Die Böden – vielschichtiger Untergrund

Wie entstehen Böden?

Ausgangspunkt für die Entstehung eines Bodens sind die Gesteine. Sie liefern seine mineralische Substanz.

Sonne und Wasser sind als wichtigste Naturkräfte verantwortlich für die Verwitterung von Gesteinen. Starke Temperaturschwankungen lassen Gestein im Lauf der Zeit zu grobem Schutt zerfallen, denn durch die Erwärmung dehnt sich der Gesteinskörper zunächst aus, bei der anschließenden Abkühlung zieht er sich wieder zusammen. Diese dauernde Belastung führt zu Rissen an der Gesteinsoberfläche, bis diese schließlich zerbricht. Bei diesen Prozessen wird das Ausgangsmaterial zunächst nur zerkleinert, erst unter dem Einfluss von Säuren wird es danach chemisch verändert.

Übrigens: Die Vegetation liefert das Ausgangsmaterial für die organische Bodensubstanz. Je nach Art der Vegetation – ob Laub-, Misch- oder Nadelwald, Heide- oder Grasland – entwickeln sich im Lauf der Zeit unterschiedliche Humusformen, die ihrerseits die Bodenbildung beeinflussen.

Wozu ist Luft im Boden gut?

Der in der Bodenluft vorhandene Sauerstoff ist eine lebenswichtige Voraussetzung für die Atmung der im Boden lebenden Pflanzen und Tiere. Bodenluft und Bodenwasser treiben alle wichtigen Prozesse im Boden an.

Der aufgrund der Atmung der Bodenwurzeln und -tiere relativ hohe Gehalt an Kohlendioxid in der Bodenluft lässt ebenso wie die aus der Atmosphäre eingetragenen Gase (u. a. Schwefeldioxid) in Reaktion mit dem Bodenwasser Säuren entstehen. Sie lösen das Kristallgitter der Gesteine auf. Dadurch werden Mineralien freigesetzt und neue gebildet. Der mineralische Bodenkörper entsteht.

Nach Regenfällen versickert das Wasser im Boden, wo es entweder als Haftwasser in den Poren zwischen den festen Bodenpartikeln verbleibt oder diese als Sickerwasser durchfließt und schließlich in größerer Tiefe das Grund- oder Stauwasser bildet. Das Haftwasser wird dem Boden einerseits durch die Pflanzen, andererseits durch Verdunstung in den oberen Bodenbereichen wieder entzogen. Diese Verluste können je nach Höhe des Grundwassers durch Aufstieg aus dem Grund- bzw. Stauwasser wieder ausgeglichen werden.

Welche Rolle spielt die Chemie?

Das Fortschreiten der Bodenentwicklung ist eng mit chemischen Prozessen, etwa der Entkalkung verbunden.

Die Geschwindigkeit, in der ein Boden entkalkt wird, hängt vor allem von der Menge des Niederschlagswassers sowie dem Anteil der Bodenluft ab. Bei der Entkalkung werden die Calciumionen des Carbonats durch die Wasserstoffionen der Kohlensäure ersetzt. Hydrogencarbonat (H₂CO₃) entsteht, und Calcium wird ausgewaschen. Der Kalk wird gelöst, und der Säuregehalt der Bodenlösung sinkt.

Ist ein Boden entkalkt und der pH-Wert unter 7 gesunken, setzt verstärkt die Verwitterung eisenhaltiger Minerale ein. Dabei bilden sich Eisenoxide und Tonminerale. Erstere sind in gemäßigten und kühlen Klimaten braun gefärbt. Aufgrund der mit dem Prozess einhergehenden Braunfärbung des Bodens spricht man auch von Verbraunung. Die geringe Größe von Tonmineralen und die daraus resultierende kleine Porengröße zwischen ihnen führen zu einer hohen Wasserspeicherfähigkeit, die dem Bodenkörper einen lehmigen Charakter verleiht. Daher bezeichnet man diesen Prozess als Verlehmung.

Wie lassen sich Bodenarten bestimmen?

Die so genannte Korngröße gibt Aufschluss, um welche Bodenart es sich handelt. Korngrößen mit einem Durchmesser von mehr als 2 mm bezeichnet man als Steine (eckig) oder Kies (gerundet), von 0,063–2 mm als Sand, von 0,002–0,063 mm als Schluff und von weniger als 0,002 mm als Ton. Nach der Zusammensetzung hinsichtlich der Korngröße spricht man von Feinböden und Grobböden. Ein Lehmboden ist z. B. ein Feinboden, der aus Sand, Schluff und Ton mit etwa gleichen Anteilen besteht.

Im Boden transportiert werden in erster Linie Partikel, die kleiner sind als 0,002 mm. Dazu zählen u. a. Tonminerale, feinkörnige Oxide und Hydroxide. Sie werden als Ganzes mit dem Sickerwasser in tiefere Bodenschichten befördert. Die Verlagerung wird unterbrochen, wenn der Nachschub an Sickerwasser versiegt und der Boden austrocknet. Nimmt in tieferen Bodenschichten die Größe und der Anteil der Wasser führenden Hohlräume ab, werden die Bodenteilchen wieder abgelagert.

Welche Arbeit leisten »Bodentiere«?

Im Boden lebende Tiere wie der Maulwurf tragen durch die Bearbeitung von Böden zu deren Durchmischung bei.

Die Tiere durchwühlen die Böden tiefgründig und lagern dabei Bodenmaterial um. Neben der Umwandlung und der Verlagerung der Bodenbestandteile spielt die Durchmischung der Stoffe eine wichtige Rolle bei der Bodenentwicklung. Eine intensive Umschichtung der einzelnen Bodenbestandteile passiert natürlich auch in der Landwirtschaft.

Was versteht man unter Bodenhorizonten?

Bodenhorizonte nennt man die Bereiche eines Bodenprofils (das Profil wiederum veranschaulicht den senkrechten Aufbau eines Bodens von der Erdoberfläche bis zum Gesteinsuntergrund). In der Regel hat ein Boden vier Horizonte; sie unterscheiden sich durch ihre Struktur, die ablaufenden chemischen Prozesse, den Wasserhaushalt und die Farbe.

Für die Böden Mitteleuropas verwendet man zur Unterteilung der einzelnen Horizonte eine deutsche Klassifikation. Dem Boden streng genommen noch nicht zuzurechnen ist der L-Horizont. Dieser Laubstreuhorizont besteht aus der auf der Bodenoberfläche liegenden Schicht von Blättern, Zweigen oder Nadeln. Der eigentliche Boden setzt sich von oben nach unten zusammen aus dem O-Horizont, dem aus Humus bestehenden organischen Horizont, dem A-Horizont, das ist der Oberboden oder Auslaugungshorizont, dem B-Horizont, dem Unterboden oder Anreicherungshorizont, und dem C-Horizont, dem relativ stabilen Ausgangsgestein.

Der A-Horizont ist oft noch mit Humus durchsetzt und daher meist dunkel gefärbt. Ein B-Horizont ist bei manchen Böden, z. B. der fruchtbaren Schwarzerde, gar nicht ausgebildet. Wird ein Bodenhorizont stark von Grundwasser oder von Stauwasser beeinflusst, spricht man von G-Horizont oder S-Horizont. Bodenbildung führt zu Bodentypen mit gleichen Eigenschaften und einer immer wiederkehrenden Abfolge von Bodenhorizonten.

Übrigens: Zur Kennzeichnung weiterer Bodenmerkmale hat man Kleinbuchstaben angehängt, etwa h für Humusanreicherung. In einem Bh-Horizont ist demnach Humus aus dem Oberboden eingelagert.

Welcher Boden ist am wertvollsten?

Der wohl wertvollste Boden ist der Tschernosem, das ist Russisch und bedeutet »schwarze Erde«. Schwarzerden sind die klassischen Steppenböden. Sie bilden sich häufig auf Lössablagerungen, haben eine starke Humusanreicherung im Oberboden und verfügen über ein reiches Bodenleben.

Wichtige Bodentypen des gemäßigten Klimas in Mitteleuropa sind die etwas weniger fruchtbaren Braunerden und Parabraunerden. Braunerden entstehen durch intensive chemische Verwitterung auf kalkarmem Ausgangsgestein, Parabraunerden durch Verlagerungsprozesse auf Löss oder Mergel, das sind Ablagerungen aus Ton und Kalk. Wenig ertragreich sind die flachgründigen Böden der Hanglagen: Ranker auf kieselsäurereichem, Rendzina auf kalkreichem Untergrund. Sie können allenfalls als Weideland genutzt werden.

Welchen Boden schenkt der Wind?

Löss. Die gelbliche, feinkörnige Ablagerung mit einem hohen Quarz- und Kalkanteil stammt in Europa und Nordamerika aus dem trockenen Vorland der eiszeitlichen Gletscher und wurde vom Wind über weite Strecken verfrachtet. Im Kaiserstuhl in Südbaden haben sich z. B. bis zu 30 m mächtige Lössschichten abgelagert. In China findet dieser Prozess heute noch statt. Mächtige Lösssedimente aus den innerasiatischen Kältewüsten bedecken in Nordchina mehr als eine halbe Million Quadratkilometer Fläche.

Woraus besteht der Podsol?

Der Podsol (oder die Bleicherde) ist ein Boden der kühlfeuchten Klimazone. Er hat einen grauen ausgebleichten A-Horizont. Sein rötlicher B-Horizont aus Eisen- und Aluminiumverbindungen ist oft verfestigt. Bedingungen für die sog. Podsolisierung sind ein mineralarmes Ausgangsgestein, ein kühles, regenreiches Klima, ein schwacher Abbau von organischer Substanz und ein an Lebewesen armer Boden.

Die intensive Rotfärbung tropischer Böden entsteht hingegen durch die Bildung von Eisen- und Aluminiumoxiden, die sich mischen. Dabei können sich auf der Oberfläche Krusten aus Eisen- und Aluminium bilden, was die Fruchtbarkeit des Bodens erheblich mindert.

Auch in Feuchtgebieten ist der Boden ausgebleicht. Wenn durch steigenden Grundwasserspiegel der Boden mit Wasser gesättigt ist, tritt Sauerstoffmangel ein. Eisenoxide werden reduziert, gelöst und verlagert – die Substanzen, die die Färbung verursachen, verschwinden. Sinkt der Grundwasserspiegel wieder, oxidieren die Stoffe zu Rostflecken. Man nennt dieses Wechselspiel Vergleyung.

Was unterscheidet Moore von anderen Böden?

Verglichen mit den Mineralböden liegt der Anteil der organischen Substanz in Mooren mit mindestens 30 % am Bodenkörper deutlich höher. Ihre Humushorizonte werden mehrere Meter dick. Je nachdem ob ein Moor unter Einfluss von Grundwasser oder Niederschlagswasser entsteht, unterscheidet man zwischen Nieder- und Hochmooren.

Wann entsteht ein Moor?

Wenn Grundwasser oder dauernde Nässe durch Niederschläge im Boden zu Luftmangel führen und dadurch ein Abbau der abgestorbenen Biomasse behindert wird. Als Folge davon bildet sich Torf, eine im Wasser aus Resten von Schilf, Seggen, Binsen, Wollgras, Moosen und anderen Pflanzen entstehende Humusform. Niedrige Temperaturen und nährstoffarmes Gestein begünstigen die Moorbildung.

Niedermoore entwickeln sich häufig im Uferbereich stehender Gewässer. Im Lauf der Zeit rückt das Moor seewärts vor, bis das Gewässer schließlich ganz verlandet ist. Erlen und Weiden am Rand sowie Moorbirke und Kiefer im Kernbereich bilden die typische Niedermoorvegetation. Mit der Zeit wird der Torfkörper immer mächtiger, bis er nicht mehr im Einflussbereich des Grund- oder Seewassers liegt. Die Wasser- und damit die Nährstoffzufuhr geschieht nun ausschließlich über die Niederschläge. Es entstehen Hochmoore. Unter ozeanisch-feuchten Klimabedingungen wie in Nordwestdeutschland sind sie bei wachsender Torfdecke von Binsen und Wollgras bedeckt; unter trockeneren Klimabedingungen trocknet dagegen der Oberboden aus. Trotz Nährstoffarmut bleiben dem Hochmoor aber einzelne Bäume erhalten, beispielsweise die Latschen in Süddeutschland.

Was kennzeichnet Dauerfrostböden?

Eigenwillige Wege beschreitet die Bodenbildung in kalten Regionen, deren Jahresdurchschnittstemperatur unter –2 °C liegt. Dort sind die Böden dauerhaft gefroren. Man nennt sie daher auch Dauerfrostböden oder Permafrost.

Permafrost ist eine aus »permanent« und »Frost« gebildete Abkürzung und bedeutet soviel wie Dauerfrostboden. In den eisfreien Gebieten der Polar- und der Subpolarregion, also in weiten Teilen Sibiriens, Kanadas und Alaskas, sowie in Hochgebirgsregionen ist der Boden in tieferen Schichten ganzjährig gefroren. Die Sonneneinstrahlung in den kurzen Sommern lässt den Bodens bis zu höchstens einem Meter Tiefe auftauen. Das Schmelzwasser kann nicht versickern, da es im Untergrund auf das kompakte Eis trifft. Die Böden durchnässen stark, und häufig bilden sich weite Moor- oder Sumpfflächen.

Ein besonderes Phänomen, das in Gebieten mit Permafrost beobachtet werden kann, ist das Bodenfließen: In Hanglagen mit mehr als zwei Grad Neigung bewegen sich die im Sommer aufgetauten Bodenschichten als zähflüssige und wassergesättigte Masse über die permanent gefrorenen Bodenlagen. Als typische Oberflächenform entsteht ein Frostmusterboden. Auf Ebenen oder an nur schwach geneigten Hängen lagern sich die Bodenteilchen beim Auftauen und Gefrieren um. Besteht der Boden aus unterschiedlichem Material, findet eine Sortierung statt, die gut erkennbar ist. Dabei entstehen verschiedene geometrische Muster wie Ringe, Netze oder Girlanden.

Kann Wasser dem Boden schaden?

Nein, aber es kann einst fruchtbare Böden zerstören – durch das in ihm enthaltene Salz.

Zur Versalzung des Bodens kommt es in Wüsten- oder Halbwüsten, wo die schnelle Verdunstung des wenigen Grundwassers das gelöste Salz übrig lässt. Manchmal entstehen an der Oberfläche ausgeprägte Salzkrusten. Salzböden bilden sich aber auch in Gegenden, die häufig von salzhaltigem Meerwasser überflutet werden.

Im Zusammenhang mit einer ausgedehnten künstlichen Bewässerung kann es in Trockengebieten zu einer künstlichen Bodenversalzung kommen. Durch unsachgemäße Entwässerung der Felder reichern sich die Salze im Boden recht schnell an. Weite Gebiete z. B. in Indien, Ägypten, im Irak, aber auch in den USA sind durch Versalzung unfruchtbar geworden.

Gibt es Leben ohne Boden?

Dies ist nur im Meer möglich. Alle höheren Pflanzen, aber auch Bakterien, Algen, Farne, Pilze und Moose brauchen Böden, um wachsen zu können. Auch für zahlreiche tierische Lebewesen – vom Wurm bis zur Wühlmaus – bieten Böden den idealen Lebens- und Schutzraum. Sie revanchieren sich, indem sie den Boden durchmischen und auflockern.

Die Größe der Pflanzen und Tiere variiert dabei von weniger als 0,005 mm (Bakterien) bis zu 50 cm und mehr (Mäuse und Schlangen). Aber Bodenflora und -fauna, zusammengefasst unter dem Begriff Edaphon, geben den Böden auch viel zurück. Abgestorbene Biomasse wird von Tieren, Pilzen und Bakterien zersetzt, so dass Humus, also feuchter, fruchtbarer Boden, entsteht. Die im Boden lebenden Mikroorganismen (0,002–0,2 mm Größe) bauen die organische Substanz weiter ab und setzen dabei Nährstoffe und Gase frei.

Welche Aufgaben haben Mikroorganismen?

Die Aktivität der Mikroorganismen lässt höhere Pflanzen, die Kohlendioxid als wichtige Kohlenstoffquelle benötigen, erst wachsen. Das Kohlendioxid der Bodenluft wird zu zwei Dritteln von Mikroorganismen produziert, vor allem von Bakterien, die etwa 80 % ihrer Nahrung veratmen, anstatt sie in körpereigene Verbindungen umzuwandeln.

Darüber hinaus fördern die Mikroorganismen in Reaktion mit dem Bodenwasser die Kohlensäurebildung und stabilisieren den Nährstoffhaushalt eines Bodens, denn sie sind in der Lage, Stickstoff, Eisen und Mangan durch Oxidation zu binden. Bei Sauerstoffmangel werden diese Verbindungen wieder gelöst. Selbst schwer lösliche organische Verbindungen, in denen für Pflanzen wichtige Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphat gebunden sind, können durch Mikroorganismen zersetzt und somit verfügbar gemacht werden. Bevor die Mikroorganismen in Aktion treten, zerkauen oder zerschaben die größeren Bodentiere abgestorbene Pflanzenstreu und tote Tiere. Dieses Material wird dann z. T. in Form von Exkrementen den Mikroben zugänglich gemacht.

Übrigens: In den Tropen übernehmen vor allem Termiten die Aufgabe der Erstzersetzung. Viele Tiere sind allerdings mithilfe ihrer Darmflora auch selbst in der Lage, Biomasse vollständig zu verdauen und abzubauen.

Wer bohrt und mischt den Boden auf?

Bodentiere, die sich unterschiedlicher Techniken bedienen: Regenwürmer und Schlangen bohren tiefe Röhren; Maulwürfe, Mai- und Mistkäfer schaufeln mit ihren Grabwerkzeugen unterirdische Gänge; Hamster und Mäuse scharren mit ihren Pfoten das Material zur Seite; Ameisen und Termiten graben sich mit ihren Mundwerkzeugen Bahnen in teilweise mehreren Metern Tiefe. Die Tiere lagern organische und mineralische Bodensubstanz um. Durch ihr Wühlen schichten sie Material aus dem Unter- in den Oberboden um und verteilen es innerhalb der jeweiligen Horizonte neu. Der Boden wird gelockert und dadurch für Belüftung gesorgt. Insbesondere in dichten Böden verbessert die Wühlarbeit die Bodenqualität. Zu einer Entwässerung der Böden tragen die unterirdischen Gänge jedoch nicht bei, da sie meist blind enden und so angelegt sind, dass sie bei Regen nicht sofort voll Wasser laufen.

Was schätzen wir an Regenwürmern?

Sie gehören zu den effektivsten Bodenarchitekten. Regenwürmer verlagern die noch nicht abgebaute Biomasse in tiefere Bodenschichten. Sie ziehen in ihren Röhren Blätter nach unten, so dass diese im Boden in Zonen hoher Mikroorganismentätigkeit gelangen und schneller zersetzt werden können. Fehlen Regenwürmer, bleibt der Boden oft mit einer Auflage aus Rohhumus bedeckt. Als Erdfresser durchmischen Regenwürmer das Material im Darm besonders intensiv und bilden die sog. Ton-Humus-Komplexe.

Nachteile ergeben sich durch die Ablagerung von Bodenmaterial an der Oberfläche. Maulwurfshügel erschweren z. B. eine Bodennutzung. Termitenhügel, die bis zu 9 m hoch werden können, bieten Wind eine gute Angriffsfläche und fördern den Abtrag von Bodenmaterial.

Wie zerstört der Mensch den Boden?

Menschen rodeten Wälder zur Urbarmachung von Acker- und Weideland. Außerdem legten sie Siedlungs- und Verkehrsflächen an. So wurden aus den Naturböden Kulturböden. Heute gelten weltweit 15 % der Böden als geschädigt. Die natürlichen Waldökosysteme Europas werden seit etwa 8000 Jahren durch den Menschen verändert und sind heute nahezu vollständig verschwunden.

Die überwiegend landwirtschaftliche Nutzung hat die Entwicklung der Böden tief greifend verwandelt. Besonders in den oberen und mittleren Hanglagen der kahlgeschlagenen Flächen in den Mittelgebirgen wurden Böden abgetragen. Die flächenhafte Erosion führte vielerorts zum Verlust des fruchtbaren Ackerbodens und zu einer besonders in den Karstgebieten Südosteuropas nicht mehr zu behebenden Zerstörung der landwirtschaftlichen Nutzfläche.

Übrigens: Bereits im Mittelalter war man sich dieser Tatsache bewusst und leitete Pflegemaßnahmen ein. Bodenzerstörungen größeren Ausmaßes wurden durch hangparalleles Pflügen, die Anlage von Ackerterrassen, Heckenpflanzungen sowie die durch den sog. Flurzwang auferlegte einheitliche Bestellung der Felder verhindert.

Wann wird aus gutem Land schlechtes?

Durch unsachgemäße Nutzung wie Rodung, Versalzung und Versauerung geht am meisten Boden verloren.

Im mittleren Westen der USA – einst eine ertragreiche Kornkammer – sind in den 1920er Jahren im Gefolge der Industrialisierung der Landwirtschaft Millionen Tonnen fruchtbaren Bodens abgespült worden, weil die Flächen zur Niederschlagszeit brachlagen. Außerdem bliesen Stürme die oberste Bodenschicht, die sog. Krume, aus der seit dieser Zeit als »dust bowl« (Staubschüssel) bezeichneten Region hinweg. Zurück blieben die von Erosionsrinnen und Schluchten durchzogenen Badlands, zu deutsch »schlechtes Land«.

Groß sind die Schäden auch in den Tropen, die noch in den 1970er Jahren als unerschöpfliches Ackerland eingestuft wurden. Bald wurde jedoch deutlich, dass nach der Rodung des Regenwaldes infolge der tropischen Starkregen ganze Bodendecken beseitigt worden sind. Dort, wo vor wenigen Jahren Urwaldriesen die Vegetation dominierten, herrschen heute wüstenartige Verhältnisse.

Die Produktivität salzbeeinflusster Böden verschlechtert sich mit der Zunahme des Salzgehalts. Daher können versalzte Böden häufig nur noch als Grünland genutzt werden. In den letzten 100 Jahren sind viele Böden versauert. Menschliches Handeln ist hierfür verantwortlich: Zum einen führte die Luftverschmutzung durch Industrieabgase zum »sauren Regen«, zum anderen versauerten die Standorte durch die Aufforstung mit Nadelbäumen. Dies hatte Nährstoffverluste und damit verbunden einen Rückgang der Artenvielfalt der Bodenflora und -fauna zur Folge.

Warum ist die Wüste auf dem Vormarsch?

Eine der Hauptursachen der Desertifikation – gemeint ist die durch den Menschen verursachte schnelle Ausdehnung der Wüsten – ist die Zerstörung von Böden durch die agrarische Übernutzung in den Trockengebieten der Erde. In diesen Regionen ist durch das Klima das Nutzungspotenzial der Böden ohnehin stark eingeschränkt. Die rasch wachsende Bevölkerungszahl verstärkte in den letzten Jahrzehnten den Druck, immer mehr zu produzieren. So wurden die Böden überfordert.

Die Überweidung von Steppen und Savannen leistet der Zerstörung der natürlichen Vegetation Vorschub. In den vergangenen Jahrzehnten haben die hier lebenden Nomaden und Bauern ihre Viehbestände deutlich erhöht. Gleichzeitig kam es häufig zu Dürreperioden, mit der Folge, dass die Herden die ohnehin spärliche Vegetation nahezu vollständig abgefressen haben. Aufgrund von Viehtritt, Verbiss und Dürre kann der Boden sich nicht mehr regenerieren und die Verwüstung setzt ein.

Unmittelbare Folge ist die Zunahme des Bodenabtrags. Bodenmaterial wird durch den Wind verlagert, und infolge der fehlenden Vegetationsbedeckung verhärten die oberen Bodenschichten. Nach Niederschlägen droht die flächenhafte Bodenabspülung. In solchen Böden können keine Pflanzen mehr wachsen.