Verformung, zum Bodenfließen. Hier ist die Spur nicht nur tieferliegend und deutlich erkennbar, es bilden sich am Rand der Fahrspur auch Wülste. Bei diesem sogenannten Grundbruch kommt es zwar kaum zu Verdichtungen, aber zu einer Umorientierung des Porenraumes. Die Porenvernetzung geht verloren, weshalb die Wasserleitfähigkeit stark beeinträchtigt wird. Dieser Zustand bleibt erhalten, auch nach Jahrzehnten ist oft keine Regeneration erkennbar (Abb. 7).

Entscheidend für die Tragfähigkeit ist unter anderem der Wassergehalt des Bodens. Diesen kann man mit einem einfachen Test grob bestimmen: Bei geringem Wassergehalt lässt sich der Boden nicht formen, er zerbröselt. Ideale Voraussetzung für eine Befahrung. Lässt sich die Erde zu einer Wurst formen, ist die "Ausrollgrenze" überschritten. Der Wassergehalt ist höher, bei einer Befahrung können plastische Verformungen entstehen. Lässt sich der Boden nicht mehr rollen, ist also eher schmierig, ist die "Fließgrenze" erreicht, der Wassergehalt ist hoch. Viskoplastische Verformungen sind hier sehr wahrscheinlich.

Verformung Merkmale Dauer Bodenfunktionen Beurteilung
elastisch wenig sichtbar, nur Stollenabdrücke kurzfristig, reversibel intakt kein Risikopotential
plastisch Spur gut erkennbar, leicht abgesenkt langfristig eingeschränkt mäßiges Risikopotential
viskoplastisch Spur deutlich abgesenkt, randliche Aufwölbungen durch "Bodenfließen" permanent nicht mehr vorhanden irreversibler Bodenschaden

Möglichkeiten des Bodenschutzes – Maschinentechnik

Eine bodenschonende Wirkung haben breite Reifen, ein geringerer Reifeninnendruck und eine geringe Radlast. Alle drei Anpassungen helfen den Kontaktflächendruck zu reduzieren, wobei letztere die beste Wirkung erzielt.

Um die Radlast zu senken, kann man einerseits das Maschinengewicht reduzieren, andererseits die Radanzahl erhöhen. Aus Sicht des Bodenschutzes sind leichte Maschinen mit acht Rädern am besten zu bewerten. Auch die Reduzierung des Reifeninnendrucks erzielt eine erhebliche Verbesserung, da sich die Aufstandsfläche bei geringerem Reifeninnendruck vergrößert; bei einer Absenkung um zwei Bar beispielsweise können es bis zu siebzig Prozent sein. Auch breitere Reifen haben einen positiven Effekt, weil der Bereich mit der größten Last – direkt unter der Radnabe – auf eine größere Fläche verteilt wird. Allerdings erhöht sich die Aufstandsfläche bei einer dreißig Prozent größeren Reifenbreite lediglich um zehn Prozent.

Um die Aufstandsfläche der Maschinen zu erhöhen und den Druck zu senken, werden zahlreiche Alternativen angeboten. Als einige technische Hilfsmittel seien hier nur die Bogie-Bänder und Raupenfahrwerke genannt.

Möglichkeiten des Bodenschutzes – Planung und Organisation

Gleichgewicht Boden und Maschine
Abb. 8: Sind Bodendruck und Tragfähigkeit nicht im Gleichgewicht, kann es zu Bodenschäden kommen. Eine gute Planung und Organisation hilft die Befahrung zu diesem Zeitpunkt zu vermeiden.

Neben dem Einsatz bodenschonender Holzerntetechnik, ist eine durchdachte Planung und Organisation (Ausnutzen günstiger Witterung, Ausweichflächen, …) unerlässlich um das Ziel zu erreichen, die natürlichen Bodenfunktionen dauerhaft zu sichern. Dabei sind folgende Punkte zu beachten:

  • Bodenschutzstandards definieren und deren Einhaltung einfordern (Kontrollen, Anreize, Sanktionen)
  • kontinuierliche Versorgung der Forstunternehmer (Fachkräfte) mit Aufträgen
  • angemessene Entlohnung der Forstunternehmer (Bodenschutz kostet Geld!)
  • flexible Holzlieferverträge (keine Terminbindung)
  • Ausnutzen güünstiger Witterung, flexible Rückung
  • Ausweichflächen
  • Verlagerung des Holzeinschlags auf schwierigen Standorten auf den Spätsommer/Herbst

Sicherlich sind einige dieser Punkte im kleinstrukturierten Privatwald schwieriger umzusetzen als im Großprivatwald, Körperschaftswald oder Staatswald. Dennoch sollte dies nicht zu einer geringeren Qualität in der maschinellen Holzernte und damit einer größeren Gefahr für Bodenschäden führen.

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