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Oliver Thees

Forschungsanstalt WSL

Eidg. Forschungsanstalt WSL
Forstliche Produktionssysteme
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Artikel

Autor(en): Peter Lüscher, Stéphane Sciacca, Oliver Thees
Redaktion: WSL, Schweiz
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Vorgehen und Lösungsansätze zum Schutz der Bodenfruchtbarkeit in der Schweiz

Gesunde Böden sind für die Erhaltung einer gesamtheitlichen Nachhaltigkeit im Wald eine grundlegende Voraussetzung. Wie lässt sich die Bodenfruchtbarkeit vor Beeinträchtigung schüzten?

Bodenschaden
Abb. 1 - Der Spurtyp 3 weist mindestens 10 cm tiefe Fahrspuren mit deutlich sichtbaren seitlichen Aufwölbungen auf.
Foto: Marco Walser (WSL)

Zum Schutz des Bodens gelten in der Schweiz strenge Vorschriften. Die Bodenschutzanliegen werden im Umweltschutzgesetz über die langfristige Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit definiert. Dabei gilt der Boden als fruchtbar, wenn er eine standortsspezifische, artenreiche, biologisch aktive Lebensgemeinschaft, eine typische Bodenstruktur sowie eine ungestörte Abbaufähigkeit der Vegetationsrückstände aufweist. Das Wachstum und die Qualität der Pflanzen sollen nicht beeinträchtigt werden.

Auf den Wald bezogen muss die Selbsterhaltung der standortstypischen Lebensgemeinschaft Wald mit Naturverjüngung nachhaltig gewährleistet werden. Nur natürliche Faktoren dürfen das Wurzelwachstum der standortsgerechten Baumarten beeinträchtigen.

Ökologische Erkenntnisse, ökonomische Zwänge, technischer Fortschritt in der Waldarbeit und gesellschaftliche Ansprüche an den Wald bzw. die Waldwirtschaft entwickeln sich weiter und erfordern grundsätzliche Überlegungen hinsichtlich künftiger Konzepte im physikalischen Bodenschutz. Mit den "ökologischen Grundanforderungen" an den naturnahen Waldbau (Waldprogramm Schweiz 2004) wurden für den Bodenschutz Zielgrössen und Indikatoren entwickelt, die den Schutz vor irreversiblen Beeinträchtigungen der Bodenfruchtbarkeit sicherstellen.

Vor diesem Hintergrund entwickelte die Eidgenössische Forschungsanstalt WSL in Zusammenarbeit mit dem Bundesamt für Umwelt und unterstützt von der TU München ein Projekt für die Umsetzung des "Physikalischen Bodenschutzes im Wald". Folgende Elemente charakterisieren dieses Projekt:

  • Bereitstellen bisher fehlender wissenschaftlicher Grundlagen;
  • Einrichten von Testflächen auf relevanten Standorten für Forschung und Ausbildung;
  • Durchführung von Fahrversuchen unter kontrollierten Bedingungen;
  • Definition der langfristigen Beeinträchtigungen und Ableitung einer praxisgerechten Formulierung auf der Grundlage von Fahrspurtypen;
  • Verknüpfung bodenphysikalischer und -biologischer Prozesskenntnisse;
  • Untersuchung von Regenerationsmassnahmen nach mechanischer Belastung (vgl. auch den Beitrag von P. Lüscher in diesem Heft);
  • Integration der betrieblichen und hoheitlichen Prozesse des physikalischen Bodenschutzes in forstliche Managementsysteme;
  • Entwickeln stufengerechter Ausbildungsunterlagen und -kurse;
  • Integration aller Interessensvertreter im Rahmen einer Projektbegleitgruppe.

Was soll geschützt werden?

Gesunde Böden sind für die Erhaltung einer gesamtheitlichen Nachhaltigkeit im Wald eine grundlegende Voraussetzung. Sie stellen ein System mit grosser Selbsterhaltungskraft dar und gewährleisten umfassend die Erfüllung aller Bodenfunktionen. Es ist daher wichtig, bei der Waldbewirtschaftung die gesetzlich verankerten Vorgaben des physikalischen Bodenschutzes, beispielsweise die Europäische Bodencharta, oder Schweizer Landesrecht wie das Umweltschutzgesetz oder die Verordnung über die Belastungen des Bodens einzuhalten (Europarat 1972; USG 1983; VBBo 1998).

Im Waldprogramm Schweiz (WAP-CH 2004) wurden Grundsätze für eine künftige Waldpolitik festgelegt. Unter den fünf prioritären Zielen wird die Erhaltung der Boden- und Trinkwasserqualität vorgeschrieben. Das Befahren natürlich gelagerter Waldböden mit Forstmaschinen verursacht auf einem Grossteil der im Schweizer Wald vorkommenden Böden im Bereich der Fahrspuren tiefgreifende und lang anhaltende Bodenveränderungen, die wichtige Bodenfunktionen beeinträchtigen.

Eingeschränkte Porenvolumina und Porenvernetzung verringern die Transportleistung des Bodens für Wasser und Luft. Bodenfruchtbarkeit setzt auf jeden Fall eine Versorgung der Wurzeln mit Wasser und Luft voraus. Befahrungsbedingte Bodenbeeinträchtigungen vermindern nicht nur im Keimbeet die Chancen für die Naturverjüngung drastisch, sondern beeinträchtigen das ungestörte Wurzelwachstum im gesamten Wurzelraum.

Spurtypen: Unterschiedliche Beeinträchtigung der Bodenfruchtbarkeit

Für die Praxis sind Spurtypen zu definieren (Abb. 2), die im Einklang mit Richt- und Prüfwerten (VBBo 1998) stehen müssen und auf diese Weise das Ausmass der Beeinträchtigung zum Ausdruck bringen. Diese Werte betreffen die effektive Lagerungsdichte des Bodens, das Grobporenvolumen, die gesättigte Wasserleitfähigkeit sowie den Eindringwiderstand (BGS 2004).

Spurtypen
Abb. 2 - Visuelle Typisierung der Fahrspuren im Überblick.
 

In unterschiedlichen Regionen des Schweizerischen Mittellandes wurden auf Testflächen im befahrbaren Gelände alle noch erkennbaren Fahrlinien kartiert, um einen Einblick in die heutige Situation der Fahrliniendichte und Spurtypenanteile zu erhalten. Kartiert wird wie erwähnt auf der Grundlage einer eigens entwickelten Fahrspurtypisierung.

Die Grösse der Testfläche Heiteren im Kanton Bern (Abb. 3) beträgt 95,3 Hektaren Die Dichte der aktuellen und historischen Fahrlinien liegt bei 276 Laufmeter pro Hektar und der mittlere Gassenabstand bei 36 Meter. Der Flächenanteil aller Fahrspuren an der gesamten Testfläche ist vergleichsweise gering und beträgt 3.7 %; der Anteil des Spurtyps 3, welcher eine langfristige Beeinträchtigung der Bodenfruchtbarkeit darstellt, ist hierin enthalten und beträgt 1.2 %. Auch wenn die Feinerschliessungsplanung bisher nicht über die gesamte Fläche systematisch erfolgte, zeigt dieses Beispiel doch, dass die Feinerschliessungsplanung entscheidend mithilft, die Risiken langfristiger Bodenbeeinträchtigungen zu vermindern.

Testfläche Heiteren  
Abb. 3 - Testfläche Heiteren, Kanton Bern. Feinerschliessung (Stand 2007), kartiert nach Spurtypen. Die Spurtypen 1, 2 und 3 sind in Abb. 2 erläutert. Beim Spurtyp 4 handelt es sich um flächiges Befahren, beim Typ 5 um nicht klassierbare und beim Typ 6 um vermutete, historische Spuren.
Klicken Sie auf die Karte, um sie zu vergrössern.
 

Schwierigkeiten und Chancen

Wechselwirkungen zwischen standörtlichen, maschinenbedingten und verfahrenstechnischen Faktoren sind insgesamt schwierig zu erfassen und daher nur schwer abzuschätzen. Bodenbeeinträchtigungen zu prognostizieren sowie Grenzwerte für einen ökosystemverträglichen Maschineneinsatz herzuleiten und zu begründen, ist entsprechend schwierig und anspruchsvoll.

Bodenphysikalische Parameter in den einzelnen Spurtypen zeichnen die Auswirkungen der Belastung nach. Sie gewähren ein recht genaues Bild der befahrungsbedingten Veränderungen. Wenn auch auf Grund der grossen Schwankungsbereiche nicht in allen Fällen eine statistische Absicherung von Unterschieden möglich ist, ergeben sich doch für den Spurtyp 3 als "langfristige Beeinträchtigung der Bodenfruchtbarkeit" deutliche Tendenzen (vgl. hier).

Neue Perspektiven bietet die Mikrobiologie. Erste Untersuchungen zeigen, dass eine Bodenverdichtung mikrobielle Aktivitäten und mikrobielle Lebensgemeinschaften beeinträchtigt. Anaerobe Verhältnisse in den verdichteten Fahrspuren fördern Bakterienarten, die an Sauerstoff limitierende Bedingungen angepasst sind, und verändern die mikrobiellen Gemeinschaftsstrukturen. Damit kann die Chance genutzt werden, über Bodenlebewesen die Bodenfruchtbarkeit zu beurteilen.

Ziel: Bodeneigenschaften kennen, Feinerschliessungssystem planen

Rückegasse
Abb. 4 - Rückegassen gehören zur Produktionsfläche, d.h. die Bodenfruchtbarkeit muss zumindest langfristig erhalten bleiben.
Foto: Marco Walser (WSL)

Die Grundanforderungen an den "naturnahen Waldbau" orientieren sich in der Schweiz an folgenden Regeln:

  • Rückegassen gehören zur Produktionsfläche, d.h. die Bodenfruchtbarkeit muss zumindest langfristig erhalten bleiben.
  • Flächiges Befahren ist unter allen Umständen zu vermeiden, d.h. die Beeinträchtigungen müssen auf Rückegassen beschränkt werden.
  • Rückegassen sind dauerhaft im Gelände zu kennzeichnen und/oder auf Plänen festzuhalten.
  • Rückegassen sind auf Grund standortskundlicher Kriterien zu planen und anzulegen. Das Planungskonzept bezieht sich auf Feinerschliessungseinheiten und nicht nur auf einzelne Holzschläge.
  • Der Rückegassenabstand ist je nach den standörtlichen Voraussetzungen angepasst zu wählen, darf aber 20 Meter nicht unterschreiten.

Wenn diese Grundsätze beachtet und bei erhöhtem standortsspezifischem Risiko rechtzeitig Vorkehrungen im Sinne der Bodenschonung getroffen werden, ist es möglich, langfristige Beeinträchtigungen der Bodenfruchtbarkeit zu vermeiden. Grundlage der Vorsorge ist neben der Kenntnis von Bodeneigenschaften und Empfindlichkeiten auch das Verständnis der Zusammenhänge zwischen Bodenprozessen und Technikeinsatz.

Voraussetzung des bodenschonenden Maschineneinsatzes ist ein sorgfältig geplantes, auf den Standort abgestimmtes Feinerschliessungssystem sowie eine verlässliche Ermittlung des aktuellen Bodenzustandes zum Zeitpunkt der Befahrung. Darauf aufbauend kann das Arbeitsverfahren gewählt, eine geeignete Maschine (Gewicht, Anzahl Räder) bestimmt und mit entsprechender Ausrüstung (Bereifung, Boogie-Bänder usw.) konfiguriert werden.

Ausblick

Im Rahmen des dritten schweizerischen Landesforstinventars (LFI) werden zur Zeit auf dem LFI-Stichprobenraster Veränderungen von Waldböden auf Grund mechanischer Belastungen festgehalten. Damit entsteht ein gesamtschweizerischer Überblick. Von einer Piloterhebung aus dem Kanton Freiburg liegen erste Auswertungen für die Regionen Mittelland und Voralpen vor. Sie zeigen, dass Beeinträchtigungen je nach Region auf knapp fünf bis zehn Prozent der Stichproben vorkommen. In Einzelfällen wurden aber auch grössere Beeinträchtigungen festgestellt.

Verpflichtende Massnahmen, vor allem im Bereich der Ausbildung, auf der Vollzugsebene der einzelnen Kantone sind für die Jahre 2010 bis 2012 vorgesehen.

Literatur

  • BGS (2004): Definition und Erfassung von Bodenschadverdichtungen. Dokument 13, Positionspapier der BGS-Plattform Bodenschutz. Landwirtschaftliche Lehrmittelzentrale, Zollikofen
  • Europarat (1972): Europäische Bodencharta. Brüssel
  • Schmider, P.; Winter, D.; Lüscher, P. (2003): Wälder im Kanton Thurgau. Waldgesellschaften, Waldstandorte, Waldbau. Mitteilungen der Thurgauischen Naturforschenden Gesellschaft 58, 268 S. mit Übersichtskarte
  • USG (1983): Bundesgesetz über den Umweltschutz vom 7. Okt. 1983. AS 1984 1122, SR 814.01. EDMZ, Bern
  • VBBo (1998): Verordnung vom 1. Juli 1998 über Belastungen des Bodens. SR 814.0. EDMZ, Bern
  • WAP (2004): Waldprogramm Schweiz, Schlussbericht: Schwerpunkt Waldschutz. Schriftenreihe Umwelt Nr. 363, BUWAL

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