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Zusammenfassung Heft 13


Freiburger Bodenkundliche Abhandlungen

Schriftenreihe des

Institut für Bodenkunde und Waldernährungslehre
der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg i.Br.
Schriftleitung: F. Hädrich


Heft 13


Ernst Segatz


Pedologisch-ökologische Untersuchungen zur Problematik der Rekultivierung von
Trockenbaggerungsflächen im Hardtwald des Oberrheintals


Freiburg im Breisgau 1984

ISSN 0344-2691


Zusammenfassung:

Die Kiese und Sande des Oberrheintals stellen wertvolle Rohstoffe für die Bauwirtschaft dar. In immer stärkerem Maße wurden deshalb auch Materialentnahmen in Waldgebieten durchgeführt. Die Rekultivierung derartiger Entnahmestellen erwies sich in den meisten Fällen als problematisch.
Um die Veränderung des Bodens und seiner Eignung als Waldstandort vom Zeitpunkt vor der Entnahme bis zur abgeschlossenen Rekultivierung festzustellen, wurden auf der Niederterrasse im Raum Rastatt-Karlsruhe-Philippsburg (Hardtwald) in vier räumlichen Schwerpunkten der Materialentnahme 15 Profile natürlich gewachsener Böden und 27 Profile von Rekultivierungsböden untersuch t.
Die ungestörten Böden entwickelten sich auf der Niederterrasse durchweg aus sandigem Ausgangsmaterial. Auf ursprünglich stärker carbonathaltigern Substrat fand Tonverlagerung statt, die zum typischen Profilbild einer Parabraunerde mit einer Anreicherung von Ton (und Schluff), von Sesquioxiden und Nährelementen im Illuvialhorizont führte. Auf den carbonatarmen bzw. -freien Sanden finden sich Braunerden mit typischen Tiefenfunktionen der Gehalte an Ton, Sesquioxiden und verfügbaren Nährelementen, die mit der Tiefe abnehmen.
Die rekultivierten Böden lassen sich grob in die Haupttypen I und II gliedern :
Typ I entstand ohne Verwendung von abgeschobenem Boden als Auftrag bzw. ohne Vermischung des Rohbodens mit pedogenetisch ver- ändertem Material. Bei dieser Art der Rekultivierung wurde also direkt in die Sande und Kiese der Abbausohle gepflanzt. Es handelt sich daher um Rohböden mit überwiegend hohen pH-Werten im Initialstadium der Bodenentwicklung. Ihr niedriger Verwitterungsgrad dokumentiert sich im geringen Tongehalt, im geringen Anteil der bodenbürtigen Sesquioxide und der leichter verfügbaren Nährelemente im Verhältnis zu den Gesamtgehalten (mit Ausnahme von Ca und Mg).
Der flächenmäßig überwiegende Typ II entstand durch den anthro-pogenen Auftrag von vorher abgetragenem Bodenmaterial auf den rohen Untergrund (Abbausohle). Diese Form eines Kultosols wird in dieser Arbeit als Zweischicht-Rekultivierungsböden bezeichnet. Die beiden Schichten des durch die Rekultivierung geschaffenen Bodenkörpers (Auftrag aus ehemaligem Oberboden, Material der Grubensohle) unterscheiden sich in vielen chemischen und physikalischen Eigenschaften teilweise sehr stark.
Neben Typ I und Typ II existieren alle möglichen Übergänge bis zu einer weitgehenden Vermengung der unterschiedlichen Substrate; häufig sind auch Mehrschichtböden.
Die natürlichen Böden sind weitgehend frei von Grobskelett; ihr Feinskelettgehalt erreicht erst im Unterboden Maximalwerte von 25 Gew.%. Die Rohböden (Typ I) bzw. der "Unterboden" der Zwei -schichtprofile (Typ II) weisen dagegen häufig Grobskelettgehalte von rund 20 Gew.% und Feinskelettgehalte von 30-40 Gew.% auf (Gesamtskelettgehalt 50-60 Gew.%).
Die natürlichen Böden bestehen im Oberboden in der Feinerdefraktion etwa zu 70 Gew.% aus Sand (davon rund 70 % Mittelsand),rund 20 Gew.% Schluff und 10 Gew.% Ton. Die Rohböden (Typ I) und die IIC -Horizonte (Unterböden) der Zweischichtböden (Typ II) sind dagegen durch Sandanteile von teilweise bis zu 98 Gew.% gekennzeichnet.
Die Lagerungsdichte gewachsener Böden liegt in 50 cm Tiefe bei 1,5 g/cm , beim Auftragsmaterial (Typ II) in vergleichbarer Tiefe bei über 1,6 g/cm ; teilweise wurden Lagerungsdichtewerte von bis zu 1,9 g/cm ermittelt. Entsprechend geringer sind die Volumenanteile der Grob- und Mittelporen. Dem entspricht eine absolute und relative Verminderung des Grobporen Volumens mit der Tiefe. Dies und der Porensprung an der Grenzschicht zwischen Auftrag und Untergrund (Typ II) erhöhen zwar die nutzbare Feldkapazität, führen jedoch nach stärkeren Niederschlägen zu Stauwasser. Die pH-Werte der natürlichen Böden liegen generell bei 4, während die Rohböden vom Typ I und die Unterböden vom Typ II wegen ihres Kalkgehaltes teilweise pH-Werte von über 8 erreichen. Der Wechsel aus dem sauren in den alkalischen Bereich vollzieht sich oft innerhalb weniger Zentimeter, so daß hier die Gründigkeit physiologisch begrenzt ist.
Während die Humusgehalte im Oberboden der natürlichen Böden und im wiederaufgebrachten Material vom Typ II im Durchschnitt bei 2 Gew.J liegen, fehlt Humus im Rohboden (Typ I) und im rohen Untergrund (Typ II) weitgehend. Den Gesamtstickstoff gehalten von ungefähr 1 g/kg im entwickelten Boden stehen nur Spuren von Gesamtstickstoff im Rohmaterial (Typ I und Untergrund von Typ II) gegenüber. Die Vorräte erhöhen sich mit der Menge des wiederaufgebrachten Materials.
Für das Nährelement Phosphor ergibt sich- für die Gesamtgehalte keine eindeutige Differenzierung zwischen Ober- und Unterboden. Die Gesamtgehalte an Calcium, Magnesium und Kalium (Natrium) sind im Sediment des Untergrunds z.T. höher als im pedogenetisch veränderten Substrat (Auswaschung!). Die Angebote an zitronensäurelöslichen Nährelementen bewegen sich in einem weiten Rahmen, liegen aber oft auf dem Niveau des gewachsenen Bodens. Sind die Substrate carbonathaltig (Typ I, Unterboden bei Typ II und bei Materialvermischungen), können jedoch die bekannten Ernährungsschwierigkeiten (K :Ca-Antagonismus, verminderte Verfügbarkeit bestimmter Elemente) auftreten.
Um Erkenntnisse für spätere Rekultivierungen zu gewinnen, wurde die Zwischenflächendurchwurzelung in den Kiefernjungbeständen untersucht. Es wurden die Parameter Wurzelzahl und Wurzeldichte, Wurzelkreisfläche, Wurzelschwerpunkt nach BARNER, Wurzeltiefensumme, Wurzelabstandssumme und "Wurzelausnutzungsgrad" nach BARNER ermittelt. An natürlichen und rekultivierten Böden wurden Beziehungen zwischen den dezimeterstufenweise gewonnenen Bodenanalysedaten und den entsprechenden Wurzelzahlen getestet. Enge gesicherte Beziehungen bestehen zwischen den Wurzelzahlen und den Gehalten an organischer Substanz sowie an Ton (Wasserspeicherung!) und an Phosphor (Stimulierung der Wurzelentwicklung!). Es zeigte sich, daß die flächenmäßig dominierenden Rekultivierungsböden vom Typ II wegen der mechanischen und physiologischen Barrierewirkung im Kontaktbereich zwischen Auftrag und Untergrund gegenüber den gewachsenen Böden nur eine unvollständige Wurzelausbildung erlauben.
Böden mit einer mehr oder weniger intensiven Durchmischung der unterschiedlichen Substrate zeigen eine bessere Tiefendurchwur-zelung als die Zweischichtböden.
Für das untersuchte Kollektiv der 5-15 3ahre alten Bestände ergab sich kein Zusammenhang zwischen Alter und tiefenbezogenen Wurzelparametern, wohl aber gesicherte Korrelationen zwischen verschiedenen Wurzelparametern und der Auftragsmächtigkeit. Entsprechend wurde bei 19 Rekultivierungsbeständen eine gesicherte positive Korrelation der Höhenwuchsleistung mit der Auftragsmächtigkeit und der davon abhängigen nutzbaren Feldkapazität der Rekultivierungsböden festgestellt. Die Wasserversorgung ist der Schlüsselfaktor für das Gelingen einer Rekultivierung überhaupt.
Aus den Wurzelbildern leiten sich verschiedene Forderungen für die künftige Rekultivierungspraxis ab:
Neben den A- und B-Horizonten des gewachsenen Bodens sind auch die oberen, pedogenetiseh veränderten Teile der C-Horizonte (B C und C ) im Rahmen der technischen Möglichkeiten zu sichern und unmittelbar nach Abschluß der Materialentnahme wiederaufzubringen. Ein nach Horizonten differenzierter Ab- und Wiederauftrag ist nicht erforderlich und für den Erfolg der Rekultivierung wegen unvermeidbarer zusätzlicher Schichtgrenzen sogar negativ zu beurtei len.
Nach Möglichkeit sind solche Abbauverfahren anzuwenden, bei denen die Grubensohle nur in geringem Umfang befahren werden muß. Eine zusätzliche Einebnung des Untergrunds ist zu vermeiden. Vor dem Wiederaufbringen des abgeschobenen Bodens ist die Grubensohle möglichst tief aufzulockern.
Gleichzeitig ist eine weitgehende "meliorative Vermengung" des wiederaufgebrachten Bodens mit den rohen Sedimenten des Untergrunds anzustreben. Dies dürfte bei sandigem Untergrundmaterial mit nur geringen Skelettanteilen am erfolgreichsten sein.
Theoretisch wäre im Hinblick auf den Wasserhaushalt und die Stabilität der Bestände eine größtmögliche Auftragsmächtigkeit zu fordern. Dies läßt sich in der Praxis wegen Materialmangels meistens nicht durchführen. Die Mindestmächtigkeit der Auftragsschicht - wie sie in der Praxis nur teilweise erreicht wird - läßt sich aus der Beziehung zwischen der potentiellen Speicheherleistung für pflan zenverfügbares Wasser (nFK) und der Höhenwuchsleistung abschätzen; sie beträgt bei der im Untersuchungsraum dominierenden Körnung 1 m (entsprechend 120-1^0 mm nFK).
Die Höhenwuchsleistung von Beständen auf Rekultivierungsböden vom Typ II mit einem derart mächtigen Auftrag ist mit derjenigen natürlicher Standorte für die untersuchte Altersspanne vergleichbar .
Das ursprünglich angestrebte Ziel einer Verbesserung der trockenen Hardtwaldstandorte durch Grundwasseranschluß läßt sich wegen der hohen Schwankungen des Grundwasserspiegels nicht erreichen. Grundwasserschäden treten selbst nach Jahren in vermeintlich gelungenen Rekultivierungen auf. Es muß deshalb über dem Schwankungsbereich des Grundwassers ein ausreichender Wurzelraum vorhanden sei n.
Der Boden des Auftragskörpers ist vor der Bestandsbegründung aufzulockern. Ungeeignet sind hierfür normale landwirtschaftliche Bodenbearbeitungen, da mit diesen nur eine oberflächennahe Auflockerung erzielt wird. Die tiefer liegenden Schichten bleiben verdichtet und wirken als Staukörper. Es sind daher tiefenlok-kernde Verfahren anzuwenden.
Einer endgültigen Wiederbestockung mit Wirtschaftsbaumarten sollte eine biologische Bodenvorbereitung vorausgehen. Diese ist durch den Zwischenanbau wurzelintensiver, stickstoffanreichernder Leguminosen zu erreichen. Optimal wäre eine längere Vorwaldperiode unter Beachtung der potentiellen natürlichen Sukzession. Dadurch bedingte Produktionsausfälle müssen im Interesse der Wiederherstellung der Standortsproduktivität in Kauf genommen und vor einer Entscheidung über Materialentnahmen bedacht werden.



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