Porengrößenverteilung

188 Lagerungsdichten nach weiteren Befahrungen mit Bogiebändern wieder rückläufig wurde.

In TS2 trat sowohl nach den Befahrungsversuchen mit Bogiebändern als auch nach den Befahrungsversuchen mit Reifen keine deutliche Veränderung der Lagerungs-dichten auf.

Beim Vergleich von 4 Befahrungen mit simulierter Hangneigung und 4 Befahrungen ohne simulierte Hangneigung ist keine konsistente Wirkrichtung der simulierten Hangneigung erkennbar.

Vergleich von Lagerungsdichten und Spurbildung

Die Gegenüberstellung der oben diskutierten Lagerungsdichten in TS1 mit den Werten der mittleren Einspurungen (Abbildung 23 in Kapitel 5.2) zeigt, dass die mit der Befah-rungshäufigkeit kontinuierlich zunehmende Fahrspurtiefe nur bei Befahrung mit NOKIAN^® Reifen mit einer kontinuierlichen Erhöhung der Lagerungsdichten einher-ging. Nach mehrfacher Befahrung mit beiden Bogiebandtypen blieben die Lagerungs-dichten in TS1 und TS2 nahezu unverändert, während die Fahrspurtiefen in Form einer Sättigungsfunktion mit zunehmender Befahrungshäufigkeit anstiegen. Diese Unab-hängigkeit von Spurbildung und Lagerungsdichte kann bedeuten, dass die Fahrspuren vornehmlich ein Eindrücken des instabileren Auflagehorizontes repräsentieren oder dass die Spurbildung auf Hohlraumverdichtung der ersten 6 Zentimeter des Mineral-bodens – welche oberhalb des obersten beprobten Horizontabschnittes TS1 liegen – zurückging.

189 Folgenden verkürzt als „Volumen“ bezeichnet (bspw. „Mittelporenvolumen“ statt

„Mittelporenvolumenanteil“).

Strukturparameter des unbefahrenen Waldbodens und der alten Rückegassen

Die alten Rückegassen vor Befahrung wiesen in 6-10 cm Tiefe (TS1) unter Ausschluss von Rückegasse 1 um 1,8-4,0 Vol.-% und in 30-34 cm Tiefe (TS2) um 3,8-8,4 Vol.-%

geringere Gesamtporenvolumen als der unbefahrene Waldboden auf. Diese Verdich-tung entspricht nach dem Klassifikationssystem der AG Boden (2005) einer Niveau-verschiebung vom Klassifikationsbereich „hoch“ im unbefahrenen Waldboden zum Klassifikationsbereich „mittel“ in den Rückegassen. Eine Ausnahme stellt hier nur der Boden in TS1 von Rückegasse 1 dar, bei dem das Gesamtporenvolumen vor den Befahrungsversuchen im Vergleich zum unbefahrenen Waldboden um 3,4 Vol.-%

größer war. Die Verdichtung im Bereich der alten Rückegassen ist vermutlich eine langfristige Nachwirkung der unbekannten Befahrungshistorie des ehemals unbefah-renen Waldbodens.

In TS1 der Rückegassen 1, 2 und 3 lagen die Volumen der weiten Grobporen (Luft-kapazität) vor den Befahrungsversuchen mit 3,1-5,8 Vol.-% in den Klassifikations-bereichen „gering“ bis „mittel“ und waren damit deutlich niedriger als die – mit 10,2 Vol.-% im Klassifikationsbereich „mittel“ verorteten – Werte des unbefahrenen Wald-bodens (AG Boden, 2005). Dies entspricht einer Reduktion um 4,4-7,1 Vol.-%. Die Luftkapazitäten in den alten Rückegassen 4, 5 und 6 lagen dagegen mit 10,4-11,9 Vol.-% im selben Klassifikationsbereich wie der unbefahrene Waldboden.

Im Vergleich zu TS1 war die Verdichtungswirkung der historischen Befahrung auf die Luftkapazität in TS2 verhältnismäßig einheitlich. In TS2 der alten Rückegassen lagen die Luftkapazitäten vor den Befahrungsversuchen mit 6,3-11,1 Vol.-% im Klassifika-tionsbereich „mittel“ und damit deutlich unterhalb der als „hoch“ klassifizierten Luft-kapazität von 15,4 Vol.-% des unbefahrenen Waldbodens (AG Boden, 2005). Die engen Grobporen mit Äquivalentdurchmessern zwischen 10 und 50 µm waren in den alten Rückegassen vor den Befahrungsversuchen gegenüber dem unbefahrenen Waldboden (mit Ausnahme von VB1 in RG1) leicht verringert.

In TS1 war die Befahrungswirkung auf die Mittelporen mit Äquivalentdurchmessern zwischen 0,2 und 10 µm und damit auch auf die nutzbare Feldkapazität uneinheitlich.

In den Rückegassen 1 und 2 war die nutzbare Feldkapazität aufgrund eines stark erhöhten Mittelporenvolumens parallel zur Verdichtung der Grobporen um 5,5 und 6,2

190 Vol.-% erhöht, während sie in den Rückegassen 3-6 konstant blieb oder abnahm. In TS2 der alten Rückegassen wurden die Mittelporenvolumen und damit auch die nutz-baren Feldkapazitäten parallel zur Verdichtung der Grobporen – wie nach Befahrungs-versuchen von Teepe et al. (2004) auf unbefahrenem Waldboden – gegenüber dem unbefahrenen Waldboden leicht erhöht (0,2-2,8 Vol.-% Differenz). Die Zunahme der Mittelporenvolumen könnte dadurch bedingt sein, dass einige Grobporen bei den historischen Befahrungen nicht vollständig kollabierten, und zu Mittelporen kompri-miert wurden. Eine andere mögliche Erklärung wäre, dass das Mittelporenvolumen sekundär nach den historischen Befahrungen in den verdichteten Rückegassen durch veränderte Quellungs- und Schrumpfungszyklen oder biologische Prozesse erhöht wurde.

Im Zusammenhang betrachtet lässt sich aus der Verringerung der Luftkapazität und der Konstanz oder Erhöhung des Mittelporenvolumens in den alten Rückegassen relativ zum unbefahrenen Waldboden schlussfolgern, dassin TS2 und auch teilweise in TS1 der alten Rückegassen die befahrungsbedingte Verdichtung des Gesamtporen-volumens vornehmlich auf Kosten der Grobporen erfolgte.

Strukturparameter der alten Rückegassen vor und nach den Befahrungsversuchen

Wie bereits in Kapitel 6.2 in Bezug auf die Lagerungsdichten diskutiert, erfolgte die Abnahme des relativen Gesamtporenvolumens (d.h. die Bodenverdichtung) und der Volumen der einzelnen Porengrößenklassen nach den Befahrungsversuchen nicht konsistent mit zunehmender Befahrungshäufigkeit. Beispielsweise trat bei den MAGNUM^TM Bogiebändern die stärkste Reduktion des Gesamtporenvolumens nicht nach 8, sondern nach 4 Befahrungen auf. In Bezug auf die Verdichtung von unbefah-renem Waldboden konstatieren Ampoorter et al. (2009) in ihrer Metaanalyse, dass die größte Erhöhung der Lagerungsdichte bei unbefahrenem Waldboden bereits nach den ersten Befahrungen auftritt. Bei den Befahrungsversuchen der hier vorliegenden Studie war die Veränderung der Strukturparameter nach der ersten Befahrung in vielen Fällen sogar größer als nach insgesamt 8 Befahrungen. Beispielsweise war in TS1 die Abnahme des Gesamtporenvolumens, der Luftkapazität und der nutzbaren Feldkapa-zität nach 1 Befahrung mit FELASTEC^® Bogiebändern größer als nach 8 Befahrungen.

Sofern diese Ergebnisse nicht auf Heterogenitätseffekte (d.h. auf Unterschiede in den Ausgangszuständen der Bodeneigenschaften vor den Befahrungsversuchen) zurück-gehen, implizieren sie, dass die Verformungswirkung der ersten Befahrung

191 mit FELASTEC^® Bogiebändern durch die nachfolgenden Befahrungen durch Neu-schaffung von Porenräumen wieder partiell revidiert wurde.

Nach 4 und 8 Befahrungen mit NOKIAN^® Reifen war die Luftkapazität in TS1 um 2,6 und 2,1 Vol.-% erhöht. Dies entspricht nach dem Klassifikationsschema der AG Boden (2005) einer Änderung von einer „geringen“ zu einer „mittleren“ Luftkapazität. Mögliche Ursachen für die der Erwartung entgegenlaufende Erhöhung von Porenvolumen nach Befahrung werden im Stand der Forschung (Kapitel 3.2.3.3.) und in den Schlussfolgerungen (Kapitel 7.5.1) erörtert.

Parallel zur Erhöhung der Luftkapazität war die nutzbare Feldkapazität nach 4 und 8 Befahrungen mit NOKIAN^® Reifen um ca. 7 bis 8 Vol.-% vom Klassifikationsbereich

„sehr hoch“ auf „hoch“ reduziert (AG Boden, 2005). Im Gegensatz zur Fahrwerk-konfiguration NOKIAN^® Reifen wurde die Luftkapazität nach mehrfacher Befahrung mit MAGNUM^TM und FELASTEC^® Bogiebändern deutlich reduziert (respektive Abnahme nach 8 Befahrungen um 3,1 und 5,5 Vol.-% innerhalb des Klassifikationsbereichs

„mittel“). Da parallel dazu die Mittelporenvolumen nach 8 Befahrungen um 1,6 Vol.-%

(MAGNUM^TM) und 2,7 Vol.-% (FELASTEC^®) erhöht waren, liegt die Vermutung nahe, dass die weiten Grobporen bei der Befahrung mit Bogiebändern partiell zu Mittelporen reduziert wurden. Mit der Erhöhung des Mittelporenvolumens stieg auch die nutzbare Feldkapazität an.

In TS2 war die Luftkapazität nach 4 und 8 Befahrungen mit NOKIAN^® Reifen und FELASTEC^® Bogiebändern tendenziell erhöht und nach Befahrung mit MAGNUM^TM Bogiebändern tendenziell verringert. Die Mittelporenvolumen verhielten sich nicht in einem konstanten Verhältnis zu diesen Änderungen: Nach 4 und 8 Befahrungen mit NOKIAN^® Reifen und MAGNUM^TM Bogiebändern waren sie in TS2 tendenziell verrin-gert, während sie nach Befahrung mit FELASTEC^® Bogiebändern tendenziell erhöht waren.

Die Variation der texturabhängigen Feinporenvolumen von 9-14 Vol.-% in 6-10 cm Tiefe und 11-18 Vol.-% in 30-34 cm Tiefe schließt die von der AG Boden (2005) für

192 mittel bis stark tonigen Schluff (Ut3-4) angegebenen Kennwerte⁶⁴ des Feinporen-volumens ein und ist vermutlich auf die natürliche Heterogenität der Korngrößen-verteilung (Tabelle 7) zurückzuführen.