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Originalpublikation

  • Martin Hartmann, Pascal A Niklaus, Stephan Zimmermann, Stefan Schmutz, Johann Kremer, Kessy Abarenkov, Peter Lüscher, Franco Widmer and Beat Frey

    Resistance and resilience of the forest soil microbiome to logging-associated compaction


    The ISME Journal (2013), 1-19

    Link zur online-Publikation: http://www.nature.com/doifinder/10.1038/ismej.2013.141

Veranstaltungshinweis

  • Forum für Wissen 2013
    Fachtagung - WSL Birmensdorf, Englersaal, 05. Nov. 2013.
    Das Forum für Wissen behandelt verschiedene Bodenschutzthemen anhand aktueller Beispiele und zeigt Interessenskonflikte sowie Vorschläge zu deren Lösung auf.

02.10.2013

Wie schwere Forstmaschinen das Leben im Waldboden verändern

Der Einsatz schwerer Holzerntemaschinen in der Waldbewirtschaftung führt in den Fahrspuren zu einer Beeinträchtigung und oft auch erheblichen Verdichtung des Bodens. Ein internationales Forscherteam unter der Leitung der Eidgenössischen Forschungsanstalt WSL ist der Frage nachgegangen, wie sich Waldböden und das Leben darin unter der mechanischen Belastung verändern. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die Folgen für den Boden, die darin lebenden Pilze und Bakterien und damit für die Baumverjüngung beträchtlich sind.

Bodenverdichtung_1
Fahrspur nach Fahrexperiment
mit schweren Holzerntemaschinen.
Foto: Waldböden und Biogeochemie (WSL)
(grosse Version)
Bodenverdichtung_2
Verdichtetes Bodenprofil.
Foto: Waldböden und Biogeochemie (WSL)
(grosse Version)
 
 
 

Ertragreiche Böden mit zahlreichen luft- und wasserführenden Hohlräumen sind eine wichtige Grundlage für eine nachhaltige Waldbewirtschaftung. Ein lockerer Waldboden beherbergt unzählige Pilze, Bakterien, Regenwürmer und andere Bodenlebewesen. Diese sind unverzichtbar, denn sie garantieren die Fruchtbarkeit des Bodens. Die immer schwereren Holzerntemaschinen jedoch verdichten, wenn sie zum falschen Zeitpunkt eingesetzt werden, den Unterboden oft massiv. "Bisher wussten wir nur wenig darüber, wie sich die zunehmende Belastung auf das Leben im Boden auswirkt", erklärt Martin Hartmann, Bodenmikrobiologe an der WSL. "Deswegen haben wir mit neuen genetischen Methoden untersucht, wie die Verdichtung des Bodens die darin lebenden Organismen beeinflusst". An dem internationalen Forschungsprojekt waren neben der WSL auch die Forschungsanstalt Agroscope Zürich-Reckenholz und die Universitäten Zürich, Tartu (Estland) und die TU München beteiligt.

Die Forschenden legten mit Holzerntemaschinen Fahrspuren auf zwei Waldböden im schweizerischen Mittelland an. Vor den Fahrversuchen wurden die Waldböden unterschiedlich stark bewässert, um verschiedene Feuchtezustände zu simulieren. Denn bei feuchten Böden sinken die Räder wesentlich tiefer ein und verdichten den Boden stärker als bei trockenen Böden. "Direkt vor und in den vier Jahren nach den Versuchen haben wir wiederholt zahlreiche Bodenproben in und neben den Fahrspuren genommen", sagt Martin Hartmann. Die Forschenden untersuchten den bodenphysikalischen Zustand und den Gasaustausch zwischen Boden und Atmosphäre. Durch den enormen Fortschritt der letzten Jahre auf dem Gebiet der Erbsubstanz-Sequenzierung war es zudem möglich, die gewaltige Zahl an Mikroorganismen im Boden detailliert zu analysieren. "Die neuen Technologien erschliessen eine bisher unzugängliche Wissenswelt über das mikrobielle Leben im Waldboden", ist Martin Hartmann überzeugt. 

Wird es eng, verschwinden viele wichtige Pilzarten

Die Ergebnisse zeigen, dass sich Waldböden unter mechanischer Belastung deutlich verändern. Einfach gesagt: Im Boden wird es eng. Hohlräume werden zusammengepresst und die Vernetzung der Poren im Boden zerstört. Folglich wird der Luftaustausch weitgehend unterbrochen und der Wasserfluss erheblich reduziert. Die Lebensbedingungen für die meisten Pilze und Bakterien verändern sich drastisch. Die für das Baumwachstum wichtigen Mykorrhizapilze zum Beispiel verschwinden nach starker Belastung fast vollständig. An ihrer Stelle breiten sich Fäulnisbakterien aus, die das Baumwachstum massgeblich hemmen. Und da nur noch wenig Luft im Boden vorhanden ist, vermehren sich diejenigen Bakterienarten, die an sauerstoffarme Verhältnisse angepasst sind und Lachgas und Methan produzieren.

Die grössten Beeinträchtigungen der Bodenlebewesen beobachteten die Forschenden sechs bis zwölf Monate nach den Fahrversuchen. Nach vier Jahren hatten sich einige Bakterienarten wieder erholt, andere Bakterien jedoch sowie die meisten Pilze litten weiterhin unter der Verdichtung. Die Forschenden gehen sogar davon aus, dass Jahrzehnte bis Jahrhunderte vergehen werden, bis sich Böden nach starken Belastungen wieder vollständig erholen.

Bodenschutz gewinnt zunehmend an Bedeutung

Ein zunehmend wichtiger Aspekt der Waldbewirtschaftung ist daher der Bodenschutz, um die Fruchtbarkeit des Bodens zu erhalten. Eine Schlüsselfrage ist, ab welcher Belastung der Boden dauerhaft geschädigt ist. Die neuen Erkenntnisse ermöglichen, ein exzellentes Frühwarnsystem zu entwickeln, um nachteilige Bodenveränderungen rechtzeitig zu erkennen. Insbesondere die Methan-produzierenden Bakterien sind gute Indikatoren, um eine Überlastung des Bodens aufzuzeigen. Ausserdem können die Ergebnisse dazu beitragen, die Waldbewirtschaftung zu optimieren. Welche Ausrüstung, welche Maschinen sollen auf unterschiedlichen Waldböden eingesetzt werden und wann ist der optimale Zeitpunkt zum Befahren des Waldbodens?

Text: Bärbel Zierl

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