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Forstwissenschaftliches Centralblatt

, Volume 102, Issue 1, pp 111–125 | Cite as

Der Einfluß der Bodenverdichtung auf die Bodenfunktionen im forstlichen Standort

  • E. E. Hildebrand
Article

Zusammenfassun

Bei der Definition der Befahrbarkeit muß für forstlich genutzte Flächen neben dem Aspekt der Maschinenbeweglichkeit ein bodenphysikalischer Zustand festgelegt werden, der beim Einsatz der Fahrzeuge nicht erreicht oder übersckritten werden darf. Dieser Grenzzustaad orientiert sich an der Beeinträchtigung von Bodenfunktionen im Hinblick auf ein vorgegebenes, von den standörtlichen Rahmenbedingungen her mögliches Produktionsziel.

Durch Keim- und Pflanzversuche mit Bodenzylindern aus Lößlehmproben in unverändefter Lagerung wird gezeigt, daß dutch Befabrung die Bodenfunktion als Keimbett für Buchensamen nahezu vollständig aussetzt, wenn der Oberboden auf Lagerungsdichten über 1,25 g/cm3 komprimiert wurde. Dabei ist entscheidend, daß das verminderte Grobporenvolumen zunehmend geringere Kontinuität aufweist und damit für die Keimwurzel nur teilweise als System der Sauerstoffversorgung wirksam werden kann.

Für die Bodenfunktion als durchwurzelbares Medium für die Feinwurzeln von Buchenkeimlingen existiert ebenfalls ein bodenphysikalischer Grenzzustand, der von Lagerungsdichten um 1,25 g/cm3 angezeigt wird. Unterhalb dieses Bereiches nimmt auf gleicher Dichtestufe die Feinwurzelproduktion mit steigendem Wassergehalt zu, darüber nimmt sie ab. Ferner wurde ab dB = 1,25 g/cm3 mit zunehmender Lagerungsdichte eine steigende Tendenz zur Ausbildung hypertrophierter Lenticellen am Wurzelhals und an der Keimwurzel selbst beobachtet. Möglicherweise bedingt dieses, als Anpassungsreaktion interpretierte Phänomen die im Vergleich zur Keimwurzel höhere Elastizität der Feinwurzeln bei bodenphysikalischen Grenzbedingungen. Auch bei Lagerungsdichten über 1,25 g/cm3 gibt es noch eine reduzierte Entwicklung von Feinwurzelsystemen, die jedoch stark verbuscht sind, und nur keimwurzelnahe Bodenräume erschließen. Bei Lagerungsdichten über 1,35 g/cm3 ist die Feinwurzelentwicklung so stark eingeschränkt, daß die Bodenfunktion als durchwurzelbares Medium praktisch zum Erliegen kommt. Dieser Bodenzustand ist gekennzeichnet durch Luftvolumina unter 10 cm3/100 g Boden bei pF 1,8 (Feldkapazität), dutch kf-Werte (gesättigte Wasserleitfähigkeit) um oder unter 10-3 cm/sec und dutch eine hohe Porendiskontinuität, die aus der Diskrepanz von gemessener und berechneter gesättigter Wasserleitfähigkeit ersichtlich wird. Diese Zusammenhänge zwischen Lagerungsdichte, Porungs- bzw. Leitfähigkeitsmerkmalen und Bodenfunktionen gelten jedoch nur für befahrene und damit strukturgeschädigte Lößlehme. Bei natürlich gelagerten Substraten zeigen gleiche Lagerungsdichten wesentlich günstigere Zustands- und Transportparameter an.

Bei der Übertragung dieser Ergebnisse auf Fragen der Buchen-Naturverjüngung ergibt sich die Konsequenz, daß auf Lößlehmstandorten, bei denen z. B. der Oberboden während der Holzernte des letzten Lichtungshiebes auf mehr als 1,25 g/cm3 verdichtet wurde, die Naturverjüngung nicht auflaufen kann. Da aber die höchsten Ansprüche an den bodenphysikalischen Zustand während der Keimungsphase bestehen, kann eine relativ wirksame Oberbodenlockerung die Keimwurzelbildung ermöglichen. Die Verjüngung ist dann gesichert, wenn in der anschließenden Konsolidierung des Oberbodens durch Sackung die Lagerungsdichten nicht über 1,35 g/cm3 ansteigen, da sonst auch die Bodenfunktion als durchwurzelbares Medium für das Feinwurzelsystem aussetzt.

Langfristig sind auf verdichteten Lößlehmstandorten die für eine problemtose Buchen- Naturverjüngung notwendigen bodenphysikalischen Grenzwerte nur durch biologische Maßnahmen erreichbar. Die erfordertichen hohen Porenvolumina und Porenkontinuitäten können gegenüber der körnungsbedingten Sackungstendenz dieses Substrates nur durch ständige, biogene Energiezufuhr (z. B. Wühlarbeit der Bodenfauna, Wurzeldruck) im Sinne eines Flielßgleichgewichts aufrechterhahen werden.

The influence of soil compaction on soil fi~nctions on forest sites

Summary

On forest sites is has often to be decided, whether the use of heavy machines is feasible. When criteria are defined, they should not only characterize the vehicle mobility but also take into account a soil physical condition, which may not be reached or exceeded. Whether a deteriorated soil condition is tolerable or not depends on the tolerated loss on yield, which in turn is related to the changes in the soil functions.

Using planting and germination tests with soil cores of undisturbed loess loam, we could show that vehicle movement has a completely inhibitory effect on the soil function as seedbed for beech if the compression leads to bulk densities higher than 1.25 g/cm3. If bulk densities become even higher, continuity of the macropore space decreases. Therefore only part of that pore space can be considered as an effective oxygen supply system for roots.

For the development of fine roots, there ist also a limit at bulk densities of about 1.25 g/cm3. Below that, development of fine roots improves with increasing water supply; the opposite occurs with higher bulk densities. Moreover, the cortex of the radicle showed an increasing tendency of formation of hypertrophic lenticels in the range of bulk densities > 1.25 g/cm3. The interpretation of these phenomena as mechanism of adaption to oxygen deficiency in the rhizosphere could explain the higher tolerance of the fine root system towards unfavourable soil physical conditions in comparison to the radicle. At bulk densities >1.25 g/cm3 the production of fine roots was reduced, they became very bushy, and their development was limited to the proximity of the radicle. At bulk densities >1.35 g/cm3 the fine root development is so heavily suppressed, that the soil does not function any more as medium for fine root development. The soil condition at this value can be characterized by an aeration porosity below 10 cm3/l00 g soil at pF 1.8 (= field capacity), by saturated water permeabilities below 10-3 cm/sec and by high discontinuity of the remaining macropores. This last characteristic was derived from the discrepancy between measured water permeability and calculated values, based on pF-curves. These relations between bulk density, porosity, permeability and soil functions are valid only for compacted loess loams with a deteriorated structure. At corresponding bulk density levels, soil cores not influenced by vehicle movement, show better porosity and conductivity characteristics. p ]Transfering these results to field conditions, it becomes obvious that timber harvest in old beech forests on loess loam sites may inhibit natural regeneration, if vehicle movement leads to top soil bulk densities above 1.25 g/cm3. As during germination the demands on the soil physical condition are highest, scarifying the top soil may facilitate the development of the radicle. Natural regeneration is endangered if in the following period of top soil consolidation by settling bulk densities exceed 1.35 g/cm3, because the soil becomes inaccessible for fine roots.

In the long run, only biological means can re-establish soil physical conditions, favourable to natural beech regeneration on compacted loess loam sites. The needed high volumes of macropores with high degree of reticulation can be maintained only by continuous input of biotic energy (e. g. turnup by soil fauna, root pressure) thus establishing the dynamic equilibrium of pedogenetic bulk density.

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Copyright information

© Verlag Paul Parey 1983

Authors and Affiliations

  • E. E. Hildebrand
    • 1
  1. 1.Abteilung Botanik und StandortskundeFVAStuttgart-Weilimdorf

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