Die totale Waldbodensanierung, eine Voraussetzung für den erfolgreichen Wiederaufbau der Wälder

H. Schulte-Karring und D. Schröder

Vorwort

Alle Kulturpflanzen, von denen ein gesundes Wachstum und ein hoher Ertrag erwartet werden, bedürfen eines Schutzes gegenüber Schädlingen und Krankheiten sowie einer möglichst günstigen Gestaltung der Hauptwachstumsfaktoren Wasser, Sauerstoff, Licht und Nährstoffe. Das gilt für das Nutzholz des Waldes genauso wir für alle anderen Pflanzen. Im Gegensatz zu den Böden des Landbaus, wo seit langer Zeit in privater Initiative oder von Amts wegen grundlegende Maßnahmen zur Optimierung der Standorte vorgenommen werden, kennt man diese im Waldbau so gut wie nicht. Vereinzelte Ausnahmen sind Tiefpflugaktionen im Norddeutschen Raum (9) öder in den Braunkohle-Rekultivierungsgebieten. Ein umfassendes Konzept, wonach vorkommende Bodenmängel mit bestimmten Maßnahmen beseitigt werden, gibt es nicht. So blieb auch die einmalige Gelegenheit, die durch Sturmwurf freigewordenen Flächen vor der Wiederbegründung total zu verbessern, ungenutzt. Selbst an den weit verbreiteten Staunässeböden wurde nichts verändert. Nunmehr meist mit Laubholz bestockt, fehlen vielen dieser minderwertigen Böden mit Sicherheit die Voraussetzungen, wie Durchwurzelbarkeit, ausgeglichener Wasser-und Lufthaushalt, günstige Bodenreaktion und ausreichende Nährstoffversorgung, um die Pflanzen bis zur Holzreife sicher heranwachsen zu lassen. Aber auch die Tatsache, daß die meisten Waldböden wegen ihrer niedrigen pH-Werte der Gefahr der Schwermetallauswaschung unterliegen und auch die Lösung des Nitratproblems, das wegen des hohen atmosphärischen N-Eintrages zunehmend auch für Wälder akut wird, sollte zum Umdenken und zu wirksamen Meliorationsmaßnahmen zwingen.

Viele Anzeichen weisen darauf hin, daß die Notwendigkeit einer totalen Standortsanierung im Forst noch nicht erkannt ist und so verwundert es nicht, daß die bereits vor einigen Jahren für die totale Bodenmelioration entwickelten Geräte trotz vielfältiger Publikationen so gut wie keine Resonanz fanden oder aber deren Einsatz mit Warnungen vor Bodenschäden verhindert wurde.

Der folgende Beitrag soll auf der Grundlage 35-jähriger wissenschaftlicher und vor allem praktischer Erfahrungen zu einer Klärung der unterschiedlichen Auffassungen und zu einem Neubeginn beitragen.

Die totale Sanierung von Waldböden nach dem Ahrweiler-Meliorationsverfahren

1. Die Verbesserung der physikalischen Verhältnisse durch Tieflockerung

a) Bodengefüge

Das vorrangige Ziel des Ahrweiler-Verfahrens ist eine dauerhafte Gefügeverbesserung. Dieses Ziel wird erreicht, wenn der Verband der dichten Bodenaggregate gesprengt wird, so daß genügend Raum für das nun folgende und durch Feuchtigkeitseinwirkung eintretende Zerbröckeln in ein Gefüge mit deutlich verbesserter Funktion entstehen kann.

Die verbesserte Leistung des neuen Gefüges erstreckt sich auf:

die Belüftung, die die Umsetzung im Boden aktiviert,
die Entwässerung, die die Staunässe beseitigt,
die Speicherfähigkeit, die zur Erhöhung des nutzbaren Wasservorrates führt und
die Reduzierung des Bodenwiderstandes, die die Durchwurzelung erleichtert. (3,4)

Die seit Jahrzehnten durchgeführten Kontrollmessungen ergaben immer wieder, daß die fachgerecht durchgeführte Bodenauflockerung in erster Linie eine Vergrößerung des wasser- und luftführenden Makroporenraumes bewirkt. Auch 31 Jahre nach der Versuchsanlage ist das noch immer nachzuweisen (Tabelle 1) (7,8).

Aufgrund eigener und dort zitierter wissenschaftlicher Nachprüfungen sowie aufgrund der erfolgreichen Durchführung hunderter von Meliorationsprojekten gibt es keinen Zweifel

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Tab. 1: Die Ergebnisse bodenphysikalischer Untersuchungen, 31 Jahre nach der Durchführung von Tieflockerung in Graulehm-Pseudogleyen:

Probenentnahme und Auswertung April 1992 durch Dipl.-Geow. Th. Hintze, FB VI - Bodenkunde -, Universität Trier

Gerät: einarmiges Anhängegerät; starr, max Arbeitstiefe 65 cm; Schargröße 120x300 mm
Boden: Staukörper in 30-50 cm; Kaolinit-Tone ca 30 %; Schluffanteil ca. 60%

* Gesamt-Poren-Volumen/ ** Trockengewicht/ *** Wasserdurchlässigkeit/ **** Luftdurchlässigkeit/ ***** Eindringwiderstand

darüber, daß fachgerecht durchgeführte Bodenauflockerungen bei angemessener Folgebewirtschaftung erhalten bleiben. Anderslautende Ergebnisse wurden immer dann festgestellt, wenn entweder die Tieflockerungen nicht fachgerecht erfolgten oder die Nachbewirtschaftung und die Untersuchungsmittel unangemessen waren (6,10).

Neuverdichtungen traten vornehmlich aber dann auf und zwar nur im oberen Unterboden, wenn der Boden einem starken mechanischen Druck durch Arbeits- und Erntemaschinen ausgesetzt war. Aber auch bei den ständig befahrenen Ackerböden bleibt die Meliorationswirkung lange Zeit erhalten (6).

Aus diesen Untersuchungsergebnissen und aus Nachprüfungen, die in den langlebigen Kulturen des Wein-, Obst- und Hopfenbaus angestellt wurden, wird geschlossen, daß die tiefe Auflockerung in den Waldböden eine dauerhafte Meliorationswirkung hinterläßt. Das gilt erfahrungsgemäß für alle Böden. Ein Zerfließen des neugebildeten Bodengefüges mit einer möglichen Rückverdichtung bis über den ursprünglichen Zustand hinaus, so wie es die Skeptiker zu erklären versuchen, hat es nach einer fachgerecht durchgeführten Melioration noch nicht gegeben und ist deshalb für die Autoren kein Thema.

b) Wasserhaushalt

Dank der Vergrößerung des überkapillaren Porenvolumens wird das Wasseraufnahmevermögen (Infiltration) durch die mechanische Tieflockerung beträchtlich erhöht (Tab. 1).

Während bei allgemein verdichteten Ackerböden in den meisten Fällen eine Bedarfs-Rohrdränung zur Abführung der vor allem im Frühjahr auftretenden Wassersammlungen notwendig ist, kann auf diese zusätzliche Maßnahme im Waldbau im allgemeinen verzichtet werden. In extremen Fällen wird jedoch eine grobmaschige Entwässerung in Form offener Gräben angeraten. (10)

c) Wurzelwachstum

Während der langen Untersuchungszeit hat sich immer wieder bestätigt, daß die Intensität der Durchwurzelung von zwei Faktoren abhängt: Einmal vom Umfang des zu überwindenden Bodenwiderstandes (Abb. 1a u. 1b) und zum anderen von Art und Lage der Nährstoffe (Abb. 2).

Im Interesse einer schnellen und tiefen Wurzelbildung, d.h. einer hohen Anwuchsrate und Verbesserung der Standfestigkeit gilt es deshalb, den Unterboden intensiv aufzulockern und Teile der nährstoffhaltigen Humusauflage tiefer einzuarbeiten. (10) 

Die Pflanzenwurzeln selbst vermögen den tieferen Boden nicht aufzulockern. Es gibt zwar Pflanzen mit leistungsfähigerem Wurzelwerk, doch auch diese sind nicht in der Lage, die dichten Gefügeaggregate in ein Lockergefüge umzuwandeln. Auch Untersuchungen auf Neuland im Rheinbraungebiet haben gezeigt, daß Waldböden zwar im durchwurzelten Raum höhere Porenvolumina besitzen als Ackerböden, daß die Bäume aber in verdichtete Unterböden nicht einwachsen. (5)

2. Die Verbesserung von Bodenreaktion und Nährstoffzustand

Für die Waldböden typisch ist der sehr niedrige pH-Wert der Humusauflagen und dessen allmählicher Anstieg zur Tiefe hin. (12)

In diesem Beitrag kann nicht näher auf die vielfältigen Nachteile niedriger pH-Werte eingegangen werden. Es sei hier nur auf die Gefahr der Schwermetallabwanderung und Kontaminierung des Trinkwassers sowie die Schädigung der

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primären und sekundären Minerale hingewiesen. Allein schon deshalb sollte die Kalkung ein wichtiger Bestandteil der totalen Waldbodensanierung sein und zwar in einer sehr viel wirkungsvolleren Weise als es zur Zeit mit der Kompensationskalkung geschieht.

Neben der tiefen Einbringung und guten Vermischung von Kalk sieht die totale Sanierung auch die Berücksichtigung der wichtigsten Nährstoffe wie Magnesium, Phosphor und Kali vor (Magnesiumkalk, Kalimagnesia, Thomasphosphat u.a.).

Die Technik der totalen Waldbodensanierung

1. Tieflockerung und Tiefdüngung. (11)

Für die Waldbodensanierung wurde die neue Tieflocke-rungs- und Tiefdüngungstechnik der Abbruchlockerung geschaffen. Sie entspricht den o.a. Meliorationszielen in idealer Weise, indem sie total auflockert, Kalk und Nährstoffe in den Unterboden einbringt und deren Verteilung bewirkt (Abb. 3).

Die an einem Rahmen (1) mit verstellbaren Hebeln (2) angehängten vier Arbeitsarme (3) versetzen die Arbeitswerkzeuge in ellipsenförmige Bewegungen. Für schwierige Böden ist der Einbau von zusätzlichen Sicherungen an (2) vorgesehen. Eine aufgebaute Düngungsanlage (6) ermöglicht die problemlose Einbringung und Verteilung von Düngestoffen oder Saatgut.

Die Technik der Abbruchlockerung und Tiefdüngung ist das Ergebnis einer mehr als 3 Jahrzehnte andauernden und von der Landes-Lehr- und Versuchsanstalt in Ahrweiler nach den bodenkundlichen Erfordernissen gelenkten Entwicklungsarbeit. Die einstechende/abbrechende Arbeitsweise der Lockerungswerkzeuge ist den jeweiligen Bodenverhältnissen anpaßbar und gewährleistet somit, auch unter ungünstigen Bodenbedingungen, eine gute Auflockerung. Sie ermöglicht zudem einen wurzelschonenden Einsatz im Altholz, verstopft selbst bei Reisigauflage und stärkerem Krautwuchs nicht und lockert nicht nur furchenweise, sondern total. Die normale Arbeitstiefe beträgt 70 cm, mit Spezialwerkzeugen wird eine Tiefe von 100 cm erreicht. Mit kurzen Arbeitswerkzeugen kann das Gerät zur Förderung der Naturverjüngung bei gleichzeitiger Einbringung von Saatgut eingesetzt werden. Die zapfwellenangetriebenen Arbeitswerkzeuge üben eine Schubwirkung auf den Schlepper aus und ermöglichen damit Arbeiten an Hängen bis zu 40%.

Der Einsatz, der in zwei Größen hergestellten Abbruchlockerungsgeräte (Tab. 2) verlangt jedoch den Direktzug der zu bearbeitenden Flächen, so daß von daher nur ein Teil der meliorationsbedürftigen Böden für die totale Sanierung in Frage kommt. Bei nur teilweiser Räumung der von der Lage her befahrbaren Flächen, ist die tiefe Auflockerung und Düngung wegen der verbleibenden Stubben naheliegenderweise auch nur teilweise möglich. An Steinvorkommen scheitert die Abbruchlockerung dank wirksamer Sicherungen nicht. Bei steinigen Böden ist allerdings der Einsatz der langsamen Zapfwellen-U/min. notwendig (Abb. 4).

Tab. 2: Technische Daten der Abbruchlockerungsgeräte

Die Waldfräse der Fa. Krohn

Vor keinem Bodenbearbeitungsgerät wird zur Zeit von amtlicher Seite mehr gewarnt als vor der Krohnfräse. Die Hinweise auf mutmaßliche Bodenschäden gehen soweit, daß die bereits auf 9 Maschinen angewachsene Zahl entweder nur noch in Privatwaldungen oder von Industrieunternehmen eingesetzt werden.

Die Meinungen sind jedoch sehr gegensätzlich. Im Interesse des Waldbaus und angesichts des großen Nachholbedarfes auf dem Gebiete der wirksamen Waldbodensanierung ist es

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im Interesse einer erfolgreichen Walderneuerung an der Zeit, ohne Berücksichtigung jedweder anderer Auseinandersetzungen zwischen der Fa. Krohn und den Forstverwaltungen Klarheit über den tatsächlichen Wert der Maschine zu schaffen. Den Fachzeitschriften gebührt Dank für die Gelegenheit dazu.

Nach Überzeugung der Autoren und bisherigen Benutzer der Waldfräse gibt es zur Zeit kein besseres Gerät, das im Zusammenwirken mit der Abbruchlockerung die gesetzten Meliorationsziele einer totalen Waldbodensanierung besser realisiert als die Krohnfräse:

a) das gesamte Biomaterial, wie Schlagabraum einschl. der Baumstümpfe, Gebüsch oder Gehölz bis ca. 30 Jahre und die Konkurrenzflora wird zerkleinert und als wertvolles Material für die Humusbildung gleichmäßig bis in 30 cm eingearbeitet

b) es gelingt, die pH-Werte kurzfristig anzuheben, und u.a. die Bildung wertvoller Humusformen durch ein gleichmäßiges Einmischen von Kalk und anderen Nährstoffen zu ermöglichen und das Bodenleben zu aktivieren

c) das Wurzelwachstum wird durch ein bis zu 30 cm tiefes intensives Einmischen der Humusauflage (Nährstoffe) in die Tiefe verlagert und

d) das Fräsen erleichtert alle weiteren Meliorationsarbeiten wie

Oberflächendüngung/Kalkung Tiefdüngung/Kalkung, Tieflockerung

und es ebnet den späteren Meliorationsvorhaben, die zur Sicherung eines gesunden Wachstums bis zur Holzreife notwendig werden sollten, den Weg.

Nennenswerte Schäden sind aus folgenden Gründen nicht zu erwarten:

Bodenpressungen

Bodenverdichtungen sind bei fachgerechtem Ablauf des Ahrweiler Verfahrens ausgeschlossen, weil mit dem abschließenden Arbeitsgang der Tief lockerung und Tiefdüngung grundsätzlich alle bereits vorhanden gewesenen oder durch das Fräsen entstandenen Bodenverdichtungen mit dem abschließenden Arbeitsgang der Tieflockerung und Tiefdüngung bis zu einer Tiefe von mindestens 80cm beseitigt werden.

In diesem Zusammenhang muß jedoch vor einem falschen Einsatz der Fräse gewarnt werden. Der Meliorationseffekt könnte erheblich gemindert werden, wenn das organische Material bei hoher Bodenfeuchte und dichten Böden in den Bereich der Staunässewirkung eingefräst und die abschließende tiefe Auflockerung nicht durchgeführt wird.

Inwieweit die Fräse trotz der breiten Moorketten Bodenverdichtungen hinterläßt, richtet sich nach dem Umfang des Porenvolumens und der Bodenfeuchte. Während ein zur Tiefe lockerer aber trockenerer Boden keinen Schaden nimmt und die Rückverdichtungen in den Fahrspuren des gefrästen Bodens wegen des hohen organischen Anteils und der Oberflächennähe nicht von Dauer sind, kann das Überfahren sehr lockerer und feuchter Böden andererseits zu Bodenverdichtungen führen. Aber welche im Wald eingesetzte andere Arbeitsmaschine tut das nicht auch und vielfach in weit größerem Umfang? Dieser mögliche Nachteil aber wäre nicht der Fräse anzulasten, sondern dem, der sie nicht fachgerecht einsetzt.

Zu erwähnen sei noch die verdichtete Sohle, die die Fräswalze mit ihrem Gewicht hervorrufen soll. Zu dieser Sohle kann es nicht kommen, weil das Gewicht der Fräswalze hydraulisch gehalten wird und die Umdrehung der Walze entgegengesetzt der Fahrtrichtung erfolgt. Der Boden dient also nicht als „Amboß", wie es bei den üblichen Fräsen der Fall ist.

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Nitratbildung

Die Einmischung des organischen Materials, die starke Sauerstoffzufuhr und das Kalken würde zu einer verstärkten Nitratbildung und somit zu der Gefahr der Nitratwanderung führen, wurde zunächst vermutet. Neuere Untersuchungen aber zeigen, daß das Vorhandensein des zerkleinerten Holzes und die Aktivierung der biologischen Vorgänge ganz im Gegenteil eine Immobilisierung, also den Einbau der Nitrate in die organische Substanz, hervorrufen. (1, 2, 4) So wurde festgestellt, daß die Nitratgehalte sowohl in den gekalkten wie in den ungekalkten gefrästen Parzellen eher niedriger sind als in den ungefrästen. Insgesamt ist der Nitratspiegel in den untersuchten Flächen minimal, so daß hier von einem Nitratproblem keine Rede sein kann (4) (Abb. 5). Sollte dennoch auf anderen Standorten der gefürchtete Nitratstoß eintreten, so wäre er durch den Anbau von Gründüngungspflanzen abzufangen. Diese Maßnahme würde sogar mit der Wurzelanreicherung eine weitere wertvolle Bodenverbesserung bedeuten und sollte deshalb in jedem Fall angestrebt werden.

Zusammenfassung und Schluß

Ein Großteil der Waldböden ist erschöpft, so daß Bestandesbegründungen ohne Sanierungsmaßnahmen in diesen Fällen sinnlos erscheinen. Die z.Zt. getroffenen Maßnahmen sind nicht geeignet, grundlegende Verbesserungen herbeizuführen.

Eine totale Waldbodensanierung kann mit dem Ahrweiler-Verfahren erzielt werden und zwar so, daß auch etwaige, später notwendig werdende Bodenmeliorationen noch möglich sind. Damit ist die Sicherheit für ein nachhaltig ungestörtes Wachstum bis zur Holzreife gegeben.

Die Durchführung des Verfahrens bedingt jedoch die Befahrbarkeit der Fläche, die in vielen Fällen eine Räumung notwendig macht. Wegen der Nachteile, die die Wegnahme des wertvollen Biomaterials für den Boden bedeutet, wurde die Krohnfräse in den Ablauf der Totalmelioration integriert. Die Fräse besitzt neben der Wegbereitung durch Zerkleinern und gleichmäßiges Einbringen des Biomaterials weitere für den Meliorationserfolg wichtige Auswirkungen.

Ungeachtet des so dringenden Meliorationsbedarfs ist ein Großteil der für den Wald Verantwortlichen gegen eine Umgestaltung der Waldböden und unterstellen speziell der Krohnfräse schädliche Auswirkungen. Neuere Untersuchungen zeigen, daß diese Vermutungen nicht zutreffen oder teilweise zumindest sehr zweifelhaft sind.

Es ist an der Zeit, dem Waldboden den Nimbus der Unberührbarkeit zu nehmen und zu der Erkenntnis zu kommen, daß grundlegende Standortsanierungen in immer größerem Umfang notwendig werden. Wiederbegründungen oder Neubegründungen von ehemaligem Ackerland sollten nur noch nach einer Schadenanalyse und der Durchführung entsprechender meliorativer Maßnahmen in Angriff genommen werden, so wie es auch im Landbau vor der Anpflanzung langlebiger Gewächse üblich ist.

Möge man den bisherigen Erkenntnissen Vertrauen schenken und diese für einen erfolgreichen Wiederaufbau der Wälder nutzen!

Literatur

1. Benecke, P., 1991: AFZ 10, 542-545 Gedanken zur Waldbodenrestaurierung mit Bodenbearbeitung
2. Benecke, P., Chr. Eberl, M. Morbach, 1991: AFZ 10, 542-545 Bestandesbegründung mit Bodenbearbeitung, Kalkung und Hilfspflanzenanbau
3. Franz, G. 1975: Ldw. Forschung 29, 77-87: Der Einfluß der Tieflockerung von Pseudogleyen auf die Bodenorganismen und die Beständigkeit dieser Maßnahme
4. König, J. 1992: in Bearbeitung, Universität Trier, Abt. Bodenkunde Verlauf der Nitratgehalte in gefrästen und ungefrästen Waldböden
5. Müller, R., R. Schneider, D. Schröder, 1988: Mittig. D. Bodenkdl. Gesellschaft. 56. 387-392 Physikalische, chemische und biologische Eigenschaften trocken rekultivierter Lößböden unter Wald-, Grünland- u. Ackernutzung
6. Schneider, R., D. Schröder, 1987: Mittig. D. Bodenkdl. Gesellschaft, 53, 263-268 Auswirkungen von Meliorationsmaßnahmen in Flurbereinigungsverfahren auf verschiedene Standorteigenschaften
7. Schröder D., H. Schulte-Karring, 1984: Z. f. Pflanzenern. u. Bodenkunde. 147, 540-552 Nachweis 20-jähriger Wirksamkeit von Tieflockerungsmaßnahmen in löß-beeinflußten Graulehm-Pseudogleyen
8. Schröder, D., H. Schulte-Karring, 1982: Z. f. Kulturtechnik u. Flurber. 28. 347-355 Ergebnisse von Tieflockerungen auf tonreichen Böden
9. Schulte-Karring, H., D. Schröder, 1986: Z. f. Kulturtechnik u. Flurber. 27, 278-290 Die Beseitigung von Bodenverdichtungen in der Bundesrepublik Deutschland
10. Schulte-Karring, H., 1970: Buch 170 S. Die meliorative Bodenbewirtschaftung - Anleitung zur fachgerechten und nachhaltigen Verbesserung von Staunässeböden
11. Schulte-Karring, H., 1987: Broschüre 60 S. 150 Jahre Technik der Tieflockerung
12. Ulrich, Bl., 1986: Forstwirtschaft Cbl. Nr. 105, 421-435 Die Rolle der Bodenversauerung beim Waldsterben - Langfristige Konsequenzen und forstliche Möglichkeiten.

Anschrift der Autoren:

H. Schulte-Karring

Landes- Lehr- und Versuchsanstalt
5483 Bad Neuenahr-Ahrweiler
D. Schröder Universität Trier FB VI Bodenkunde 5500 Trier

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