Die Bausteine des Bodens

Ackerboden besteht nur zur Hälfte aus festem Material. Die andere Hälfte besteht aus mit Wasser oder Luft gefüllten Poren. Bei den Feststoffen sind vor allem Ton und organische Masse für Bodenbeschaffenheit und Bodenbearbeitung prägend. 

Boden besteht zu etwa 50 Prozent aus festem Material und zu 50 Prozent aus Poren zwischen diesem Material. Vereinfacht ausgedrückt, besteht ein Erdklumpen zur Hälfte aus festem Material und zur Hälfte aus Poren.

Poren mit Wasser oder Luft

Das feste Material besteht entweder aus Mineralteilchen unterschiedlicher Größe oder aus organischer Masse. Die wichtigen Poren sind entweder mit Luft oder Wasser gefüllt, je nachdem wie viel Wasser im Boden gebunden ist, wie seine Struktur ist und wie die Bodenbearbeitung aussieht. Im Idealfall ist die Hälfte der Poren mit Wasser, die andere Hälfte mit Luft gefüllt. Dabei ist in Boden mit hoher Aggregatbildung (Ton) der Porenanteil höher (40-60 %) als in einkörnigem Boden.

Korngrößeneinteilung

Der Begriff „Bodengefüge“ bezieht sich die Verteilung von Mineralteilchen in unterschiedlichen Korngrößen. Dazu werden in unterschiedlichen Ländern unterschiedliche Klassifizierungen verwendet.  Eine international akzeptierte Klassifizierung ist die Einteilung des Bodens in Großblöcke, Steine, Kies, Sand, Schluff und Ton eingeteilt in Korngröße.

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a) Feiner Sand b) Sehr feiner Sand c) Grobschluff d) Feinschluff e) Grobton

Ton- und Humusteilchen bilden die kleinsten Bodenbestandteile. Sie werden als Kolloide bezeichnet und weisen einen Durchmesser von weniger als 0,0002 mm auf (d.h. 1000 Mal kleiner als ein Sandkorn). Die Oberfläche der Tonpartikel ist negativ geladen. Das bedeutet, dass positiv geladene Nährstoffe wie Kalium-, Kalzium- und Magnesiumkationen sich an die Tonteilchen anlagern können. Die Tonteilchen bilden somit eine Nährstoffreserve für die Pflanzen.    

Schluff hält Wasser

Bestellter Ackerboden besteht in der Regel aus Teilchen unterschiedlicher Korngrößen. Ist das Bodengefüge vorwiegend von Kies und Sand geprägt, liegt ein wasserdurchlässiger, trockener und relativ fruchtbarer Boden vor, während der Einschluss von Sand in Tonboden diesen wärmer macht. Schluffige Böden sind häufig kalt und verfügen dank des durch Kapillarkräfte aufsteigenden Grundwassers über eine hohe Wasserrückhaltekraft. Die kleinsten Mineralteilchen - Ton - haben einen großen Einfluss auf den Boden, selbst wenn ihr Anteil nur bei 5 Prozent liegt. Tonböden quellen durch Wasseraufnahme und schrumpfen beim Austrocknen, sie geben dem Boden eine Aggregatstruktur mit Rissen und Haarröhrchen, welche die Pflanzenwurzeln nutzen, um das Bodenprofil zu durchwachsen.  Die typischen Eigenschaften der unterschiedlichen Bodenarten sind in der Regel auf die unterschiedlichen Tonanteile zurückzuführen, die einen großen Einfluss auf Bodenart und Bestellung haben.

Organisches Material ist positiv

Organisches Material ist für die Bodenbeschaffenheit von entscheidender Bedeutung. Es besteht zu fast 60 % aus Kohlenwasserstoff (C), welcher durch die von Mikroorganismen herbeigeführte Rotte entsteht. Bei der Rotte werden pflanzliche Nährstoffe wie Stickstoff (N), Phosphor (P) und Schwefel (S) freigesetzt. Das organische Material kann entscheidende Wirkung auf die Bodeneigenschaften haben. Aus ackerbaulicher Sicht ist sein Einfluss fast immer positiv. Organisches Material hat auf folgende Aspekte Einfluss:

  • Auf die Aggregatstruktur und -stabilität
  • Auf den Wasserhaushalt
  • Auf die Bodenbearbeitung
  • Die Nährstoffreserven
  • Auf Verschlämmung und Verkrustung

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Der Umsetzungsprozess:
a) Die Bodenfauna  leitet den Abbauprozess von abgestorbenem Pflanzenmaterial ein, teilweise indem das Material zerkleinert wird und teilweise indem Löcher in den Boden gebohrt bzw. gegraben werden, was die Sauerstoffzufuhr vergrößert. Regenwürmer spielen bei der Zerkleinerung und Einmischung von Pflanzenmaterial eine besonders wichtige Rolle. 

b) Bakterien und Pilze setzen den Abbauprozess in mehreren Phasen fort. Die letzte Phase ist die Bildung einfacher Endprodukte, welche die Pflanzen dann aufnehmen können (z.B. Nitrate, Phosphate und Sulphate). Diese Phase wird Mineralisierung genannt.

c) Humusbildung. Der Abbauprozess der unterschiedlichen organischen Mischungen erfolgt über eine Reihe von Zwischenprodukten, die im weiteren Verlauf immer einfacher werden.  Diese Zwischenprodukte reagieren miteinander sowie mit den von den Bodenorganismen erzeugten Verbindungen. Dies führt zur Bildung neuer chemischer Verbindungen, die sich durch immer größere Molekulargewichte und schließlich durch ihre dunkle Farbe auszeichnen und als Humusstoff bezeichnet werden. Humusstoff hat die Fähigkeit, positiv geladene Kationen, wie Kalium, Kalzium und Magnesium zu binden.

Kleinste Bodenteilchen mit großer spezifischer Oberfläche

Feinton (<0,0002 mm) sowie organisches Material stellen die kleinsten Bodenteilchen dar, so genannte Kolloide. Obwohl klein, weisen sie eine große spezifische Oberfläche auf, d.h. im Verhältnis zu ihrem Gewicht verfügen sie über eine relativ große Oberfläche. Die spezifische Oberfläche nimmt dabei mit Abnahme der Teilchengröße zu. Da die Oberfläche der Tonpartikel negativ geladen ist, werden die Nährstoffe (positiv geladene Kationen) im Boden an deren Oberfläche gebunden und stellen somit für die Pflanzen einen Vorrat an Nährstoffen dar.

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Alle Tonmineralien zeichnen sich durch eine flache Form aus. Zusammen mit ihrer extrem geringen Größe bedeutet dies, dass die Tonkolloide im Verhältnis zu ihrer Masse eine extrem große spezifische Gesamtoberfläche je Raumeinheit aufweisen. Zum Beispiel beträgt die Gesamtoberfläche von einem Gramm Sand etwa 1,5-2 cm. Das entspricht der Größe einer kleinen Briefmarke. Dagegen beträgt die Gesamtoberfläche von einem Gramm Ton mehrere 100 m2 - also der Größe eines Hauses.

Korngrößeneinteilung (Tabelle)

Fraktion

Korndurchmesser (mm)

Ton

<0.002

Schluff

0.002-0.06

Sand

0.06-2

Kies

2-60

Steine

60-600

Blöcke

> 600

Glossar:

Poren = Bodenporen sind Kanäle und Spalten im Boden, die mit Wasser oder Luft gefüllt sind, je nach aktuellem Wassergehalt des Bodens. 

Mineralteilchen = Mineralteilchen sind kleinste unorganische Bodenbestandteile, die sich durch Verwitterung diverser Mineralien und Gesteinsarten gebildet haben - entweder am Ort ihres Vorkommens oder woanders, von wo sie dann von Gletschern wegtransportiert wurden. Bodeneigenschaften hängen in hohem Maße von der Größe der einzelnen Bodenteilchen ab.

Textur = Bodentextur bezieht sich auf die Anteile der Mineralteilchen unterschiedlicher Durchschnittsdurchmesser, d.h. die relativen Anteile von Sand, Schluff und vor allem Ton.

Kapillarität = Kapillarwasser steigt sowohl aufgrund von Adhäsionskraft in den feinen Poren als auch aufgrund der Kohäsionskräfte zwischen den Wassermolekülen nach oben. Die Kapillarität ist in schluffigen Böden aufgrund des hohen und schnellen Steigvermögens hoch.

Kolloide = Kolloide bilden die kleinsten Bodenbestandteile. Ihr durchschnittlicher Durchmesser beträgt weniger als 0,0002 mm. Die Kolloide umfassen organische Masse und feinen Ton.

Spezifische Oberfläche = Die Gesamtoberfläche der Bodenteilchen ausgedrückt in Quadratmeter pro Gramm trockenen Bodens. Sie spielt bei der Bodenbewertung eine wichtige Rolle, da sie angibt, wie viele Nährstoffe der Boden durch Verwitterung freisetzen und an seine Obrflächen binden kann.   

Kationen = Positiv geladene Ionen im Boden, z.B. Kalium, Kalzium und Magnesium

Bodenfauna = Regenwürmer, Asseln, Springschwanz, Hundertfüßler, Milben und andere Bodentiere, die  für Bakterien und Pilze die Vorarbeit leisten, indem sie Pflanzenrückstände durch Verdauung zerkleinern und aufbrechen.