Was ist Bodenverdichtung?
Bodenverdichtung und auch Bodendeformation entsteht zum einen auf natürlichem Wege im Verlaufe der Bodenentwicklung und der geologischen Vorgänge (z.B. durch den Eisdruck der Gletscher während der einzelnen Eiszeiten, durch die Eislinsenblidung während des Gefriervorganges im Winter oder durch das Wurzeldickenwachstum in der Umgebung der Wurzeln) und wird dann bodengenetische Verdichtung genannt. Bei landwirtschaftlicher Nutzung tritt eine sehr viel stärkere Verdichtung hinzu, wenn die Eigenfestigkeit des Bodens als Folge des Bodendruckes der landwirtschaftlichen Technik überschritten wird. Es treten zuerst nur Verlagerungen der Bodenpartikel (Aggregate) ein, der eine völlige Zerstörung des Bodengefüges folgt aufgrund der komprimierend und knetend/scherend wirkenden Spannungen, die vor allem über die Reifen oder Ketten auf den Boden übertragen werden.
Die Kompression reduziert zunächst das Volumen der weiten luftführenden Poren, nachfolgend der engeren Grobporen und schließlich bei weiter zunehmendem Druck auch der Poren mittlerer Größe.
Die scherende und knetende Wirkung versetzt die Poren, so dass sie weniger durchgängig bis dicht sind, schafft inselartige Blasen und verändert die Porengrößenverteilung zugunsten engerer Poren. Eine Volumenverminderung erfolgt dabei nicht. Der Anteil der Scherung am Verformungsprozess des Bodens nimmt mit dem Tongehalt und der Wassersättigung zu. Die Blättchenform der Tonpartikel und die hohen Bindungskräfte für Wasser sorgen über einen langen Zeitraum für geringe Scherwiderstände (Horn u. Hartge 1990; Peth u.a. 2006; Werner 1983).
Nach der Kompression der Grobporen und bei scherender Verformung grundsätzlich leitet weiter steigender Druck ohne Veränderung des Bodenvolumens eine Gefügeumwandlung ein. Pressung und Knetung erzeugen plattige bzw. kohärente Gefüge, die unter Mitwirkung von Quellung und Schrumpfung grobe Polyeder absondern. Das sind dichte glattflächige und scharfkantige Aggregate, die in einer dichten Packung liegen. Sie lösen sich selbst nicht auf (Werner,D. u. Werner B. 2001), mechanische Lockerung schafft nur grobe Interaggregatporen, in die die Polyeder bei geringem Druck wieder hineingeschoben werden. Der von der Verdichtung beeinflusste bzw. veränderte Gefügezustand kann nach seinen verbleibenden Fähigkeiten für Transport, Speicherung und Durchwurzelung akzeptiert werden oder ist als Schadverdichtung einzustufen (Werner 1983; Werner u. Reich 1993).
Erkennen von Bodenverdichtungen
Merkmale der Fläche
- Stehendes Wasser längere Zeit nach starken Niederschlägen
- Geringe Bestandesdichte und verzögerte Pflanzenentwicklung
- Vergilben der Pflanzen
Gefügeeigenschaften
Visuelle Gefügebeurteilung
Die visuelle Gefügebeurteilung erfordert die Anlage eines Bodenprofils. Anhand von Merkmalen wie der Gestalt des Gefügeverbandes, dem Aggregattyp, der Gestalt und Häufigkeit von Poren und dem Wurzelbild ist der Schadverdichtungszustand zu erkennen. Es existieren mehrere Methoden: Werner u. Thämert 1989; Harrach 1999; DIN 19682-10 1998.
Physikalische Parameter
Zur Erfassung physikalischer Parameter ist ebenfalls ein Bodenprofil anzulegen und es sind schicht- bzw. horizontbezogen Volumenproben zu entnehmen.
Es können mit Routinemethoden die verdichtungsanzeigenden Parameter Trockenrohdichte, Porenvolumen, Porengrößenverteilung und Porenduchlässigkeit bestimmt werden. Besonders stark reagieren die Parameter Luftkapazität (Anteil an Grobporen > 50 μm) und Porendurchlässigkeit. Der Schadzustand ist anzunehmen, wenn das Grobporenvolumen 8% in der Krume und 5 % im Unterboden und die Durchlässigkeit des Porensystems, gemessen als kf-Wert 10 cmd-1 unterschreitet.
Auf feinerdereichen Böden haben die Parameter Trockenrohdichte bzw. Porenvolumen die geringste Aussagekraft. Sie stehen nur indirekt zur Bodenfunktion in Beziehung (Gebhardt, Fleige u. Horn 2006; Paul 1990). Kritisch wird die Beurteilung nach diesen Parametern im Schadgefüge. Sie reagieren dann nicht mehr. Wird diese Nichtreaktion als Druckverträglichkeit ausgelegt, unterbricht man nicht nur biologische Regenerierungsprozesse (die Regenwurmaktivität verringert sich mit der Zunahme der Bodendichte). Es besteht auch eine große Gefahr für die tieferen Bodenschichten (Ehlers 2001; Frede 1982).
Geophysikalische Methoden
Im Untersuchungsstadium befinden sich geophysikalische Methoden (Georadar, induktive Leitfähigkeitsmessungen, Kompressions- und Schallwellenseismik) mit dem Anspruch, Gefüge- und Substratheterogenitäten auf den Flächen lagekonkret zu erkennen (Petersen, H. u.a. 2005).
Zurück zu: Überblick
Weiter zu: Auswirkungen von Bodenverdichtung