Die fünf Säulen der Bodenfruchtbarkeit
Gewisse Bodeneigenschaften geben Auskunft über die Fruchtbarkeit des Bodens. Sie geben Aufschluss darüber, ob die Funktionen des Bodens ungestört ablaufen oder ob Maßnahmen gesetzt werden sollten, um die Bodenfruchtbarkeit zu verbessern. Diese Eigenschaften werden maßgeblich von den natürlichen Standortbedingungen wie dem Klima und dem Ausgangsgestein beeinflusst. Jedoch kann auch die landwirtschaftliche Nutzung zu Veränderungen führen. Alle Vorgänge im Boden sind stark von einander abhängig. Wird ein Parameter verändert, hat dies auch Auswirkungen auf die anderen. (Watzka, A. (s.a.): Die fünf Säulen der Bodenfruchtbarkeit. https://www.nutrinet.agrarpraxisforschung.de/naehrstoffmanagement/bodenfruchtbarkeit/fuenf-saeulen-der-bodenfruchtbarkeit)
Porenvolumen
Das Porenvolumen des Bodens beschreibt den freien Raum der Bodenstruktur und wird vom Bodengefüge und der Bodenart beeinflusst. Man unterscheidet zwischen Grob-, Mittel- und Feinporen.
Grobporen (10 μm – 50 μm) sind insbesondere für die schnelle Versickerung des Wassers und die Sauerstoffversorgung des Bodens wichtig. Sie können langfristig kein Wasser halten.
Mittelporen (2 µm – 10 µm) sind für das Pflanzenwachstum am wichtigsten und ausschlaggebend für die nutzbare Feldkapazität. Ihr Durchmesser ist klein genug, um Wasser langfristig im Boden zu halten, und groß genug, um es an die Pflanzen wieder abzugeben. Die nutzbare Feldkapazität beschreibt somit den Anteil des Bodenwassers, der für die Pflanzen zur Verfügung steht und kann durch zunehmende Humusgehalte verbessert werden.
Feinporen haben eine Größe von unter 2 µm. In Feinporen ist die Saugspannung zu groß, als dass Pflanzen das Wasser aufnehmen können. Es wird auch als Totwasser bezeichnet.
Bodenhumus
Als Humus wird der unbelebte Anteil der Biosphäre bezeichnet, der sich in Nährhumus und Dauerhumus unterscheidet. Die hauptsächliche Unterscheidung beider liegt in der Umsatzrate der Stoffe und der Verweildauer im Boden.
Nährhumus (Streustoffe aus toter, organischer Substanz) wird schnell umgesetzt und verweilt deshalb nur kurz im Boden. Als Möglichkeiten der Zufuhr sind Ernterückstände, Gülle, Mist oder Gründüngungen zu nennen. Die Stoffe sind leicht abbaubar und sorgen für die Ernährung der Bodenorganismen und Pflanzen.
Dauerhumus (Huminstoffe) besteht im Gegensatz dazu aus stark umgewandelten Substanzen und ist nur schwer abbaubar. (FiBL – Forschungsinstitut für biologischen Landbau (s.a.): https://www.bioaktuell.ch/pflanzenbau/pflanzenbau-allgemein/naehrstoffversorgung/stickstoffduengung/bodensubstanz-nachlieferung)
Besonders für die Bodenfruchtbarkeit spielt der Humusanteil durch seine verschiedenen Funktionen, wie beispielsweise der Speicherung von Nährstoffen, der Schaffung von Bodenstruktur und der Funktion als Wasserspeicher, eine tragende Rolle.
Durchwurzelbarkeit
Wie weit Pflanzenwurzeln den Boden erschließen können, hängt zum einen von der Gründigkeit und zum anderen von der Struktur ab. Sind Böden physikalisch verdichtet worden, so ist der Bereich unterhalb der Verdichtung für die Pflanzenwurzeln nicht erreichbar. Das kann die Nährstoffverfügbarkeit stark einschränken. Weiters können auch ungeeignete pH-Werte oder schlecht eingearbeitete organische Rückstände die Wurzelentwicklung und Durchwurzelbarkeit einschränken. Besonders hohe Mengen an organischer Substanz, die unter Sauerstoffmangel nur unzureichend abgebaut werden, können hier zu einem Problem werden.
KAK
Die Kationen-Austausch-Kapazität (KAK) beschreibt die Summe der austauschbaren Kationen, die stark vom pH-Wert abhängig ist. Sie gibt also an, wie viele Nährstoffe der Boden binden kann. Das hilft beim Vergleich der Böden und gibt Auskunft über die Fruchtbarkeit und die für Pflanzen verfügbaren Nährstoffe.
Je mehr Bindungsmöglichkeiten am negativ geladenen Ton-Humus-Komplex für positiv geladene Elemente wie Calcium, Magnesium, Kalium, Natrium oder Verbindungen wie Ammonium verfügbar sind, desto größer ist auch die KAK. Da in tonhaltigen Böden mehr Ton-Humus-Komplexe vorhanden sind, sind diese verglichen mit sandigen Böden nährstoffreicher.
Die Nährstoffe im Boden befinden sich immer im Fluss. Werden sie ausgewaschen oder von Pflanzen verbraucht, ohne dass eine ausreichende Nachlieferung besteht, werden sie von Wasserstoffionen (H+)ersetzt, um das Ladungsgleichgewicht zu erhalten. Somit kommt es zur Versauerung und das Nährstoffverhältnis im Boden verändert sich.
Für die Fruchtbarkeit ist sowohl die Menge, als auch das Verhältnis der im Boden vorkommenden Ionen, ausschlaggebend.
pH-Werte und Pufferbereiche
Der pH-Wert spiegelt den sauren oder basischen Charakter des Bodens über die H+-Ionenkonzentration wider. Pflanzen wachsen bevorzugt in leicht sauren pH-Bereichen. Der pH-Wert hat, wie zuvor erwähnt, Einfluss auf die KAK. Dies bedeutet unter anderem, dass je nach pH-Wert verschiedene Stoffe in Lösung gehen und für die Pflanze verfügbar sind. Diese pH-Wert Bereiche bezeichnet man als Pufferbereiche.
In der Praxis bedeutet das, dass Aluminium frei gesetzt werden kann, wenn der pH-Wert zu tief absinkt. Im optimalen pH-Wert-Bereich für den Ackerboden (5,5 – 6,5) geht Calcium in Lösung. Calcium spielt für die Bodenfruchtbarkeit eine besondere Rolle. Es kann den pH-Wert abpuffern und sorgt für stabile Verbindungen zwischen Tonmineralen und organischer Bodensubstanz. Es verleiht dem Boden seine Elasitzität und sorgt für eine stabile Krümelbildung.