und ist nach unten durch festes oder lockeres Gestein und nach oben durch eine Vegetationsdecke bzw. durch die Atmosphäre begrenzt. Besonders markant und für den Ackerbau maßgebend ist die Vielgestaltigkeit von Böden. Dies resultiert aus unterschiedlichsten Gesteins- und Relief- sowie Klima- und Vegetationsverhältnissen. Unter dem Einfluss der Nutzung verändern sich die Böden.
Ein Boden besteht aus Mineralien unterschiedlicher Art und Größe sowie organischen Stoffen. Diese festen Bodenbestandteile sind abwechselnd mit Hohlräumen angeordnet und bilden auf diese Weise ein bestimmtes Bodengefüge. Das Hohlraumsystem besteht aus Poren unterschiedlicher Form und Größe und ist mit Wasser und darin gelösten Salzen oder Gasen bzw. mit Luft erfüllt. Der Boden stellt somit ein Dreiphasensystem aus festen, flüssigen und gasförmigen Komponenten dar. Vertikal ist ein Boden in Horizonte gegliedert, welche im oberen Bereich streuähnlich sind und in der Tiefe gesteinsähnlicher werden. Horizontal geht ein Boden gleitend in benachbarte andere Böden über. In Landschaften stehen die Böden untereinander durch Stofftransporte in Verbindung. Zusammen mit der darüber liegenden bodennahen Atmosphäre und den Organismen bilden sie Ökosysteme in Form gemeinsamer Wirkungsgefüge.
Böden sind Lebensraum für vielfältige Organismen, die in Mikroflora, Mikrofauna, Mesofauna und Makrofauna unterteilt werden. In Abhängigkeit von Art und Größe kommen in der Ackerkrume je m2 einige Hundert bis zu mehreren Milliarden Organismen vor. In den Böden haben sie ganz wesentliche Funktionen. Diese sind unter anderem das Einarbeiten organischer Rückstände, das Mischen von organischen und mineralischen Stoffen und die Krümelbildung, das Stabilisieren von Bodenaggregaten durch Vernetzung, die Mineralisierung organischer Stoffe und das Freisetzen von Nährstoffen, die Bildung von Huminstoffen, die Förderung der chemischen Verwitterung, die Bindung von Luftstickstoff, aber auch die Eindämmung von Krankheitserregern und der biologische Abbau von Bioziden. In Abbildung I-1 ist ein Bodenkrümel schematisch dargestellt.
Abb. I-1 Bodenkrümel mit Pflanzenwurzeln und Bodentieren sowie vergrößerter Krümeloberfläche (Vökt et al. 1991, zit. in Keller et al. 1997)
Die Krümeloberfläche ist mit organischer Substanz angereichert. Auf und in dieser Hülle spielt sich ein großer Teil des Bodenlebens ab. Hier finden sich Bakterien, Pilzhyphen, Collembolen etc. Die Wurzelspitzen der Pflanzen dringen nicht in den Krümel ein, sondern umfassen ihn. Lediglich die Wurzelhaare dringen ein und nehmen Wasser und Nährstoffe auf.
Den Kultur- wie den Wildpflanzen bieten die Böden als Wurzelraum eine Matrix zur Verankerung sowie Versorgung mit Wasser, Sauerstoff und Nährstoffen. Das Angebot an Wasser, Sauerstoff und Nährstoffen im Wurzelraum ergibt sich aus dem Vorrat und der Verfügbarkeit. Begrenzend können dabei die Durchwurzelbarkeit sowie die Leitfähigkeit des Wurzelraumes für Flüssigkeiten und Gase sein.
Böden wirken schließlich als Puffer gegenüber den verschiedensten Umwelteinflüssen. Sie filtern Schadstoffe ab und ermöglichen so die Bildung von sauberem Grundwasser. Dabei werden sie allerdings auch selbst belastet. Aufgrund dieser vielfältigen Funktionen gehören die Böden zu den kostbarsten Gütern der Menschheit und ihre schonende Bewirtschaftung muss daher oberstes Ziel im Ackerbau sein.
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
