Bodenschutzbeim Bauen

Leitfaden Umwelt Nummer 10

Bundesamt für Umwelt, Waldund Landschaft (BUWAL)

Bodenschutzbeim Bauen

Leitfaden Umwelt Nummer 10

Bundesamt für Umwelt, Waldund Landschaft (BUWAL)

1

Vorwort 5

Literaturhinweise mit Bezugsadressen 6

Einleitung 8

Praktische AnleitungenTeil 0: Bodenkundliche Baubegleitung 11

Teil 1: Ausgangszustand 12

Teil 2: Bodenabtrag 16

Teil 3: Zwischenlagerung 22

Teil 4: Wiederherstellung 27

Teil 5: Folgebewirtschaftung 32

Teil 6: Befahren des Bodens 37

Erläuterungen zum Thema BodenKap. 1 Bodenfruchtbarkeit 41

Kap. 2 Bodenleben 42

2.1 Grenzbereich Boden/Pflanze 42

2.2 Einteilung und Kurzbeschreibung 43nach Grössenordnung

2.3 Der Regenwurm 46

Kap. 3 Bodentyp 48

3.1 Durchlässige Böden 48

3.2 Staunasse Böden 49

3.3 Grundnasse Böden 49

3.4 Überflutete Böden 49

3.5 Organische Nassböden 50

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis

2

Inhaltsverzeichnis

Teil 0

Teil 1

Teil 2

Teil 3

Teil 4

Teil 5

Teil 6

Kap. 1

Kap. 2

Kap. 3

Kap. 4

Kap. 5

Kap. 6

Kap. 7

Kap. 8

Kap. 4 Bodenart 51

4.1 Ton 52

4.2 Schluff 53

4.3 Sand 54

Kap. 5 Bodenstruktur 56

5.1 Primärstruktur (= Struktur im engeren Sinne) 56

5.2 Sekundärstruktur (= Gefüge) 57

Kap. 6 Bodendichte und Porenvolumen 60

6.1 Scheinbare und reelle Dichte 60

6.2 Poren (Hohlräume) und ihre Verteilung 61im Bodenkörper

6.3 Porengrössen, Wasser- und Lufthaushalt 63

Kap. 7 Befahrbarkeit 65

7.1 Wasserleitfähigkeit oder Durchlässigkeit 65

7.2 Messen der Wasserspannung 66

7.3 Zusammenhang zwischen Gesamtgewicht, 67Kontaktfläche und Druckübertragung

7.4 Saugspannung und Maschineneinsatz 67

Kap. 8 Bodenuntersuchungen 69

8.1 Messen der Wasserdurchlässigkeit 69

8.2 Messen der Saugspannung 72

8.3 Messen der scheinbaren Dichte 74

8.4 Messen des Eindringwiderstandes 76

8.5 Eindrückliche Feldexperimente 78

Zitierte Literatur 81

Bildnachweis 82

Impressum 83

3

ImpressumMax Frisch (aus "Der Mensch erscheint im Holozän", 1981, S. 108)

«Boden gibt esauch in der Nacht.»

Vorwort

VorwortBeim Bauen werden oft grosse Kubaturen frucht-baren Bodens ausgehoben, gelagert und später - zumBeispiel - für Rekultivierungen wieder verwendet.Zudem werden vorübergehend auch Böden für Bau-

installationen, -pisten, -depots oder -unter-künfte beansprucht.

Das Umweltschutzgesetz und speziell dieVerordnung über Belastungen des Bodensvon 1998 verlangen nun, dass Böden undBodenaushub dabei sehr sorgfältig be-handelt werden, damit ihre Fruchtbarkeiterhalten bleibt. Dies kann jedoch nur tun,wer etwas über die Struktur, die Bewohner,die Funktionen und die Verletzlichkeit desBodens weiss.

Dieser Leitfaden ersetzt und aktualisiert dasvergriffene Handbuch «Bodenschutz beim

Bauen» von 1996. Er vermittelt grundlegende boden-kundliche Kenntnisse und zeigt in sechs praktischenAnleitungen auf, wie Boden bei Bauarbeiten geschontwerden kann. Der Leitfaden ergänzt Normen, Weglei-tungen und Richtlinien, die sich mit speziellen Vor-haben (z.B. Kiesabbau, Gasleitungsbau, Strassenbau)befassen. Er hält im Wesentlichen das fest, was beijeder Art von Bauen Gültigkeit hat.

Das Handbuch richtet sich an Bau- und Umwelt-schutzbehörden, vor allem aber an die im Bau tätigenUnternehmungen.

Wir danken allen herzlich, die zum Gelingen dieserVollzugshilfe beigetragen haben und die sie in derPraxis anwenden.

Bundesamt für Umwelt,Wald und Landschaft

Bruno OberleVizedirektor

5

Literaturhinweisemit Bezugsadressen

Literaturhinweise mit Bezugsadressen

Diese Auflistung enthält die wichtigsten Re-ferenzen zum stofflichen und physikalischenBodenschutz.

Bezugsadressewww.admin.ch/edmz

• Umweltschutzgesetz vom 7. Oktober 1993(rev. Juli 1997), SR 814.01

• Verordnung über Belastungen des Bodens(VBBo), 1. Juli 1998, SR 814.12

• Technische Verordnung über Abfälle (TVA),10. Dezember 1990, SR 814.015

• Verordnung über die Sanierung von be-lasteten Standorten (Altlasten-Verordnung,AltlV) vom 26. August 1998, SR 814.680

Bezugsadressewww.umwelt-schweiz.ch

• BUWAL, Erläuterungen zur Verordnungvom 1. Juli 1998 über Belastungen des Bodens(VBBo), Vollzug Umwelt, Bern, 2001

• BUWAL, Wegleitung: Verwertung vonausgehobenem Boden (Bodenaushub), VollzugUmwelt, Bern, 2001 (ersetzt die VSBo- Mittei-lung Nr. 4 von 1993)

• BUWAL, Richtlinie: Verwertung, Behandlungund Ablagerung von Aushub-, Abraum- undAusbruchmaterial (Aushubrichtlinie), VollzugUmwelt, Bern, 1999

• BUWAL, Bereich Boden, UVP-MitteilungNr. 6, Bern, 1991

• BUWAL, Video: Bodenschutz auf der Baustel-le, Bern, 1999

• BUWAL & FAL Zürich-Reckenholz, Weg-leitung für die Probenahme und Analyse vonSchadstoffen im Boden, in Revision

Bezugsadressewww.energie-schweiz.ch

• BEW, Richtlinien zum Schutze des Bodensbeim Bau unterirdisch verlegter Rohrleitungen(Bodenschutzrichtlinien), Bern, 1997

Bezugsadressewww.vss.ch

• ASTRA, Forschungsbericht Nr. 425, Umgangmit Boden im Tiefbau, Christoph Salm &Stephan Häusler, Vereinigung SchweizerischerStrassenfachleut1§e, Zürich, 1999

Bezugsadressewww.admin.ch/sar

• FAL, IUL, RAC & FAW, Schweizerische Refe-renzmethoden der Eidgenössischen landwirt-schaftlichen Forschungsanstalten, Zürich-Rek-kenholz, 1997

• Eidgenössische Forschungsanstalt für Agrar-ökologie und Landbau, Kartieren und Beur-teilen von Landwirtschaftsböden, Schriften-reihe der FAL 24, Zürich-Reckenholz, 1997

Bezugsadresseafu.gr.ch

• Amt für Umweltschutz des Kantons Grau-bünden, Praktischer Bodenschutz; Anleitun-gen für tiefbauliche Eingriffe, Chur, 1997

Bezugsadressewww.be.ch/bve/umnet/index_d.html

• Fachkommission Rekultivierung des KantonsBern, Merkblatt – Bodenkundliche Aufnah-me bei Deponien und Materialentnahmestel-len, Bern-Zollikofen, 1995

6

Literaturhinweise mit Bezugsadressen

Bezugsadressewww.snv.ch

• SN 640 581a, Erdbau, Boden; Grundlagen,Vereinigung Schweizerischer Strassenfachleu-te, Zürich, 1998

• SN 640 582, Erdbau, Boden; Erfassung desAusgangszustandes, Triage des Bodenaus-hubes, Vereinigung Schweizerischer Strassen-fachleute, Zürich, 1999

• SN 640 583, Erdbau, Boden; Eingriff in denBoden, Zwischenlagerung, Schutzmassnah-men, Wiederherstellung und Abnahme, Ver-einigung Schweizerischer Strassenfachleute,Zürich, 2000

Bezugsadressewww.fsk.ch

• Schweizerischer Fachverband für Sandund Kies, Kulturland und Kiesabbau; Richtli-nie für den fachgerechten Umgang mit Böden,FSK-Rekultivierungsrichtlinie, Bern, 2001

Bezugsadressewww.umweltschutz.ch

• Praktischer Umweltschutz Schweiz & Bo-denkundliche Gesellschaft der Schweiz,Bodenschutz in der Gemeinde: 9 Aktions-felder, Zürich, 2000

Bezugsadressewww.soil.ch

• Bodenkundliche Gesellschaft der Schweiz,Physikalischer Bodenschutz: Konzept zur Um-setzung der rechtlichen Vorgaben im Umwelt-schutzgesetz (USG) und in der Verordnungüber Belastungen des Bodens (VBBo), BGS-Do-kument 9, Dietikon, 1999

Die im folgenden Text zitierte Literatur istmit Ziffern in Klammern angegeben und findetsich im Anhang.

7

Einleitung

Einleitung

BEGRIFFEBodenkunde/Pedologie

Horizont A = Oberbodenmit bis zu 30% organischerSubstanz

Bode

npro

fil

Horizont B = Unterboden;hat ein entwickeltesBodengefüge und ist bio-logisch aktiv; geringererHumusgehalt und wenigerPflanzenwurzeln als imHorizont A

Horizont C = Untergrund(Ausgangsmaterial),nicht oder sehr spärlichdurchwurzelt, bestehtaus Lockersediment oderaus Fels

Oberboden (in derRegel Mächtigkeiten von5 bis 30 cm)

Unterboden

Durchwurzelungsgrenze =Grenze zwischenBoden und Untergrundgemäss USG (8)

Bode

n ge

mäs

s U

SG (8

)

Qualitativer Bodenschutz

gewachsener Boden

Dieser Leitfaden ist eine Hilfe zur Umsetzungder Artikel 6 und 7 der Verordnung vom 1 Juli1998 über Belastungen des Bodens (VBBo, 7*).

Er befasst sich mit dem Schutz von Ober- undUnterboden (vgl. untenstehende Abbildung)bei baulichen Eingriffen.

Schematische Darstellung eines Bodenprofils undAnwendungbereiche verschiedener Publikationen(*vgl. Literaturverzeichnis Seite 81)

8

Einleitung

Schematische Darstellung eines Bodenprofils undAnwendungbereiche verschiedener Publikationen(vgl. Literaturverzeichnis Seite 81)

Anw

endu

ngsb

erei

ch d

iese

sLe

itfa

dens

Oberboden (in derRegel Mächtigkeiten von5 bis 30 cm) Abhumusieren/Bodenabtrag

ausgehobenerUnterboden

(wenn Mächtigkeit undQualität ausreichend sind,mindestens 50 cm mächti-ge Schicht abtragen undzwischenlagern)

Aushubmaterial

BodenaushubWegleitung (2)

Die Untergrenze desBodenaushubes hängt vonden Wiederverwertungs-zielen ab (Bodenmächtig-keit nach Wiederherstel-lung)

Aushubgemäss Aushubrichtlinie (9)

Hoch- und Tiefbau, Kulturtechnik

ausgehobener Boden = Bodenaushub

Er besteht einerseits aus konkreten prakti-schen Anleitungen zum Schutze des Bodens inallen Bauphasen von der Planung über denEingriff bis zur Abnahme (Teile 0 bis 6) und

andererseits aus Erläuterungen und Informa-tionen zum Thema Boden und Bodenkunde(Kapitel 1 bis 8).

9

Vollzug UmweltTeile 0 - 6

PraktischeAnleitungen

Teil 0

Bodenkundliche Baubegleitung

BodenkundlicheBaubegleitung

Ein dem Projektumfang angepasstes Pflichten-heft kann auch bei kleineren, nicht UVP-pflichtigen Projekten verwendet werden.

Pflichtenheft der bodenkundlichenBaubegleitung (6)

Phase 1:Planung und Projek-tierung

- Bodenschutzmassnahmen:Vorschläge zum Schutz verdich-tungsempfindlicher Böden,Massnahmenpläne und Projekt-anpassungen oder -änderungen.

- Mitarbeit bei Arbeitsvergabe:Vorgaben zu Maschinenlisten,Verfahren, Zeitplänen, Schlecht-wetterregelungen und Bauein-stellungen.

- Materialmanagement: Planungder Triage des Bodenaushubes,der Materialflüsse und der Zwi-schenlager.

- Orientierung der betroffenenEigentümer und Bewirtschafterim Hinblick auf die vorgängigeBegrünung offener Ackerflächenim Baubereich.

Phase 3:Wiederherstellungund Abnahme

- Begleitung der Rekultivierungunter Beachtung der zulässigenSaugspannungen (s. Teile 2und 6).

- Abnahme der wiederaufgebau-ten Böden (Werkabnahme), zu-sammen mit Vertretern der Un-ternehmung, der Bauherrschaftund der Landeigentümer/Be-wirtschafter mit Abnahmepro-tokoll (s. Teil 4).

- Begleitung von Massnahmenzur Schadensbehebung (allfälli-ge Tiefenlockerung, Drainagenetc.).

- Aufklärung der Bewirtschafterüber die korrekte Folgebewirt-schaftung zur Restrukturierungder wiederaufgebauten Böden(s. Teil 5).

- Schlussabnahme der Flächen,Vergleich des Erreichten mitdem Ausgangszustand (Spaten-probe, s. Teil 5) und Freigabezur normalen Nutzung.

Phase 2:Bau und Eingriff

- Information der Bauleute überden Bodenschutz und die resul-tierenden Massnahmen auf derBaustelle (s. Teil 6).

- Beratung der Bauleitung in al-len Fragen des Bodenschutzes:Ausscheidung genügender undgeeigneter Flächen für Zwi-schenlager (s. Teil 3) sicherstel-len, Vor-Ort-Begleitung des Bo-denabtrages, Formulierung derBauvorgaben und Anordnungallfälliger Schutzmassnahmen.

- Teilnahme an allen bodenrele-vanten Bausitzungen, selbstän-dige Beobachtung des Zeitpla-nes, Präsenz und vorausschau-ende Kontrolle in bodenrelevan-ten Phasen des Bauablaufes.

- Information der kantonalen Bo-denschutzfachstellen über denBauablauf und die Einhaltungder Massnahmen während desBaus.

Die Erdarbeiten auf Grossbaustellen, die einerUmweltverträglichkeitsprüfung (UVP) unter-liegen, werden heute von anerkannten Boden-fachleuten begleitet. Diese bodenkundlicheBaubegleitung (BBB) nimmt dabei eine treu-

händerische Funktion zum Schutz des Bodenswahr.

Das Pflichtenheft der BBB sieht in der Regelwie folgt aus:

11

Ausgangszustand

Teil 1

Ausgangszustand

Vorschriften, Methoden

Die Aufnahme des Ausgangszustandes ist fürProjekte, die der Umweltverträglichkeitsprü-fung unterstellt sind, obligatorisch.

Übersicht über die Verfahren beider Erfassung des Ausgangszustandes (4)

Vorhaben Massnahmen Flächen- Strecken- Spatenprobe Boden- Physikalischekartierung kartierung (Vergleich) analysen* Messungen**

Grossbaustellen (Strasse/Bahn)

Abbaustätten (Kies, Fels, Ton)

Deponien und Auffüllungen

Erdverlegte Leitungen

Wiederherstellung

Grosse Geländeanpassungen

Feststellung von Altschäden

Bewirtschaftungsschäden

Zufuhr von Boden/Substraten

Abfuhr von Bodenmaterial

* Schadstoffe, Körnung, organischeSubstanz

** Lagerungsdichte, Vorbelastung etc.

Legende:Die Aufnahme des Ausgangszustandes bzw. eineslst - Zustandes ist in der Regel bereits im Rahmeneines UVP/PGV gefordert oder kann zum Beispielfür die Beweissicherung verlangt werden.

Diese Massnahmen sind als Ergänzung, zu einergesamthaft besseren Bewertung, als gängige Me-thode zur Beweissicherung oder als Vergleichs-möglichkeit empfehlenswert.

Längerfristige Eingriffe(Kategorie A)

Für längerfristige, eher flächige Eingriffe, beiwelchen Bodenaushub in der Regel für einoder mehrere Jahre zwischengelagert und spä-ter separat rekultiviert wird (Beispiele: Kies-und Felsabbau, Tagbautunnel und andereGrossbaustellen), wird die detaillierte Boden-kartierung gemäss der ”Methode Reckenholz”(1), angewendet.

Kurzfristige Eingriffe(Kategorie B)

Für kurzfristige Eingriffe, in der Regel bei Lini-enbaustellen, ist die flächenmässige Darstel-lung nicht zweckmässig. Hier wird der Bau-streifen kartiert. Die Ergebnisse der Kartierungwerden auf den Streckenplänen in die vorge-fundenen, pedologisch übereinstimmendenAbschnitte unterteilt und beschrieben. Dieverwendeten Hilfsmittel und Beurteilungskri-terien sind mit denjenigen der flächigen Kar-tierung identisch.

Belastete Böden(Zusatzuntersuchung)

Wird Boden ausgehoben, ist die BUWAL-Weg-leitung ”Verwertung von ausgehobenem Bo-

12

Ausgangszustand

Teil 1

Praktisches Vorgehen

Die Beurteilung des Bodens in die Tiefe, diesog. Bodenansprache, erfolgt in der Regel miteinem Handbohrer (Edelman-Bohrer oderHohlmeissel) bis in eine Tiefe von etwa einemMeter, sofern nicht Steine die Arbeit bereits ingeringerer Tiefe behindern.

An den eigentlichen Aufschlüssen (Profil) wirddie detaillierte Beschreibung in Form einesProfilblattes ausgefertigt.

Kategorie A

In Linien (Transekt) wird je nach Gliederungder Landschaft und der zu erwartenden Unter-schiede in der Bodenbildung in Abständenvon 25-50 Metern eine Bohrprobe entnom-men.

Die Farbe der Bodenhorizonte gibt erste Hin-weise auf die Entwicklung, die Gründigkeitund die Durchlässigkeit des Bodens.

Mit der Fühlprobe wird die Korngrössenvertei-lung (Bodenart) bestimmt (3). Gleichzeitigkönnen die Merkmale gestörten Wasser- undLufthaushaltes festgestellt werden (Vernäs-sung, Rostflecken, Graufärbung und Geruch).

Mit Salzsäure (HCI) kann Kalziumkarbonatfestgestellt und mit flüssigem Reagenz oderTeststäbchen die Bodenazidität (pH) anhandeiner Farbskala grob gemessen werden.

Kategorie B

Für Linienbaustellen (z.B. Gasleitungsbau)werden etwas andere Anforderungen an dieKartierung gestellt. Sie sind in den entspre-chenden Richtlinien festgehalten (5).

Als erstes werden bautechnisch relevante äus-sere Merkmale wie Längs- und Querneigungdes Geländes, Rutsche, Wasseraustritte und lo-kale Vernässungen, auffälliger Skelettgehaltusw., ermittelt.

Mit dem Bohrer wird vor allem die Mächtig-keit des Oberbodens (Tiefe des Abtrages), derWasserhaushalt (Durchlässigkeit und Abtrock-nung), die Verwitterungstiefe (flach- oder tief-gründige Böden) und die Bodenart (Verdich-tungsempfindlichkeit) angesprochen.

Die Merkmale werden auf der Streckenkarteabschnittweise nach baurelevanten Kriterien,Bodenempfindlichkeit und den zu treffendenSchutzmassnahmen unterteilt beschrieben(4, 5).

Kategorie A und B

Die Ermittlung der Verdichtungsempfindlich-keit von Böden basiert auf Parametern, die imRahmen der Bodenkartierung erhoben wer-den. Die Unterteilung in Empfindlichkeitska-tegorien sieht wie folgt aus:

den” (2) zu beachten. Der Bodenaushub ist beiVerdacht auf seine Schadstoffbelastung zu un-tersuchen. Liegt eine Belastung vor, entschei-det die kantonale Bodenschutzfachstelle überdas weitere Vorgehen. Für Kategorie A ist dieseUntersuchung Bestandteil der Erfassung desAusgangszustandes.

Auf einer Karte, gebräuchlicherweise im Mass-stab 1 : 5000, werden die ermittelten Bodenty-pen flächig gruppiert als Einheiten festgehal-ten (4).

Innerhalb einer solchen Einheit wird ein Bo-denprofil gegraben. Nur im Profil können Bo-denstruktur, Skelettgehalt, Verlagerungsvor-gänge und Chemismus, Durchwurzelung, bio-logische Aktivität (Würmer), Verwitterungstie-fe und Horizontgrenzen zuverlässig erkannt,beurteilt und im Profilblatt eingetragen wer-den. Mischproben aus dem Profil werden fürchemisch-physikalische Laboranalysen ent-nommen (4).

13

Ausgangszustand

Tabellarische Darstellung derBodenverdichtungsempfindlichkeit (4)

Bodenver-Bodentyp (vgl. Kap. 3 und 4) dichtungsemp- Belastbarkeit/Befahrbarkeit

findlichkeit

• organische Böden • dauernd verdichtungsgefährdet• häufig bis zur Oberfläche vernässte • schon geringe Auflasten können die

Böden extrem Bodenstruktur irreversibel schädi-• selten bis zur Oberfläche porenge- empfindlich gen

sättigte, stauwassergeprägte bzw.ton- oder schluffreiche Böden

• grund- oder hangwassergeprägte, • nur beschränkt mechanisch belast-jedoch selten bis zur Oberfläche po- bar, ausser während längererrengesättigte Böden stark Trockenperioden

• stau-, hang- oder grundwasserbe- empfindlich • eingeschränkte Maschinenwahleinflusste Schluffböden mit mehr als50% Schluff und weniger als 10%Ton

• stau-, hang- oder grundwasserbe- • während längerer Nassperiodeneinflusste Böden sowie ausserhalb der Vegetations-

• Schluffböden mit mehr als 50% zeit nur eingeschränkt mechanischSchluff und weniger als 10% Ton mit normal belastbarausgeglichenem Wasser- und Luft- empfindlich • Perioden mit abgetrocknetem Bodenhaushalt sind optimal zu nutzen

• erhöhte Sorgfalt beim Befahrennötig

• Böden mit ausgeglichenem Luft- • nach entsprechender Abtrocknungund Wasserhaushalt und stabilem schwach im allgemeinen gut mechanischGefüge (ohne Schluffböden mit mehr empfindlich belastbarals 50% Schluff und weniger als • übliche Sorgfalt10% Ton)

• Böden mit Skelettanteil von mehr • kaum druckempfindlichals 50% kaum • im allgemeinen gut mechanisch

• kies-/steinreiche Sande, mit weni- empfindlich belastbarger als 50% Schluff und weniger als • übliche Sorgfalt10% Ton

Teil 1

Sowohl die Beurteilung (Erfolgskontrolle) ei-ner abgeschlossenen Rekultivierung (z.B. beimKiesabbau), wie auch die Feststellung beste-hender Störungen, etwa Bewirtschaftungsschä-den, schlecht unterhaltene Drainagesystemeoder Schäden früherer Eingriffe (z.B. Leitungs-tungsbau), können im Sinne einer vorsorgli-chen Beweisaufnahme verlangt und in die Kar-tierarbeit einbezogen werden (6).

14

Ausgangszustand

Schadstoffbelastung

Teil 1Gemäss VBBo vom 1. Juli 1998 müssen chemi-sche und physikalische Belastungen des Bo-dens überwacht und beurteilt werden (7). Die-se Verordnung stützt sich auf Artikel 29, 33,35 und 36 des revidierten Bundesgesetzes überden Umweltschutz (USG) vom 7. Oktober1983 (8).

Mit der Entsorgung des mineralischen Unter-grundes (C-Horizont) befasst sich die Aushub-richtlinie (9).

Für die Beurteilung und Verwertung von Bo-denaushub (A- und B-Horizont) gilt die BU-WAL-Wegleitung ”Verwertung von ausgehobe-nem Boden” (2). Sie ersetzt die bekannte Mit-teilung Nr. 4 zur VSBo (1993), die der neuenRechtslage angepasst werden musste. Die Weg-leitung enthält Beurteilungswerte für Schad-stoffbelastungen, legt fest, wann und wie Bö-den zu untersuchen sind und bestimmt, wieausgehobener Boden verwertet oder abgelagertwerden soll.

15

Teil 2

Bodenabtrag

Bodenabtrag

Einleitung

Das Abtragen von Boden muss rechtlich alstiefbaulicher Eingriff bewertet werden, weildamit Boden aus seiner natürlichen Lagerungherausgeholt wird. Damit kann die Frucht-barkeit des Bodens erheblich beeinträchtigtwerden, was dem Grundsatz des Zweckartikelsdes USG widerspricht (8).

Der Abtrag von Boden muss in diesem Sinnean eine Baubewilligung gebunden sein. ZurErhaltung der Bodenfruchtbarkeit gilt derGrundsatz, dass ohne Vorliegen einer rechts-kräftigen Baubewilligung kein Oberboden

abgetragen werden darf und dass die Notwen-digkeit dieser Massnahme, besonders bei kurz-fristigen Eingriffen wie Leitungsbau, nachge-wiesen werden muss.

Besteht der Verdacht, dass der auszuhebendeBoden kontaminiert ist, so sind die abzutra-genden Flächen zumindest stichprobenweiseauf Schadstoffe hin zu untersuchen (sieheauch Teil 1).

Über die Verwertung von Bodenaushub gibtdie BUWAL-Wegleitung “Verwertung von aus-gehobenem Boden” Auskunft (2).

Umgang mit Oberboden bei verschiedenenBauvorhaben (6)

Bauvorhaben Boden begrünen, Boden abtragen Boden abtragen Boden abtragennicht abtragen und direkt und zwischen- und abführen

wiederanlegen lagern

Materialabbau Nur auf zwischen- Schütthöhen ge-nicht etappiert begrünten Unter- mäss Teil 3, nicht(Zwischenbegrü- boden anlegen. befahren, sofortnung) begrünen.

Materialabbau Auf fertige Etappeetappiert (Direkt- (Unterboden an-umschlag) gelegt) auftragen

und begrünen.

Grossbaustellen: Aushub- und Pisten- Von überbautenStrasse, Bahn etc. bereich abhumusie- Flächen, soweit er

ren. Depotfläche überschüssig ist.nicht abhumisieren.

Aushubdeponien, Aushub- undAuffüllungen Zufahrtsbereich ab-

humusieren, Depot-fläche nicht abhu-misieren.

Erdverlegter Kein Abtrag, Oberboden undLeitungsbau ausser im Aushub direkt auf

Grabenbereich. die Grasnarbe legen.

Leitungsbau, Piste direkt auf dasMastenbau Gras legen, punk-

tueller Bodenab-trag im Bereich derFundamente.

16

Teil 2

Bodenabtrag

Wahl des Zeitpunkts

Wenn der Bodenabtrag unumgänglich ist,müssen zumindest alle Vorkehrungen getrof-fen werden, damit der belebte Boden keinenallzu grossen Schaden erleidet. Grundsätzlichsoll der Boden beim Eingriff durchgehendtrocken sein; nach Möglichkeit sollte er direktwiederangelegt und in jedem Falle sofort be-grünt werden. Nur bei sehr kurzen Eingriffen,wie etwa beim Leitungsbau, kann auf dieBegrünung verzichtet werden. AufwachsendeUnkräuter sind vor Samenreife zu mähen(nicht abspritzen!).

Die Voraussetzungen für Arbeiten bei trocke-nem Boden und für rasches Begrünen sind nurwährend der Vegetationsperiode, welche inTallagen länger dauert als im Gebirge, gege-ben. Alle Arbeiten mit Kulturerde sind für dieSommermonate zu planen.

Der Boden ist im Spätherbst oft trockener alsim Frühsommer, sodass auch im Oktobernoch unter idealen Verhältnissen gearbeitetwerden kann. Das Anlegen einer Dauerwiesehat vor Mitte August zu geschehen. Bei späte-ren Begrünungen muss notfalls ein Winter-getreide (Grünroggen etc.) eingesetzt werden.

Bodenfeuchte

Oberboden (Humus) wie Unterboden dürfenkeinesfalls in durchnässtem Zustand befahren,abgetragen, verschoben, zwischengelagert undwiederangelegt werden. Die jeweils noch zu-lässige Bodenfeuchte ist abhängig von derBodenart (Tongehalt) sowie von Gewicht undFlächendruck der zum Einsatz gelangendenMaschinen und Fahrzeuge. Als Messgrösse hatsich nicht der absolute Wassergehalt, sonderndie Wasserspannung, auch Saugspannung ge-nannt, als günstig erwiesen. Diese erlaubt es,festzustellen, welche Porenklassen jeweilsnoch mit Wasser gefüllt bzw. bereits entwäs-

Durch das Entfernen des humushaltigen Ober-bodens wird der Bodenkörper seiner wichtig-sten Schutzhülle beraubt. Freigelegter Unter-boden ist instabil und den Einflüssen der Wit-terung schutzlos ausgesetzt. Die biologischeAktivität im Boden konzentriert sich nämlichauf die oberflächennahen Schichten, welchein der Regel kurzzeitig auch ohne schützendePflanzendecke stabil genug sind, um demAbtrag (Erosion) durch Wasser und Wind zuwiderstehen. In intensiv genutzten Acker-böden, namentlich den humusarmen Lössbö-den, ist die oberste Bodenschicht aber imunbedeckten Zustand ähnlich erosionsgefähr-det wie blossgelegter Unterboden.

Der Eingriff des Bodenabtrags wiegt schwerer,wenn Boden nicht direkt wieder angelegtund begrünt, sondern für kürzere oder längereZeit zwischengelagert wird.

Dass freigelegter Unterboden den Einflüssender Witterung schutzlos ausgesetzt ist, zeigtder Zerfallstest im Wasser:

In zwei Gläsern mit Wasser wird je ein etwagleich grosser Brocken Erde aus dem Oberbo-den und aus dem Unterboden sorgfältig ein-gelegt. Nach kurzer Zeit beginnt der Brockenaus dem Unterboden zu zerfallen, während derOberboden intakt bleibt.

Abtrag als Eingriff

Viele Kantone verfügen zudem über Merkblät-ter und Arbeitsrichtlinien mit weitergehendenund detaillierten Vorschriften über denAbtrag von Oberboden (siehe auch Literatur-hinweise, S. 6).

17

Teil 2

Messen mit Tensio-metern (vgl. Kapitel 8.2)

Unterhalb Bereich pF 2 dürfen keine Baumaschi-nen mehr eingesetzt werden. Ab pF 2.5 sindmit den gebräuchlichen Baumaschinen (Raupen-fahrwerke) in der Regel keine grösseren Schädenmehr zu erwarten. Ab pF 2.8 ist der Boden auchfür schwere Maschinen tragfähig.

pF Cb Entwässerung nach Poren

1,8 6,3 Grobporenbereich entwässert(Gravitationswasser)

2,0 10 > 30 �m Poren entwässern

2,5 31,5 > 10 �m Poren entwässern

2,7 50 > 06 �m Poren entwässern

2,8 63 > 05 �m Poren entwässern

2,9 80 Messgrenze Tensiometer

4,2 1500 alle Mittelporen entwässert(permanenter Welkepunkt)

Die Messung der Saugspannung mit Tensio-metern ist eine altbewährte Methode, diein der Praxis z.B. bei der Bewässerung von Kul-turen eingesetzt wird. Tensiometer sind in denverschiedensten Ausführungen bis zum digi-talen, elektronisch gesteuerten Gerät erhält-lich. Für den Einsatz auf der Baustelle ist dereinfache und robuste Manometerapparatgeeignet. Er ist preisgünstig und arbeitet un-abhängig von einer Stromquelle.

SchematischeDarstellung einesTensiometersund seiner Kompo-nenten

Manometer

Schraubverschluss

Wasserfüllung

Keramikkerze

Schaft

Dichtung

Installation

Für eine zuverlässige Messung müssen fünfTensiometer pro Standort eingesetzt werden,da Bodenunterschiede grosse Streuungenbewirken können. Das Tensiometer wird in einexakt vorgebohrtes Loch auf 35 cm Tiefe ge-setzt. Damit ein guter Bodenkontakt entsteht,wird das ausgebohrte Erdmaterial mit etwasWasser vermischt und ein wenig von diesem

sert sind. Für die Wasserspannung (Kap. 7.2)ist im Tiefbau der pF-Wert geläufiger; im Feldwird die Spannung mit dem Tensiometer inCentibar gemessen. Nachfolgende Tabelleschafft die nötige Verbindung zu den wichtig-sten Eckwerten.

Bodenabtrag18

Teil 2

Ablesung und Auswertung

Nach einem Tag kann mit dem Ablesen derSaugspannung begonnen werden. Von den Re-sultaten einer Gruppe wird der Medianwertermittelt. Abgelesen werden muss in täglichenoder zumindest gleichbleibenden längerenAbständen, immer zur gleichen Tageszeit, vor-zugsweise am Morgen. Die gleichzeitige Mes-sung der Niederschläge gehört dazu.

Wartung

Der Innenraum des Tensiometers ist mit Was-ser gefüllt. Bei einer Saugspannung von ca.80 Cb kann die Saugspannung schlagartig zu-sammenfallen (sog. Abhängen).

Abgehängte Tensiometer müssen geöffnet undmit entlüftetem (am besten abgekochtem)Wasser wieder aufgefüllt werden. VerbleibendeLuft im waagrechten Teil der Abzweigung zurManometerdose muss mit einer Entlüftungs-pumpe abgesaugt werden, da durch die Luft-kissenwirkung ein Teil der Saugspannung ab-gefedert und die Messgenauigkeit beeinträch-tigt wird. Eingesetzte Tensiometer dürfen niegeschüttelt werden.

Für den Winterbetrieb muss dem Wasser imTensiometer ein Frostschutzmittel beigefügtwerden.

Lagerung

Einmal benützte Tensiometer sollen nicht ein-trocknen, weil die Poren der Saugkerze wegender im Bodenwasser gelösten Salze verkrusten.Sie sollen an einem frostsicheren Ort in destil-liertem bzw. entionisiertem Wasser (auch sau-beres Regenwasser ist geeignet) bis zum näch-sten Einsatz aufbewahrt werden. Schmutz und

Abtragsmächtigkeit

Der gut entwickelte Boden teilt sich im Profilgrob gesehen in drei “Schichten”, sog. Hori-zonte (A, B und C) auf. Diese Horizonte sinddurch fliessende Übergänge oder klarenSchichtverlauf getrennt und deshalb als solcheauch mehr oder weniger gut erkennbar. Jenach Ausgangsmaterial und Bodentyp hilft

auch eine deutlichefarbliche Abgrenzungmit, die Horizontie-rung festzustellen.

Schema eines Boden-profils mit Oberboden(A), Unterboden (B)und Ausgangsmaterial(C). In Rohböden (AC-Böden) liegt der humus-haltige und belebteOberboden direkt aufdem unverwitterten

Ausgangsmaterial auf. Dieses kann sowohl ausfestem Gestein (Fels), als auch aus Lockersediment(Ton, Lehm, Silt, Sand, Kies) bestehen.

A

B

C

Brei vor dem Einsetzen des Geräts in das Bohr-loch gegeben. Nach dem Einsetzen des Tensio-meters wird das Bohrloch an der Oberflächenoch mit etwas Tonpulver bestreut und ange-drückt, damit kein Wasser entlang des Schafteseinsickert und das Messresultat verfälscht.Auch eine gut schliessende Gummimanschetteverhindert das Eindringen von Regenwasser.

Algenbesatz sind vor dem Einlagern zu entfer-nen. Vor dem Wiedereinsetzen im nächstenJahr ist eine sorgfältige Funktionskontrolle an-gezeigt.

Bodenabtrag 19

Teil 2

Unterboden

Der darunterliegende B-Horizont besteht ausverwittertem mineralischem Material undweist einen deutlich geringeren Humusanteilauf. Deshalb ist er auch weniger dunkel ge-färbt. Zumindest in der oberen Ausdehnungist er noch gut durchwurzelt und biologischaktiv. Nach unten geht er, mehr oder wenigerdeutlich, in den unverwitterten C-Horizontüber; bei Fels und Kies ist der Übergang bessererkennbar als in skelettfreien Lehmen und inLöss.

Materialeignung

Neben den beschriebenen bodenkundlichenKriterien spielt auch die Eignung des abgetra-genen Materials eine wichtige Rolle. Die Eig-nungskriterien sind in Teil 1 beschrieben.Im Sinne des Bodenschutzes ist darauf zu ach-ten, dass geeignetes Material aller Kategoriensinnvoll verwertet werden kann.

Verfahren undMaschineneinsatzDie negativen Auswirkungen tiefbaulicherEingriffe auf den Boden, vor allem die Boden-verdichtung, lassen sich mit der Auswahl unddem Einsatz von Maschinen und mit zweck-mässigen Arbeitsabläufen stark beeinflussen.

Geeignet für den Abtrag sind Bagger (ev. Drag-line), Dozer und leichte Schürfkübelraupen,wobei Lage, Form und Grösse des Einsatzge-bietes und die Umlagerungsdistanz eine wich-tige Rolle spielen.

Ungeeignet sind hingegen wegen der schlech-ten Gewichtsverteilung, des hohen Auflage-druckes (Punktbelastung) oder der schlechtenEffizienz, alle Pneu- und Raupenlader, Frontla-der an Traktoren und Bobcats sowie Radscra-per.

Einsatzgrenzen

Die zulässige Saugspannung für den boden-schonenden Maschineneinsatz kann für jedeMaschine individuell berechnet werden. Siegibt die Saugspannung an, bei welcher ein Bo-den befahren werden kann, ohne dass nach-haltige Schäden erwartet werden müssen.

Unter 10 Centibar Saugspannung dürfen keineBaumaschinen eingesetzt werden.

Die Messung der Bodenfeuchte findet dortstatt, wo der Boden nach dem Abhumusierenbefahren wird, d.h. auf 35 cm Tiefe. Auchwenn der Oberboden abgetrocknet ist, kannder Unterboden noch stark feucht sein.

Einfluss der Bodenart

Wichtig ist auch die Berücksichtigung der Bo-denart. Bei Böden mit hohem Tongehalt(> 30 %) muss zur zulässigen Saugspannungein Zuschlag von 10% gemacht werden.

Der A-Horizont kann durch seine dunkle Farbeim Profil klar erkannt werden. Er ist biologischaktiv und weist, verglichen mit dem Unterbo-den, einen hohen Anteil an Humus auf. Er istin der Regel dicht mit Wurzeln durchsetzt,von Wurmgängen durchzogen und dadurchziemlich locker gelagert. Im Ackerbaugebietentspricht der A-Horizont etwa der gepflügtenTiefe.

Bodenabtrag

Oberboden

20

Teil 2

Für Radfahrzeuge ist diese Formel nichtanwendbar. Die entsprechenden Angaben zurBodenverträglichkeit von Pneufahrzeugenfinden sich in Kapitel 7.

Mehrfachbelastung

Wenn an einer Stelle mehrere Durchfahrten zuerwarten sind, nimmt der Verdichtungseffektmit abnehmender Saugspannung schneller zu.Solche Arbeiten und Abläufe (schiebende undschürfende Geräte, rollender Transport) sindin Grenzsituationen einzustellen.

Berechnung der zulässigenSaugspannung

Die zulässige Saugspannung kann für jedemit Flachfahrwerk (Raupe) ausgerüsteten Ma-schine individuell berechnet werden, wenndas Gewicht (beladen) und die Flächen-pressung (beladen) bekannt sind (siehe auchKapitel 7).

Formel für die Berechnungder zulässigen Saugspannung

in Centibar:

Bodenabtrag

Gewicht (Tonnen) x Flächenpressung (bar) x 1.25

21

Teil 3

Vorschriften

Zwischenlagerung

Zwischenlagerung

In einigen Kantonen bestehen Vorschriftenüber die Zwischenlagerung von Bodenmate-rial, speziell von Oberboden. Diese Vor-schriften bezeichnen die maximale Schütthö-he (meist zwischen 1,5 m - 2,5 m), wobeizwischen dem lose geschütteten und dem ab-gesetzten Zustand noch unterschieden werdenmüsste. Sie verlangen in der Regel dasAnschütten rückwärts, d.h. ohne Befahren desdeponierten Materials. Weitere Richtlinienwurden vom VSS (Vereinigung Schweiz-erischer Strassenfachleute, vgl. untenstehendeTabelle), vom FSK (Schweizerischer Fachver-band für Sand und Kies) und von der BGS

(Bodenkundliche Gesellschaft der Schweiz)erarbeitet, die sich im gleichen Sinne zur Zwi-schenlagerung von Oberboden äussern.

Für anschliessende Rekultivierungen mussnicht nur Oberboden, sondern auch geeigne-tes Unterbodenmaterial vorhanden sein. DieVorgaben zur Zwischenlagerung von Ober-und Unterboden können untenstehender Ta-belle entnommen werden.

Der vorliegende Teil 3 soll bereits bestehendeVorschriften sinnvoll ergänzen. Bei der Suchenach optimalen Möglichkeiten und unterBerücksichtigung der Bodenart und ihrer spe-zifischen Eigenschaften sind gewisse Abwei-chungen durchaus möglich.

Schütthöhen und Saugspannungen bei derZwischenlagerung von Bodenaushub (6)

Art des Bodenaushubes Lose Schütthöhe Zulässige Saugspan- Allgemein gültigedes Zwischen- nungen bei Abtrag/ Massnahmen:lagers: Schüttung:

Oberboden für kurzfri- ≤ 2,5 m sandig: > 25 Centibarstige Zwischenlagerung tonig: > 35 Centibar(< 1 Jahr)

Oberboden für langfri- ≤ 1,5 m sandig: > 25 Centibarstige Zwischenlagerung tonig: > 35 Centibar(> 1 Jahr)

Unterboden, stark bis ≤ 1,5 m > 35 Centibarextrem verdichtungs-empfindlich (4)

Unterboden, normal bis ≤ 2,5 m > 25 Centibarschwach verdichtungs-empfindlich (4)

Unterboden, kaum ver- > 2,5 m > 15 Centibardichtungsempfindlich (4)

- Ober-/Unterboden im-mer getrennt abtragenund zwischenlagern.

- Zwischenlager auf gutdurchlässiger, nicht ver-dichtungsgefährdeterUnterlage anlegen.Lagerflächen nicht ab-humusieren.

- Zwischenlager nie mitBaumaschinen befahrenund nie mit Rindernbeweiden. Zwischen-lager mit Tiefwurzlernbegrünen.

22

23

Teil 3

Zwischenlagerung

Auswirkungender ZwischenlagerungDie oberflächennahe, gut durchlüftete Boden-schicht ist durch eine rege biologische Tätig-keit entstanden. Der chemische Stoffwechseldieser Bodenschicht läuft unter aeroben Be-dingungen ab. Die Bildung von Humus undwichtigen Ton-Humuskomplexen sind charak-teristische Eigenschaften dieser sauerstoffrei-chen Zone.

Pflanzenwurzeln, Regenwürmer und andereBodentiere erschliessen unterhalb dieserSchicht immer tiefere Horizonte. Die Porosität,der Humusgehalt und die biologische Aktivitätnehmen aber mit zunehmender Tiefe deutlichab.

Wird nun solcher Boden an ein Depot ge-schüttet, so treten vorerst im am weitestenvon der Aussenluft entfernten Depotkern “Er-stickungserscheinungen” auf. Unter anaero-ben Bedingungen “erstickt” das Bodenleben,Fäulnisvorgänge setzen ein und es entstehenFaulgas oder Methan. Wird das Depot wiederabgetragen, so können Graufärbung und oftdeutlicher Faulgeruch des Bodens festgestelltwerden (Klärschlammgeruch).

Mit der trapezförmigen Schüttung der Zwi-schenlager wird, zusammen mit einer Höhen-begrenzung, versucht, die anaerobe Kernzonedes Depots möglichst klein zu halten oder zuvermeiden.

Durch das Eigengewicht werden tieferliegendeSchichten innerhalb des Depots verpresst. Da-bei gehen als erstes die grossen, luftführendenGrobporen verloren. Unter dem Zwischenlagerwird der Boden ebenfalls leicht verdichtet unddamit abgesenkt, so dass sich hier Wasser sam-melt, welches kapillar im Depot aufsteigt unddieses stark vernässen kann.

Deshalb muss ein Konzept zum Schutze desZwischenlagers gefunden werden. Je längerdieses liegen bleibt, desto wichtiger ist die Ein-

haltung dieses Konzepts. Für den einzelnenFall geht es darum, innerhalb der gegebenenMöglichkeiten jene Variante zu finden, welchedie grösstmögliche Anzahl positiv wirkenderFaktoren vereinigt.

Anlegender ZwischenlagerDen unterschiedlichen Bedürfnissen entspre-chend haben Depots unterschiedlichen zeitli-chen Bestand und verschiedene Formen:

Kurzzeitiges Depot(Kategorie A)

Kommt z.B. beim Rohrleitungsbau, Wegebau,Kanalisationsbau etc. vor, wo die Bauzeitund damit die Zeit der Zwischenlagerung einJahr nicht überschreitet.

Längerfristiges Depot(Kategorie B)

Bleibt in der Regel über mehrere Jahre beste-hen, wie dies etwa bei Grossbaustellen, beimKies- oder Felsabbau, bei Sand- und Tongrubensowie bei offenen Deponien der Fall ist.

Form und Gestaltung

Bei den Formen kann zwischen der trapezför-mig-länglichen, nicht bewirtschafteten Mieteund dem flächig angelegten, landwirtschaft-lich genutzten Depot unterschieden werden.

Die nachfolgenden Grundsätze zum Schutzdes Bodens sind für die Kategorie B zwingend.Für Kategorie A sind Abweichungen eher tole-rierbar.

24

Teil 3

Zwischenlagerung

Wasserabfluss

Das Depot soll so angelegt sein, dass Oberflä-chenwasser ungehindert abfliessen kannund sich kein Einstau am Depotfuss bildet(Kuppenlage, eventuell Kiesunterlage).

Keinesfalls soll das Depot in Muldenlage oderauf undurchlässigem Boden angelegt werden.

Durchlüftung

Das Depot soll in seinem ganzen Volumengut durchlüftet sein. Es muss deshalb mög-lichst trocken geschüttet und darf nicht befah-ren werden. Der Abstand des Depotkerns zurOberfläche soll möglichst klein sein (steile Tra-pezform). Bei Flächendepots ist die Schütthö-he zu reduzieren.

Gefälle

Die Oberfläche des flächigen Depots ist mitGefälle zu versehen, so dass sich überschüs-siges Wasser nicht ansammelt und einsickert,sondern abfliesst. Dieses Gefälle sollte wennmöglich > 5 % sein.

Begrünung

Das Depot ist unmittelbar nach seiner Anlage,bei grösseren Objekten auch etappenweise,zu begrünen. Dazu ist eine ausdauernde, tief-wurzelnde Luzerne-Kleegrasmischung an-zusäen. Die Wurzeln halten den Boden aktiv.Die Gründecke verdunstet im Sommer bis5 Liter Wasser pro m2 und Tag und hält dasDepot trocken.

Unterboden

Für Unterbodenzwischenlager gelten, mit Aus-nahme der Depotform und der Schütthöhe,weitgehend die gleichen Grundsätze. Auf-grund seiner strukturbedingten Durchlässig-keit kann kiesig-sandiges, rein mineralisches

Unterbodenmaterial an sich hoch geschüttetwerden, jedoch wird der darunterliegendeBoden von zu hoher Auflast verpresst. Durch-lässiges Material ist für den Wiederaufbau vonBöden in unseren niederschlagsreichen Ge-bieten besonders geeignet. Wenig geeignetsind stark tonige Böden oder Unterboden mithohen organischen Anteilen. Der Einfluss derBodenart auf die Schütteigenschaften giltsinngemäss auch für Unterbodenmaterial (vgl.Tabelle Seite 22).

Bodenart und Schütthöhe

Der Zusammenhang zwischen der Bodenartund den physikalischen Eigenschaften einesBodens sind im Grundlagenteil weiter hintenausführlich erläutert. Die zulässigen Schütt-höhen gehen aus der Tabelle von Seite 22 her-vor. Grösser als der Einfluss der Bodenart istder Einfluss der Bodenfeuchte zum Zeitpunktder Umlagerung. Zu feucht umgelagert, rea-gieren vor allem tonige Böden sehr empfind-lich bezüglich Verdichtung. Bei organischemBodenmaterial ist die Erstickungsgefahr mitzunehmender Feuchte grösser. Schluffige Bö-den sind erosionsgefährdet. Auf ein sofortigesBegrünen (Stabilisieren der Oberfläche) ist hierbesonders zu achten. Mitentscheidend für diezulässige Schütthöhe ist die Form der Schüt-tung. Ebenso bestehen Unterschiede zwischender frisch angeschütteten und der abgesetztenMenge.

Flächige Schüttungen

Mittel- bis längerfristige, voraussichtlich meh-rere Jahre dauernde Zwischenlagerung vonOberboden über durchlässigem Untergrund(z.B. Kiesgrubenboden), erlaubt eine Schütthö-he von max. 1.5 m, wenn tiefwurzelnde Pflan-zen (Luzerne-Kleegrasmischung) die Bodenak-tivität aufrecht erhalten.

Kurzfristige, landwirtschaftlich bewirtschafteteFlächenlager, beispielsweise die Bodenbörseeiner Grossbaustelle, können unter günstigenVoraussetzungen (kurze Lagerdauer, geeigneteBodenart, niederschlagsarme Gegend) bis aufmax. 2.5 m Höhe angelegt werden.

25

Teil 3

Zwischenlagerung

Wallförmige Depots

Solche Depots werden in der Regel nicht be-wirtschaftet, sondern lediglich bei Bedarf (z.B.Verunkrautung) gemäht. Sie sind auch seitlichbis in eine gewisse Tiefe durchlüftet unddurchwurzelt. Versuche haben gezeigt, dasssich in höher geschüttetem Bodenmaterial inden ersten zwei Jahren eine von unten herwachsende Erstickungszone bildet, die sichaber mit zunehmender Restrukturierung, vorallem durch Wurzelwachstum und Wurmtätig-keit, deutlich zurückbildet. Im Dreieckprofilwird der Auflagedruck des zusätzlich geschüt-teten Materials halbiert. Trockener Bodenkann bis max. 2,5 m lose gemessene Höhe an-geschüttet werden.

Maschinenund VerfahrenEntsprechend dem Vorhaben wird der Bodenmit derselben Maschine in einem Arbeitsgangausgehoben und seitlich deponiert (beispiels-weise beim Grabenaushub). Bei grösseren Di-stanzen hingegen wird er auf Lastwagen oderDumper verladen und angekippt. Mit Baggeroder Dragline direkt umgesetzt wird bei-spielsweise bei grösseren Geländekorrekturenund Sanierungsarbeiten.

In jedem Falle muss der Boden locker ange-schüttet sein und darf nicht befahren werden.Deshalb können Dozer und Schürfraupen not-falls für den Transport, nicht aber für das An-legen der Bodendepots selber eingesetzt wer-den.

Für das Ausgleichen flächig geschütteter De-pots dürfen nur leichte Planierraupen unter15 Tonnen Gewicht in Moorausführung(Flächenpressung < 200 g/cm2) verwendet wer-den.

Allgemeine Grundsätze

Beim Anlegen von mietenförmigen und flä-chigen Zwischenlagern von Bodenaushubgelten, ähnlich wie bei der Rekultivierung, fol-gende Grundsätze:

• Im Gefälle muss immer von oben nach un-ten gearbeitet werden, damit in keiner Phaseder Arbeiten ein Wassereinstau entsteht.

• Es darf nie auf bereits vernässtem Unter-grund angeschüttet werden. Senkungen derRohplanie, in denen sich Wasser ansammelnkann, sind mit durchlässigem Unterboden-material auszugleichen.

• Direkt angekippte Schüttungen dürfen nurim Streifenverfahren, d.h. ohne Befahren desgeschütteten Materials, durchgeführt wer-den.

• Die Einsaat einer Luzerne-Kleegrasmischungmuss ohne Verzögerung, wenn nötig inEtappen, erfolgen. Eine locker angeschütteteSchicht darf niemals brach liegengelassenwerden.

Zusatzmassnahmen

Grundsätzlich soll so gearbeitet werden, dassZusatzmassnahmen überflüssig sind. In Aus-nahmefällen helfen diese aber mit, boden-und umweltverträgliche Lösungen zu finden.Einige erprobte Möglichkeiten sind nachste-hend dargestellt. Sie betreffen vor allem dielängerfristige Zwischenlagerung von Boden-aushub.

Entwässerung

In ungünstigen Lagen, besonders am Hang,wo das Risiko der Vernässung besteht, ist derEinbau einer Sickerhilfe zu empfehlen. DasAbfangen des Oberflächenwassers oberhalbdes Depots ist wirksamer als aufwendiges Vor-verlegen einer flächigen Kiesunterlage, die inder Regel noch mit einem Trennvlies vor Ver-schlämmung geschützt werden muss.

26

Teil 3

Belüftung

Muss das Depot aus Platzgründen steil ange-schüttet werden, z.B. für eine längerfristigeZwischenlagerung von geeignetem Unter-bodenmaterial bei einer Kiesgrube, kann derDepotabschluss mit starkwurzelnden Pionier-sträuchern befestigt und rutschsicher gemachtwerden. Je nach Standort geschieht dies mitgrünen, direkt vernagelten Weiden-, Erlen-oder Haselstecklingen, mit bewurzelten Jung-pflanzen von Sanddorn, Schwarzdorn,Weissdorn und anderen Arten, als Direktpflan-zung oder in Form von Buschlagen.

Rutschsicherung

Wenn das Zwischenlager höher als vorgese-hen geschüttet werden muss, können Be-lüftungsrohre in den Depotkörper eingelegtwerden. Diese sollen, vor allem im unterenBereich, von beiden Seiten her überschnei-dend verlegt werden, so dass auch dem Kerndes Depots Luft zugeführt wird.

Zwischenlagerung

Wiederherstellung

Wiederherstellung

Umfangund Anwendung

Teil 4

Dieser Teil beschreibt die Wiederherstellungvon Kulturland nach länger dauerndenEingriffen. Er kommt dort zur Anwendung,

Wiederherstellung und Abnahme temporärbeanspruchter Böden (6)

8. Schlussabnahme/Beurteilung(analog Ziffer 5):

- Abnahmeprotokoll derRekultivierung.

- Beurteilung des Erreichten,ev. Vergleich mit dem Aus-gangszustand (4): Spaten-probe, ev. Messung vonEindringwiderstand, Grob-porenvolumen, Infiltrations-rate und/oder gesättigterWasserleitfähigkeit (Kapi-tel 8).

- Ev. Beizug der kantonalenBodenschutzfachstelle.

9. Ev. Schadensbehebung/Re-paratur (analog Ziffer 6).

10. Rückgabe des Bodens zurnormalen Nutzung.

Im konkreten Fall kann auf ein-zelne Schritte verzichtet werden!

1. Vereinbarung mit Bewirt-schafter/Eigentümer.

2. Erstellen der Rohplanie.

3. Entwässerung der Rohplanie:- Gestaltung der Gefälle.- Einbau von Sickerhilfen.- Einbau eines Entwässerungs-

systems.

4. Wiederherstellung mit ange-passten Maschinen und untertrockenen Bedingungen.

Für neuangelegte, tiefgründigelandwirtschaftliche Böden giltin der Regel:- Einbau des Unterbodens

mit mindestens 80 cm Mäch-tigkeit.

- Zwischenbegrünung, falls derUnterboden über längereZeiträume (> 1 Jahr) hinwegzwischengelagert wurde.

- Einbau des Oberbodens mit30-35 cm Mächtigkeit(im Zeitraum Juni-August desJahres nach der allfälligenZwischenbegrünung des Un-terbodens).

5. Zwischenabnahme zur Mängel-behebung (Werkabnahme)unter Anwesenheit der boden-kundlichen Baubegleitung,von Vertretern der Unterneh-mung, Bauherrschaft und Land-eigentümer/Bewirtschafter:- Abnahmeprotokoll (6).- Spatenprobe (Teil 5).- Verbindliche Festlegung von

Art und Dauer der Folge-bewirtschaftung/Folgenut-zung mit Landeigentümerund Bewirtschafter.

6. Im Bedarfsfall Reparatur be-stehender und störenderSpuren des Eingriffs (z. B. mit-tels Tiefenlockerung, Drainageoder Entsteinung).

7. Für alle neuangelegten Bödenmuss eine extensive, scho-nende Folgebewirtschaftung/Folgenutzung erfolgen (Teil 5).

wo Ober- und Unterboden abgetragen undzwischengelagert wurden und neu angelegtund als Kulturlandfläche ”reaktiviert” werdenmüssen. Das Vorgehen hierfür sieht in derRegel wie folgt aus:

27

Wiederherstellung

Teil 4

Vermeidendes AbtragesWo Boden abgetragen wird, besteht meist eineRekultivierungs- bzw. Wiederherstellungs-pflicht. Es ist deshalb besser, vorgängig zu prü-fen, wieweit der Boden bei einem tiefbauli-chen Eingriff überhaupt entfernt werdenmuss.

Für Linienbaustellen bedeutet das bisher prak-tizierte Abhumusieren der Arbeits- und Trans-portpiste einen Mehraufwand bei der Re-kultivierung, der sich nur in begründetenAusnahmefällen rechtfertigen lässt.

Nicht direkt vom Eingriff betroffene Flächensollen also nicht abhumusiert werden. Des-halb sind bei der Planung der Linienführungschwierige Böden zu meiden und verbleibendekritische Abschnitte mit geeigneten Hilfsmit-teln, z.B. Baggermatten oder Kiespisten, vorunzulässiger Verpressung zu schützen. Wenndie Fläche schon vor dem Eingriff Wieslandwar, kann sie sich in den meisten Fällen wie-der selber regenerieren. Ansonsten muss sieneu begrünt werden. Auf weitere Massnahmenkann in der Regel verzichtet werden.

Direktes Wiederanlegen

Wenn ein Boden aus seiner natürlichen Lage-rung herausgeholt und direkt wieder angelegtwird, sind seine Eigenschaften weniger verän-dert, als wenn er vom mehrjährigen Depotgenommen und aufgetragen wird. Die schicht-weise biologische Voraktivierung kann des-

Zweiphasensystem

Es stellt das zweistufige Vorgehen mit derZwischenbegrünung des Unterbodens vor demAuftrag des Oberbodens dar. Dieses Vorgehenist dort anzuwenden, wo der Unterboden abDepot angelegt wird und vor dem Auftragendes Oberbodens mit stark wurzelnden Pionier-pflanzen erschlossen und aktiviert werdenmuss. Eine Zwischenbegrünung ist auch an-gezeigt auf Flächen, auf denen der gewachseneUnterboden freigelegt (abhumusiert) undunbedeckt oder mit Auflage eines Kieskoffersals temporäre Bau- oder Fahrpiste benutztwurde. Sinngemäss ist die Zwischenbegrünungauch anzuwenden bei der Renaturierung vonStrassen, Wegen und befestigten Plätzen.Dieses Vorgehen bedeutet ein Jahr zusätzlicheWartezeit bis zur definitiven Rekultivierungdes Bodens, weil sich nur in seltenen Fälleneine Zwischenbegrünung, der Oberbodenauf-trag und die Wiederbegrünung in derselbenVegetationsperiode bewerkstelligen lassen.

Nachstehend sind die einzelnen Abschnitteeiner vollumfänglichen Rekultivierung, wie siez.B. nach Kiesabbau ansteht, dargestellt.

halb entfallen, d.h. eine Zwischenbegrünungdes Unterbodens vor dem Auftragen desOberbodens ist nicht nötig. Es ist zu prüfen,ob ein direktes Anlegen des abgetragenenOber- und Unterbodens, also die definitiveWiederherstellung des Kulturlandes an einemanderen Ort, ohne Zwischenlagerung desBodenmaterials möglich ist. Der zusätzlicheAuf- und Abladeprozess bedeutet für denBoden nämlich eine zusätzliche mechanischeBelastung. Dazu kommt der finanzielle Mehr-aufwand.

Eine Rekultivierung kann auch mit frisch ab-getragenem Boden vorgenommen werden.Das ist zum Beispiel im Kiesabbau oft der Fall,wenn die abgeschlossene Verfüllung einesGrubenteils direkt wieder mit dem Ober- undUnterboden einer neuen Abbauetappe rekul-tiviert wird.

28

29Wiederherstellung

Teil 4

Schematische Darstellung des Bodenaufbaueseiner Auffüllung und Rekultivierung, wie sie heutein verschiedenen Richtlinien zu finden ist.

Es wird versucht, mittels flächigen Einbaus ei-ner Sickerschicht aus sauberem Kies, das ein-sickernde Wasser in gleichmässig angelegtemGefälle über der Rohplanie in die noch be-stehende, durchlässige Kieswand abzuleiten.Die vorgeschriebene Mindestdicke dieserSchicht, in der Regel 15 cm, genügt nicht,wenn:

a. die zu überwindende Strecke zu lange(Fliesswiderstand),

b. die Rohplanie nicht absolut gleichmässig(Fliessunterbruch),

c. das aufgebrachte Bodenmaterial instabil(Verschlämmung) ist.

Oberboden

Unterboden

Sickerschicht

Auffüllung (Rohplanie)

Kieskörper

Zudem wird diese Sickerschicht meist mitgrobem und gewaschenem Material (Sicker-kies) ausgeführt. In diesem Kies kann dasWasser zwar gut abfliessen. Da der Kieskofferaber keine feinen Poren enthält, kann dasWasser nicht aus dem darüberliegendenBodenkörper einfliessen. Es bleibt wegen derKapillarkraft hängen (Vernässungssaum überdem Porensprung).

Als erstes muss geprüft werden, ob die Roh-planie dicht ist und dicht bleiben muss(geschlossene Abfalldeponie), oder ob sie vorder Anschüttung des Unterbodens eventuellaufgelockert und genügend durchlässig ge-macht werden kann (Versickerungsversuche).

Ist sie nicht durchlässig, so muss festgestelltwerden, wohin anfallendes Sickerwasser abge-leitet und weiterversickert oder durch eineoffene Vorflut abgeleitet werden kann. DiesenAbflussmöglichkeiten muss die Oberflä-chengestaltung von Rohplanie und zukünfti-ger Kulturlandfläche Rechnung tragen.

Oberflächlich angelegte Abflusspfade (offeneGräben) und Auffangbecken für überschüssi-ges Wasser können als bereichernde Elementein diese Planung einbezogen sein. Sie lassensich als ökologische Ausgleichsflächen indie zu gestaltende neue Kulturlandschaft ein-fügen.

Sicker- und Abflusshilfen können beispielsweiseauch so gestaltet werden. Bei diesem System kannviel kostbares Rohmaterial eingespart und trotz-dem eine gute Entwässerungswirkung erreicht wer-den.

Abflussrinnefeste Deponie

Kiesdamm

gelockerte Deponie

Ein guter Boden kann sich nur über einer was-serdurchlässigen Unterlage entwickeln underhalten. Auch im natürlichen Zustand ist einBoden, der unter Stauwassereinfluss steht,in seiner Eigenschaft als Pflanzenstandort unddamit auch in seiner Nutzungsmöglichkeit,immer mehr oder weniger eingeschränkt.Nach Kiesabbau wiederherzustellende Bödenlagen ursprünglich über durchlässiger Unter-lage und haben sich dort meist zu fruchtbarenParabraunerden (Kap. 3) entwickeln können.Deshalb ist die adäquate Rekultivierung in die-sen Fällen äusserst schwierig.

Rohplanie

30 Wiederherstellung

Teil 4

Zwischenbegrünung

Der locker geschüttete Unterboden wird mitlandwirtschaftlichen Geräten vorbereitet undangesät. Das Saatbeet sollte nicht zu fein bear-beitet werden, weil Unterboden ohnehin starkzum Zerfallen und zur Verschlämmung neigt.Die nachfolgende Krustenbildung verhindertdann oft das Aufkommen der Saat.Im grob bearbeiteten Saatbeet gehen die Sa-menkörner teilweise verloren, weil sie zu tiefzwischen die Schollen versinken. Deshalbmuss für die Saat auf Unterboden die empfoh-lene Normalsaatmenge um ca. 50 % erhöhtwerden.

Über die Menge und die Zusammensetzungeiner allfälligen Grunddüngung geben Probenund Nährstoffanalysen Aufschluss. Auch beimAusbringen von organischen Düngemittelnwie Mist und Kompost muss vorsichtig dosiertwerden, da die für den Abbauprozess verant-wortlichen Organismen im wenig belebten

Wahl der Kultur

Verschiedene Richtlinien empfehlen die Ver-wendung von Ölrettich, Gelbsenf und Rübsenals tiefwurzelnde Pflanzen. Diese können ihrepositive Wirkung jedoch nicht in jedem Bo-den voll entfalten. Je nach Bodenart, pH undKlima entwickeln sich andere Pionierpflanzenebensogut. Diese Saatmischungen sind inmancher Beziehung sicherer als Reinsaaten.Andererseits vertragen gewisse Pflanzenaber die Konkurrenz anderer nicht und kom-men in Mischungen nicht auf. Als Reinsaatkönnten sie sich hingegen stark und schnellentwickeln.

Oberbodenauftrag

Der Oberboden wird im Jahr nach der Zwi-schenbegrünung (bei gut abgetrocknetemBoden eventuell noch im gleichen Jahr), spä-testens anfangs August aufgetragen. Wenndie Zwischenbegrünung stark entwickelt ist,muss sie vor dem Überschütten geschnittenund zerkleinert liegengelassen werden (Schle-gelmäher, Mulchmäher).

Abgefrorene, nicht winterharte Pflanzen (Sorg-hum, Sonnenblume, Buchweizen, Ölrettich)müssen in der Regel nicht zerkleinert werden.

Auf das Abführen des Pflanzenmaterials kannverzichtet werden, wenn die Saatbeetzuberei-tung in Form einer tiefen Durchlüftung (Spa-tenpflug, MM100 Grubber) geschieht. Anhäu-fungen von Pflanzenmaterial sind vor demOberbodenauftrag gut zu verteilen (Vermeidensog. Matrazenbildung).

Auftrag des Unterbodens

Je nach Verfahren und Transportdistanz wirdder Unterboden mit Lastwagen, Dumper oderSchürfkübelraupe herangeführt und mit demBagger oder dem Moordozer verteilt. Beigünstigen Verhältnissen (absolut trockenerUntergrund, trockener Unterboden, geeignete,leichte Maschinen und erfahrene Maschini-sten) kann Unterboden direkt mit der Schürf-kübelraupe geschüttet werden.

Fremdes Unterbodenmaterial darf nur einge-baut werden, wenn es die geeignete Qualitätaufweist. Stark toniger oder torfiger Boden darfnicht verwendet werden.

Unterboden kaum vorhanden sind. Flacheingearbeitetes, aktives, organisches Materialwie aerob verrotteter Mist und Kompost kön-nen aber die Startbedingungen merklichverbessern. Gülle und Klärschlamm sind hin-gegen ungeeignet.

31Wiederherstellung

Teil 4

Bearbeitung und Saat

Die lose Schüttmächtigkeit muss mindestens25 - 30 % höher sein als die Mächtigkeit imabgesetzten Zustand. Es ist wenig sinnvoll,humushaltigen Oberboden mehr als 40 cmdick aufzutragen (Ausnahme: Bodenbörse).Die aufgetragene Oberbodenschicht soll Luftbis zum organisch aktivierten Unterboden vor-dringen lassen. Eine Tieflockerung zur Saat-beetvorbereitung kann diese Bedingungennotfalls schaffen.

Das so vorbereitete Saatbeet wird mit einermehrjährigen Kleegras-Luzernemischung (Lu-zerne vorher mit Bakterienpräparat impfen)besät und mindestens drei Jahre schonend be-wirtschaftet (siehe Teil 5).

Der Oberboden kann auf verschiedene Art an-geführt und geschüttet werden. Der vorakti-vierte und durch Wurzeln bereits erschlosseneUnterboden soll dabei möglichst wenig undnur im absolut trockenen Zustand befahrenwerden.

Folgebewirtschaftung

Folge-bewirtschaftung

Vorschriften

Die Dauer und Minderwertsentschädigungder Folgebewirtschaftung wird bei UVP-pflich-tigen Projekten vertraglich mit den betroffe-nen Eigentümern geregelt.

Die Folgebewirtschaftung hat zum Ziel, ingeschädigten, im labilen Zustand befindlichenBöden eine biologische Aktivität aufzubauen,welche die dauerhafte Stabilisierung undRestrukturierung der Böden einleitet und un-terstützt.

Kurzfristige Grünphase

Die Folgebewirtschaftung ist überall dort an-gezeigt, wo Boden in seiner natürlichen Lage-rung stark verdichtet wurde und mit Tief-lockerung behandelt werden musste (z.B. Lei-tungsbau ohne Abhumusieren des Fahr- undArbeitsstreifens). Hier genügt in der Regel eine

NormaleFolgebewirtschaftung

In allen Fällen, in denen der Boden aus seinernatürlichen Lage herausgenommen wurde unddeshalb eine Zwischenbegrünung des Unter-bodens stattgefunden hat, muss die Dauer derFolgebewirtschaftung verlängert werden (z.B.Rekultivierungen nach Kiesabbau, Leitungsbaumit abhumusiertem Fahrstreifen). Eine Vegeta-tionsperiode genügt nicht, um die Gleichge-wichtsverhältnisse im frisch angelegten Bodenwieder herzustellen und zu stabilisieren. AlsMinimum sind dafür drei volle Jahre nötig.Erfahrungen in wenig begünstigten Lagen mitschwierigen Böden zeigen, dass in vielen Fäl-len fünf Jahre, in Einzelfällen zehn Jahre nichtausreichen, um die gewünschte Konsolidie-rung im Boden zu erreichen.

Empfohlene Massnahmen während mehrjährigerFolgebewirtschaftung (6)

Restrukturierungsphase in Form einer exten-siven Grünlandnutzung während eines Jahres,bevor wieder zum normalen Fruchtwechselübergegangen werden kann.

- Keine Stickstoffdüngung,keine Gülle und kein Herbizid-einsatz

- Kein tiefer und kein früherSchnitt

- Keine Beweidung- Genügende Entwicklungsdauer

(mindestens 4 Jahre, von Werk-abnahme bis Rückgabe zur nor-malen Nutzung)

Nachstehende Massnahmen sindEmpfehlungen für die mehr-jährige Folgebewirtschaftungfrisch angelegter landwirt-schaftlicher Böden (nach erfolg-ter Zwischenabnahme). Sieermöglichen eine erfolgreicheRestrukturierung des Bodens

(Rekultivierung vor der Schluss-abnahme und vor der Rückgabezur normalen Nutzung):

- Nur im trockenen Zustandund mit leichten Maschinen be-fahren

- Keinerlei Bodenbearbeitung- Anbau von Tiefwurzlern (Luzer-

ne/Rotklee)- Dürrfutternutzung

Teil 5

32

33

Düngung

Die sorgfältige Folgebewirtschaftung hatzum Ziel, in einem wiederhergestellten Bodendie für die Bodenfruchtbarkeit notwendigenEigenschaften herbeizuführen. Dies sind vorallem:

• Befestigung der labilen Bodenstruktur durchLebendverbau mit Wurzelwerk. Damit wirddie Tragfähigkeit und Befahrbarkeit des Bo-dens verbessert.

• Verdunstung überschüssigen Wassers: EineWiese verdunstet an einem einzigen Som-mertag bis zu fünf Liter Wasser pro m2.

• Biologische Erschliessung inaktiver, verdich-teter Schollen durch Feinwurzeln: DurchWurzelbakterien der Luzerne werden pro haund Jahr bis zu 170 kg reiner Stickstoff ausder Luft fixiert.

• Förderung der Bodentiere, vor allem derRegenwürmer, welche nebst dem Grabenvon Grobporen vor allem auch für dieBildung der Ton-Humuskomplexe (Krümel)im Boden wichtig sind.

Damit diese Ziele erreicht werden, ist es not-wendig, den Bewirtschafter davon zu über-zeugen, dass während der Folgenutzungsphasenicht die Maximierung des Ertrages, sonderndie Optimierung der Lebensbedingungen fürPflanzen und Bodentiere absoluten Vorranghat. Es ist deshalb sinnvoll, Fragen derFolgebewirtschaftung und der Ertragsausfall-entschädigung im Voraus zu regeln.

Folgebewirtschaftung

Die Düngung richtet sich grundsätzlich nachdem standortspezifischen Nährstoffangebot,das vorgängig durch eine Bodenanalyseermittelt wird. Die Probenahme erfolgt anmindestens 15 Punkten, welche gleichmässigüber die zu beprobende Fläche verteilt sind.

Kein Stickstoff

Überdüngte Bestände entwickeln kein robu-stes Wurzelwerk, die tiefe Durchwurzelungentsteht dann, wenn die Pflanze ihre Nähr-stoffe und ihr Wasser im Boden suchen muss.Um den Bestand der Luzerne zu fördern, istauf die Stickstoffdüngung zu verzichten.

Organische Dünger

Organische Dünger in Form von gut verrotte-tem Mist oder Kompost sind in mässigenGaben feinverteilt auszubringen. Sie werdenvon den Regenwürmern gut angenommenund fördern die Entwicklung des Wurmbe-standes. Durch die Grab- und Fresstätigkeit derWürmer wird die mineralische Feinerde mitder organischen Substanz im Verdauungstraktder Bodentiere intensiv vermischt. Es werdenwertvolle Ton-Humuskomplexe (Krümel) ge-bildet.

Keine Gülle

Teil 5

Gülle schadet dem Wurmbestand, da geradedie wertvollen, tiefgrabenden Arten in ihrensenkrechten Gängen nicht flüchten könnenund so verätzt werden. Ebenso fördert die Gül-le den Graswuchs, welcher die Luzerne kon-kurrenziert und verschwinden lässt. Auf Gülleund Klärschlamm als Düngemittel ist währendder Folgebewirtschaftungsphase zu verzichten.Schwache Gaben gut belüfteter, nicht ätzenderVollgülle sind ab dem zweiten Standjahr tole-rierbar.

WirkungsweiseBestehen innerhalb der Parzelle flächige Un-terschiede, so sind solche Abschnitte separatzu beproben und zu kennzeichnen. Es emp-fiehlt sich, eine umfassende Analyse durchzu-führen und sowohl die wasserlöslichenNährstoffe als auch den Nährstoffvorrat be-stimmen zu lassen.

34 Folgebewirtschaftung

Nutzung

Im Saatjahr ist bei Frühsaaten ein Herbst-schnitt, bei späteren Saaten ein Säuberungs-schnitt angezeigt, bei dem das spärlichanfallende Mähgut breit liegengelassen wird.Luzerne nie zu früh und nicht zu tief mähen!

Dürrfutter oder Silage

Ab dem zweiten Jahr wird eine regelmässigeDürrfutternutzung empfohlen. Damit istdas Risiko der Bodenverdichtung am gering-sten. Wenn strikte auf trockene, tragfähigeBöden geachtet wird, kann auch die Silagetoleriert werden.

Kein Eingrasenund kein Weidegang

Teil 5

Auf das Eingrasen und den Weidegang istin dieser Phase zu verzichten. Häufiges Mähenschwächt den Luzerne- und Rotkleebestandund kann zudem zu Bodenverdichtungführen. Beim Weiden entstehen punktuelleBodenverdichtungen. Ebenso verdrängt dasWeiden Luzerne und Rotklee als wertvolleTiefwurzler rasch.

Erfolgskontrolle

Kontrolledes Nährstoffhaushaltes

Während der Folgebewirtschaftungszeit wer-den Mängel wie Staunässen, Erstickung etc.an Veränderungen des Pflanzenbestandeserkennbar. Normalerweise sollte sich ein Be-stand nach sorgfältiger Rekultivierungsarbeitregelmässig entwickeln und mit zunehmenderDauer immer kräftiger und ausgeglichenerwerden. Starke Bestandesunterschiede zeigenMängel an, die in aller Regel durch Zusatz-massnahmen wie Tieflockerung und Drainagekorrigiert werden müssen.

Spatenprobe

Mit der Spatenprobe wird an mehreren Stel-len, auch unmittelbar ausserhalb der Rekulti-vierungsfläche, ein ca. 45 cm tiefes Loch ge-graben und ein zusammenhängendes StückBoden auf die volle Tiefe ausgehoben. DieserErdblock wird von oben nach unten sorgfältiguntersucht. Die Feststellungen werden in Ab-schnitten von 5 cm protokolliert (vgl. neben-stehendes Formular).

Vor allem interessieren in diesemZusammenhang:

• der Einstichwiderstand (Verdichtungsgrad),

• Regelmässigkeit und Tiefe der Durchwurze-lung (Erschliessung),

• die Anwesenheit und Tätigkeit der Boden-tiere (vor allem der Regenwürmer),

• die Form und Stabilität der Krümel,

• die Abbautätigkeit auch in tieferen Be-reichen (sind keine Überreste der Zwischen-begrünung mehr zu finden?) und

• die Lagerungsdichte und Durchlüftung(sind Schollen gut brechbar, gibt es stickigeund verfärbte Zonen?).

Die Spatenprobe bildet zumeist Bestandteilder Abnahme grösserer Rekultivierungen durchdie zuständigen Aufsichtsstellen.

Unter ähnlichen Bedingungen wie zu Beginnsoll nach etwa zwei bis drei Jahren Folgebe-wirtschaftung die Nährstoffversorgung durchBodenanalysen erneut überprüft werden. Umdie Vergleichbarkeit der Resultate zu gewähr-leisten, sind die Proben demselben Labor zurUntersuchung zuzuweisen. Zur Interpretationder Ergebnisse sollte ein versierter Pflanzen-bauberater beigezogen werden.

Folgebewirtschaftung

Teil 5

Formular Spatenprobe (4)

Einfache Beprobung EmpfehlungenBodenoberfläche Massnahmen

locker, gut aggregiert keineverschlämmt, verkrustet striegeln, lockernerodiert Einsaat

Bodenfeuchte / Umschreibung Verdichtung vermeidentrocken, hartschollig befahren, aber nicht fein bearbeitenerdfeucht, brüchig, gar bearbeiten, aber nicht befahrennass, breiig oder knetbar weder befahren noch bearbeiten

Lufthaushalt, biologische Tätigkeit AktivierenGeruch, Farbe, Abbau organischer Masse Grünbrache, Kunstwiese anlegenGraufärbung, stinkig nicht nass bearbeiten, ev. pfluglosErntereste nicht abgebaut flacher bearbeiten

Weitere Angaben (Kultur, Bestand, Vernässung usw.)

Datum: Unterschrift:

Spatenprobe Bodenart:

Kriterien Bodentiefe [cm]05 10 15 20 25 30 35 40

Genereller Bodenzustandlocker, krümelighart, zäh, verklumptnicht abgebaute organische SubstanzGeruchangenehm, erdig, frischstinkend, klärschlammähnlichgeruchlosFarbewarm, regelmässigfahl, fleckigFeinstrukturweichbrüchig, rundlichhart brechend, scharfkantigDurchwurzelungdicht, regelmässigauf Risse und Wurmgänge beschränktkeineWürmersichtbar, aktivkeine Aktivität

35

36 Folgebewirtschaftung

Teil 5

In drei Jahren Folgebewirtschaftung kann einBoden niemals seine volle Strukturstabilitätaufbauen. Dieser Tatsache muss bei der acker-baulichen Wiederinkulturnahme Rechnunggetragen werden. Auf den Anbau von boden-zehrenden Hackfrüchten wie Kartoffelnoder Feldgemüse, von spät zu erntenden Kul-turen mit schwerlastigen Ernteverfahrenwie Zuckerrüben oder Silomais, sollte in denersten darauffolgenden Jahren unbedingtverzichtet werden. Eine getreidebetonte Frucht-folge, mit möglichst früher Zwischenschaltungeiner Kunstwiese, ist zu bevorzugen.

Es ist wenig sinnvoll, Boden mit viel Aufwandlocker anzulegen, um ihn nachher in Tiefenzu verdichten, die nicht oder nur mit grossemAufwand wieder gelockert werden können.Tieflockerung ist kein Heilmittel gegen Boden-verdichtung. Es ist ein ziemlich grober Ein-griff, der die Voraussetzungen für eine Restruk-turierung des geschädigten Bodens schafft.Dieser Eingriff darf keinesfalls als beliebig oftwiederholbare Bodenbearbeitungsmassnahmeangesehen werden.

Übergangzur Fruchtfolge

Teil 6

Befahren desBodens bei tiefbau-lichen Eingriffen

Befahrendes Bodens

Bodenfruchtbarkeiterhalten

Für die Bewirtschaftung des Bodens, für dieErnte und für den Abtransport des Erntegutesmuss natürlicher Boden in Feld und Waldbefahren werden. Mit zunehmender Mechani-sierung entstehen daraus bereits Probleme.Diese sind erkannt und müssen im Rahmender neuen Artikel über den physikalischen Bo-denschutz in der Verordnung über Belastun-gen des Bodens (VBBo, 7) angegangen werden.

Wenn Boden für tiefbauliche Zwecke befahrenwird, herrschen meist andere Vorausset-zungen. Die wichtigsten Unterschiede zur Be-wirtschaftung bestehen in der Regel darin,dass:

• der Oberboden vorgängig grossflächigabgetragen und zwischengelagert wird (sog.Abhumusieren),

• die Bauarbeiten projektbedingt meist überdas ganze Jahr verteilt ausgeführt werden,

• die Durchfahrten nicht einmalig, wie beiBestellung und Ernte, sondern oft unzähligeMale an derselben Stelle erfolgen,

• meist schwerere Maschinen und Fahrzeugezum Einsatz kommen und

• immer schwergewichtige Materialien wieAushub, Bauelemente, Kies und Beton ver-schoben werden.

Gewisse Tiefbauarbeiten, vor allem für denVerkehr und die Energieversorgung, werdenauch in Zukunft grössere Kulturland- undWaldflächen temporär beanspruchen. Es gehtdarum, die Möglichkeiten des mechanischenBodenschutzes aufzuzeigen, damit sie imRahmen der Planung und Durchführung sol-cher Arbeiten optimal berücksichtigt werden.

Allgemeines und oberstes Ziel ist die langfris-tige Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit (Defi-nition im Kapitel 1 der Grundlagen). Es giltzu verhindern, dass der Boden durch mecha-nische Einwirkungen seine natürlichen Quali-täten als Pflanzenstandort einbüsst. DasGleichgewicht des natürlich gewachsenen Bo-dens muss geschont und jede unnötige Boden-verdichtung oder Störung der natürlichen Ho-rizontierung (Schichtung) vermieden werden.

Dieses Ziel kann durch folgende Massnahmenerreicht werden:

• Boden nur im gut abgetrockneten,genügend tragfähigen Zustand befahren,

• nur geeignete Maschinen und Verfahreneinsetzen,

• unnötige Fahrten vermeiden,

• Fläche des Eingriffes möglichst klein halten,

• jede unnötige Umlagerung von Boden, ins-besondere Abhumusieren, vermeiden und

• Boden nie unbepflanzt, d.h. brach und somitungeschützt, liegen lassen.

Diese Massnahmen müssen zwingend Be-standteil des Vorprojekts, des Hauptprojektsund dessen Zeitplan sowie der entsprechendenAusschreibung sein und in der Realisierungs-phase kontrolliert umgesetzt werden. Dies be-dingt in der Regel den Beizug einer boden-kundlichen Baubegleitung durch ausgewieseneFachpersonen (siehe Teil 0).

Die Umsetzung einzelner Massnahmen indie Praxis ist nachstehend in obiger Reihen-folge kurz erläutert. Detaillierte Angaben

Befahren des Bodens 37

38

Teil 6

Befahren des Bodens

Trockener Boden

Trockener Boden ist tragfähig. Als Mass für dieBefahrbarkeit gilt die Saugspannung, die mitdem Tensiometer gemessen wird. Eine Mess-einheit setzt sich aus fünf Tensiometern zu-sammen. Gültiger Wert ist der Median aus denabgelesenen Einzelwerten. Bei Saugspan-nungen unter 10 Centibar dürfen Böden nichtbefahren werden.

Geeignete Maschinen

Geeignet sind Maschinen mit möglichst gerin-gem Gewicht und guter Gewichtsverteilungbzw. kleiner Flächenpressung. Breite und langeFahrwerke ergeben eine geringere Flächenpres-sung. Optimal ausgerüstete Maschinen kön-nen leicht doppelt so lan-ge Einsatzzeiten erreichenwie normale, besondersin Bauphasen mit relativfeuchtem Boden.

Die Grafik zeigt die zuläs-sige Flächenpressung ing/cm2 (links) und das Ma-schinengewicht in Tonnen(t) bei einer bestimmtenSaugspannung in Centibar(Cb, unten). Es zeigt sichbeispielsweise, dass einBagger mit 16 t Gewichtund einer Flächenpressungvon 1000 g/cm2 beiVerdoppelung der Auf-lagefläche schon ab 10 statterst ab 20 Cb eingesetztwerden darf.

Weniger Fahrten

Die einzelnen Arbeiten sind so zu planen, dasssie mit möglichst wenig Fahrten realisiert wer-den können. Häufiges Befahren ist eine Haupt-ursache der Verdichtung.

Vor allem schwere Pneufahrzeuge (LKW, Pneu-lader) weisen sehr hohe Verdichtungskapa-zitäten auf. Auf ihren Einsatz im Kulturland

sollte daher verzichtetwerden. Für mehrmaligesBefahren sind Saugspan-nungen unter 20 Cb intonreichen Böden (Ton-gehalt > 30 %) generellnicht zulässig, da sich derbeeinflusste Bodenbereichim Zustand plastischerVerformbarkeit befindet.Wo ein mehrfaches Be-fahren des gleichen Ab-schnittes unvermeidlichist, muss für Transport-fahrten vor Arbeitsbeginneine Piste (z.B. Baggerma-trazen oder Kiespiste) aus-gelegt werden.

zu den einzelnen Punkten sind in den folgen-den «Erläuterungen zum Thema Boden» be-handelt.

04 t 08 t 16 t 32 t 64 t

10'000g/cm2

9'000

8'000

7'000

6'000

5'000

4'000

3'000

2'000

1'000

0 10 Cb 20 Cb 30 Cb 40 Cb 50 Cb

1 2 3 4 5 6 7

100

50

0

Anzahl der Durchfahrten

Verdichtungsgrad

39

Teil 6

Kleine Arbeitsflächen

Die beanspruchten Flächen sind immer mög-lichst klein zu halten und einzugrenzen. FürGrossbaustellen, wie beispielsweise den Pipe-linebau, muss das Verfahren in geeigneterForm angepasst werden. Bei Geländeauffüllun-gen und Rekultivierungen sind Zufahrten soanzulegen, dass sie vor dem Auftrag des Unter-und Oberbodens auf ihrer ganzen Fläche ge-lockert werden können.

Kein Abhumusieren

Begrünter Boden ist bedeutend tragfähiger alsAckerboden. Fünf Liter Wasser pro Tag und m2

werden im Sommer dem Boden einer Wieseproblemlos entzogen, bzw. verdunstet. Die Be-grünung der beanspruchten Flächen mussmöglichst früh, am besten schon ein oder zweiJahre vor dem Eingriff erfolgen, damit sich dieWiese voll entwickeln kann. Nach dem Befah-ren erholt sich die Wiese in der Regel rasch.Nur in schweren Fällen muss sie neu angelegtwerden. Meist genügt ein Aufrauhen mit Über-saat.

Boden immer begrünen

gen dort weniger augenfällig, bedeuten aberin den meisten Fällen einen fast vollständigenVerlust der Grobporen. Ohne aufwendige Sa-nierungsmassnahmen können solche Schädennicht mehr behoben werden.

Das saubere Abstossen der Oberbodenschichtvor dem tiefbaulichen Eingriff ins Gelände hatzwar Tradition. Selbst viele Landeigentümersind von der Zweckmässigkeit dieser Massnah-me überzeugt (Argument: weniger Humusver-lust). Aus bodenschützerischer Sicht aber istAbhumusieren allenfalls bei sehr flachgründi-gen Böden vertretbar.

Besonders dort, wo es darum geht, den Bodennur für wenige Durchfahrten zu benützen, istes aber besser, den Oberboden als Schutz-schicht liegen zu lassen. Dieser hat aufgrundseiner biologischen Aktivität ein wesentlichbesseres Regenerationsvermögen als der dar-unterliegende Unterboden.

Im verdichteten Unterboden ist eine Restruk-turierung kaum mehr möglich. Die Sanierungverdichteter Unterböden ist kostspielig undzeitaufwendig.

Auch wenn Aushub nur kurzzeitig zwischenge-lagert wird, ist es besser, ihn auf dem Ober-boden anzulegen. Zwar ist u.U. eine lokale”Erstickung” des Bodens möglich (erkennbaram Faulgeruch beim Wiedereinfüllen des Aus-hubes). Die biologische Aktivität stellt sichaber bei oberflächlichem Auflockern und Be-lüften rasch wieder ein.

Wenn im Oberboden bei gleichem Maschinen-gewicht viel tiefere Spuren als im Unterbodenentstehen, so ist dies auf die Verpressung derGrobporen zurückzuführen. Weil Unterbodenweniger Grobporen enthält, sind Verpressun-

Befahren des Bodens

40 Kapitel 1 - 8

Erläuterungenzum Thema Boden

41

Kap. 1

1. Bodenfruchtbarkeit

1. Boden-fruchtbarkeit

Definitionen

In Art. 2 der Verordnung über Belastungen desBodens vom 1. Juli 1998 (7) ist der Begriffder Bodenfruchtbarkeit wie folgt umschrieben:

Im Dokument “Physikalischer Bodenschutz”der Bodenkundlichen Gesellschaft der Schweiz(15) wird die Bodenfruchtbarkeit definiert alsFähigkeit des Bodens, seine Funktionen zu er-füllen, und zwar sowohl innerhalb seiner Öko-systemgrenzen als auch in Wechselwirkung mitanderen Umweltsystemen. In diesem Sinne ist

die Bodenfruchtbarkeit alsMass für die Multifunktionali-tät des Bodens zu interpretie-ren.

Die wichtigsten Funktionendes Bodens sind:

• Bioreaktor für den Abbauorganischer Stoffe

• Standort für die natürlicheVegetation und für Kultur-pflanzen

• Lebensraum für Boden-organismen

• Filter und Puffer für Stoffe

• Ausgleichskörper im Wasser-,Luft- und Wärmehaushalt

• Geschichtliche Urkunde(Boden als Informations-träger)

• Tragende Unterlage fürBauten bzw. Fahrbahn fürFahrzeuge und Geräte

• Rohstoffreservoir

Boden gilt alsfruchtbar, wenn

a. er eine für seinen Standorttypische artenreiche,biologisch aktive Lebensge-meinschaft und typischeBodenstruktur sowie eineungestörte Abbaufähigkeitaufweist,

b. natürliche und vom Men-schen beeinflusste Pflanzenund Pflanzengesellschaftenungestört wachsen undsich entwickeln könnenund ihre charakteristischenEigenschaften nicht be-einträchtigt werden,

c. die pflanzlichen Erzeug-nisse eine gute Qualitätaufweisen und die Gesund-heit von Menschenund Tieren nicht gefähr-den,

d. Menschen und Tiere,die ihn direkt aufnehmen,nicht gefährdet werden.

42

Kap. 2

2. Bodenleben

2. Bodenleben

Im Boden lebt eine vielfältige Tier- und Pflan-zenwelt. Bekannt und augenfällig sind vorallem die grösseren Bodentiere wie Würmer,Schnecken, Insekten und deren Larven. Diesemachen jedoch zahlen- und gewichtsmässignur einen kleinen Teil der Biomasse des Bo-dens aus. Der weitaus grösste Teil des Boden-lebens ist mit dem Auge kaum oder gar nichterkennbar.

Dieses Kapitel vermittelt nur einen kleinenÜberblick und wird der Bedeutung der Boden-biologie damit kaum gerecht. NachstehendesSchema versucht, den Anteil der Biomasse ineinem Oberboden graphisch vereinfacht dar-zustellen.

2.1 GrenzbereichBoden/PflanzeDie Pflanze findet im Boden Halt und Nah-rung. So kann sie wachsen und sich ver-mehren. Der Boden wiederum wird durch dasWachstum der Pflanzenwurzeln erschlossen.Ausscheidungen der Pflanzenwurzeln lösenNährstoffe aus dem Boden. Bodenteile, vor al-lem solche aus Kalk, werden durch dieseWurzelausscheidungen angegriffen, verwittert

Abb. 02: Zeichnerische Darstellung des Lebens imBereich eines Krümels. Natürliche Bildgrösse ca.4 mm Seitenlänge. In der oberen Bildmitte ist eineMilbe, in der unteren linken Bildhälfte ein Spring-schwanz abgebildet. Diese Vertreter der Meso-fauna können von blossem Auge noch knapperkannt werden. Links und rechts des Krümels be-finden sich behaarte Spitzen von Pflanzenwurzeln.

Boden/Wurzelhaar/Mikro-organismen

Mikroorganismen/Pflanze

1

2

3

4

1 Mineralischer Anteildes Bodenkörpers

2 Gesamte organischeMasse des Bodenkörpers

3 Masse der lebendenFlora und Fauna im Boden

4 Anteil der sichtbaren Bodentiere(Makro- und Megafauna)

Abb. 01: Schematische Darstellung der Gewichts-anteile im Boden.

Die mineralischen Teile des kleinsten Boden-krümels werden durch einen Wasserfilmund durch unzählige feinste Wurzelhaare undPilzfäden zusammengehalten.

Die Oberfläche des Krümels ist oft teilweiseoder ganz von einem Bakterienrasen überzo-gen. Dadurch wird der aus feinsten Einzel-körnchen (Ton, Schluff und Sand) zusammen-gebaute Krümel stabil (sog. Lebendverbau).

und zerlegt. Diese aktive Grenzschicht zwi-schen Pflanzenwurzeln und Boden wird auchRhizosphäre genannt.

Mikroorganismen und Pflanzen können aufverschiedene Arten zusammenleben undsich in idealer Weise ergänzen. Oft ist einePflanzenart auf gewisse Mikroorganismen

43

Kap. 2

2. Bodenleben

angewiesen, damit sie überhaupt gedeihenkann. Demgegenüber sind verschiedeneMikroorganismen von lebenden Pflanzen ab-hängig. Nachstehend sind zwei bekannteBeispiele von gegenseitigem Stoffaustauschdargestellt.

Abb. 03: Symbiose mit Stickstoff-fixierenden Bak-terien, vor allem bei Leguminosen. Der Gewinn istbeträchtlich; bis 170 kg N pro ha und Jahr könnendurch eine Luzerne- oder Kleewiese fixiert werden.

Abb. 04: Arbuskeln von Mykorrhiza, welche indie Wurzelzellen einwachsen. Die von der Pflanzebezogenen Kohlehydrate werden gegen Nährele-mente aus dem Boden getauscht.

2.2 Einteilung undKurzbeschreibung nachGrössenordnung

1. Mikroflora, Ø 0,5 - 5 �m(= Ton-Feinschluff = feine Mittelporen)

Zahlen- und gewichtsmässig macht diese un-sichtbare Fraktion des Bodenlebens den weit-aus grössten Teil der Biomasse im Boden aus.

Abb. 05: Schematische Abbildung wichtigerVertreter der sehr artenreichen Mikroflora desBodens.

Kokken Stäbchen Sprillen

Actinomyceten Schimmelpilz Blaualgen

Die Mikroflora lebt stationär, meist in sog.Rasen, an der Oberfläche kleinster Bodenteil-chen und in den Hohlräumen dazwischen. Oftverkittet sie feinste organische und minerali-sche Bestandteile durch gelartige Beläge. Diesewiederum bilden Nahrung für viele kleineBodentiere. Mikroorganismen leben oft in Sym-biose mit Pflanzenwurzeln, sind also in derRhizosphäre entsprechend dicht angesiedelt.

Andere Mikroorganismen (z.B. Pilze) habeneine antibiotische bzw. wachstumshemmendeWirkung, welche durchaus erwünscht seinkann (z.B. Abtöten von Krankheitskeimen).

Die im Boden vorkommenden Lebewesensind nach ihrer Grösse - ähnlich der Kornver-teilung (Kap. 4) und Porengrösse (Kap. 6) dermineralischen Bodenmatrix, ihrem Lebens-raum - in fünf Bereiche eingeteilt:

44 2. Bodenleben

Bis auf wenige Ausnahmen sind diese Organis-men auf eine durchlüftete, sauerstoffhaltigeUmgebung angewiesen. Deshalb ist ihreKonzentration in oberflächennahen Boden-schichten am grössten.

Abb. 06: Gewisse Mikroorganismen produzierenantibiotische Stoffe. Bekannt sind u.a. Penicillinund Streptomycin. Das Bild zeigt spiralige Sporen-ketten eines Streptomyceten (6000-fache Vergrös-serung).

2. Mikrofauna, Ø 5 - 50 �m(= Schluff = grobe Mittelporen)

Abb. 07: V.l.n.r. Amöbe (Wurzelfüssler), Fla-gellate (Geisseltierchen), Testacea (Schalamöbe)und Ciliate (Wimpertierchen).

3. Mesofauna, Ø 50 - 2000 �m(= Sand = Grobporen)

In den Grobporen lebt die Mesofauna. Ihrebekannteren Vertreter können von blossemAuge noch knapp, unter der Lupe aber gutbeobachtet werden. Es gibt beinlose Arten wieFadenwürmer (Nematoden), aber auch vieleGliederfüßler wie Springschwänze (Collem-bolen), Urinsekten, Milben (Acarina) oder klei-ne Spinnen.

Abb. 08: Einige Beispiele aus der Mesofauna.

In diese Kategorie lassen sich grössere Orga-nismen der Mikroflora wie Pilze und Algen,aber auch feinste Teile von Pflanzen (Wurzel-haare) sowie die Mikrofauna, wie tierischeEinzeller (Protozoa), Wurzelfüssler (Rhizo-poda), Wimpertierchen (Ciliata) und Sporen-tierchen (Sporozoa) einordnen. Sie leben teilsfast stationär, teils treiben sie, mit geissel-förmigen Fäden schlagend und rudernd(Flagellata) oder durch Flimmerbewegung derden Körper umgebenden Wimperhärchen(Ciliata) im Bodenwasser. Sie ernähren sichsowohl von gelösten organischen Stoffen undDetritus (Zelltrümmer, org. Schweb- undSinkstoffe im Wasser), als auch von Bakterien,wodurch deren Vermehrung stimuliert wird.

Rotatoria(Rädertierchen)

Collembole (Springschwanz)

Acarina (Milbe)

Nematode (Fadenwurm)

Tardigrada(Bärtierchen)

Kap. 2

452. Bodenleben

Collembolen sind auf den Abbau abgestor-bener pflanzlicher Substanz spezialisiert,während Spinnen vor allem räuberisch leben.Milben wiederum kommen als saugendeund nagende Schädlinge, aber auch als Nütz-linge vor, welche Schädlinge bekämpfen.Oft sind sie ungewollt Opfer der chemischenSchädlingsbekämpfung.

Abb. 09: Räuberpilze der Gattung Entomophto-rales sind imstande, mittels spezieller Hyphen (B)kleine Bodentiere, im Bild ein Schädling (Nema-tode), zu fangen und zu verdauen (A).

Abb. 10: Eine Raubmilbe (unten) fällt eine Spinn-milbe (saugender Pflanzenschädling) an. Im schwei-zerischen Rebbau wurden die nützlichen Raub-milben als Folge der massiven chemischen Bekämp-fung der Roten Spinne praktisch ausgerottet.

4. Makrofauna, Ø 2 - 20 mm(= Feinkies = Risse und Wurmgänge)

Die Makrofauna umfasst viele im Bodenlebende Insekten, Larven, Spinnen, Krebstiere(Asseln) und kleine Würmer (Enchiträen).

Abb. 11: Diese Abbildung zeigt die eher licht-scheuen Vertreter der Makrofauna, die kaum ander Bodenoberfläche angetroffen werden. Es sindverschiedene Formen von Insekten, Krebsen, Spin-nen und Doppelfüsslern. Viele von ihnen lebenräuberisch. Spinnen, Steinläufer, Ohrwürmer, As-seln und Saftkugler zerkleinern Streu und zersetzenPflanzenreste.

An der Oberfläche lebende und jagende Ver-treter der Makrofauna unterscheiden sichdurch kräftige Pigmentierung und oft auffälli-ge Färbung von ihren Verwandten im Boden.Eine bekannte Gruppe von Nützlingen bildetdie grosse Familie der Laufkäfer; sie sind wich-tige Indikatoren für die biologische Aktivitätdes Bodens.

B

A

Kap. 2

46 2. Bodenleben

Abb. 12: Laufkäfer mit Larven. Natürliche Grössezwischen 7 und 33 mm.

5. Megafauna, Ø > 20 mm(= Steine = Schwundrisse, Klüfte)

2.3 Der Regenwurm

Zur Megafauna zählen die grössten Bodentierewie Regenwürmer, grosse Käfer und Schnek-ken sowie alle bodenbewohnenden Kleinsäu-ger (Mäuse, Maulwürfe).

Der Regenwurm gilt als Schwerarbeiter unterden Bodentieren. Deshalb wird er etwas aus-führlicher beschrieben. Darwin hat anhandvon Ausgrabungen festgestellt, dass durch dieAktivität von Würmern innerhalb von 2000Jahren eine Bodenschicht von über einemMeter angehäuft wurde. Beim Verdauen ver-mischt der Regenwurm organisches Materialmit feinsten mineralischen Bodenbestand-teilen zu stabilen Ton-Humuskomplexen undleistet so einen wichtigen Beitrag zur Boden-strukturierung.

Regenwürmer sind zweigeschlechtige Tiere.Im Clitelium (= heller und ringartig verdickterMittelteil bei den erwachsenen Tieren) wirdein Kokon ausgebildet und im Boden abgelegt.Daraus schlüpfen später die fertigen Regen-würmchen.

Die etwa 50 Regenwurmarten, die bei unsvorkommen, werden nach ihrer Lebensart indrei Gruppen eingeteilt.

Epigäische Arten(z.B. Dendrobaena, Eiseniella,Eisenia foetida)

Sie leben in der wenig zersetzten Streuschicht,im Kompost und im Mist. Sie sind eher kleinund schlank, sehr lebendig, von rötlicher oderoranger Färbung. Diese Würmer können gutin Massen gezüchtet werden.

Endogene Arten(z.B. Allolobophora, Octolasium,Nicodrilus im Jugendstadium)

Diese leben vorwiegend im Oberboden undkommen selten an die Oberfläche. Sie grabensich fressend kreuz und quer durch den Boden.Beim Pflügen werden sie oft massenhaft an dieOberfläche gebracht. Auch senkrecht grabendeArten, wie Lumbricus, verbringen ihr Jugend-stadium z.T. als endogene Formen.

Kap. 2

472. Bodenleben

Senkrecht grabende Arten(vor allem Lumbricus- undNicodrilusarten)

Grosse, kräftig pigmentierte Würmer. Sie lebenin einer senkrecht angelegten Röhre, welchebis sehr tief in den Unterboden reichen kann.Diese Tiere zeichnen sich dadurch aus, dass sieihre Nahrung (meist nachts) an der Boden-oberfläche holen und in ihre Wurmröhre ein-ziehen.

Abb. 14: Einige Tage nach einem Unwetter(24./25. August 1987 bei Seedorf/UR) haben sicheinige Würmer durch einen Meter Schwemmsandan die Oberfläche emporgearbeitet (dunkle Wurm-häufchen).

Würmer sind vor allem in den feuchten, küh-leren Frühjahrs- und Herbstmonaten aktiv. Inder trockenen Sommerperiode graben sie sichtief in den feuchten Unterboden ein. In die-sem Stadium können ihnen Eingriffe durchdie Bewirtschaftung weniger anhaben.

Abb. 13: Regenwurm beim Einziehen von Stroh-halmen (Aufnahme im Schaukasten).

Dort werden die zähen, faserigen Pflanzenteilezuerst durch Mikroorganismen vorverdautund dann vom Regenwurm im teils zersetztenStadium gefressen und verdaut. Die organischeSubstanz wird mit der mitgefressenen Feinerdeintensiv vermischt und als Wurmhäufchenausgeschieden.

Regenwürmer leisten damit unter allen Boden-tieren den wichtigsten Beitrag, sowohl beider Neubildung als auch bei der Durchlüftungund Entwässerung des Bodens. Ihre Röhrenbilden nährstoffreiche Pfade für Pflanzenwur-zeln. Wurmbestände können vor allem durchVerzicht auf den Einsatz von ätzender Gülleund Herbiziden, durch das Belassen der Ernte-reste auf dem Feld sowie durch die pflugloseFeldbearbeitung (Direktsaat) geschützt und ge-fördert werden.

Kap. 2

48

Kap. 3

3. Bodentyp

3. BodentypBodenbildende Faktoren wie Ausgangsmateri-al, Geländeform, Klima und Vegetation, dazudie Nutzung des Bodens durch den Menschen,haben zu einer Vielfalt von Böden geführt,welche die dünne, belebte Übergangsschichtzwischen dem mineralischen Teil des Erdkör-pers (Fels oder Lockersediment) und der umge-benden Luftschicht bilden.

Wenn in einem Bericht beispielsweise vonParabraunerde, Kalkbraunerde oder Podsol dieRede ist, so handelt es sich um den Bodentyp.Die Bezeichnungen Sandboden oder Lehmerfassen demgegenüber die Bodenarten (s. fol-gendes Kapitel). Der Bodentyp wird also weit-gehend durch die Bodengenese, die Bodenartund durch das Ausgangsmaterial geprägt.

In unseren klimatischen Verhältnissen spieltder Wasserhaushalt (I. Stufe) für die Bodenent-wicklung die entscheidende Rolle. Zu seinerCharakterisierung wird oft die Wasserleitfähig-keit herangezogen. Er bildet deshalb die erstevon sieben Stufen zur Klassifikation der Bödender Schweiz. Weitere Stufen werden durchdas Ausgangsmaterial (II. Stufe), die chemisch-mineralischen Komponenten (III. Stufe),die Substanzverlagerung (IV. Stufe) und dieAusprägung der Profilmerkmale (V. Stufe)bestimmt. Die Bestimmung führt schliesslichüber die VI. Stufe, welche die für den Pflan-zenwuchs wichtigen Qualitäten wie durchwur-zelbare Tiefe, Wasserspeichervermögen undNährstoffzustand enthält, zur VII. Stufe, inwelcher Standortfaktoren wie Lage, Vegetationund Nutzung berücksichtigt sind.

Die Wasserleitfähigkeit eines Bodens wirdmit dem k-Wert angegeben (s. Abb. 15 undKap. 8).

Abb. 15: Tabellarische Gegenüberstellung vonk-Wert, Sickergeschwindigkeit und Wasserhaus-halt.

3.1 DurchlässigeBödenAls durchlässig (perkoliert) werden Böden be-zeichnet, deren Wasserdurchlässigkeit mehrals 100 mm pro Tag, d.h. mehr als k = 10-4 cm/sec, beträgt. Durchlässige Böden zeichnen sichim Profil meist durch eine gleichmässigebraune bis gelbliche Farbe aus. Auch wenn dieBodenhorizonte (”Schichten”) verschiedengefärbt sind, fehlen Rostflecken oder Graufär-bungen.

Braunerden

sind gelblich bis braungefärbt. Diese Farbtönestammen vom oxidierten Eisen. Oxidationist nur unter Anwesenheit von Sauerstoff mög-lich. Braunerden sind deshalb immer gutdurchlüftete, meist tiefgründige Böden. Braun-erden sind in den gemässigten Klimazonenunseres Mittellandes und der Voralpen weitverbreitet und gehören zu den fruchtbaren Ak-kerböden.

Regosole (Rohböden)

sind weniger weit entwickelt als Braunerden.Sie sind eher flachgründig. Der humushaltigeOberboden (A-Horizont) ist farblich klarvom unverwitterten Ausgangsmaterial (C-Horizont) abgesetzt. Eine Übergangs- oderVerwitterungsschicht in Form von Unterbo-den (B-Horizont) fehlt. Deshalb wird dieserBodentyp auch als A/C-Boden bezeichnet.

k-Wert Sicker- Wasser-geschwindigkeit haushalt

10-1 cm/sec 3600 mm/h extrem10-2 cm/sec 360 mm/h durchlässig10-3 cm/sec 36 mm/h10-4 cm/sec 3,6 mm/h staufeucht10-5 cm/sec 0,36 mm/h10-6 cm/sec 0,036 mm/h staunass10-7 cm/sec 0,0036 mm/h10-8 cm/sec 0,00036 mm/h versumpft

49

Kap. 3

3. Bodentyp

Parabraunerden

unterscheiden sich von den Braunerdendadurch, dass Tonteile in tiefere Bodenschich-ten abgeschwemmt und dort angereichertwerden.

Podsole

sind saure, stark durchwaschene Böden, wel-che kaum Nährstoffe fixieren; sie sind deshalbextrem nährstoffarm. Podsole finden sichvor allem auf Silikatgestein (z.B. Granit undGneis) in den Nadelwäldern der Alpen.

3.2 Staunasse Böden

Staunasse bzw. ungenügend durchlässige Bö-den zeichnen sich durch gehemmte bis gerin-ge Wasserdurchlässigkeiten aus. Bei ersterenkann eine fleckige Färbung auf die leicht ge-hemmte Sickerung hinweisen, währendletztere in niederschlagsreichen Gebieten bisnahe zur Oberfläche dauernd wassergesättigtbleiben. Der Stauwasserhorizont befindet sichim Wurzelbereich des Bodenprofils.

Pseudogleye

sind staunasse Böden, welche infolge dichterLagerung oder feiner Körnung zeitweise durchSickerwasser vernässt sind. Die Zone der wech-selnden Nässe kann im Profil anhand typi-scher Gleyflecken (Rostflecken) und schwarzerMangankonkretionen erkannt werden. Pseu-dogleye sind in niederschlagsreichen Gebietenhäufig anzutreffen. Sie können kaum odernur sehr eingeschränkt landwirtschaftlich ge-nutzt werden.

3.3 Grundnasse Böden

Sie werden auch als fremdnasse oder hydro-morphe Böden bezeichnet und stehen perio-disch oder dauernd unter Fremdwasserzu-fluss. Dieser kann lateral am Hang (Hanggley)oder durch Grundwasseraufstieg in der Ebeneerfolgen.

Gleye

sind Böden, die durch Hangwasser oder Grund-wasser vernässt werden. Weil dieses Wassermeist Kalk mitführt, versauert Gleyboden (imGegensatz zum Pseudogley) in der Regel nicht.Der Oberboden ist oft dunkel gefärbt (an-moorig), während der überstaute Untergrundinfolge der Reduktion des Eisens grauschwärz-liche, graugrüne bis bläuliche Farbtöne auf-weist.

Gleyböden sind dadurch, dass sie sich in ei-nem Zustand dauernder Wassersättigungbefinden, sehr wenig belastbar. Düngstoffewerden im gesättigten Milieu sehr rasch trans-portiert und können so das Grundwasser ge-fährden. Eine intensive Nutzung dieser Bödenist deshalb immer problematisch.

3.4 Überflutete Böden

Auenböden

sind auf wenige flussnahe Gebiete beschränkt,die von unkorrigierten Gewässern periodischüberflutet werden. Ausserhalb von Wäldernsind ursprüngliche, d.h. unberührte Auen-böden nur noch selten anzutreffen. In Auen-böden ist das durch die Überflutung ange-schwemmte Material als einzelne Schichtenim Profil erkennbar.

50

Kap. 3

3. Bodentyp

3.5 OrganischeNassböden

sind zwar schwarzgefärbt, aber nicht mitSchwarzerden zu verwechseln, welche in derSchweiz nicht vorkommen. Die dunkle Farbeder Moorböden stammt von den Huminstof-fen. Im eingestauten Wasser können die anfal-lenden Pflanzenreste nicht abgebaut werden,was zur sog. Vertorfung führt. Im sauerstoffar-men, sauren Milieu werden Pflanzenteile undganze Bäume oft über Jahrhunderte konser-viert. Naturbelassene Flachmoore und Hoch-moore kommen bei uns nur noch selten vor.

Werden Moorböden entwässert, so sind sieleicht bearbeitbar und werden in bevorzugtenLagen meist intensiv genutzt (Gemüsebau).Durch die Entwässerung und die damit ver-bundene Luftzufuhr beginnt sich die organi-sche Masse aber rasch abzubauen. Uner-wünschte Folgen dieses Prozesses sind u.a. dieTorfsackungen und die Freisetzung grosserMengen von Nitrat.

Moorböden

514. Bodenart

4. BodenartBei der Bezeichnung von Boden als Material,wie etwa sandiger Lehm oder mässig schluf-figer, lehmiger Ton, handelt es sich um dieBodenart. Diese wird durch die prozentualenAnteile an Ton, Schluff und Sand, d.h. dieKorngrössenverteilung oder Textur der minera-lischen Feinerde, bestimmt. Unter Feinerdeversteht man die Gesamtheit der Bodenparti-kel mit einem Durchmesser von ≤ 2 mm. Allemineralischen Bodenbestandteile mit einemDurchmesser von > 2 mm werden als Boden-skelett bezeichnet (= Fein- und Grobkies,Steine, Blöcke). Die Bodenart prägt die fühl-baren Eigenschaften eines Bodens.

Zur Bezeichnung der Bodenart anhand derKorngrössenverteilung in der Feinerdewird das sog. Körnungsdreieck verwendet.Die Fraktionen

Ton (T) (Korn-Ø < 0,002 mm)Schluff (U) (Korn-Ø 0,002 - 0,05 mm)und Sand (S) (Korn-Ø 0,05 - 2 mm)

sind darauf im Raster aufgetragen. In diesenRaster werden die im Labor gemessenenoder mit der Fühlprobe geschätzten Gehalteder einzelnen Fraktionen eingetragen.

Abb. 16: Körnungsdreieck (3). Der Schnittpunktder drei aufgetragenen Gehalte in % führt zurkorrekten Bezeichnung der Bodenart. Im vorliegen-den Beispiel (•) handelt es sich um einen mittel-schweren, lehmigen Boden. Korrekte Bezeichnung:Mässig schluffiger Lehm.

Abb. 17: Dieses Schema erlaubt die korrekte,vereinfachte Bezeichnung der Bodenart anhandder Korngrössenverteilung.

Exakte Benennung der Bodenart:Ton % Schluff %

Schwere, tonige Böden

Ton-Boden > 50 < 50lehmiger Ton 50 - 40 < 50toniger Lehm 40 - 30 < 50toniger Schluff 50 - 30 > 50

Mittelschwere, schluffige Böden

lehmiger Schluff 30 - 10 > 50sandiger Schluff < 10 50 - 70Schluffboden < 10 > 70

Mittelschwere, lehmige Böden

Lehm 30 - 20 < 50sandiger Lehm 20 - 15 < 50

Leichte, sandige Böden

lehmreicher Sand 15 - 10 < 50lehmiger Sand 10 - 05 < 50schluffiger Sand 10 - 05 15 - 50Sand-Boden < 05 < 15

Je nach Schluffanteil wird weiter unterteilt:

schwach schluffig < 15mässig schluffig 15 - 35stark schluffig 35 - 50

Vereinfachte Unterteilungder Bodenart im Körnungsdreieck

Kap. 4100

% T

on0

% S

chlu

ff

0 %

San

d

zunehmender Sandgehalt

50 %

50 %

50 %

zunehmender Schluffgehaltzu

nehm

ende

r Ton

geha

lt

100 % Schluff0 % Ton0 % Sand

100 % Sand

0 % Ton

0 % Schluff

Ton

Schwere, tonige Böden

Mittelschwere,lehmige Böden

Leichte, sandigeBödenSand Schluff

Mittel-schwere,schluffigeBöden

52 4. Bodenart

4.1 Ton (T)

Unter Ton im bodenkundlichen Sinneversteht man die feinste mineralische Korn-fraktion im Boden. Sein Korndurchmesser liegtunter 2 µm, d.h. unter 0,002 mm. Diese De-finition ist nicht zu verwechseln mit den geo-logisch-mineralogischen Begriffen ”Ton/Tone”,welche entweder Tonmineralien oder Ton-steine umschreiben. Ton im Boden hat dieEigenschaft, in Verbindung mit Wasser aufzu-quellen und bei Trockenheit wieder zuschrumpfen (Schwundrisse). Zudem kann Tonaufgrund seiner grossen spezifischen Oberflä-che Ionen verschiedener Elemente festhaltenund austauschen. Ton wird in der Boden-lösung verlagert. Dies zeigt sich an Tonhüllenum Steine und an Bruchflächen der Boden-aggregate in tieferen Bodenschichten(typisches Merkmal der Parabraunerde).

Ton ist ein sehr wichtiger Bodenbestandteil.Mit abgebauter organischer Substanz bildet ersog. Ton-Humuskomplexe (Krümel), welchefür die Pflanzenernährung und für die Struk-turstabilität eine grosse Rolle spielen. Durchsein Quell- und Schrumpfvermögen trägtder Ton zur natürlichen Bodenlockerung undDurchlüftung bei. Wurzeln suchen vorzugs-weise in diesen Schwundrissen den Weg ingrössere Tiefen. Trotz scheinbar dichter Lage-rung sind Tonböden deshalb auch in der Tiefenoch biologisch aktiv und durchlüftet.

Ein zu hoher Tongehalt erschwert die Bearbeit-barkeit und Nutzung des Bodens. Tonbodenverhärtet beim Abtrocknen rasch zu fast unzer-brechlichen Schollen. Mit zunehmender me-chanischer Bodenbearbeitung, vor allemmit Maschinen, welche die Schollen zerschnei-den oder zertrümmern, wird diese negativeTendenz noch verstärkt. Wirksam ist hingegendie biologische Erschliessung und die Förde-rung des Humushaushalts.

Abb. 19: Grobe, harte Schollen eines gepflügtenTonbodens werden der sog. Wintergare (Zerkleine-rung durch Frosteinwirkung) überlassen.

Abb. 18: Ein Tonteilchen unter dem Rasterelektro-nenmikroskop. Die Seitenlänge des Bildes ent-spricht ca. 1/1000 mm. Die Plättchenstruktur istklar erkennbar.

Kap. 4

534. Bodenart

Mechanische Eigenschaften

Trockener Tonboden ist extrem hart und trag-fähig. Mit zunehmender Feuchte wird Ton-boden plastisch verformbar und reagiert sehrempfindlich auf mechanische Einwirkungen(verdichtungsanfällig).

Fühlprobe

Im nassen Zustand fühlt sich Ton klebrig an.Im erdfeuchten Zustand ist Ton plastischverformbar. Je kleiner der Rückstand auf denHandflächen, um so höher der Tongehalt.

Ausrollprobe

Lässt sich die feuchte Probe, ohne auseinan-derzubrechen, in Stränge von ≤ 2 mm Ø aus-rollen, so ist der Tongehalt grösser als 30 %.Im trockenen Zustand ist der Tongehalt vonBöden schwieriger abzuschätzen. Stark tonhal-tige Bodenaggregate sind trocken schwerbrechbar.

Fingernagelprobe

Eine glatte und glänzende Strichfläche weistauf hohen Tongehalt (> 40 %) hin.

4.2 Schluff (U)

Schluff ist ebenfalls ein sehr feiner Bestandteildes Bodens. Sein Korndurchmesser bewegtsich zwischen 2 und 50 µm bzw. 0,002 und0,05 mm. Lössböden beispielsweise enthaltenin der Regel viel Schluff, da sie durch denWind, d.h. aeolisch, abgelagert wurden. Be-kannte Lössgebiete sind das Möhlinerfeld unddie Wallbacher Höhe (AG). Auch Locker-sedimente können schluffreich sein (St. GallerRheintal).

Dem Schluff fehlen die physikalischen undchemischen Eigenschaften (Schrumpf-und Quellvermögen, lonentauscher) von Tonweitgehend.

Abb. 20: Schluffkörner unter dem Mikroskopim Auflicht. Seitenlänge des Bildausschnittes ca.1/10 mm.

Mechanische Eigenschaften

Im gewachsenen Zustand sind Schluffbödenrelativ standfest und gut durchlässig. Auf dasBefahren in nassem Zustand reagieren sieempfindlich. Schluffreiche Böden sind ero-sionsanfällig, sobald sie umgelagert oder freige-legt werden. Oft sind die schluffreichen Bödenrelativ humus- und tonarm. Die fehlendeStrukturstabilität muss durch eine ausreichen-de biologische Verbauung (Dauerbegrünungund Durchwurzelung) wettgemacht werden.Die Bodenbearbeitung ist auf ein Minimum zureduzieren.

Kap. 4

54 4. Bodenart

Kap. 4

Abb. 21: Lössboden. Teilbrache im Mais,stark verschlämmt. Bei geringer Hangneigungbesteht starke Erosionstendenz.

Fühlprobe

In nassem Zustand fühlt sich Schluff glitschig-seifig an. In erdfeuchtem Zustand ist Schluffnur beschränkt plastisch verformbar. Auf denHandflächen ist er schmierend.

Ausrollprobe

Feuchter Schluff kann zu einer Kugel von2 bis 5 mm Ø ausgerollt werden, die bei leich-tem Druck zerfällt. Im trockenen Zustandist Schluff samtig-weich (wie Weissmehl) an-zufühlen. Die schluffhaltigen Bodenaggregatesind relativ leicht zu brechen.

Fingernagelprobe

Die Strichfläche ist glatt bis rissig, nicht aberkörnig.

4.3 Sand (S)

Abb. 22: Sand (Gemisch verschiedener Minera-lien). Die Seitenlänge der Abbildung entspricht ca.1 cm.

Sand ist die gröbste mineralische Kornfraktionder Feinerde (Ø 0,05 - 2 mm). Sandige Bödensind locker und durchlässig, aber wenig stabilund schwach strukturiert. Dank der Grösse dereinzelnen Körner ist Sandboden auch bei gros-ser Belastung nicht erstickungsgefährdet, dadie Zwischenräume (Grobporen) kaum beein-trächtigt werden. Sandboden trocknet auchnach relativ starker mechanischer Beanspru-chung rasch ab und ist deshalb, trotz negativerEigenschaften (Bewässerung, Nährstoffaus-waschung), besonders für den Frühgemüsean-bau sehr beliebt.

554. Bodenart

Kap. 4

Mechanische Eigenschaften

Sandböden sind gegenüber tiefbaulichen Ein-griffen und Umlagerungsvorgängen wenigempfindlich. Die mechanische Auflockerung(Tiefenlockerung) verdichteter Sandböden istnur kurzfristig wirksam, wenn der Tonanteilunter 12 - 15 % liegt. Deshalb ist die Tieflocke-rung nur in Verbindung mit einer stabilisie-renden Begrünung sinnvoll.

Abb. 23: Sandboden (alluvial) im unbearbeitetenZustand. Die einzelnen, durch Ablagerungsvor-gänge entstandenen Schichten gröberen und feine-ren Sandes sind deutlich unterscheidbar.

Fühlprobe

Ausrollprobe

In nassem und trockenem Zustand fühlt sichSand in der Regel rauh an. Ein hoher Sand-anteil im Boden bewirkt, dass die Bindung nurlose ist und wenige bis keine Aggregate fest-stellbar sind.

Im erdfeuchten Zustand kann mit den Fin-gern die grobe Schlufffraktion von derfeineren Sandfraktion kaum unterschiedenwerden.

Tip: Sand mit Ø > 0,05 mm knirscht ganzdeutlich zwischen den Zähnen.

Kann die feuchte Probe nicht mehr zu einerKugel von ca. 10 mm Ø ausgerollt werden,so beträgt der Tonanteil weniger als 10 %. DieKugel zerfällt auch ohne Druck rasch.

Fingernagelprobe

Die Strichfläche ist, je nach Sandanteil, mehroder weniger rauh und körnig, der Strich istimmer matt.

56

Kap. 5

5. BodenstrukturDie verschiedenen Korngrössen (Sand, Schluffund Ton) der mineralischen Feinerde sindin jedem Boden in bestimmter Art angeordnetund unterschiedlich stark zusammengefügt.Die Struktur wird immer von den Boden-bildungsfaktoren, vor allem von Ablagerungs-art, Klima, Wasserhaushalt und Chemismus,mitgeprägt.

5. Bodenstruktur

5.1 Primärstruktur(= Struktur im engerenSinne)

Der Begriff der ”Bodenstruktur” bezieht sichalso immer nur auf die Verwitterungstiefe(Profiltiefe), nie aber auf das unverwitterteAusgangsmaterial (C-Horizont).

Geteilte Strukturen

Durch Schwundrisse werden die scharfkan-tigen, klar abgegrenzten Aggregate immer neugebildet.

Abb. 24: Die Prismenstruktur, typischfür tonige Böden.

Polyeder- und Säulenstruktur

bilden weitere Variationen segregierter, d.h.durch Teilung entstandener Gefüge. DiePolyederstruktur lässt sich von der Prismen-struktur kaum abgrenzen, die Säulenstrukturist selten.

Plattenstruktur

Abb. 25: Vor allem schluffige Böden zeigen oftplattige, horizontalrissige Strukturen.

Prismenstruktur

• geteilte Strukturen: aggregierend undsegregierend

• massive Strukturen: kohärente, verkitteteFormen

• lose Strukturen: Einzelkorn, lose(ungefügt)

Jeder Boden weist eine für ihn typische Struk-tur (Primärstruktur) auf. Sie ist vor allem imunbearbeiteten Horizont des Bodens anzutref-fen. Wir unterscheiden:

57

Kap. 5

5. Bodenstruktur

Massive, kohärenteStrukturen

Kohärentgefüge unterscheiden sich vom losenEinzelkorngefüge dadurch, dass die einzelnenFeinteile (v.a. Sand und Schluff) mehr oderweniger stark miteinander verkittet sind undblockig aufbrechen. Dichtgelagerte Kohärent-gefüge können z.T. von Wurzeln nicht er-schlossen werden (s. negative Formen, S. 59).

Abb. 26: Bei günstiger Körnung und Lagerungkann das Kohärentgefüge biologischaktiv und sehr fruchtbar sein (Lössgebiete).

Lose Einzelkornstruktur

Die lose Einzelkornstruktur ist vor allemin leichten, ton- und humusarmen Sandbödenanzutreffen.

Abb. 27: Einzelkörner, lose.

5.2 Sekundärstruktur(= Gefüge)Durch Pflanzenwurzeln und Bodentiere, Bo-denbearbeitung und Umsetzung organischenMaterials zu Humus sowie durch die Ton-Humuskomplexbildung (Krümelbildung) ent-steht in der oberen Bodenschicht eine mehroder weniger ausgeprägte Sekundärstruktur(Gefüge), die je nach Entwicklung positivenoder negativen Einfluss auf den Boden alsPflanzenstandort ausübt und so seine Frucht-barkeit mitbestimmt.

Reine Gefügeformen

Eine gute Struktur resp. ein gutes Gefüge ver-bessert die Durchlässigkeit des Bodens für Luft,was u.a. zu einer raschen Erwärmung desBodens und zu einem besseren Wasser-und Nährstofftransport führt. Eine gesundeStruktur bietet zudem Nischen und Lebens-raum für Bodentiere. Im losen Gefüge könnensich Pflanzenwurzeln besser entwickeln. DieBearbeitung ist leichter. Je feiner ein Bodenstrukturiert ist, um so grösser ist seine innereOberfläche und damit seine Filterwirkung.

58

Kap. 5

5. Bodenstruktur

Krümelgefüge

Abb. 28: Krümelgefüge

Diese ideale Gefügeform leichterer undmittelschwerer Böden besteht aus rundlichenAggregaten von 2 - 5 mm Durchmesser.

Polyeder weisen kantige Formen und glatteBruchflächen auf. Dies ist die typische Gefüge-form tonreicher Böden. Sie entsteht durchQuellen und Schrumpfen. Feine Polyeder intonreichen Böden sind Zeichen guter Strukturund erhalten eine gute Gefügenote.

Mischgefüge

Die intensive ackerbauliche Nutzung verän-dert die Struktur in ein Gemisch aus Krümeln,Bröckeln und Fragmenten, das sich von Jahrzu Jahr und von Parzelle zu Parzelle ändert.

Abb. 30: Mischgefüge mit Krümeln enthaltenviele Bioporen und sind als gute Gefügeform ein-zustufen.

Polyedergefüge

Abb. 29: Polyedergefüge

59

Kap. 5

5. Bodenstruktur

Abb. 31: Mischgefüge mit gröberen Bröckeln habenweniger Bioporen und damit eine generell schlech-tere Porenverteilung. Bröckel entstehen durchmechanische Einwirkung und durch Bearbeiten zufeuchten Bodens. Diese Gefügeform ist nur nochbefriedigend.

Negative Formen

Die durch mechanische Bearbeitung (Zertrüm-mern, Schneiden) erreichte «Feintrümmer-struktur» ist negativ zu bewerten und der Bo-denfruchtbarkeit abträglich. Sie provoziertVerschlämmung, Verkrustung, Erosion undVerlagerungsverdichtung. Feintrümmer besit-zen keine Humushüllen!

Mischgefüge mit Fragmenten

Solche Gefüge von unterschiedlicher, hetero-gener Grösse und Form (Trümmer) enthaltenkaum Bioporen. Die Hohlräume sind unre-gelmässig verteilt. Dies ist eine schlechte Ge-fügeform, charakterisiert durch das Fehlen derHumushülle und die typische, lose-bröseligeBeschaffenheit der Aggregate. Kantige Formenwerden oft als pseudo-polyedrisch eingestuft.

Trümmergefüge

Die einzelnen Trümmer sind hart und dichtund infolge Porenmangels im Inneren biolo-gisch kaum erschliessbar. Der Bearbeitungsauf-wand nimmt mit der Verschlechterung der Bo-denstruktur zu.

Abb. 32: Trümmerformen entstehen oft durchmaschinelle Zerkleinerung zu nasser Böden.

Spezialgefüge

Sie bilden vor allem in humusarmen Sandbö-den die bestmögliche Form. Der Boden rieseltlose, ohne grössere Aggregate, oft auch nochim leicht feuchten Zustand (abhängig von derKorngrösse).

Einzelkorngefüge

Sie umfassen die ungegliederten Formender Einzelkornstruktur. Die massive Kohärent-struktur liegt als Trümmerstruktur vor.

60

Kap. 6

Ebenso wichtig wie die festen Bodenteilchen(Bodensubstanz) sind die Hohlräume da-zwischen. Sie werden in ihrer Gesamtheit alsPorensystem des Bodens bezeichnet.

In Abhängigkeit von der Bodenart nimmt dasSubstanzvolumen mit zunehmender Korngrös-se zu, das Gesamtporenvolumen hingegen ab.

6. Bodendichte und Porenvolumen

6. Bodendichteund Porenvolumen

SubstanzvolumenSand ≥ Lehm ≥ Schluff ≥ Ton

GesamtporenvolumenTon ≥ Schluff ≥ Lehm ≥ Sand

Abb. 33: Schnitt durch einen Krümel (Dünn-schliff) im Durchlicht unter dem Mikroskop (Bild-länge ca. 1 mm). Die Hohlräume (Poren) tretenweiss deutlich hervor.

Im unbearbeiteten Bereich des Bodens, etwa25 - 30 cm unter der Oberfläche, beträgt dasgesamte Porenvolumen zwischen 35 % (dicht-gelagerte, humusarme Mineralböden) bisüber 80 % (Torfe) des Bodenvolumens. Bewirt-schaftungsschäden (Pflugsohlen, Druck-schäden von Erntemaschinen) und tiefbau-liche Eingriffe können Porenvolumen und-verteilung stark beeinflussen. Ein gesunderBoden besteht zu über 50 % aus Hohlräumen.

6.1 Scheinbareund reelle DichteWird mit einem Stechzylinder bekannten Vo-lumens dem Boden eine sog. ungestörte Probeentnommen, im Ofen getrocknet und gewo-gen, so erhält man die scheinbare Dichte (Ds)oder Lagerungsdichte als Raumgewicht (vgl.Kap. 8.3). Die scheinbare Dichte ist abhängigvom Hohlraumgehalt (Porenvolumen) einesBodens. Sie nimmt mit der Tiefe in der Regelzu.

Die reelle Dichte (Dr) ist das spezifische Ge-wicht der festen Bodensubstanz. Die reelleDichte eines Bodens ist also abhängig von dermineralischen Zusammensetzung und vomAnteil organischer Substanz innerhalb der fe-sten Substanz.

Die Dichte (Ds und Dr) wird in g/cm3 oderin Mg/m3 (Megagramm pro Kubikmeter)ausgedrückt und liegt innerhalb folgenderBereiche:

Scheinbare Dichte/Lagerungsdichte/Raum-gewicht (Ds)mineralische Böden 1.10 - 1.80 Mg/m3

häufiger Bereich 1.30 - 1.50 Mg/m3

rein organische ca. 0.15 Mg/m3

Moorböden

Reelle Dichte/spezifisches Gewicht (Dr)mineralische Böden 2.60 - 2.75 Mg/m3

schwach bis mässig 2.40 - 2.65 Mg/m3

humose BödenQuarz 2.65 Mg/m3

humifizierte organische ca. 1.40 Mg/m3

Substanzunzersetztes Material < 1.00 Mg/m3

(Moorböden)

61

Kap. 6

6. Bodendichte und Porenvolumen

6.2 Poren (Hohlräume)und ihre Verteilung imBodenkörper

Jeder Boden hat das aufgrund seines Typs(Entstehung), seiner Textur (Korngrössenver-teilung) und seiner Struktur (Gefüge) eigenePorenvolumen und die zugehörige Poren-verteilung innerhalb des festen Bodenkörpers.

Abb. 35: Wurmgänge bilden bevorzugte Wurzel-pfade. Ein grosser Teil dieser wertvollen Poren wirdjedoch durch das Befahren des Bodens mit schwe-ren Maschinen in zu feuchtem Zustand zerstört.

Die Neubildung des Porennetzes ist in bio-logisch aktiven Oberböden sichergestellt undtritt unmittelbar nach der Bearbeitung, z.B.Pflügen, mit dem Setzungsprozess ein. Zentralist dabei die Tätigkeit der Bodentiere. GrobePoren werden vor allem von Würmern hinter-lassen und von Pflanzenwurzeln gerne alsvorgegebene «Wachstumspfade» benutzt. Intonigen Böden entstehen die Grobporenzusätzlich durch Schwundrissbildung beimAbtrocknen.

Abb. 34: Das Schema zeigt die Volumenanteileder festen Bodensubstanz und die Verteilungder Poren nach Grössenklassen in verschiedenenTiefen am Beispiel eines humosen, gepflügtenLehmbodens. Dabei entspricht das Volumen derGrobporen > 50 µm der Luftkapazität (in derFurche 0 - 20 cm erhöht), die Summe der Volumenvon groben und feinen Mittelporen der nutzbarenFeldkapazität, d.h. der den Pflanzen zur Verfü-gung stehenden, langsam sickernden bzw. gespei-cherten Wassermenge.

Die Neubildung von Poren konzentriert sichauf die oberste, biologisch aktive, d.h. belebteund durchwurzelte Bodenschicht. Diese besitztdeshalb, im Gegensatz zum wenig belebtenUnterboden, ein gutes Regenerationsvermö-gen.

0 cm

100 cm

0% 100%Volumen

Tiefe

GrobporenØ > 50 �m = Luft (Sickerwasser)Grobe Mittelporen10 - 50 �m = für die Pflanzen leicht verfügbares

Wasser (Speicherwasser)Feine Mittelporen0,2 - 10 �m = für die Pflanzen schwer verfügbares

Wasser(Speicherwasser)Feinporen < 0,2 �m = für die Pflanzen nicht verfügbares

Wasser (Haftwasser)Organische BodensubstanzMineralische Bodensubstanz

62

Kap. 6

Damit ein Boden die für das Gedeihen derPflanzen und das Überleben der Bodentierenötige Durchlässigkeit für Wasser und Lufterbringt, ist auch die Vernetzung von Poren intiefere Schichten erforderlich. Je tiefer einBoden biologisch erschlossen ist, um so grös-ser ist seine Fruchtbarkeit.

Die von Wurzeln noch erschliessbaren Poren-grössen enden im Bereich der feinen Grob-poren. Grobe Mittelporen können noch vonMycelien, beispielsweise Mykorrhiza oderStrahlenpilzen, nicht aber vom Wurzelsystemder höheren Pflanzen erschlossen werden.

Abb. 36: Querwuchs infolge Verdichtungen beimPflügen. Pflugsohlen sind oft derart verdichtet,dass sie das senkrechte Wurzelwachstum verun-möglichen. Die Wiederherstellung des natürlichenPorensystems kann länger als ein Jahr dauern.

Abb. 37: Fahrspuren im Oberboden sind zwarunschön anzusehen, aber weit weniger schlimmals Verdichtungen im tieferen Bodenbereich.

Bodenverdichtungen betreffen in erster Liniedas Grobporennetz. Weil Unterboden dichtergelagert ist, deshalb weniger verpressbareGrobporen besitzt und schwere Maschinenrelativ wenig Spuren hinterlassen, scheinter tragfähiger zu sein. Deshalb wird im Tiefbaumeist abhumusiert. Verdichtungen im Unter-boden regenerieren jedoch kaum. Dieser istin hohem Masse verdichtungsgefährdet, vorallem dann, wenn die Tragfähigkeit des Bo-dens bei zu hoher Bodenfeuchte reduziert ist.

6. Bodendichte und Porenvolumen

63

Kap. 6

6.3 Porengrössen,Wasser- und Lufthaus-halt

Die natürlichen Poren im Boden werden inder Regel in die drei Hauptklassen Grob-,Mittel- und Feinporen eingeteilt. Das gesamtePorenvolumen und die Anteile der einzelnenGrössenklassen am Gesamtporenvolumensind abhängig von der Bodenart, vom Skelett-gehalt (Steine), von der biologischen Aktivität,der Lagerungsdichte und der Pflanzendecke.

Durch Bodenbearbeitung, Aushub undUmschlag wird dieses Porensystem verändert.Durchgehende vertikale Wurmgänge undSchwundrisse werden unterbrochen, andere -vor allem bei grosser Bodenfeuchte - zerdrückt.Kurzfristig entsteht eine sog. Sekundärstrukturmit einem grossen Anteil an künstlichenHohlräumen, welche beim nachfolgenden Set-zungsvorgang grösstenteils wieder zusammen-fallen, vor allem in tonarmen, sandigenund schluffigen Böden. Solche Hohlräumesind keine Poren im nachstehend beschriebe-nen Sinn.

Grobporen

Dank der Grobporen mit Ø > 50 µm kann dasWasser in den Boden einsickern. Über dasGrobporennetz verlässt das überschüssige Was-ser spannungsfrei, d.h. bei < 0,1 bar Saugspan-nung, die oberen aktiven Bodenschichtenund wird zum Grundwasser. Durch die weitenGrobporen kann das Wasser rasch versickernund zieht Luft in den Boden mit. Weite Grob-poren sind deshalb das Belüftungssystem desBodenkörpers.

Vor allem natürlich entstandene, senkrechtbis in grosse Tiefe durchgehende Grobporen(Wurmgänge, Wurzelkanäle, Schwundrisse)sind für die hohe natürliche Fruchtbarkeit dertiefgründigen Böden verantwortlich.

Mittelporen

Die Mittelporen mit Ø 0,2 - 50 µm halten dasWasser entgegen der Schwerkraft im Bodenzurück. Das Volumen der Mittelporen bildetdie nutzbare Feldkapazität eines Bodens.

Der Mittelporenanteil eines Bodens wirdeinerseits durch die Bodenart (Korngrössen-verteilung) geprägt und andererseits vonkleinen und kleinsten Bodentieren undvon den Feinwurzeln der Pflanzen gebildetund erneuert.

Durch Bodenverpressung kann der Anteil derMittelporen auf Kosten des Grobporenanteilszunehmen. Verdichtete Böden trocknen inder Regel deutlich schlechter ab (Wasserabflussgestört!).

Eine Ausnahme bilden die Sandböden. Hierwird die Grösse der Zwischenräume durch dieGrösse der einzelnen Bodenteilchen (Korn-grösse) bestimmt. Grobsandige Böden könnendeshalb auch bei Verdichtung nicht undurch-lässig werden. Weil sie wenig oder keineMittelporen enthalten, können sie aber auchkein Wasser zurückhalten und bilden einentrockenen, wenig fruchtbaren Standort fürPflanzen.

Mittelporen halten das Wasser, ähnlich wiein einem Schwamm, mit Saugspannungenzwischen 0,1 - 15 bar zurück und dienen denPflanzen als Wasserreservoir. Dabei ist Wasserbei 0,1 - 1 bar leicht verfügbar und wird alsleicht bewegliches, bei 1 - 15 bar als langsambewegliches Speicherwasser bezeichnet.

Solange sich Wasser aufgrund der Schwerkraftim Boden bewegt, befindet es sich im Be-reich der Grobporen. Die engen Grobporenlassen das Wasser jedoch nur noch langsampassieren.

6. Bodendichte und Porenvolumen

64

Kap. 6

In den Feinporen mit Ø < 0,2 µm befindetsich Wasser, welches einerseits hygroskopisch(d.h. mit dem Dampfdruck der umgebendenLuft im Gleichgewicht) ist und anderseitssolches, das kristallin und chemisch gebundenist und das erst im Ofen bei Temperaturenüber dem Siedepunkt aus dem Boden ausge-trieben werden kann. Dieses Restwasser ist zustark fixiert, als dass es von den Pflanzenwur-zeln genutzt werden könnte (Saugspannungüber 15 bar). Es handelt sich um sog. Haft-wasser, welches für die Pflanzen nicht mehrverfügbar ist.

Feinporen

Abb. 38: SchematischeDarstellung der Formendes Bodenwassers.

Im vollständig gesättig-ten Bereich des Grund-wassers sind alleZwischenräume imBoden mit Wassergefüllt (ungespanntesBodenwasser).

Im Kapillarsaum steigtdas Wasser durchdie Kapillarkraft überden Grundwasserspiegelhinaus im Boden auf(gespanntes Bodenwas-ser).

Im durchlüfteten, obersten Teil des Bodenswird Wasser durch die eigene Oberflächenspan-nung und durch Kapillarkräfte in den Hohlräumenzwischen den feinsten Bodenteilchen zusammen-gehalten (sog. Menisken).

6. Bodendichte und Porenvolumen

Bodenteilchen mit Mittel- und Feinporen

Luftgefüllte Grobporen

Wassergefüllte Poren

Dur

chlü

ftet

e Zo

neG

espa

nnte

sU

nges

pann

tes

Grundwasser - Pegelrohr

Gru

ndw

asse

rspi

egel

Bode

nwas

ser

Kapi

llars

aum

Was

serm

enis

ken

65

Kap. 7

7. Befahrbarkeit

7. BefahrbarkeitDie Befahrbarkeit des Bodens ist stark von derBodenfeuchte abhängig. Je feuchter ein Bodenist, desto geringer ist seine mechanische Be-lastbarkeit. Je feinkörniger der Boden ist, um-so eher neigt er zur plastischen Verformung.Mit jeder Verformung ist ein namhafterVerlust an Grobporen verbunden. Mit zuneh-mender Bodentiefe kann dieser Verlust immerweniger regeneriert werden.

Weil das Gesamtporenvolumen je nach Bo-dentyp stark variiert, ist die Messung des volu-metrischen Wassergehaltes kein tauglichesMittel zur Bestimmung der Befahrbarkeit einesBodens. Vielmehr muss beachtet werden,wieweit die Bodenhohlräume vor einem Ein-griff, bzw. Befahren, entwässert sind.

7.1 Wasserleitfähigkeitoder Durchlässigkeit

Entwässerungsverhalten

Wie schnell ein Boden entwässert, hängt in er-ster Linie von seinem Grobporenvolumen ab.Böden, die über durchlässiger Unterlage (z.B.Kies) liegen, sind von ihrer Entstehung her gutdurchlässig und werden deshalb auch alssenkrecht durchwaschene Böden bezeichnet(s. Kapitel 3).

Die Durchlässigkeit (k), auch Wasserleitfähig-keit genannt, ist bei wassergesättigtem Bodenam grössten. Deshalb verlangsamt sich derEntwässerungsvorgang mit zunehmender Ab-trocknung des Bodens. Die Durchlässigkeit (k)ist aber nicht nur vom Anteil der Grobporen,sondern auch von deren Durchgängigkeitbis in grössere Bodentiefen abhängig. DieseLuft- und Sickerporen werden durch Würmer,Wurzeln und Schwundrisse zwar immerwieder neu gebildet, durch Verdichtung desUnterbodens, bzw. Verschmieren vor allembeim Pflügen von zu nassem Boden, aber zer-stört oder zumindest unterbrochen.

Zur Beurteilung seiner Befahrbarkeit mussdas Entwässerungsverhalten eines Bodens be-rücksichtigt werden.

Abb. 39: Unterschiede des Entwässerungsver-haltens zwischen einem durchlässigen (links) undeinem grundnassen Boden (rechts).

A Nach Trockenperiode: Der Oberboden istbeidseits trocken, der Unterboden rechts istinfolge Einstau im unteren Bereich nass.

B Nach Regenperiode: Der Oberboden ist beidseitswassergesättigt. Links hat der Unterboden vonoben her Wasser aufgenommen, währender rechts bereits durchgehend gesättigt ist.Durch Grobporen gelangt links überschüssigesWasser in den Untergrund, während rechts derGrundwasserspiegel ansteigt.

C Die Sonne scheint wieder: Wasser verdunstet,links und rechts zeigt sich der Oberboden trok-ken. Beim durchlässigen Boden links kannzusätzlich Wasser in die Tiefe abfliessen, womitder Unterboden abzutrocknen beginnt. Rechtsbleibt der Boden durch Einstau weiter nass.

A

B

C

66

Kap. 7

7. Befahrbarkeit

7.2 Messen derWasserspannung (y)Der Grad der Entwässerung kann mit der sog.Saugspannung (y) gemessen werden. Das ver-breitetste Messgerät ist das Tensiometer,das z.B. auch für die automatische Steuerungvon Bewässerungssystemen und Beregnungs-anlagen eingesetzt wird.

Im Zustand der Was-sersättigung ist derBoden spannungsfrei(als Dauerzustandzum Beispiel imGrundwasserbereich).Sobald Wasserunterirdisch abfliesst,verdunstet oder durchPflanzen verbrauchtwird, die Boden-hohlräume (Poren)also entwässern, wirdeine sog. Saugspan-nung (Unterdruck)aufgebaut.

Diese Spannung wirdfür die Bestimmungder Befahrbarkeit ein-heitlich in einer Tiefevon 35 cm gemessen.Details zum praktischen Tensiometerein-satz finden sich unter Kapitel 8 sowie in (5)und (6).

Masseinheiten

Die Saugspannung wird in cm Wassersäule(cm WS), als pF-Wert (= log cm Wassersäule),in Pascal oder in bar angegeben:

1 Cb (Centibar) =10-2 bar = 1 kPa = 10 hPa = 10 cm WS = pF 1

Abb. 40: Die dunkleFläche stellt wasserge-füllte Poren dar.Die entwässertenBereiche für die Saug-

spannung zwischen pF 1 (nahezu gesättigt)und pF 4.2 (permanenter Welkepunkt) sind hellerdargestellt. Das Wasser im Bereich < 6 Cb wirdals Gravitationswasser bezeichnet. Zwischen6 - 60 Cb ist das Wasser leicht, ab 60 Cb bis etwa1500 Cb nur schwer pflanzenverfügbar. pF 4.2 =1500 Cb ist der permanente Welkepunkt.

10 Cb

60 Cb

1500 Cb

GrobporenØ > 50 �m

Mittelporengrob Ø 10 - 50 �m

Mittelporenfein Ø 0.2 - 50 �m

FeinporenØ < 0.2 �m

pF 1 pF 1.8 pF 2.5 pF 4.2

schnellbeweglichesWasser

langsam beweg-liches, leicht verfüg-bares Wasser

zunehmendschwerer verfüg-bares Wasser

nicht mehr verfügbaresHaftwasser

67

Kap. 7

7. Befahrbarkeit

7.3 Zusammenhangzwischen Gesamt-gewicht, Kontaktflächeund Druckübertragung(6)

Der Kontaktflächendruck (auch Bodenpres-sung genannt) eines Raupenfahrzeuges berech-net sich aus dessen Gesamtgewicht geteiltdurch die Kontaktfläche. In speziellen Fällen(bspw. bei unebener Auflagefläche) könnendie unter Raupen auftretenden Kontaktflä-chendrücke um das 1.5fache über den berech-neten liegen.

Für Pneufahrzeuge gilt bei 2 bar Reifeninnen-druck folgende Annäherung:

Die Kontaktfläche von Diagonalreifen kannzudem mit folgender Formel angenähert wer-den:

Kontaktflächendruck (kPa) =Radlast (kg) x 100

Felgendurchmesser (cm) x Reifenbreite (cm)

Kontaktfläche (cm2) =Reifendurchmesser (cm) x Reifenbreite (cm)

x 0.27

Für alle Fahrzeuge gilt: Der Kontaktflächen-druck (= Gesamtgewicht : Kontaktfläche)ist bodenverträglich, wenn er unter 50 kPa =0.5 bar liegt.

Abb. 41: Dieses vereinfachte Walzenmodell zeigtdie Druckübertragung von Rädern in die Tiefe:Grau sind die mit einer Gewichtseinheit belastetenBodenteilchen und somit der Bereich der Druck-fortpflanzung in die Tiefe angegeben. Trotz glei-cher Bodenpressung erfolgt die Druckfortpflanzungrechts bis in grössere Tiefe.

7.4 Saugspannung (y)und Maschineneinsatz(5, 6)

Bei Saugspannungen unter 10 Cb (= pF 1) darfder Boden nicht befahren werden. Ab pF 2.5ist der Boden für die meisten leichteren bismittelschweren Baumaschinen mit Raupen-fahrwerken befahrbar. Ausgesprochen schwereMaschinen dürfen ohne Schutzmassnahmenerst ab pF 2.8 eingesetzt werden.

Die genaue Einsatzgrenze, d.h. die zulässigeSaugspannung, ab welcher ein Boden befahrenwerden darf, lässt sich für Raupenfahrzeugewie folgt ermitteln:

Einsatzgrenze (Cb) =Gesamtgewicht (t) x Kontaktflächendruck

(bar) x 1.25

Gewicht: 2 tReifen: 40 cmPressung:1 bar

Gewicht: 4 tReifen: 80 cm

Pressung:1 bar

68

Kap. 7

7. Befahrbarkeit

Abb. 42: Aus dieser Abbildung (5, 6) lässt sichdie erforderliche minimale Saugspannung direktherauslesen. Beispiel: Eine Maschine von 30 tGesamtgewicht und einer Bodenpressung von 0.4bar kann ab 15 Cb Saugspannung ohne besondereSchutzmassnahmen eingesetzt werden.

> 3.5 t Radlast: bodenunverträglich2.5 - 3.5 t Radlast: kritisch für den Boden

< 2.5 t Radlast: bodenverträglich,falls Saugspannung > 25 Cbund Kontaktflächendruck< 0.5 bar

Ein bodenverträglicher Einsatz von leichtenPneufahrzeugen ist erst ab Saugspannungen >25 Cb gewährleistet.

Die Bodenverträglichkeit von Pneufahrzeugenkann zudem mit Hilfe der Radlast in folgendeKategorien aufgeteilt werden:

100

10

1

0.1

0.01

100

1 3010

Beispiel: Gesamtgewicht 30 TonnenBodenpressung 0.4 barEinsatzgrenze 15 Centibar

Gesamtgewicht (t)

Bode

npre

ssun

g (b

ar)

Einsatzgrenze (Cb)

Nomogramm: Einsatzgrenzen von Baumaschinen

0.4080 Centibar

40 Centibar

20 Centibar

10 Centibar

60 Centibar

30 Centibar

15 Centibar

Einsatzgrenze [Cb] = Gesamtgewicht [t] x Bodenpressung [bar] x 1.25

69

mit Wassersättigung des Bodens erreicht wird,verlangt ein Infiltrations-Feldversuch unternormalen Bedingungen mindestens vier Stun-den Zeit, falls der Boden vor der Messungschon nahezu gesättigt ist. Im Folgenden wer-den einige Infiltrometer beschrieben.

8. Bodenuntersuchungen

8. Boden-untersuchungen

In diesem Abschnitt sind einige relativ einfachzu handhabende bodenkundliche Methodendargestellt. Die meisten davon sind altbe-währt. In der Praxis werden sie oft kritisiert,statt richtig eingesetzt. Da Boden kein homo-genes Medium ist und auf kleinstem Raumin unterschiedlichster Zusammensetzung undBeschaffenheit vorkommen kann, müssenfür eine zuverlässige Aussage pro Standortund/oder Bodenhorizont in der Regel mehrereMessungen durchgeführt resp. mehrere Probenentnommen werden.

Dieses Kapitel dient in erster Linie der Über-sicht. Es erhebt keinen Anspruch auf Vollstän-digkeit. Die Anwendung der Methoden istSache des bodenkundlichen Spezialisten unddes erfahrenen Bodenlabors. Die Methodensind in verschiedenen Methodensammlungennormiert und ausführlich beschrieben (5, 6,11, 12, 13, 14).

Nebst den klassischen Untersuchungsgerätensind in Kap. 8.5 auch einige einfache undeindrückliche Feldexperimente dargestellt.Diese Methoden dienen vor allem demAnschauungsunterricht bei praktischen Feld-übungen.

8.1 Messen derWasserdurchlässigkeit

Doppelring-Infiltrometer

Der Doppelring wird senkrecht ca. 10 cm tiefin den Boden eingetrieben und mit Wassergefüllt. Mittels eines auf einem Schwimmerruhenden Messstabes wird nach eingetretenerWassersättigung des Bodens die Versicke-rungszeit für eine bestimmte Wasserhöhe imInnenring gemessen. Der wassergefüllte Aus-senring bewirkt eine äussere Benetzungund vermindert den seitlichen Wasseraustritt,besonders in inhomogenen Böden.

Abb. 43: Schema eines Doppelring-Infiltrometers(Schnitt).

lnfiltrometer (System LBL)

Dieses einfach zu handhabende Gerät eignetsich vorzüglich, um die Durchlässigkeitsunter-schiede auf engstem Raume im Feld eindrück-lich darzustellen. Die Sickergeschwindigkeitwird durch den gegenüber dem Bodenring umein Vielfaches reduzierten Durchmesser desMessrohres auch bei geringer Versickerungsra-te sichtbar gemacht.

Meßstab mit Schwimmer

äussere

Wasserstand

innere Benetzungszone äussere

Das Messen der Infiltrationsrate, d.h. derMenge Wasser, die in einer bestimmten Zeit-einheit in den Boden versickert, ist sehrzeitaufwendig. Da die konstante Rate erst

lm Feld:

Die Wasserdurchlässigkeit eines Bodens gibtwichtige Hinweise auf dessen Qualität alsPflanzenstandort. Sie wird durch mechanischeEingriffe, namentlich durch Verdichtung,stark beeinflusst. Die Beobachtung der Wasser-durchlässigkeit ist vor allem zur Feststellungmöglicher Bodenschäden vor (Ausgangszu-stand), wie auch nach tiefbaulichen Eingriffen(Nachkontrolle) wichtig. Sie dient auchder Erfolgskontrolle neu angelegter Böden(Aufschüttungen, Rekultivierungen).

Kap. 8

70

Kap. 8

8. Bodenuntersuchungen

Permeameter (GUELPH)

Abb. 44: Auf-bauschemaeines LBL-Infil-trometers zurFelddemonstra-tion

Beim Einsatz dieses Geräts ist folgendeszu beachten:

1. Der Boden muss vorgängig durch Wässe-rung aufgesättigt werden, d.h. sowohl amTag vorher, als auch ca. eine Stunde vor dereigentlichen Messung im Feld.

2. Das Stahlrohr muss senkrecht eingetriebenwerden, was bei steinigen Böden Schwierig-keiten bereiten kann. Das Rohr wird miteinem starken Hartholzbrett abgedeckt und,am besten mit einem Handstampfer,mind. 5 cm tief in den Boden geschlagen.

3. Das Wasser kann zur besseren Ablesbar-keit im Glasrohr mit Lebensmittelfarbstoffgefärbt werden.

Eine Verdichtung liegt vor, wenn der Medianaus fünf Einzelmessungen am selben Stand-ort kleiner ist als 10-6 m/s ~ 10-4 cm/s ~ 4 mm/h ~ 10 cm/Tag (6, 13).

Dieses Gerät stammt aus Kanada und istbei uns im praktischen Einsatz noch wenigverbreitet.

Abb. 45: Kontrolle der Wasserdurchlässigkeit einergrossen Geländeaufschüttung anlässlich einerFeldkampagne des IATE/EPFL (Al Carcale, 1994)bei Gordola (TI).

Durch ein Zweikammersystem wird der Stau-druck zwischen dem Wasserreservoir unddem Ablesebereich, welcher sich in bequemerHöhe auf einem Dreibein-Stativ befindet,und der in der Tiefe verstellbaren Infiltrations-sonde konstant gehalten.

Mit einem speziellen Bohrer wird die zu prü-fende Bodenschicht angebohrt. Das erlaubt,die unterschiedliche Durchlässigkeit im Profildarzustellen. Auch bei diesem Gerät ist derzeitliche Aufwand für den Aufbau und dieMessung hoch. Zudem sind diese Geräte teuerin der Anschaffung und nicht sehr robust.

Bohrlochmethode (Porchet-Methode)

Rohr aus Plexiglasmit Markierung

Reduktionsstückmit Steckmuffen

Stahlrohr, untenangeschliffen

Im wassergesättigten Boden wird mit demBohrstock ein Loch ausgehoben (bspw. 8 cmDurchmesser und 50 cm Tiefe). Bohrlochwandund -boden dürfen dabei nicht verschmiertwerden. Das Loch wird mit Wasser gefüllt.

71

Kap. 8

8. Bodenuntersuchungen

Im Feld werden pro Bodenhorizont mehrereungestörte Bodenproben in sog. Stechzylin-dern (= Stahlringe, vgl. Kap. 8.3) entnommen.Die Proben werden im Labor aufgesättigt.Anschliessend wird in sog. Permeametern dieMenge des durchgeflossenen Wassers währendeiner bestimmten Messdauer ermittelt, woraussich mit Hilfe des Gesetzes von Darcy die ge-sättigte Wasserleitfähigkeit (ksat.) herleitenlässt.

Diese Leitfähigkeit wird in folgende Klassenunterteilt (11, 13):

q = - k i

dHi = ——— dz

Danach wird in bestimmten Zeitabständender Wasserstand im Bohrloch gemessen (bspw.nach 5, 10, 15, 20, 25 und 30 Minuten).Mit Hilfe des Gesetzes von Darcy (1856) lässtsich aus den Feldmessungen die Wasser-leitfähigkeit (k-Wert) errechnen. Die Flussdich-te q, auch Filtergeschwindigkeit genannt, istproportional zum hydraulischen Gradienten ides totalen Wasserpotentials:

Messung der gesättigtenWasserleitfähigkeit (ksat.)

Das Minuszeichen bedeutet, dass der Wasser-fluss entgegengesetzt zum Gradienten statt-findet. Der Proportionalitätsfaktor k heisstWasserleitfähigkeit und wird für den gesättig-ten Fall mit ksat. bezeichnet. Der Gradient be-rechnet sich aus der Änderung des totalenWasserpotentials H über die betrachtete Strek-ke dz:

Im Labor:

Ein Boden ist verdichtet, wenn der Medianaus fünf ksat. -Messungen kleiner ist als10-6 m/s ~ 10-4 cm/s ~ 4 mm/h ~ 10 cm/Tag(6, 13).

Einteilung nach Methode Andere Einteilung nachPYZYL-WD - FAL (11) Vorschlag FaBo ZH (13)ksat ksat Durchlässig- Staufeuchte Bodentypm/s mm/h keitsklasse

> 3.5 10-5 > 126 extrem extrem vollständig Durchlässigkeitsklasse gross,hoch durchlässig durchlüftete gut durchlässig

Böden (10-4 bis 10-5 m/s; 40 bis 400 mm/h)3.5 10-5 126 sehr sehr vollständigbis bis hoch durchlässig durchlüftete1.2 10-5 43 Böden1.2 10-5 43 hoch erhöht vollständig Durchlässigkeitsklasse normal,bis bis durchlässig durchlüftete normal durchlässig4.6 10-6 17 Böden (10-5 bis 10-6 m/s; 4 bis 40 mm/h)4.6 10-6 17 normal durchlässig vollständigbis bis durchlüftete2.9 10-6 10 Böden2.9 10-6 10 mässig leicht vollständigbis bis gehemmt durchlüftete1.2 10-6 4 durchlässig Böden1.2 10-6 4 gehemmt staufeucht pseudogleyige Durchlässigkeitsklasse klein,bis bis bis schwach Böden, Braun- schlecht durchlässig4.6 10-7 1.7 staunass erde-Pseudogleye (10-6 bis 10-7 m/s; 0.4 bis 4 mm/h)4.6 10-7 1.7 gering staunass Pseudogleyebis bis1.2 10-7 0.4

< 1.2 10-7 <0.4 sehr stark Fahlgleye Durchlässigkeitsklasse sehr klein,gering staunass sehr schlecht durchlässig

(< 10-7 m/s; < 0.4 mm/h)

72

Kap. 8

8. Bodenuntersuchungen

8.2 Messender Saugspannung

Tensiometer

Die Saugspannung erlaubt (im Gegensatz zuallen anderen Messmethoden im Feld, wieEindringwiderstand, Scherfestigkeit, Wasser-gehalt) die zuverlässige Beurteilung der Befahr-barkeit eines Bodens (vgl. Kap. 7.4).

Messanordnung

Die Messung der Saugspannung erfolgt ein-heitlich auf 35 cm Tiefe (5, 6). Es werden fünfTensiometer pro Standort mit max. 50 cmseitlichem Abstand eingesetzt. Die Werte wer-den am besten am frühen Morgen, bei meh-reren zu beobachtenden Standorten möglichstzur gleichen Zeit, abgelesen. Von den je-weils fünf Einzelwerten pro Standort wird derMedianwert ermittelt.

Abb. 46: Sche-matischeDarstellungeines Manome-ter-Tensiome-ters.

Tensiometer gibt es in unterschiedlichsterAusführung. Die Funktionsweise ist aber beiallen gleich. Eine poröse Keramikkerze, diein engem Kontakt zum umgebenden Bodenstehen muss, baut mit zunehmender Ent-wässerung des Bodens ein Vakuum auf, das imabgebildeten Schema von der eingeschlosse-nen Wassermasse im Hohlraum des Geräts aufdas Unterdruck-Manometer übertragen wirdund dort als Saugspannung in Centibar ab-gelesen werden kann. Geräte mit angeschlos-sener Quecksilbersäule sind zwar genauer,stellen aber eine latente Umweltgefährdung(Gerätebruch) dar.

Der Unterdruck kann auch mittels digitalerMessgeräte sehr präzise abgelesen werden:Eine Injektionskanüle wird durch den Ver-schlusspfropfen gestossen, durch welche derUnterdruck auf das Messgerät übertragen wird.Nach einer bestimmten Anzahl von Einstichenwird der Pfropfen aus Spezialgummi undichtund muss ausgewechselt werden. SolcheGeräte werden vor allem für wissenschaftlicheArbeiten eingesetzt.

Einsetzen der Tensiometer

Es ist sehr wichtig, dass die Tensiometerkerzeeinen guten Bodenkontakt hat und dassentlang des Schaftes weder Luft noch Wasserfrei zuströmen können. Zum Versetzen wirdein Loch vorgebohrt und, vor allem in skelett-haltigen Böden, durch Einschlagen eines Ei-senstabes, der etwa die Masse des Tensiometershat, sauber nachgeformt. Beim Einsetzenkann das ausgebohrte, feine Erdmaterial, inetwas Wasser angerührt, als Gleitmittel die-nen. Die Bodenoberfläche wird anschliessendvon Hand angedrückt.

Manometer

Schraubverschluss

Wasserfüllung

Keramikkerze

Schaft

Dichtung

73

Kap. 8

8. Bodenuntersuchungen

Mögliche Fehler

Es ist möglich, dass sich im Bereich der Kerzeein lokaler Wassereinstau befindet oder dassdurch einen Schwundriss oder Steine keinvollständiger Kontakt zwischen Kerze und Bo-den vorliegt und deshalb Luft hinzutritt. Inbeiden Fällen weicht der abgelesene Wert vondenen der übrigen Geräte ab. Das entspre-chende Gerät muss in einem solchen Fall neuversetzt werden. Bodenfrost führt meist zuSchäden am Manometer. Deshalb sollte inÜbergangsperioden etwas Frostschutz beigege-ben werden.

Richtige Wartung

Nebst dem täglichen Ablesen muss auch derWasserstand überwacht werden. Besondersbei hohen Saugspannungen im Sommer mussoft täglich Wasser nachgefüllt werden. Ambesten eignet sich entlüftetes, d.h. abgekoch-tes Wasser. Zur besseren Kontrolle wird demWasser ein wenig gut löslicher, giftfreier Farb-stoff wie Fluoreszin beigemischt.

Am Ende einer Messperiode werden die Gerätesauber gereinigt und im Schaftinnern sowieam Verschluss von Algen und Bakterien-schleim befreit. Rissig gewordene Verschluss-zapfen müssen ersetzt, beschädigte Kerzenausgewechselt werden.

Mittels Kontrollgerät (Vakuumpumpe mit auf-gebautem Manometer) wird die Funktion derManometer sorgfältig überprüft. Wichtig ist,dass diese gut ansprechen (träges Ansprechen

Nachkontrollen im Feld

Die Saugspannung kann mit fest montiertenTensiometern, aber auch mit einem raschanzeigenden Handgerät (Quick-Draw, Abb. 47rechts) überall überprüft werden. Die Schnell-messung ist nicht als Ersatz, sondern als Er-gänzung zum bestehenden Messnetz einzuset-zen. Die Verwendung des Quick-Draw erfor-dert eine sorgfältige Wartung (tägliches Entlüf-ten) und ergibt nur mit der vom Herstellerangegebenen Ansprechzeit brauchbare Resul-tate. Das Gerät muss bei Nichtgebrauch immerim wassergesättigten Schutzbehälter aufbe-wahrt werden. Es empfiehlt sich, nur destillier-tes oder entionisiertes, gut entlüftetes Wasserzu verwenden.

Abb. 47: Manometer-Tensiometer verschiedenerBaulängen/-arten und Zubehör.

weist auf mögliche Frostschäden hin) unddass die Manometernadel beim Eintauchender Kerze ins Wasser vollständig in den Null-bereich zurückfällt.

74

Kap. 8

8. Bodenuntersuchungen

8.3 Messen derscheinbaren Dichte (Ds)Für die Ermittlung des Raumgewichts (auchLagerungsdichte oder scheinbare Dichte Dsgenannt) von Boden im Feld stehen verschie-dene Methoden zur Verfügung.

Zylinderprobe(ungestörte Probe)

Mit einem Stechzylinder bekannten Inhalts(z.B. 100 / 500 / 1000 ml), der unter Ver-wendung einer Aufsatzhülse mit einem Ham-mer senkrecht in den gewachsenen Bodeneingetrieben wird, kann ein definiertes Volu-men Boden entnommen werden.

Abb. 48: Die Abbildung zeigt ein 100 mlEntnahmeset.

Nach dem Ausgraben des Zylinders wird dasvorstehende Erdreich mit einem Messersorgfältig glatt abgetrennt, ohne die Proben-oberfläche zu verschmieren. Wenn nur Dichteund Wassergehalt bestimmt werden sollen,kann die Probe z.B. auch waagrecht einerProfilwand entnommen werden. Für die Mes-sung der Wasserleitfähigkeit resp. der Poren-verteilung ist die waagrechte Entnahmejedoch nicht zulässig (vgl. Kap. 8.1).

Abb. 49: Schematische Darstellung der Probenah-me im stufig abgetieften Profil. In der Praxis müs-sen auf jedem Tiefen-Niveau natürlich mehrereProben genommen werden. Die allenfalls durchden maschinellen Aushub des Profils verursachtenVerdichtungen und Verschmierungen müssen vor-gängig sauber entfernt werden.

Weiterbearbeitung im Labor

Die ungestörte Probe kann im Labor zu weite-ren Messungen (z.B. Porenvolumen, Poren-verteilung, gesättigte Wasserleitfähigkeit etc.)verwendet werden. In diesem Fall muss dieProbe, in der Regel sind es Zylinder kleinerenInhalts, in der Metallhülse belassen und diesedicht verschlossen werden, damit die Probenicht austrocknet.

Senkrechte Entnahmeauf vorbereitetenEntnahmeflächen(Beprobung in Stufen)

Waagrechte Entnahmein der Profilwand

Bodenoberfläche

Haltering mit eingesetztemStechzylinder und Schlag-Handgriff.

Bodenplatte mitFührungshülse.

75

Kap. 8

8. Bodenuntersuchungen

Bestimmung von Ds

Die scheinbare Dichte Ds berechnet sich ausdem Trockengewicht pro Zylindervolumenund wird in der Regel in Mg/m3 oder in g/cm3

angegeben. Für die Bestimmung des Trocken-gewichtes wird die Probe während mehre-rer Stunden bei 105 °C im Ofen getrocknet.

Nachteile

Diese Methode ist nur in steinarmen bis stein-freien Böden anwendbar. Um aussagekräf-tige Resultate zu erreichen, müssen viele Pro-ben untersucht werden (Heterogenität desBodens). Deshalb ist diese Untersuchung ziem-lich zeit- und materialaufwendig.

Membran-Densitometeroder Ballonmethode

Das frische, d.h. feldfeuchte Raumgewichteines Bodens kann mit der sogenannten Bal-lon-Methode im Feld bestimmt werden.Der Vorteil dieser Methode besteht in der so-fortigen Verfügbarkeit relativ genauer Resul-tate.

Ds feldfeucht = Gewicht des ausgehobe-nen Erdreichs dividiert durch das verdrängteVolumen Wasser

Abb. 50: Schematische Darstellung desArbeitsablaufes eines Densitometers im Schnitt.Beschreibung nachstehend.

Messung desverdrängtenWasservolumens

VerbleibendesWasser

Ballon

Wägen desausgehobenenBodens

Bodenplatte

im BohrlochaufgenommenesWasservolumen

1

3

4

5

2

1 3 4 5 6 7

76

Kap. 8

8. Bodenuntersuchungen

Vorgehen

1. Auf einer sauber präparierten, ebenen Pro-befläche wird eine Bodenplatte (Ringplatte)fixiert.

2. Durch die runde Öffnung wird etwas Bodenausgehoben.

3. Das ausgehobene Erdmaterial wird auf eineWaagschale gelegt und gewogen.

4. Das Ballongerät, welches mit Wasser gefülltist und am unteren Ende von einer Gum-mimembran abgeschlossen ist, wird auf dieRingplatte aufgesetzt.

5. Das Wasser wird mit der Pumpe aus demZylinder ausgepresst. Bei erreichtemMessdruck wird das verdrängte Volumenabgelesen.

Oft wird mit der Entnahme und Wägung desAushubmaterials im Feld auch noch die Grob-siebung (Ø > 2 mm) für die Kies-Steinfraktiondurchgeführt und nur die Feinerdefraktionzur Weiterbearbeitung (Granulometrieund chemische Parameter) ins Labor gebracht.

Auch das Trockengewicht kann nachträglichim Labor gemessen werden. Dazu werden dieausgehobenen Proben sauber verpackt.

Die Reproduzierbarkeit der Entnahmebedin-gungen wird durch das im Gerät eingebauteManometer kontrolliert. Die Methode ist rela-tiv einfach zu handhaben. Die Einsatzgren-ze liegt bei sehr flachen Horizonten (< 5 cmSchichthöhe).

Nachteile der Methode:

Ziemlich zeitaufwendig (ca. 1 Tag pro Profil).

8.4 Messen desEindringwiderstandesDer Eindringwiderstand eines Bodens kannauf verschiedene Arten gemessen werden.Es gibt eine grosse Auswahl von Geräten zumdirekten Ablesen resp. mit graphischer oderdigitaler Aufzeichnung der Werte.

Statisches System(Feder-Penetrometer)

Mit möglichst konstantem Druck wird derMessstab, an dessen Ende ein Konus mit spe-ziellem Anstellwinkel und gegebener Ober-fläche angeschraubt ist, senkrecht in den Bo-den gedrückt. Über die Druckfeder wird eineRoll-skala in Bewegung versetzt, an welcherdie Werte abgelesen werden müssen. Verbes-serte Apparate verfügen über einen Schreibme-chanismus, welcher den Widerstand gemässder Federbelastung auf einem mitlaufendenPapierstreifen aufzeichnet.

Neueste Ausführungen dieses Geräts verfügenüber ein elektronisches Sensorsystem, dasdie Werte digital anzeigt und auf einem Loggerauch speichert. Der Einsatz des statischenGeräts bleibt aber, ungeachtet der verbessertenAufzeichnungstechnik, vor allem in steinigenoder stark ausgetrockneten Böden schwierig.

77

Abb. 51: Zwei Messstreifen als Beispiele direktaufgezeichneter Penetrogramme mit je 4 bzw.3 Messungen. Links: Acker im Lössgebiet;die bearbeitungsbedingte Verdichtungszone (15-25cm Tiefe) ist klar erkennbar. Rechts: Penetro-gramm aus einer Naturwiese; der oberflächlicheEinstichwiderstand ist deutlich höher (ab 15 cmTiefe verhindern Steine ein weiteres Messen).

Dynamische Systeme (Ramm-penetrometer)

Ein bekanntes Verfahren basiert, in starkverkleinertem Massstab, auf dem Prinzip derbekannten und altbewährten Rammsonde(12). Dieses System reagiert weniger empfind-lich auf Steine und Trockenheit.

Rammbär

Schlagplatte

Metermass

Konus

Anzahl Schläge

Tiefe

Abb. 52: Die Handramme in einfachster Aus-führung. Die Darstellung des Eindringwiderstan-des erfolgt in Form sog. Histogramme.

Der Rammbär wird an einer Eisenstange biszum oberen Anschlag gehoben und auf dieSchlagplatte fallengelassen. Die benötigteAnzahl Schläge für ein bestimmtes Eindring-mass (z.B. 2 cm) wird notiert. In graphischerDarstellung ergibt sie ein sog. Histogramm.Weil die Energie pro Schlag (Gewicht desRammbärs x Fallhöhe) und das Gewicht desunbeweglichen Geräteteils bekannt sind, kanndas Resultat auch auf einschlägige Einheitenaus der Bodenmechanik wie SPT (StandardPenetration Test) umgerechnet werden (12).

Ein weiteres System ist die sog. PANDA-Sonde (14). Es handelt sich dabei um ein trag-bares Feldmessgerät (Abb. 53). Kap. 8

8. Bodenuntersuchungen

78

Hammer

Gestänge

Führungen

Sondenspitze Boden

Logger

Kabel

Mess-band

Obere Einheit zur Messung der Schlaggeschwindigkeit

Untere Einheit zur Messung der Eindringtiefe

Kap. 8

8. Bodenuntersuchungen

Abb. 53: Schematische Darstellung der PANDA-Sonde und ihrer Komponenten (14).

Das Grundprinzip der Sonde basiert darauf,dass ein Sondiergestänge mit Hammerschlä-gen in den Boden getrieben wird. Die Er-mittlung des Eindringwiderstandes erfolgtdurch die Bestimmung der Schlaggeschwindig-keit. Dies geschieht in der oberen System-einheit, wo die Durchlaufzeit eines bewegli-chen Magneten zwischen zwei fixiertenSensoren für jeden Hammerschlag gemessenwird. Die Aufzeichnung der Eindringtiefe mitHilfe eines Messbandes und der unterenSystemeinheit erlaubt die Berechnung desEindringwiderstandes für jeden Hammerschlagbei bekannter Konusoberfläche und bekannterMasse von Hammer, Gestänge und Sonden-spitze mittels einer im Logger programmiertenFormel. Im Feld werden die Daten automa-tisch vom Logger aufgezeichnet und gespei-chert.

Pro Standort werden zehn Messungen in Ab-ständen von 20 cm bis in eine Tiefe von je0.5 m durchgeführt. Die Messungen erfolgenim abgetrockneten Boden bei Saugspannun-gen von mindestens 15 bis maximal 55 Cen-tibar. Die Bodenfeuchte zum Zeitpunkt derMessungen wird mit Tensiometern ermittelt(Kap. 8.2).

Der Verdichtungsgrad bis in 0.5 m Tiefe wirdanhand der Median- oder Mittelwertskurve derermittelten Eindringwiderstände in Megapas-cal (MPa) beurteilt (6):

Eindring- Verdichtungsgrad,widerstand: Lagerung:< 2 MPa unverdichtet, normal gelagert2.0 - 3.5 MPa verdichtet, erhöhte

Lagerungsdichte> 3.5 MPa stark verdichtet, kompakt

gelagert

Überschreitet die Kurve in einer bestimmtenTiefe oder über einen Tiefenbereich dieGrenzen von 2.0 resp. 3.5 MPa, so ist der Bo-den dort verdichtet resp. stark verdichtet.

8.5 Eindrückliche Feld-experimenteAls Ergänzung zu den klassischen Methodensind nachstehend einige Experimente er-wähnt, die sich als Felddemonstration gut eig-nen.

Einfluss des Pneudrucks

Ein Traktor wird über ein frisch gepflügtesFeld gefahren. Eines der Hinterräder ist nor-mal aufgepumpt, beim anderen wird derDruck auf ca. 1/3 reduziert. Quer zur Fahrspurwird ein Blech senkrecht in den Boden ge-drückt und die Kontur der Fahrspur mit Farb-spray markiert.

Der Unterschied von Spurform und Spurtiefeist meist beträchtlich. Beim hart gepumptenRad gibt vor allem der Boden nach, beim weniggepumptem Pneu ist dieser «weicher als der

798. Bodenuntersuchungen

Kap. 8

Boden». Der Pneu wird breitgedrückt undverteilt dasselbe Gewicht auf eine wesentlichgrössere Fläche.

Pflugsohleund Durchlässigkeit

Die immer stärkere Mechanisierung zeigt beivielen Böden klare Folgen. Wo in schwerenBöden jedes Jahr gepflügt wird, sind sog.Pflugsohlenverdichtungen häufig anzutreffen.Auf der Bodenoberfläche und auf dem bis aufdie Pflugsohleschicht abgetragenen Bodenwerden Infiltrometerrohre (am besten ModellLBL, Kap. 8.1) eingesetzt und gleichzeitig mitWasser gefüllt. Sofern die Rohre gut versetztsind und nicht zufällig ein grosser Wurmgangoder ein Schwundriss das Experiment ver-fälscht, kann eine oft um ein vielfaches länge-re Versickerungszeit in der Pflugsohlenzonebeobachtet werden.

Anaerobie

Stabilität

Parallel zur Verdichtung und besonders häufigin feuchten Böden kann die Erstickungdurch Sauerstoffmangel beobachtet werden.Beim Nachgraben, aber auch bereits bei derProbenahme mit dem Erdbohrer, fallen solcheSchichten durch Graufärbung und oft pene-tranten Klärschlammgeruch auf. DieserGeruch wird durch die Methangasentwicklung(Faulgas) beim Verfaulen organischer Substanzim Boden verursacht. Deshalb lohnt es sich,besonders bei humusreichen Oberboden-depots, die zudem vielleicht zu nass oder zuhoch angeschüttet wurden, Nachschau zuhalten.

Oft wird hart mit stabil verwechselt. So entste-hen beispielsweise beim Befahren von Unter-boden deutlich weniger Fahrspuren. Unter-boden ist weniger belebt und deshalb wenigerstrukturstabil. Ein eindrückliches Experimentist der Zerfallstest im Wasserglas:

Einige Schollen Unterboden und etwa gleich-grosse Stücke Oberboden werden währendetwa zwei Tagen bei Zimmertemperaturgetrocknet. Die Schollen aus dem Unterbodensind meist härter und schwieriger zu brechen.Gleichzeitig werden je eine Scholle in einmit Wasser gefülltes Glas gelegt. Der Unter-boden zerfällt meistens in kurzer Zeit,während der Oberboden am Stück verbleibt.Je nach Bodenart, Humus- und Tongehalt istdas Zerfallsverhalten unterschiedlich. Ameindrücklichsten ist die Stabilität der Wurm-häufchen.

Regenwürmer-Tritttest

In der aktiven Zeit kann die Präsenz dertiefgrabenden Arten in einem Stück Ackerlandwie folgt festgestellt werden:

Eine Bodenfläche wird sauber abgewischt undmit einem Rahmen aus Karton begrenzt. In-nerhalb dieses Rahmens werden zündholz-grosse Stücke feiner, grüner Weichholzzweigein regelmässigen Reihen eng ausgelegt.Darüber wird eine feine Schicht Kreidemehlausgestreut. Am anderen Morgen sind dieZweiglein, die der Wurm kaum in die Röhreeinziehen konnte, sichtbar verschoben.Der Halmtest ist, wie alle beschriebenen Expe-rimente, unwissenschaftlich, aber eindrück-lich.

Regenwürmer als wichtige Bodentiere sind be-sonders in den feuchten, kühleren Jahres-zeiten (Frühjahr und Herbst) aktiv. Bei wasser-gesättigtem Boden kann ein einfaches Ex-periment die Anwesenheit dieser Tiere zeigen:

Sorgfältig und leise auftretend ein Stück Wies-land begehen und aufspringen. Beim Wieder-auftreffen auf den Boden entsteht eine Er-schütterung, welche von den Würmern in wei-tem Umkreis registriert wird und sie zum so-fortigen Rückzug in ihre Röhre veranlasst.Dabei wird Wasser und Luft nachgezogen, wasdann ein gut hörbares, knisterndes Schlürfge-räusch verursacht.

Halmtest

80

81

Zitierte Literatur6 VSS, SN 640 583, Erdbau, Boden; Eingriff

in den Boden, Zwischenlagerung, Schutzmass-nahmen, Wiederherstellung und Abnahme,Zürich, 2000

7 Verordnung vom 1. Juli 1998 über Belastun-gen des Bodens (VBBo), SR 814.12

8 Umweltschutzgesetz vom 7. Oktober 1993(rev. Juli 1997), SR 814.01

9 BUWAL, Richtlinie für die Verwertung, Be-handlung und Ablagerung von Aushub-,Abraum- und Ausbruchmaterial (Aushubricht-linie), Vollzug Umwelt, Bern, 1999

10 BUWAL & FAL Zürich-Reckenholz,Wegleitung für die Probenahme und Analysevon Schadstoffen im Boden, in Revision

11 FAL, IUL, RAC & FAW, ”SchweizerischeReferenzmethoden der Eidgenössischenlandwirtschaftlichen Forschungsanstalten”,Zürich-Reckenholz, 1997

12 H. Otto, Geotechnik für die Praxis,4. erweiterte Auflage, Aarau, 1990

13 Amt für Landschaft und Natur des KantonsZürich, Interne Berichte zur Messung dergesättigten Wasserleitfähigkeit (ksat.),Fachstelle Bodenschutz, Zürich, 1998, 1999,2000

14 Fachstelle Bodenschutz des Kantons Zürich,Fachberichte zur Messung von Bodenverdich-tungen im Feld, Zürich, 1997, 1998, 1999

15 Bodenkundliche Gesellschaft der Schweiz,Physikalischer Bodenschutz: Konzept zurUmsetzung der rechtlichen Vorgaben imUmweltschutzgesetz (USG) und in derVerordnung über Belastungen des Bodens(VBBo), BGS-Dokument 9, Dietikon, 1999

1 FAL, Kartieren und Beurteilenvon Landwirtschaftsböden,Schriftenreihe der FAL 24, Zürich-Reckenholz,1997

2 BUWAL, Wegleitung: Verwertungvon ausgehobenem Boden (Bodenaushub),Vollzug Umwelt, Bern, 2001 (ersetzt dieVSBo-Mitteilung Nr. 4 von 1993)

3 VSS, SN 640 581a, Erdbau, Boden;Grundlagen, Zürich, 1998

4 VSS, SN 640 582, Erdbau, Boden;Erfassung des Ausgangszustandes, Triage desBodenaushubes, Zürich, 1999

5 BEW, Richtlinien zum Schutze des Bodensbeim Bau unterirdisch verlegter Rohrleitungen(Bodenschutzrichtlinien), Bern, 1997

Zitierte Literatur

82 Bildnachweis

Bildnachweis

Sämtliche Abbildungen, Fotos, Grafiken,Tabellen, Schemas etc. wurden von Hans-Peter Imhof überarbeitet. Alle Vorlagen hierzu- mit Ausnahme der oben aufgeführten -stammen von den Autoren dieses Leitfadens(Christoph Salm und Stephan Häusler) resp.vom Herausgeber (BUWAL).

Quelle Abb.-Nr.

• P. Schoch, Amt für Umweltschutz, Kanton Solothurn, 1991 02• R. Wenger, Land- und hauswirtschaftliche Schulen Ebenrain, Sissach 03• Honegger/Bodmer in U. Gisi, „Bodenökologie“, Thieme Verlag, 1990 04• F. Scheffer/P. Schachtschabel, „Lehrbuch der Bodenkunde“, Enke 05

Verlag, 1992• S.T. Williams, “Forum Mikrobiologie 6”, 1983 06• J.C.G. Ottow, “Bild der Wissenschaft 3”, 1985 07/08• G. Bruckner, “Lebensraum Boden”, Frankh-Kosmos Verlag, 1988 11/12• R. Giovanoli, Laboratorium für Elektronenmikroskopie, Universität Bern 18/20/22• Th. Diez/H. Weigelt, Bayerische Landesanstalt für Bodenkultur und 21/24-32/36

Pflanzenbau• E. Frei, “Agrarpedologie”, Geographisches Institut der Universität Bern, 1983 33• BEW, “Richtlinien zum Schutze des Bodens beim Bau unterirdisch 42

verlegter Rohrleitungen (Bodenschutzrichtlinien)”, Bern, 1997

83

Impressum

Impressum

BezugBBL/EDMZ, CH-3003 BernFax: +41 (0)31 325 50 58E-Mail:edmz@bbl.admin.chInternet:www.admin.ch/edmz

BestellnummernDeutsch: 319.775dFranzösisch: 319.775f

© BUWAL 2001

HerausgeberBundesamt für Umwelt,Wald und Landschaft (BUWAL)CH-3003 Bernwww.umwelt-schweiz.ch

AutorenStephan HäuslerAngewandte ErdwissenschaftenRodtmattstrasse 513014 Bern

Christoph SalmTerre AGPostweg 15704 Egliswil

ProjektleitungJean-Pierre ClémentJürg ZihlerBUWALSektion Boden und allg. Biologie3003 Bern

Publizistische BegleitungNorbert LedergerberBUWALSektion Kommunikation3003 Bern

Layout und GestaltungHans-Peter ImhofGrafiker SGDElfenauweg 33006 Bern