Acta Sil va e et Ligni 123 (2020), 43–52 43 Izvirni znanstveni članek / Original scientific paper OCENA RANLJIVOSTI GOZDNIH T AL NA ZBIJANJE ZARADI MEHANIZACIJE - PREIZKUS IN NADGRADNJA TERENSKE METODE BLATNE KEPE ASSESSMENT OF THE VULNERABILITY OF FOREST SOILS TO COMPACTION DUE TO MECHANIZATION - TESTING AND IMPROVING THE FIELD SOIL CLUMP METHOD Anton POJE 1 , Primož ZORE 2 , Marjetka SUHADOLC 3 (1) Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire, Anton.Poje@bf.uni-lj.si (2) Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire, primoz.zore97@gmail.com (3) Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, marjetka.suhadolc@bf.uni-lj.si IZVLEČEK V zadnjih desetletjih se je pri gospodarjenju z gozdovi povečala uporaba težkih strojev, ki povzročajo zbijanje in spremembo morfologije tal. Ker je ranljivost tal na zbijanje močno odvisna od vrste tal in od trenutne vsebnosti vode v tleh, je za prakso velikega pomena hitra ocena primernosti razmer za uporabo mehanizacije. Članek tako obravnava hitre metode za določanje mehanskih lastnosti tal. Testirali smo metodo blatne kepe, ki smo jo nadgradili z oceno videza rok in odtisom rok med pripravo blatnih kep, meritvami vsebnosti vode in določanjem spodnje in zgornje meje plastičnosti tal. V raziskavo smo vključili pogoste talne tipe gozdnih rastišč v Sloveniji: pokarbonatna tla (eutric cambisol), distrična rjava tla (dystric cambisol) in hipoglej (eu- tric gleysol). Rezultati so pokazali, da se površina blatne kepe ob spustu na tla povečuje z vsebnostjo vode v vzorcu, sočasno pa se spreminjajo videz blatne kepe, umazanost in videz odtisa rok. Oceni videza in odtisa rok predstavljata dopolnitev obstoječe metode blatne kepe, lahko pa tudi njeno alternativo, saj ju lahko uporabimo samostojno. Z določitvijo spodnje in zgornje meje plastičnosti oziroma indeksa plastičnosti tal smo posredno ocenili tveganje za poškodbe tal pri gozdni proizvodnji. S pomočjo kazalnikov stanja tal, kot so videz blatne kepe, umazanost rok in videz odtisa rok, lahko v praksi preprosto in hitro ocenimo trenutne razmere za delo in s tem preprečimo prekomerne poškodbe tal med gozdno proizvodnjo. Ključne besede: gozdna proizvodnja, poškodbe tal, plastičnost tal, hitra metoda, okoljske razmere ABSTRACT In recent decades, the use of heavy machinery in forest management has increased, causing compaction and alternations in soil morphology. As soil vulnerability to compaction is highly dependent on the type of soil and the current soil water content, rapid assessment of the suitability of the conditions for the use of machinery is of great importance for practice. The article discusses methods for rapidly determining the mechanical properties of soil. We tested the soil clump method, which was sup- plemented by the assessment of the appearance of the hand and handprint during preparation of the soil clumps, soil water content measurements and determination of the lower and upper limits of soil plasticity. The following soil types, which are common in Slovenian forest stands, were selected: brown soil on limestone and dolomite (Eutric Cambisol), dystric brown soil (Dystric Cambisol) and hypogley (Eutric Gleysol). The results of the study showed that, when dropped, the surface area of the clump increases with the water content of the soil, while at the same time the appearance of the clump, the soil residue on the hands and the appearance of the handprint change. Evaluation of the appearance of the hands and handprint represent supple- ments to the existing clump method, but can also be an alternative to it, as they can be both used independently. By determin- ing the lower and upper limits of plasticity or soil strength, we indirectly assessed the risk of soil damage in forest production. Through the use of soil condition indicators, such as the appearance of the soil clump, the soil residue on the hands and the appearance of the handprint, we can quickly and easily assess the current working conditions in practise and thus prevent excessive soil deformation in forest operations. Key words: environmental conditions, soil deformation, forest operations, soil plasticity, rapid method GDK 463:31(045)=163.6 Prispelo / Received: 17. 8. 2020 DOI 10.20315/ASetL.123.4 Sprejeto / Accepted: 6. 11. 2020 1 UVOD 1 INTRODUCTION Ob uporabi strojev v gozdu nastajajo poškodbe tal, ki so skoraj neizogibne (Horn in sod., 2007). Odvisne so od reliefa, lastnosti tal, matične podlage in okoljskih razmer, pomembne pa so tudi lastnosti stroja, torej teža ter naležna površina, s katero se stroj dotika tal. Zbitost in premeščanje tal, poškodbe korenin in na- stajanje kolesnic štejemo med vidne poškodbe tal (Šu- šnjar in sod., 2006; Košir, 2010; Lüscher in sod., 2016). 44 P oje A., Z or e P ., Suha dol c M.: Oc ena r anlji v ost i go z dnih tal na zbijanje zar a d i mehaniza c ije - pr eizk us in na dgr a dnja ... Obstajajo pa tudi nevidne, torej so skrite človeškemu očesu, ki pa so zelo pomembne za samo kakovost tal. Med nevidne spremembe uvrščamo zmanjševanje por- nega prostora, kar slabša razmere za življenje mikro- organizmov in rastlin, saj omejuje zračnost in gibanje vode v tleh (Cambi in sod., 2015). Posledično prihaja do površinskega odtoka vode in erozije najrodovitnej- šega (površinskega) sloja tal. Zato je pogosto ob sečnih poteh zmanjšan prirastek, kar se kaže z upočasnjeno rastjo in manjšo gostoto dreves (Williamson in Neil- sen, 2000). Morfološke značilnosti strojev imajo neposreden vpliv na poškodbe tal, in sicer prek teže in težišča stro- ja ali velikosti naležne površine strojev na tla (Košir, 2010). Tako je velikost naležne površine stroja večja pri uporabi strojev z večjim številom koles, manjšim tlakom v pnevmatikah, uporabi širših pnevmatik, go- seničnih verig s širšimi členi oz. floatacijskih verig in dvojno gibljivo osjo (Bygdén in sod., 2003; Pandur in sod., 2010; Kremer in sod., 2012). K zmanjševanju po- škodb v veliki meri pripomore izvedba strojne sečnje, in sicer podlaganje sečnih ostankov pod stroj na sečne poti (Krč in sod., 2014). Na nosilnost tal in posledično na poškodbe tal zara- di uporabe težkih strojev vplivajo tudi talne lastnosti. Med njimi so najpogosteje izpostavljene: tip tal, teks- tura, delež skeleta in organske snovi tal ter vsebnost vode v tleh, kot najpomembnejša dinamična lastnost (Lüscher in sod., 2016). Glede na konceptualni model dejavnikov, ki vplivajo na nosilnost tal (slika 1), je le ta namreč močno odvisna od zgornje in spodnje meje plastičnosti (Burger, 1994). Plastičnost je opredeljena kot lastnost tal, pri kateri se tla pod zunanjo silo, v na- šem primeru gozdarsko mehanizacijo, deformirajo in ostanejo deformirana tudi po odstranitvi zunanje sile. Pri spodnji meji plastičnosti tla prehajajo iz plastičnih (gnetljivih) v poltrdno (krhko) stanje, vsebnost vode v tleh je tolikšna, da se tla pod zunanjo silo deformirajo (drobijo oz. razpadajo). Pri zgornji meji plastičnosti tla prenehajo biti plastična in postanejo tekoča zaradi ve- like vsebnosti vode v tleh. Razliko v vsebnosti vode pri zgornji in spodnji meji plastičnosti imenujemo indeks plastičnosti (Atterberg, 1911). Plastičnost tal je odvi- sna predvsem od vsebnosti gline in organske snovi v tleh. Za praktične namene ugotavljanja primernosti tal za uporabo gozdarske mehanizacije je bistvena hitra določitev vsebnosti vode v tleh, saj druge lastnosti, ki vplivajo na nosilnost tal, ostajajo v času relativno enake (Curran, 1999). Vsebnost vode v tleh lahko določimo z oblikovanjem svaljka večjega premera (8 mm), vendar oblikovanje svaljka v določenih teksturnih razredih ni možno. Naslednji način ugotavljanja primerne vsebno- sti vode v tleh za uporabo gozdarske mehanizacije je močan stisk vzorca tal v roki na način, da nastane tvor- ba, ki je podobna ročki za krmilo kolesa. Pri tem oce- njujemo vlažnost roke po stiku z vzorcem in način raz- pada vzorca ob dotiku. Kriteriji so različni za plastična in ne-plastična tla. Za plastična tla velja, da so prevozna (en do dva prehoda stroja), če je roka, ki je bila v stiku z vzorcem, vlažna na manj kot 25 % površine, vzorec pa ob dotiku s kazalcem razpade. Za oceno primernosti tal za uporabo mehanizacije je treba ročni test opraviti vsaj na petih različnih mestih (Curran, 1999). Podobna metoda, ki je namenjena hitremu določa- nju stanja tal, in osrednja tema naše raziskave je me- Slika 1: Konceptualni model dejavnikov tal, ki vplivajo na no- silnost tal (Burger, 1994: 19) Fig. 1: Conceptual model of factors affecting the bearing ca- pacity of soil (Burger, 1994: 19) Acta Sil va e et Ligni 123 (2020), 43–52 45 toda blatne kepe. To metodo smo zasledili v več virih (Curran, 1999; Košir, 2010; Kremer in sod., 2012; Krč in sod., 2014), znanstveno pa smo jo ovrednotili v sklo- , znanstveno pa smo jo ovrednotili v sklo- pu diplomske naloge z naslovom Presoja hitrih metod za določanje mehanskih lastnosti tal (Zore, 2019). Test z blatno kepo poteka tako, da se blatna kepa vrže ob trdo podlago (npr. stroj), nato pa se glede na videz kepe predvidevajo posledice, ki bi nastale, če bi gozdna proizvodnja potekala ob takšnih talnih raz- merah (slika 2). V primeru, da ima kepa na površini razpoke ali da odpade iz pokončne podlage (leva sli- ka kepe na sliki 2), ali da je kepa po površini zaprta, brez razpok in ploska (srednja slika kepe na sliki 2), nastanejo na sečni poti do 10 cm globoke kolesnice, to pa so sprejemljive poškodbe tal. V primeru, da kepa ob metu poškropi okolico, lahko na sečni poti pričakuje- mo nesprejemljive poškodbe tal, s kolesnicami nad 20 cm (Kremer in sod., 2012; Krč in sod., 2014). Ker so hitre metode zelo pomembne za prakso z vi- dika varovanja tal pred in med gozdno proizvodnjo, je bil namen raziskave: a) ugotoviti spreminjanje videza in dimenzij blatnih kep v odvisnosti od vsebnosti vode in tipa tal, b) nadgraditi metodo blatne kepe z dodatni- mi meritvami z oceno umazanosti in odtisa rok, in c) določiti meje plastičnosti za obravnavane tipe tal. 2 METODE 2 METHODS Za namen raziskave smo na Kočevskem izbrali štiri lokacije, kjer je v preteklosti potekala strojna sečnja ali pa bi lahko strojna sečnja potekala v prihodnosti. Loka- cije so se razlikovale po tipu tal in fitocenološki združbi (Kobal in sod., 2019; ZGS, 2020). Prva lokacija je bila v bližini vasi Mrtvice, kjer prevladuje združba Carici elongatae - Alnetum glutinosae na srednje močnem, evtričnem hipogleju (eutric gleysol). Druga lokacija je bila v predelu Pekel, kjer prevladuje združba Hacque- tio - Fagetum na distričnih rjavih, izpranih tleh (eu- tric cambisol). Tretja lokacija je bila v predelu Šahen, kjer najdemo združbo Hedero - Fagetum (ZGS, 2019) na rjavih pokarbonatnih, plitvo humoznih tleh (eutric cambisol) (Kobal in sod., 2019). Zadnja lokacija pa leži na masivu Stojne, kjer prevladuje združba Omphalodo - Fagetum dinaricum (ZGS, 2019) na rjavih pokarbo- natnih, plitvih tleh (eutric cambisol) (Urbančič in sod., 2005). Tla smo klasificirali po Slovenski klasifikaciji tal (Prus s sod., 2015) in World Reference Base for Soil Re- sources (WRB, 2015). Vzorce tal smo odvzeli iz A horizonta površine ene- ga kvadratnega metra na vsaki lokaciji. Ker se je debeli- na A horizonta med lokacijami razlikovala, in sicer Mr- tvice (3–5 cm), Pekel (2–5 cm), Šahen (1–2 cm), Stojna (20 cm), smo na lokacijah s plitvim A horizontom del vzorca odvzeli še iz spodnje ležečega horizonta, skupaj približno 10 cm plast tal. Vzorce smo homogenizirali, zdrobili večje kepe, odstranili večje organske ostanke ter posušili na prostem. 2.1 Metoda blatne kepe 2.1 Soil clump test Izvedba poskusa je bila za vsak tip tal razdeljena v tri faze, in sicer v pripravo blatnih kep, izvedbo posku- sa in meritve. V prvi fazi smo posušene in homogeni- zirane vzorce tal postopoma vlažili, da smo pripravili blatne kepe z različnimi vsebnostmi vode v tleh. Vseb- nost vode v vzorcih tal smo preverjali vzporedno s po- stopnim vlaženjem, in sicer s TDR (ang. Time Domain Reflectometry) merilnikom, ki poda volumski delež Slika 2: Videz kepe in posledice na prometnici (prirejeno po Kremer in sod., 2012) Fig. 2: Clump appearance and the consequences on the logging trail (adapted from Kremer et al., 2012) 46 P oje A., Z or e P ., Suha dol c M.: Oc ena r anlji v ost i go z dnih tal na zbijanje zar a d i mehaniza c ije - pr eizk us in na dgr a dnja ... vode v tleh (vol %). Cilj je bil doseči čim večji razpon v vsebnostih vode (10, 20, 30, 40, 50 in 60 % (+-3 %)) v vseh tipih tal, vendar smo le pri vzorcu iz lokacije Mrtvice dosegli tudi 50 in 60 % volumsko nasičenost z vodo. Pred izdelavo blatnih kep so navlaženi vzorci mirovali približno 4 ure, da se je voda enakomerno porazdelila po celotnem vzorcu. Nato smo še enkrat preverili vsebnost vode v vzorcu tal s TDR. Pri izdelavi blatnih kep smo s pomočjo lončka za jogurt zagotavlja- li enako prostornino blatnih kep. Vzorce tal smo takoj po izvedbi poskusa »blatne kepe« zatehtali v tehtiče, nepredušno zaprli, ter prenesli v laboratorij. Natančno vsebnost vode v blatnih kepah smo tako določili gravi- metrično, v rezultatih raziskave so predstavljene le te vrednosti (masni deleži vode v tleh). V nasprotju z originalno metodo (Kremer in sod., 2012) pri poskusu blatnih kep nismo metali ob verti- kalno steno, ampak smo jih spuščali z višine 3 metrov na ravno površino, saj smo s tem zagotovili konstantno silo udarca kepe ob površino. Višina spuščanja je bila določena pred izvedbo s preprostim predposkusom. Nekaj blatnih kep smo naprej s približno enako silo vr- blatnih kep smo naprej s približno enako silo vr- gli ob steno in jim izmerili širino in dolžino. Nato pa smo blatne kepe iste vlažnosti postopoma spuščali z vedno večje višine, dokler niso imele približno enake dimenzije kot tiste, ki smo jih metali ob steno. Poskus smo opravili v petih ponovitvah, kar pome- ni, da smo iz skupnega vzorca tal z določeno vsebnostjo vode v tleh izdelali 5 blatnih kep, ki smo jih spuščali na pločevino z vrisano desetcentimetrsko mrežo. Vsako kepo, roke in odtis roke na belem papirju smo fotogra- firali (slika 3). Površine kep smo izračunali s pomočjo programa ImageJ 1.52a (Rasband, 2018). 2.2 Določanje zgornje in spodnje meje plastič- nosti tal 2.2 Determination of upper and lower plastic limits Zgornjo mejo plastičnosti, izraženo z masnim dele- žem vode v tleh, smo določili s pomočjo Casagrandeje- vega aparata (ASTM D4348, 2000). Talne vzorce smo pripravili po postopku za standardno pedološko anali- zo (poglavje 2.3). Vzorcu zračno suhih tal (100 g) smo postopoma dodajali vodo, da smo dobili mehko maso. Tretjino smo jo nanesli v posodico, kot prikazuje slika 4, nato smo z vrtenjem ročice sprožili udarce ob dno aparata, in sicer enkrat na vsak obrat ročice. Pri tem se je brazda, ki smo jo naredili ob začetku testa, postopo- ma zapirala. Vrtenje ročice smo ustavili, ko se je brazda zaprla oz. so se tla spojila na dolžini 13 mm. Z dodaja- Slika 3: Videz blatnih kep ter umazanost in odtis rok pri raz- ličnih masnih deležih vode iz lokacije Šahen (od leve proti desni: 36,4 %, 41,0 %, 44,7 %, 52,8 %) Fig. 3: The appearance of soil clumps, soil residue on the hands and handprints at different levels of gravimetric water content in the soil sample from the Šahen location (from left to right: 36.4 %, 41.0 %, 44.7 %, 52.8 %) Acta Sil va e et Ligni 123 (2020), 43–52 47 njem vode vzorcu tal se je število udarcev, potrebnih za spojitev tal, zmanjševalo. Avtorji metode predpo- stavljajo, da zgornjo mejo plastičnosti v splošnem do- sežemo pri 25 obratih ročice, razpon pa je 10 do 40 udarcev. V naši študiji se je brazda spojila med 15 in 35 obrati ročice, v odvisnosti od vsebnosti vode v tleh. Test smo za vsako lokacijo opravili v štirih ponovitvah. Spodnjo mejo plastičnosti, izraženo z masnim de- ležem vode v tleh, pri katerem lahko oblikujemo 3 mm svaljek, smo določili s postopnim vlaženjem suhega vzorca tal (8 g). Ko je bil vzorec tal tako vlažen, da smo lahko iz njega s palcem in kazalcem naredili kroglico, ne da bi se ta lepila na prste, smo maso razvaljali na stekleni plošči in oblikovali svaljek s približno 3,2 mm premerom. Dobljeni svaljek smo razrezali na 6–8 ena- kih delov, iz njih ponovno naredili kroglice in oblikova- li svaljke. Postopek smo ponavljali, dokler smo lahko oblikovali svaljke in le-ti pri oblikovanju niso razpadli oz. se na njihovi površini niso pokazale razpoke. Ko oblikovanje svaljkov ni bilo več mogoče, smo vzorcu tal gravimetrično določili vsebnost vode. Indeks plastič- nosti smo izračunali kot razliko med zgornjo in spo- dnjo mejo plastičnosti (ASTM D4348, 2000). 2.3 Pedološke analize 2.3 Pedological analysis Zračno posušenim vzorcem tal smo najprej odstra- nili večje dele organskih ostankov (sejanje skozi 1 cm sito), jih zmleli in presejali skozi 2 mm sito. Masni delež vode (% w) smo določili gravimetrič- no (ISO 11465, 1993). Sveže vzorce tal smo zatehtali v tehtiče in jih sušili na 105 °C do konstantne teže. Po sušenju smo vzorce tal ponovno stehtali ter na podlagi količnika med maso vode v svežem vzorcu in maso su- hega vzorca izračunali masni delež vode v tleh. Teksturo tal smo določili s standardno sedimenta- cijsko metodo ISO 11277 (2009), ki izkorišča različne sedimentacijske čase, ki so odvisni od velikosti delcev (Stokesov zakon). Delež skupnega ogljika smo določili s suho oksidacijo na instrumentu Vario MAX (Elementar, Nemčija). Delež organske snovi smo izračunali s pomočjo povprečnega deleža (58 %), ki predstavlja ogljik v organski snovi. Sposobnost tal za zadrževanje vode (poljsko kapa- citeto tal) smo določili z uporabo visokotlačne komore, s katero smo po nasičenju talnih vzorcev z vodo iz njih iztisnili vodo pri tlaku 0,33 bara (ISO 11274, 1998). 3 REZUL T ATI 3 RESUL TS V študiji smo preučili mehanske lastnosti poruše- nih vzorcev tal, ki smo jih odvzeli v zgornjem horizontu na štirih lokacijah z različnimi talnimi tipi: rjava pokar- bonatna tla (Stojna in Šahen), distrična rjava tla (Pekel) in hipoglej (Mrtvice). Razlike v bistvenih lastnostih, ki vplivajo na nosilnost tal (tekstura, vsebnost organske snovi in sposobnost zadrževanja vode), so bile relativ- no majhne (preglednica 1). Slika 4: Casagrandejev aparat za določanje zgornje meje pla- stičnosti Fig. 4: Casagrande's apparatus for determining the upper plas- tic limit 48 P oje A., Z or e P ., Suha dol c M.: Oc ena r anlji v ost i go z dnih tal na zbijanje zar a d i mehaniza c ije - pr eizk us in na dgr a dnja ... Rezultati so potrdili močan vpliv vsebnosti vode v talnih vzorcih na oblikovanje blatne kepe, njeno stanje po padcu na tla in površino odtisa. Iz fotografij blatnih kep je razvidno, da pri najmanjših masnih deležih vode v tleh, ko še lahko oblikujemo blatno kepo, le ta pri udarcu s tlemi vedno razpade. S povečevanjem dele- ža vode pa blatne kepe postajajo kompaktnejše in pri udarcu s tlemi praviloma ne razpadejo (lokacije Pekel, Šahen, Stojna). Iz blatnih kep z največjim deležem vode pri udarcu s tlemi izhaja prosta voda v obliki žarkov. Blatne kepe, oblikovane iz vzorcev tal iz lokacije Mrtvi- ce, pa so pri udarcu s tlemi vedno razpadle, in to ne gle- de na vsebnost vode. Predvidevamo, da je glavni razlog v teksturi tal in vsebnosti organske snovi. Vzorec tal z lokacije Mrtvic je v primerjavi z drugimi lokacijami vseboval največji delež peska (18 %) ter tudi največji delež organske snovi (10 %). S povečevanjem vsebnosti vode v vzorcih tal se spreminja tudi umazanost rok pri oblikovanju blatnih kep. Pri najmanjšem masnem deležu vode so roke po izdelavi kepe ostale suhe in le rahlo umazane, s pove- čevanjem deleža vode pa so postale roke ob izdelavi vlažne ter po celi površini umazane. Pri največjem de- ležu vode so bile roke povsem blatne. Površina in vidnost odtisa sta naraščali z vsebno- stjo vode v vzorcih tal in skladno z umazanostjo rok. Pri najmanjših deležih vode je odtis roke na belem pa- pirju le rahlo zaznaven, pri večjih deležih vode je od- tis roke že bolj viden, vidni so tudi odtisi posameznih blazinic prstov ter dlani, vendar brez ostrih robov, pri največjih masnih deležih vode v vzorcih pa je odtis naj- večji, jasen, vendar že razmazan in z ostrimi robovi. Spodnja meja plastičnosti preučevanih vzorcev tal je bila med 33,1 % in 49,4 %, zgornja meja plastičnosti pa med 41,2 % in 57,0 % (slika 5). Obe meji plastično- sti sta bili največji pri vzorcu tal lokacije Mrtvice, naj- manjši na lokaciji Šahen. Glede na indeks plastičnosti tal, ki se je gibal med 7,6 % in 10,5 %, vse analizirane vzorce uvrščamo med tla z majhno plastičnostjo. Površina odtisa blatnih kep, ki nastane po udarcu kepe ob tla, eksponentno narašča s povečanjem ma- snega deleža vode v vzorcu (slika 6). Naraščanje po- Slika 5: Spodnja in zgornja meja plastičnosti ter indeks pla- stičnosti po lokacijah Fig. 5: The lower and upper plastic limit and plasticity index by location Preglednica 1: Tekstura, vsebnost organske snovi in sposob- nost zadrževanja vode (PK) v porušenih vzorcih tal zgornje- ga humusno-akumulativnega horizonta preučevanih lokacij Table 1: Texture, soil organic matter content and soil water holding capacity (WHC) in disturbed soil samples of the top- soil humus-accumulative horizon of the studied locations Glina Melj Pesek Teksturni razred Organska snov Poljska kapaciteta Talni tip % % % % % Stojna Rjava pokarbonatna, plitva 38,4 58,7 2,89 MGI 8,8 50,8 Šahen Rjava pokarbonatna, plitvo humozna 32,2 64,3 3,5 MGI 4,8 46,8 Pekel Distrična rjava, izprana 30,7 60,2 9,1 MGI 4,5 47,3 Mrtvice Hipoglej, srednje močan 33,7 48,7 17,6 MGI 9,7 58,7 Acta Sil va e et Ligni 123 (2020), 43–52 49 vršine odtisa se v splošnem najbolj poveča, ko masni delež vode v vzorcu preseže 40 % oziroma ko preseže spodnjo mejo in zgornjo mejo plastičnosti. Površina odtisa se je najbolj povečala pri vzorcu tal iz lokacije Šahen, najmanj pa pri vzorcu tal iz lokacije Mrtvice. Velikost odtisa kepe je pri isti vsebnosti vode v tleh od- visna od zgornje meje plastičnosti tal, in sicer je odtis večji pri manjši zgornji meji plastičnosti. Za oceno razmer v tleh ter posledično oceno tvega- nja za poškodovanost tal je za praktične namene po- memben videz blatne kepe po dotiku s površino, sto- pnja umazanosti rok in videz odtisa rok pri spodnji in zgornji meji plastičnosti. Tako pri spodnji meji plastič- nosti blatna kepa pri dotiku s tlemi razpade, roke so le rahlo umazane in vlažne, odtis roke na beli površini pa je le slabo viden. Pri zgornji meji plastičnosti bla- tna kepa ob dotiku s tlemi ostane kompaktna, iz nje pa lahko že izhaja prosta voda v obliki žarkov. Roke so v tem primeru vlažne ter umazane po pretežni površini dlani in prstov. Pri odtisu rok so vidni odtisi posame- znih blazinic prstov ter dlani, vendar brez ostrih robov (preglednica 2). Videz blatne kepe ter posledično umazanost rok in odtis je na lokaciji Šahen zaradi večjega masnega dele- ža vode v vzorcu v primerjavi z zgornjo mejo plastično- sti pretiran (preglednica 2). 4 RAZPRAVA 4 DISCUSSION Iz ekološkega ter tudi ekonomskega vidika je pri na- črtovanju in izvedbi gozdne proizvodnje nujno stalno ocenjevanje terenskih razmer, ki se zaradi vremenskih vplivov lahko hitro spreminjajo. Posledice neugodnih razmer so vidne predvsem kot prekomerne poškodbe tal, ki lahko v skrajnem primeru pripeljejo do zmanjša- nja rodovitnosti tal (Košir in Robek, 2000). Poleg meril poškodovanosti tal (Poje in sod., 2019) so za učinkovito preprečevanje poškodb tal pred in med izvedbo sečnje in spravila lesa nujno potrebne metode za hitro oceno talnih razmer. Ena izmed ta- kšnih metod je metoda blatne kepe (Kremer in sod., 2012), ki je bila uporabljena in testirana v raziskavi. Metoda v originalni obliki podaja oceno poškodovano- sti tal na podlagi videza kepe, ki je vržena ob stroj, v naši raziskavi pa je bila nadgrajena z videzom rok ter odtisom roke na belem papirju po izdelavi kepe. Ker se s spremembo videza blatne kepe značilno spreminjata tudi umazanost rok ter površina in vidnost odtisa rok, omenjeni dodatni meritvi pomenita nadgradnjo obsto- ječe metode, lahko pa tudi njeno alternativo, saj ju lah- ko uporabimo samostojno. Vse tri kazalnike stanja tal, t.j. videz blatne kepe, umazanost rok in videz odtisa rok, v raziskavi pove- zujemo s plastičnostjo tal, ki določa občutljivost tal na nepopravljive poškodbe in nosilnost tal. Določanje Atterbergovih mej plastičnosti tal (Atterberg, 1911), ki je bilo sedaj prvič v Sloveniji uporabljeno tudi na po- dročju raziskovanja poškodb gozdnih tal, je primerljivo z metodami, ki ocenjujejo nosilnost tal s penetrome- trom in krilno sondo (Poršinsky in sod., 2006). Tako spodnja meja plastičnosti ločuje poltrdo stanje tal od plastičnega stanja tal oz. ločuje tiste talne razmere, do kjer je tveganje za poškodbe tal med gozdno proizvo- dnjo majhno, od tistih, kjer je to tveganje povečano in je treba pri izvedbi gozdne proizvodnje prilagoditi na- čin dela ali stroj (Košir, 2010; Krč in sod., 2014; Cambi in sod., 2015). Med spodnjo in zgornjo mejo plastično- . Med spodnjo in zgornjo mejo plastično- sti je stanje tal plastično, kar pomeni, da se po preho- Slika 6: Površina kep v odvisnosti od masnega deleža vode v tleh Fig. 6: The surface area of clumps in relation to the gravimet- ric water content in the soil 50 P oje A., Z or e P ., Suha dol c M.: Oc ena r anlji v ost i go z dnih tal na zbijanje zar a d i mehaniza c ije - pr eizk us in na dgr a dnja ... Objekt Spodnja meja plastičnosti Videz kepe Umazanost rok Odtis rok Stojna Pekel Mrtvice Šahen Preglednica 2: Videz kepe, rok in odtisa iz vzorca posame- zne lokacije pri zgornji meji plastičnosti Table 2: Appearance of the clump, hand and handprint by individual location sample at the upper plastic limit Acta Sil va e et Ligni 123 (2020), 43–52 51 du stroja tla ne povrnejo v prvotno obliko, posledično nastanejo kolesnice. Nad zgornjo plastičnostjo tla po- stanejo tekoča, pojavijo se izrazita premeščanja tal ter globoke kolesnice, kar pomeni, da se mora gozdna pro- izvodnja za preprečitev prekomernih poškodb ustaviti. Glede na tipe tal, ki so bili vključeni v raziskavo, ocenjujemo, da lahko gozdna proizvodnja brez večjega tveganja za poškodbe poteka na tleh z vsebnostjo ma- snega deleža vode okoli 30 %, pri deležu vode nad 40 % pa je treba dela ustaviti. Vsebnost vode v tleh lahko ocenimo s pomočjo videza blatne kepe, stopnje uma- zanosti rok ali videza odtisa rok. Tako lahko gozdna proizvodnja poteka, dokler blatna kepa pri dotiku s po- vršino, kamor vržemo kepo (npr. stroj), razpade oz. se površine ne oprime, roke so pri izdelavi kepe le rahlo umazane in vlažne, odtis roke na beli površini pa je le slabo viden. O prekinitvi gozdne proizvodnje je treba začeti razmišljati, ko vržena blatna kepa ob dotiku s površino ostane kompaktna, iz nje pa lahko izhaja pro- sta voda v obliki žarkov. Roke so v tem primeru vlažne ter umazane po pretežni površini dlani in prstov. Pri odtisu rok so vidni odtisi posameznih blazinic prstov ter dlani, vendar brez ostrih robov. V primeru, ko je zaradi velike vsebnosti vode kepo težko oblikovati, pri metu pa kepa močno poveča svojo površino, gozdna proizvodnja ne sme potekati. Roke so po oblikovanju povsem blatne, odtis največji, jasen, vendar razmazan in z ostrimi robovi. Poudariti moramo, da smo v raziskavi ocenjeva- li tveganje za poškodbe tal v porušenih vzorcih in le v zgornjem humusno akumulativnem horizontu, ki je sicer najbolj občutljiv za zbijanje zaradi mehanizaci- je, pa vendarle ne odseva lastnosti celotnega profila izbranih talnih tipov (razlike v globini tal, lastnostih drugih horizontov). V prihodnje bi bilo zato pomemb- no ugotoviti tako vpliv kar najširšega razpona v fizikal- no-kemijskih lastnosti posameznih horizontov kot tudi druge značilnosti gozdnih tal v slovenskem prostoru, ki jih v naši študiji nismo upoštevali. Na nosilnost tal, ki je pomembna lastnost tal pri vzpostavljanju ravnotež- ja sil med strojem in tlemi (Košir, 2010), namreč vpli- vajo tudi kamnitost, prisotnost skeleta ter površinski organski horizonti in koreninski preplet (Wästerlund, 1989; Cambi in sod., 2015; Lüscher in sod., 2016). Le ti lahko nosilnost tal povečajo ali zmanjšajo ne glede na vsebnost vode v tleh oziroma trdnostno stanje tal. Tako je na primer pri nad 50-odstotnem deležu skeleta v tleh vožnja po takšnih tleh iz ekološkega vidika dopu- stna ne glede na vlažnost tal, saj ne povzroča mešanja tal na kolesnicah (Lüscher in sod., 2016). Z vidika povezljivosti rezultatov, predvsem z rezul- tati projekta »Vpliv strojne sečnje na gozd in določanje meril za njeno uporabo« (številka V4-1624), kjer so potekale meritve na istih lokacijah, ocenjujemo, da je največja pomanjkljivost raziskave ta, da ni bila meto- da blatne kepe izvedena neposredno na terenu. To bi sicer močno povečalo zahtevnost izvedbe poskusa, saj bi moral poskus potekati v daljšem časovnem obdobju, kjer bi se naravno (ali umetno) spreminjala vsebnost vode v tleh, vendar pa bi zaradi meritev volumenskega deleža vode v strukturno neporušenih tleh bila mogo- ča primerjava z nosilnostjo tal, ki je bila izmerjena v sklopu projekta. Nadaljnje raziskave na tem področju bi morale biti usmerjene v preverjanje povezave med predstavljeni- mi kazalniki stanja tal (videza blatne kepe, rok in odti- sa) in dejanske poškodovanosti tal po gozdni proizvo- dnji ter k preverjanju uporabnosti kazalnikov stanja tal v praksi. 5 POVZETEK 5 SUMMARY In forestry, attention must be paid to the state of working conditions due to the variability and unpre- dictability of weather conditions. To prevent soil defor- mation caused by working machines, rapid methods for determining soil conditions have been developed, where simplicity and the speed of the procedure are crucial. In the study, the soil clump test was used and upgraded (Kremer in sod., 2012) with the appearance of hands and handprints as well as measurements of the gravimetric water content in the samples. In ad- dition to pedological properties, the lower and upper plastic limits were also determined in the soil samples. The research covered soils with different properties from four locations in southern Slovenia. The results of the study show that the surface area of the dropped clump increases with the gravimetric water content in the sample, while at the same time the appearance of the clump, hands and handprints change. At the lower plastic limit, the soil clump falls apart after hitting the ground, the hands are only slightly dirty and moist, and the handprint is poorly visible on a white surface. At the upper plastic limit, the soil clump remains compact after hitting the ground, and water may start to emer- ge from it in the shape of rays. In this case, the hands are moist and dirty on the predominant surface of the palm and fingers. In terms of the handprint, individual fingertips and the palm are visible, but without sharp edges. Thus, in practice, the lower plastic limit can be associated with soil conditions (water content in the soil) under which the risk of soil deformation is low, 52 P oje A., Z or e P ., Suha dol c M.: Oc ena r anlji v ost i go z dnih tal na zbijanje zar a d i mehaniza c ije - pr eizk us in na dgr a dnja ... while the upper plastic limit can be associated with soil conditions under which stopping the work should be considered. In the intermediate state, between the lower and upper plastic limit, more attention should be paid to the performance of the work, and adjustments of the work and machinery are required. It should also be considered that other soil properties may increase bearing capacity regardless of the soil condition, e.g. stoniness and skeletal content in the soil can also have an impact on the bearing capacity of the soil. The appli- cability of the proposed indicators should be directly associated with actual soil deformation during forest operations and evaluated in practice. 6 ZAHVALA 6 ACKNOWLEDGEMENTS Zahvaljujemo se Ministrstvu za kmetijstvo, gozdar- stvo in prehrano ter Javni agenciji za raziskovalno de- javnost Republike Slovenije za financiranje projekta z naslovom Vpliv strojne sečnje na gozd in določitev me- ril za njeno uporabo (V4-1624), ki je bila spodbuda za izvedbo raziskave. Anonimnim recenzentom smo hva- ležni za pregled in pripombe na prvo različico besedila. 7 VIRI 7 REFERENCES ASTM. D4348. Standard test methods for liquid limit, plastic limit, and plasticity index of soils. 2000: 14 str. Atterberg A. 1911. Über die physikalische Bodenuntersuchung und über die Plastizität der Tone. Internationale Mitteilungen für Bo- denkunde, 1: 10–43. Burger M.A. 1994. A wetland trafficability hazard index based on soil physical properties and site hydrology evaluations: (Virginia State University). Virginia, USA: 139 str. Bygdén G., Eliasson L., Wästerlund I. 2003. Rut depth, soil compac- tion and rolling resistance when using bogie tracks. Journal of Terramechanics, 40, 3: 179–190. Cambi M., Certini G., Neri F., Marchi E. 2015. The impact of heavy traffic on forest soils: a review. Forest Ecology and Management, 338: 124–138. Curran M. 1999. Harvest systems and strategies to reduce soil and regeneration impacts (and costs). V: Forest Equipment / Soils Interaction Workshop. Alberta Research Council, Edmonton, Alberta, Forest Engineering Research Institute of Canada: 1–47. Horn R., Vossbrink J., Peth S., Becker S. 2007. Impact of modern forest vehicles on soil physical properties. Forest Ecology and Manage- ment, 248, 1: 56–63. ISO. 11274. Soil quality - Determination of the water-retention cha- racteristic - Laboratory methods. 1998: 20 str. ISO. 11277. Soil quality - Determination of particle size distribution in mineral soil material - Method by sieving and sedimentation. 2009: 34 str. ISO. 11465. Soil quality - determination of dry matter and water con- tent on a mass basis - gravimetric method. 1993: 3 str. Kobal M., Kralj T ., Bratun P . 2019. Gozdna tla in strojna sečnja. V: 35. Gozdarski študijski dnevi: Gozdna tla v trajnostnem gospodar- jenju z gozdom. Krč J. (ur.). Ljubljana, Univerza v Ljubljani, Bio- tehniška fakulteta, Oddelek za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire: 52–57. Košir B. 2010. Gozdna tla kot usmerjevale tehnologij pridobivanja lesa. Ljubljana, Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Od- delek za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire: 80 str. Košir B., Robek R. 2000. Značilnosti poškodb drevja in tal pri redče- nju sestojev s tehnologijo strojne sečnje na primeru delovišča Žekanc. Zbornik gozdarstva in lesarstva, 52: 87–115. Krč J., Beguš J., Primožič J., Levstek J., Papler-Lampe V. in sod. 2014. Vodila dobrega ravnanja pri strojni sečnji. Ljubljana, Biotehniška fakulteta, Oddelek za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire: 38 str. Kremer J., Wolf B., Matthies D., Borchert H. 2012. Bodenschutz beim Forstmaschineneinsatz. LWF-Merkblatt, 22: 4. Pandur Z., Horvat D., Šušnjar M., Nevečerel H., Stankić I. 2010. En- vironmental evaluation of wood residues utilization. V: Forest engineering: meeting the needs of the society and the enviro- nment. Kanzian C., Cavalli R. (ur.). Padova, Formec: 1–8. Poje A., Mihelič M., Leban V. 2019. Analiza strokovnega ocenjevanja poškodovanosti gozdnih tal. Gozdarski vestnik, 77, 1: 3–20. Poršinsky T ., Sraka M., Stankić I. 2006. Comparison of two approa- ches to soil strength classifications. Croatian Journal of Forest Engineering, 27, 1: 17–26. Prus T ., Kralj T ., Vrščaj B., Zupan M., Grčman H. 2015. Slovenska klasi- fikacija tal. Ljubljana, Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Kmetijski inštitut Slovenije: 50 str. Rasband W. 2018. ImageJ 1.52a. USA. National Institutes of Health. Šušnjar M., Horvat D., Šešelj J. 2006. Soil compaction in timber skid- ding in winter conditions. Croatian Journal of Forest Enginee- ring, 27, 1: 3–15. Urbančič M., Simončič P ., Prus T ., Kutnar L. 2005. Atlas gozdnih tal Slovenije. Ljubljana, Zveza gozdarskih društev Slovenije: 100 str. Wästerlund I. 1989. Strength components in the forest floor restric- ting maximum tolerable machine forces. Journal of Terramecha- nics, 26, 2: 177–182. Williamson J.R., Neilsen W.A. 2000. The influence of forest site on rate and extent of soil compaction and profile disturbance of skid trails during ground-based harvesting. Canadian Journal of Forest Research, 30, 8: 1196–1205. WRB. 2015. World Reference Base for Soil Resources 2014, update 2015 - International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Re- ports 106, Rome, FAO: 203 str. ZGS. 2020. Pregledovalnik gozdnogospodarskih in gozdnogojitvenih načrtov. Ljubljana, Zavod za gozdove Slovenije (https://prostor. zgs.gov.si/pregledovalnik/) (15. 7. 2020). Zore P . 2019. Presoja hitrih metod za določanje mehanskih lastnosti tal: diplomsko delo. (Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire). Ljubljana, sa- mozaložba: 46 str.