Aus ackerbaulicher Sicht ist ein Boden zusammenfassend wie folgt zu charakterisieren:
Der Boden ist der oberste Teil der Erdkruste. Er wird durch Verwitterung, Humusbildung, Verlagerungsprozesse und Gefügebildung geprägt. Er stellt ein dynamisches mehrphasiges System aus festen anorganischen und organischen Teilen unterschiedlicher Größe, Wasser und Luft dar, welches durch Bodenorganismen belebt ist. Er wird durch Umwandlung, Verlagerung, Bindung und Freisetzung von Stoffen und Energie gekennzeichnet, steht durch Stoff- und Energieaustausch mit seiner Umgebung in Wechselwirkung und entwickelt sich in Abhängigkeit von Naturfaktoren und unter dem Einfluss der Nutzung. Er weist eine vertikale Gliederung in Horizonte mit unterschiedlicher Zusammensetzung und verschiedener Struktur sowie einen horizontalen Wechsel auf. Er dient den Pflanzen als Standort, vermittelt Wasser, Nährstoffe, Sauerstoff und Wärme an die Pflanzenwurzeln und ermöglicht so die Nutzung der Sonnenenergie, des Kohlendioxids und der Niederschläge für den Pflanzenbau. Seine wichtigste Eigenschaft ist die Bodenfruchtbarkeit (nach Kundler 1989).
2.1.1Ackerbaulich relevante Bodeneigenschaften
Das System Boden ist charakterisiert durch das Zusammenwirken von unveränderlichen und veränderlichen Bodeneigenschaften. Weitgehend unveränderliche Bodeneigenschaften sind die Textur, das Bodenprofil, das Relief und die Exposition an einem bestimmten Standort. Sehr gute ackerbauliche Bedingungen finden sich diesbezüglich auf Schwarzerden aus Löß, ungünstige hingegen auf feinerdearmen Sandböden. Am Beispiel von zwei spezifischen Standorten sollen hierzu wesentliche Aspekte dargestellt werden (Tab. I-1, Foto I-1).
| Tab. I-1. Bodentextur einer Fahlerde-Braunerde (Standort Thyrow, Brandenburg; Frielinghaus et al. 2003) und einer Löß-Schwarzerde (Standort Bad Lauchstädt, Sachsen-Anhalt; Körschens et al. 2002) im Ap-Horizont | |||
| Körnungsart | Größe (μm) | Anteil (%) | |
| Thyrow1) | Bad Lauchstädt2) | ||
| Ton | < 2,0 | 3,4 | 21,0 |
| Feinschluff | 6,3–2,0 | 2,7 | 7,0 |
| Mittelschluff | 20–6,3 | 3,4 | 16,0 |
| Grobschluff | 63–20 | 5,2 | 44,8 |
| Feinsand | 200–63 | 35,8 | 8,6 |
| Mittelsand | 630–200 | 44,3 | 2,1 |
| Grobsand | 2000–630 | 5,2 | 0,5 |
| 1) Bodenart: Schwach schluffiger Sand / Su22) Bodenart: Stark toniger Schluff / Ut4 | |||
Foto I-1 Bodenprofile ausgewählter Ackerstandorte; Links: Standort Thyrow, Brandenburg; Rechts: Standort Bad Lauchstädt, Sachsen-Anhalt (Foto: Winkelmann)
Mit der am Standort gegebenen Textur stehen die Bodenstruktur sowie bodenchemische und bodenbiologische Parameter im Zusammenhang. Hierfür lassen sich standorttypische mittlere Werte ermitteln, mit denen der ackerbauliche Status zu quantifizieren ist. Dazu zählen unter anderem die Trockenrohdichte und damit zusammenhängend das Porenvolumen und die Wasserspeicherfähigkeit (Tab. I-2).
| Tab. I-2. Mittlere Werte für bodenphysikalische Parameter einer Löß-Schwarzerde (Standort Bad Lauchstädt, Sachsen-Anhalt; Körschens et al. 2002) und einer Fahlerde-Braunerde (Standort Thyrow, Brandenburg; Frielinghaus et al. 2003) im Ap-Horizont | ||
| Parameter | Thyrow | Bad Lauchstädt |
| Reindichte (g cm–3) | 2,62 | 2,56 |
| Trockenrohdichte (g cm–3) | 1,67 | 1,35 |
| Porenvolumen (Vol.%) | 36,70 | 47,50 |
| Nutzbare Feldkapazität (Vol.%) | 11,50 | 21,40 |
| Gesättigte Wasserleitfähigkeit (cm d–1) | 244,00 | 34,00 |
Die Bodenstruktur sowie bodenchemische und bodenbiologische Parameter sind in gewissen standortspezifischen Grenzen variabel. In Abhängigkeit von natürlichen Einflüssen und ackerbaulichen Eingriffen unterliegen sie fortlaufenden Veränderungen. Der zentrale Parameter für die Bodenstruktur ist die Trockenrohdichte. Bei einer mittleren Reindichte des Bodens zwischen 2,5 und 2,6 g cm–3 kann diese Maßzahl zwischen 1,2 und mehr als 1,8 g cm–3 variieren. Im mit Wasser oder Luft erfüllten Raum des Bodenvolumens, dem Porenvolumen, laufen alle Wasserbewegungs- und Belüftungsvorgänge ab. Diese sind unmittelbar von der Trockenrohdichte abhängig. Bei mittleren Dichten variieren die Porenvolumina bodenartabhängig etwa zwischen 37 und 45%.
Die Wasserhaltefähigkeit steht in direkter Beziehung zur Porengrößenverteilung. Neben der Textur und dem Humusgehalt wird sie auch unmittelbar durch das Bodengefüge beeinflusst. Dieses ist unter dem Einfluss von ackerbaulichen Maßnahmen in bestimmten Grenzen variabel. Dabei ändern sich die Anteile der verschiedenen Porengrößen, die spezifische Funktionen bezüglich des Wasser- und Lufthaushaltes im Boden haben (Tab. I-3).
Mit abnehmendem Porendurchmesser wird Wasser fester in den Poren gebunden. Je kleiner der Porendurchmesser ist, um so höher ist die Saugspannung, mit der das Wasser in den Kapillaren gehalten wird. Der pF-Wert (log cm Wassersäule) ist das Maß für die Wasserbindung im Boden. Für einen spezifischen Boden steht somit jedem pF-Wert eine bestimmte Wassermenge gegenüber, die bei dieser Saugspannung gehalten werden kann. In groben Poren mit einem Äquivalentdurchmesser von >50 µm wird kein Bodenwasser entgegen der Schwerkraft gehalten. Im Bereich der Feldkapazität (Wasservolumen bei pF 1,8) sind sie entwässert und lufterfüllt. Der Parameter Luftkapazität gibt den Luftgehalt von Bodenproben bei Feldkapazität an. Dieser ist sowohl bodenartspezifisch als auch stark von der Bewirtschaftung geprägt und variiert in vergleichsweise weiten Grenzen zwischen 2 und >20%.
| Tab. I-3. Einteilung und Funktion der Porengrößen (ergänzt n. Becker et al. 1984) | ||||||
| Poren | Äquivalentdurchmesser (μm) | Wassersäule (cm) | pF-Wert | Zustand des Bodenwassers | Pflanzenverfügbarkeit | Durchlüftung |
| grobweiteenge | >5050 – 10 | 1 – 6060 – 300 | 0 – 1,81,8 – 2,5 | Bewegung von Sicker- undHaftwasser | leicht | gut |
| mittel | 10 – 0,2 | 300 – 15 000 | 1,8 – 4,2 | Wasserspeicherung (pflanzenverfügbare Kapazität) | mittel – schwer | schwer |
| fein | < 0,2 | > 15 000 | > 4,2 | Bereich des „toten“, nicht pflanzenverfügbaren Wassers | keine | keine |
Die bisher genannten Parameter der Bodenstruktur werden im allgemeinen in der Ackerkrume (Ap-Horizont) bestimmt. Für die Bodenbeurteilung aus ackerbaulicher Sicht ist es aber auch erforderlich, die Struktur in tiefer liegenden Horizonten zu kennen. Dies betrifft die Durchwurzelbarkeit des Bodenraumes ebenso wie die Wasserableitung in tiefere Bodenschichten sowie den kapillaren Wasseraufstieg von dort. Zu diesem Zweck wird der Durchdringungswiderstand gemessen. Das ist die Kraft, welche aufgewandt werden muss, um eine Kegelspitze vertikal in den Boden zu treiben und den Widerstand der Bodenmatrix zu überwinden. Dabei erhält man unter anderem Auskunft über gegebenenfalls vorhandene schädliche Bodenverdichtungen (Abb. I-2).
Abb. I-2 Durchdringungswiderstand auf einem schluffigen Sandboden mit Krumenbasisverdichtung und auf einem nicht verdichteten Lößboden (nach Pronin 2002 und Institut für Zuckerrübenforschung Göttingen 2001).
Mit dem Gehalt an organischer Bodensubstanz, der Bodenazidität und den Nährstoffgehalten werden wesentliche agrikulturchemische Parameter erfasst. Sie sind, wie die Bodenstruktur auch, einerseits durch die gegebene Textur beeinflusst, andererseits aber in hohem Maße von der Bewirtschaftung abhängig. Die in Tabelle I-4 angegebenen Werte für eine Lößschwarzerde kennzeichnen einen vorteilhaften ackerbaulichen Bodenzustand, bei dem standortspezifisch hohe Humus- und Nährstoffgehalte mit günstiger Bodenreaktion für hohe Bodenfruchtbarkeit stehen. Die Fahlerde-Braunerde steht demgegenüber für einen Sandboden geringer Bonität (Tab. I-4).
| Tab. I-4. Mittlere Werte für bodenchemische Parameter einer Löß-Schwarzerde (Standort Bad Lauchstädt, Sachsen-Anhalt; Körschens et al. 2002) und einer Fahlerde-Braunerde (Standort Thyrow, Brandenburg; Frielinghaus et
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