Unter Böden verstehen wir die Schicht zwischen dem Gestein im Untergrund und unserer Atmosphäre. Sie stellen für uns eine vielfach unbekannte, wenig beachtete Schicht dar, die wir mit Füßen treten und über die wir uns ärgern, wenn sie als Dreck an unseren Schuhen klebt. Wer sich etwas mehr mit Böden beschäftigt merkt sehr schnell, dass sie viel mehr als nur das sind. Aus was Böden bestehen und was sie leisten können, finden Sie in den folgenden Zeilen.
Böden bestehen aus Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen, aus toter und lebender Materie. Sie sind je nach Ort unterschiedlich zusammengesetzt, ihre Mächtigkeit reicht von wenigen Millimetern bis zu einigen Metern. Böden ermöglichen erst das Leben auf unserer Erde. Uns sollte dabei bewusst sein, dass das Leben auf solch einer dünnen Schicht gründet.
Die Gase im Boden
Die Gase im Boden entsprechen jenen in der Atmosphäre, jedoch in anderen Zusammensetzungen. Je nach Aktivität und Luftführung des Bodens beträgt der Stickstoffgehalt etwa 80% und der Sauerstoffgehalt zwischen 2 und 20%. Der Gehalt an Kohlendioxid schwankt zwischen 0,2 und 3,5% und kann in der Nähe von Wurzeln bis zu 10% betragen. Die Lebewesen im Boden benötigen Sauerstoff zur Atmung und geben Kohlendioxid ab, woher der hohe Kohlendioxidgehalt zu einem beträchtlichen Teil rührt. Wurzeln benötigen Sauerstoff für ihr Wachstum. Freilebende Bakterien, wie zum Beispiel Azotobacter und Cyanobakterien sowie die in Symbiose lebenden Knöllchenbakterien, können Luftstickstoff zu Verbindungen reduzieren, die für Pflanzen verfügbar sind. Eine gute Luftführung ist also von grundlegender Bedeutung für das Leben im Boden.
Das Wasser im Boden
Abhängig von Klima und den örtlichen Gegebenheiten ist Wasser in unterschiedlichen Anteilen im Boden vorhanden. Sein Anteil wird von Niederschlägen oder vorhandenem Grundwasser bestimmt. Waser ist die Voraussetzung für ein Leben im Boden und für das Wachstum von Pflanzen. Die in ihm gelösten Stoffe dienen unter anderem zur Ernährung der Pflanzen. Wasser kann im Boden – aufgrund der Schwerkraft – versickern oder -aufgrund von Kapillarkräften- von feuchteren in Richtung trockeneren Zonen wandern, also auch aufsteigen. Eine dichte Bodenvegetation oder eine Mulchschicht reduziert die Verdunstung von Bodenwasser und wirkt einer Verschlämmung des Bodens durch Regentropfen entgegen. Humus spielt in der Wasserhaltekapazität des Bodens eine entscheidende Rolle. Je Prozentpunkt Humusgehalt können Böden pro Quadratmeter etwa 16l Wasser speichern.
Die festen Bestandteile des Bodens
Die Feststoffe des Bodens lassen sich in mineralische und organische Bestandteile unterteilen.
Die mineralischen Anteile entstehen durch Verwitterung des Untergrundgesteins. Sie bestehen im wesentlichen aus Tonmineralien, Eisenoxiden, Quartz und/oder Kalkstein.
Je nach Größe der feinen Fraktionen unterscheidet man dabei vier Hauptbodenarten:
- Sand: Körner mit einem Durchmesser von 0,063 mm bis 2 mm,
- Schluff: Körner mit einem Durchmesser von 0,002 mm bis 0,063 mm,
- Ton: Partikel mit einem Durchmesser kleiner 0,002 mm,
- Lehm: Gemisch aus Sand, Schluff und Ton in etwa gleichen Anteilen.
Der Anteil dieser einzelnen Fraktionen im Boden beeinflusst das Porenvolumen, die Wasserhaltefähigkeit und die Fähigkeit des Bodens, Nähr- und Schadstoffe zu speichern. So ist das Speichervermögen für Nährstoffe und Wasser in Sand schlecht. Schluff hat hingegen ein gutes und Lehm ein sehr gutes Speichervermögen für pflanzenverfügbare Nährstoffe und pflanzenverfügbares Wasser. Ton bindet Nährstoffe und Wasser so stark, dass deren Pflanzenverfügbarkeit eingeschränkt ist.
Die organischen Anteile setzen sich aus den Bodenlebewesen, der frischen organischen Substanz und dem Humus zusammen.
Unter Bodenlebewesen versteht man die Flora und Fauna des Bodens, zu der unter anderem Bakterien, Pilze, Insekten und Würmer gehören. Sie spielen eine grundlegende Rolle in der Bildung, Entwicklung und Fruchtbarkeit unserer Böden.
Zur frischen organischen Substanz, auch mit toter organischer Substanz bezeichnet, gehören abgestorbene Pflanzen, Blätter und Äste, tote Lebewesen und Exkremente.
Humus entsteht durch die Zersetzung der frischen organischen Substanz. Seine Qualität wird dabei durch die Zusammensetzung der frischen organischen Substanz und der biologischen Aktivität des Bodens bestimmt.
Bei der Humusbildung unterscheidet man zwei Formen, den Nähr- und den Dauerhumus.
Unter Nährhumus versteht man organische Stoffe, die im Boden rasch abgebaut werden. Nährhumus dient den meisten Bodenorganismen als Nahrungsquelle und ist damit die Voraussetzung für die biologische Aktivität des Bodens. Mit dem Abbau der organischen Substanz werden die darin enthaltenen Nährstoffe wieder in den Stoffkreislauf zurückgeführt und für die Ernährung neuer Pflanzen verfügbar. Darüber hinaus liefert der Nährhumus die Bausteine für den Aufbau der Huminstoffe im Dauerhumus.
Dauerhumus entsteht durch Abbau von Nährhumus oder im Endstadium der Kompostierung. Er kann Wasser und Nährstoffe binden und an Pflanzen abgeben. Durch die Bildung von Ton-Humus-Komplexen und stabilen Bodenaggregaten ist Dauerhumus ein wichtiges Bau- und Stabilisierungselement des Bodengefüges. Er stellt den größten Teil der organischen Substanz im Boden dar und bestimmt maßgeblich die Fruchtbarkeit des Bodens. Im Gegensatz von Nährhumus wird Dauerhumus nur sehr langsam in seine mineralischen Bestandteile abgebaut.
Wichtige Eigenschaften von Dauerhumus sind seine Fähigkeit zur Speicherung von Nährstoffen und zur Festlegung von Kohlenstoff im Boden. Durch sein Porenvolumen kann in humusreichen Böden Wasser besser gespeichert werden, als in anderen Böden. Dauerhumus ist aufgrund seines Nährstoffreichtums und Kohlenstoffgehalts ein idealer Lebensraum für Bodenorganismen.
Die Organisch-mineralischen Bestandteile des Bodens
Die negativ geladenen Tonminerale und Huminsäurereste können über positiv geladene Ionen wie zum Beispiel Ca++ oder Mg++ zu Ton-Humus-Komplexen verbunden werden. Eine solche Vermischung findet zum Beispiel im Darm des Regenwurms statt, wo die Aggregate zusätzlich durch Schleimstoffe stabilisiert werden. Durch eine starke Aktivität des Bodenlebens, wie sie in humus- und nährstoffreichen Oberböden zu finden ist, können Ton-Humus-Komplexe durch Bakterien und Pilzen zu Bodenkrümeln verbaut werden. Diese sogenannte Lebendverbauung des Bodens stabilisiert den Boden gegenüber Erosion und Verschlämmung. Sein dadurch entstandenes Porenvolumen schafft günstige Voraussetzungen für den Luft- und Wasserhaushalt im Boden und erhöht damit seine Fruchtbarkeit.
Ton-Humus-Komplexe können aufgrund von negativen Ladungen an ihrer Oberfläche positiv geladene Nährsalz-Ionen binden. Dies verhindert nicht nur eine Auswaschung dieser Ionen in tiefere Bodenschichten sondern stellt diese – durch Ionenaustausch – Pflanzen als Nährstoffe zur Verfügung.
Während die festen Bestandteile das Gerüst des Bodens bilden, sind Gase und Wasser in den Zwischenräumen des Bodens, den Poren, zu finden. Die Zusammensetzung im Boden ändert sich mit der Tiefe. Während der Boden an der Oberfläche besser durchlüftet ist, mehr organisches Material und eine höhere biologische Aktivität aufweist, besteht der Boden in tieferen Schichten hauptsächlich aus dicht gepackten mineralischen Anteilen. Bereiche ähnlicher Merkmale und Eigenschaften bezeichnet man dabei als Horizonte, die Abfolge der Horizonte als Profil eines Bodens.
Weiterführende Literatur und Quellen:
Scheub U., Schwarzer, S.: Die Humusrevolution, Oekom Verlag, München, 2017.
Hennig, E.: Geheimnisse fruchtbarer Böden, Organischer Landbau Verlag, Kevelaer, 5. Auflage 2011.
Rusch, H.-P.: Bodenfruchtbarkeit, Organischer Landbau Verlag, Kevelaer, 8. Auflage 2014.
Asselineau, E., Domenech, G.: Les Bois Raméaux Fragmentées, Editions du Rouergue, Rodez, 2007.
Wikipedia unter den Stichwörtern „Bodenart“ und „Humus“.
