Anwendbarkeit geophysikalischer Prospektionsmethoden zur Bestimmung von Bodenverdichtungen und Substratheterogenitäten landwirtschaftlich genutzter Flächen

Der Einsatz zunehmend schwerer Landtechnik bei der Bodenbearbeitung kann nachhaltig wirkende Bodenverdichtungen bzw. Bodenverformungen bis in den Unterbodenbereich (Tiefe > 30 cm) unterhalb des Bearbeitungshorizonts verursachen. Bei derartig verdichteten Böden sind Bodenfunktionen wie Wasser‐ und Luftleitfähigkeiten vermindert, so dass sich die Bedingungen für das Pflanzenwachstum verschlechtern und die Böden in ihrer natürlichen Regelungsfunktion beeinträchtigt werden können. Um Gegenmaßnahmen treffen zu können, ist also die Kenntnis des Verdichtungszustands im Boden notwendig. Da der Verdichtungszustand bisher nur punktuell durch aufwändige Messungen im Labor oder mit geringerer Genauigkeit im Feld bestimmt werden kann, stellt sich die Frage nach einem leistungsfähigen flächenhaften Kartierverfahren. Die prinzipielle Anwendbarkeit verschiedener geophysikalischer Prospektionsverfahren sollte auf diese bodenkundliche Fragestellung hin untersucht werden. Dazu wurden auf einem konventionell bewirtschafteten Jungmoränenstandort in Schleswig‐Holstein vergleichende bodenkundliche und geophysikalische Messungen durchgeführt. Folgende geophysikalische Verfahren kamen zum Einsatz: Georadar (GPR – Ground Penetrating Radar) im Frequenzbereich 500 MHz und 900 MHz, ergänzt durch induktive Leitfähigkeitsmessungen mit dem EM38 einerseits sowie hochauflösende Kompressions‐ und Scherwellenseismik andererseits. Substratheterogenitäten im Unterboden zeichneten sich in allen hier angewandten Verfahren ab, so dass Standorte mit höherer Verdichtungsempfindlichkeit (lehmige Böden) von Standorten mit geringerem Verdichtungspotenzial (sandige Böden) unterschieden werden konnten. Die Radardaten zeigten bei Feldkapazität starke Reflexionen in einer Tiefe von ca. 30 cm, die im Sommer bei trockenen Bedingungen nicht mehr zu beobachten waren. Diese zeitliche Variation der Radarsig‐nale lässt sich durch nur temporär vorhandene Stauwasserbereiche erklären, die auf eine Bodenverdichtung hindeuten können. Seismische Messungen mit Kompressions‐ und Scherwellen wurden entlang kurzer Profillinien (12 m) mit dichtem Sensorabstand (20 cm) durchgeführt. Die gute bis sehr gute Datenqualität dieser Messungen, die sonst für ingenieurgeophysikalische Zwecke eingesetzt werden, zeigt, dass dieses Verfahren auch für bodenkundliche Fragestellungen geeignet ist. Substratvariationen im Unterboden beeinflussten v. a. die Geschwindigkeiten von Kompressionswellen. Ob sich unterschiedlich verdichtete Bereiche detektieren lassen, ist noch offen, da in der Messfläche nur eine gleichmäßig starke Verdichtung des Unterbodens mit geringen Dichtekontrasten bei gleichem Bodentyp vorlag.