Umweltbundesamt
zum Vergrößern anklickenRollen Fahrzeuge oder Maschinen über Böden, wird je nach Gewicht ein Druck erzeugt. Ist der Druck unter den Reifen größer als die Stabilität des Bodens, werden die Bodenpartikel dichter zusammengedrückt. Die Verdichtung des Bodens beeinflusst die Bodenqualität. Wenn die Fahrzeuge immer schwerer werden, können hier Probleme entstehen.
Fahrzeuge und Maschinen in der Land- und Forstwirtschaft sowie in der Bauindustrie sind in den letzten Jahrzehnten immer leistungsfähiger und zumeist auch schwerer geworden. In Extremfällen müssen Böden Fahrzeuggewichte von bis zu 60 Tonnen tragen. Im Vergleich dazu sieht die Straßenverkehrs-Zulassungs-Ordnung (StVZO) für bundesdeutsche Straßen eine Obergrenze von 44 Tonnen vor. Landwirtschaftsmaschinen wie Mähdrescher wiegen bis zu 27 Tonnen, ein Rübenroder zum Ernten von Zuckerrüben bis zu 60 Tonnen und der Erntetransport bis zu 40 Tonnen.
Solch große Lasten können Folgen für die Funktionsfähigkeit der Böden haben. Einerseits verringern sich die landwirtschaftlichen Erträge, andererseits verschlechtern sich die Lebensbedingungen für die Bodenorganismen, außerdem kann die Versickerung von Regenwasser in den Boden eingeschränkt werden.
Zwischen den Partikeln des Bodens befinden sich Hohlräume in Form von Poren, die mit Luft und Wasser gefüllt sind. Wenn das Rad eines Fahrzeuges bei der Ernte langsam über den Boden rollt, erhöht sich der Druck und der Boden verdichtet sich. Das Ausmaß der Verdichtung hängt vom Gesamtgewicht des Fahrzeugs und der Stabilität des Bodens ab.
Die Stabilität eines Bodens wird durch seine Struktur bestimmt. Die Struktur wird als Bodengefüge bezeichnet. Das Bodengefüge besteht aus Bodenpartikeln unterschiedlicher Korngröße, die in Aggregaten verbunden sind. Die Hohlräume zwischen den Partikeln und den Aggregaten sind entweder mit Luft oder mit Wasser gefüllt und bilden ein Geflecht von Poren unterschiedlicher Größe und Eigenschaften.
Grundsätzlich gilt: Je feuchter ein Boden ist, desto geringer ist seine Stabilität, da die Partikel sich untereinander leichter bewegen lassen. Je grobkörniger die Zusammensetzung des Bodens ist, desto stabiler ist die Bodenstruktur gegen Zusammendrücken. Ein lehmig-sandiger Boden ist daher stabiler ist als ein schluffig-toniger.
Böden können durch alle Einwirkungen, die einen Druck ausüben, verdichtet werden. Bei Fahrzeugen entsteht der Druck aus dem Zusammenwirken von:
Der Kontaktflächendruck betrifft besonders die obere Bodenschicht und hängt von der Größe der Fläche ab mit der ein Reifen Kontakt mit dem Boden aufnimmt. Der Kontaktflächendruck kann durch Reduzieren des Reifendrucks oder die Montage von breiteren Reifen gesenkt werden.
Die Radlast ist das Gewicht, das über einen Reifen abgestützt werden muss. Diese Komponente bestimmt vor allem die Tiefenwirkung des Druckes. Die Radlast kann durch leichtere Fahrzeuge oder Verteilen der Last auf mehrere Achsen und Reifen reduziert werden.
In einem verdichteten Boden ist das Volumen seiner Hohlräume reduziert, was den Wasser- und Lufttransport im Boden behindert. Die Folge sind verschlechterte Wuchsbedingungen für die Pflanzen und verminderte Erträge. Um ein gleichbleibendes Ertragsniveau zu erzielen, steigt der Aufwand in der Bodenbearbeitung. Der behinderte Gasaustausch im Boden sorgt für gesteigerte Methan– und Lachgasentstehung, die klimarelevant ist.
Ein Zeichen für Verdichtungen sind vorübergehende Wasseransammlungen auf dem Boden, wenn das Regenwasser in verdichteten Böden nicht mehr hinreichend versickert. Fließt das Regenwasser in der Folge überwiegend an der Oberfläche ab, kann es bei starken Regenfällen zur Abschwemmung und zum Verlust des Bodens kommen. Die Folge können lokale Überschwemmungen und Gewässerbelastungen sein.
Man kann ermitteln, ob ein Boden verdichtet ist. Verbindliche Grenzwerte gibt es dafür aber nicht. Das Bundes-Bodenschutzgesetz nennt im Paragraph 17 allgemeine Anforderungen an die Vorsorge, um Bodenverdichtungen zu vermeiden. Diese sind in den Grundsätzen zur „Guten fachlichen Praxis“ der landwirtschaftlichen Bodennutzung verankert.
Eine Beeinträchtigung von Bodenfunktionen kann durch messbare und repräsentative Kriterien festgestellt werden. Anhaltspunkte für solch eine Beeinträchtigung liegen vor, wenn das Volumen sehr großer Hohlräume im Boden unter einen bestimmten Schwellenwert sinkt, oder die Leitfähigkeit für Wasser ebenfalls unter einen kritischen Wert sinkt. Es ist immer eine Diagnose vor Ort notwendig, die Hinweise über den aktuellen Zustand der Bodenstruktur gibt.
Es gibt derzeit keine einheitliche Ermittlung der tatsächlichen Bodenverdichtung in Deutschland. Schätzungen von Experten der Bodenschutz- und Landwirtschaftsverwaltungen aus langjährigen Beobachtungen im Freiland besagen, dass auf etwa zehn bis 20 Prozent der Ackerfläche bewirtschaftungsbedingte Verdichtungen vorliegen. In Thüringen waren 17 Prozent der Ackerfläche laut Agrarinformationssystem der Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft im Jahr 2007 von Verdichtung betroffen. Für Nordrhein-Westfalen gingen WEYER & BUCHNER im Jahr 2001 davon aus, dass 40 Prozent der Ackerfläche im Tiefenbereich der Krumenbasis verdichtet sind.
Neben der räumlichen Ausdehnung muss die vertikale Abfolge der Schichten im Boden betrachtet werden. Hervorzuheben sind besonders die tieferen Bodenschichten zwischen 30 und 60 Zentimetern, da in dieser Tiefe eine maschinelle Lockerung einen sehr hohen Aufwand bedeutet. Einmal bestehende Verdichtungen können sich summieren und langfristig erhalten bleiben.
Unter Wald ist die gesamte Bodensäule bei Befahren mit schwerem Gerät gleichermaßen gefährdet, da im Wald keine Lockerung des Bodens erfolgt und ein geschädigter Oberboden noch Jahre nach der Befahrung den schlechten Zustand bewahrt.
Anhand bestimmter Kriterien lässt sich ermitteln, ob der strukturelle Zustand des Bodens eher günstig oder ungünstig ist. Ungünstige Gefüge-Eigenschaften geben einen Hinweis darauf, dass sich der Zustand nicht noch weiter verschlechtern sollte.
Nach gegenwärtigem Stand weisen circa zehn Prozent der bundesdeutschen Ackerfläche sehr ungünstige Gefüge-Eigenschaften auf. Betroffen sind:
Ungünstige Gefüge-Eigenschaften liegen auf 40 Prozent der Ackerfläche vor. Betroffen sind:
Zum Vermeiden einer ungünstigen Bodenstruktur durch Verdichtung muss bekannt sein wie empfindlich ein Boden ist. Für die Bodenschicht zwischen 30 und 60 Zentimeter Tiefe kann dies mit Hilfe des Konzeptes der „mechanischen Vorbelastung“ eines Bodens erfolgen. Das Konzept der Vorbelastung beschreibt die Stabilität eines Bodens gegenüber dem Zusammendrücken. Die Vorbelastung erlaubt die Prognose, ob der jeweilige Maschineneinsatz zusätzliche Verdichtung erwarten lässt. Eine geringe Vorbelastung bedeutet eine hohe Verdichtungsempfindlichkeit.
Da der Wassergehalt im Boden für die Empfindlichkeit der Bodenstruktur entscheidend ist, erfolgt die Darstellung für unterschiedlich mögliche Wassergehalte. Das Maß für den Wassergehalt ist die sogenannte Feldkapazität. Sie kennzeichnet wie viel Wasser in Bodenporen ab einem bestimmten Durchmesser gespeichert werden kann. Bei 80 Prozent der Feldkapazität hat sich der Wassergehalt gegenüber Feldkapazität von sehr feucht zu mäßig feucht verringert, der Boden ist trockener und dadurch weniger empfindlich.
Im sehr feuchten Zustand der Feldkapazität ist in etwa die Hälfte der Ackerböden sehr hoch bis hoch verdichtungsempfindlich. Dies ist häufig im Frühjahr der Fall. Betroffen sind besonders die folgenden Böden:
Böden mit mittlerer und geringer Empfindlichkeit:
Im mittleren Jahresverlauf befinden sich die Böden meist in einem mäßig feuchten Zustand von 80 Prozent der Feldkapazität. Auf mäßig feuchten Böden treten „sehr hohe“ und „hohe“ Verdichtungsempfindlichkeiten bereits nicht mehr auf.
Die Gefährdung der Bodenfunktionen durch Verdichtung ist dann besonders hoch, wenn sehr ungünstige Gefüge-Eigenschaften – also ein bereits ungünstiger struktureller Bodenzustand – und eine hohe Verdichtungsempfindlichkeit der Böden aufeinandertreffen. Die Kombination gibt einen Hinweis darauf, ob langfristig eine Gefährdung der Bodenfunktionen bei einer bestimmten Bodenfeuchte zu erwarten ist.
Nach gegenwärtigem Stand weist bei dem im Jahresverlauf mittleren Zustand eines mäßig feuchten Bodens ein Drittel der Ackerfläche eine hohe Gefährdung der Bodenfunktionen durch Verdichtung auf. Hoch gefährdet sind:
Von Bedeutung für die Bodenschonung ist die Tatsache, dass bei mäßig trockenen Böden auf nahezu der gesamten Ackerfläche Deutschlands nur noch eine mittlere und geringe Gefährdung zu verzeichnen ist.
Die Stabilität und die Verdichtungsempfindlichkeit des Bodens werden entscheidend durch den Wassergehalt beeinflusst. Deswegen müssen die vor Ort herrschenden Verhältnisse bekannt sein, um geeignete Maßnahmen ergreifen zu können und zusätzliche Verdichtungen zu vermeiden.
Grundsätzlich gilt: Nasse Böden sollten gar nicht befahren werden, bei feuchten Böden sollte eine Anpassung der technischen und betrieblichen Möglichkeiten erfolgen.
Verbessern lässt sich die Stabilität des Bodens ebenfalls, indem die Bearbeitungstiefe und Bearbeitungsintensität reduziert wird. So trägt ein pflugloses Lockern des Bodens nicht nur dazu bei, das intakte Bodenleben zu erhalten, sondern auch eine stabile Bodenstruktur zu konservieren. Zudem spart die pfluglose Bodenbearbeitung Spritkosten und trägt zur Vermeidung von Bodenerosion bei, da schützende Erntereste auf der Bodenoberfläche verbleiben.
Zur Schonung besonders der oberen Bodenschicht wird der Kontaktflächendruck verringert durch:
Eine Schonung der tieferen Bodenschicht erreichen Bewirtschafter durch das Verringern von Radlast und Gesamtgewicht:
Neben den rein technischen Handlungsmöglichkeiten können Arbeitsabläufe im Betrieb optimiert werden. Mit diesen Maßnahmen lassen sich die Anzahl der Überfahrten und die insgesamt befahrene Fläche verringern:
In der Forstwirtschaft helfen dieselben Maßnahmen wie auf dem Acker. Eine Besonderheit ist jedoch die lange Regenerationszeit der Waldböden. Waldböden können nicht gelockert werden und sind im Normalfall deutlich geringmächtiger entwickelt und damit noch empfindlicher als Ackerböden. Ein verdichteter oder geschädigter Waldboden weist nach zehn Jahren noch eine deutliche Beeinträchtigung auf. Aus diesem Grund sind spezielle Anforderungen zur Vermeidung zu berücksichtigen:
Die Bauwirtschaft spielt bei der Bodenverdichtung ebenfalls eine Rolle. Denn oft wird bei Bauvorhaben ein Vielfaches der Fläche beansprucht, die für den eigentlichen Bau notwendig wäre. Das kann mit geeigneten Maßnahmen vermieden werden und betrifft oft Ackerböden wie beim Bau von Windkraftanlagen, Trassen zur Ver- und Entsorgung oder dem Erschließen von Wohn- und Gewerbegebieten. Neben den rein technischen Möglichkeiten sind es vor allem organisatorische Anforderungen an die Baustellenplanung, die ein Maximum an Bodenschonung gewährleisten können. Als spezielle Maßnahmen kommen in Betracht:
„Für Mensch und Umwelt“ ist der Leitspruch des UBA und bringt auf den Punkt, wofür wir da sind. In diesem Video geben wir Einblick in unsere Arbeit.
