Man muss die Einflussgrößen auf den Boden kennen und verstehen, um die Maßnahmen bestimmen zu können, die die Bodenfruchtbarkeit erhöhen. Die erste Grundlage für die Bodenbildung ist das Ausgangsgestein. In Mitteleuropa, wo die Verwitterungsrate des Gesteins verhältnismäßig gering ist, spielt es eine ausschlaggebende Rolle. Der Artikel beschreibt, worauf zu achten ist.
Für jedes Ausgangsgestein ist das optimale Porenvolumen unterschiedlich. Und die Bodenporen haben den größten Einfluss auf die Wasserkapazität.
Die Bindung des Wassers im Boden erfolgt nach den Gesetzmäßigkeiten der Kapillar- und Adsorptionskräfte. Damit die Pflanze Wasser aufnehmen kann, muss sie höhere Saugspannungskräfte aufbringen als es die Kapillar- und Adsorptionskräfte im Boden sind.
Als einfaches Maß für die Wasserhaltefähigkeit eines Bodens lässt sich die Feldkapazität (FK) bestimmen. Die FK ist die Wassermenge, die ein Boden maximal gegen die Schwerkraft halten kann. Wasser, das in den feinsten Poren mit einer Saugspannung über pF 4,2 festgehalten wird, steht den Pflanzen nicht zur Verfügung. Es wird als Totwasser bezeichnet. Die FK abzüglich des Totwassers ergibt die nutzbare Feldkapazität (nFK). Das ist die für Pflanzen verfügbare Wassermenge.
Der Luft- und Wasserhaushalt hat eine Schlüsselstellung bei der Ertragsbildung.
Anhand des Ausgangsgesteins ergeben sich also die prozentualen Anteile von Luft, Wasser und mineralischer Substanz im Boden. Hinzu kommt die organische Substanz. Eine Übersicht über die Zusammensetzung eines Bodens zeigt die Abbildung.
Die Hohlräume, die zirka 45 % des Bodens ausmachen, sind in Abhängigkeit von ihrem Durchmesser mit Luft oder Wasser gefüllt.
Die weiten Grobporen über 50 µm füllen sich nach Niederschlägen mit Wasser und leiten es in den Unterboden ab. Nach ein bis zwei Tagen sind sie wieder entleert. Sie können das Wasser nicht gegen die Schwerkraft halten. Sie dienen der Bodenbelüftung und sind Lebensraum für Mikroorganismen und Pflanzenwurzeln.
In den engen Grobporen von 10 bis 50 µm versickert das Wasser nur langsam und kann somit während der Vegetationszeit noch von Pflanzen genutzt werden. Ist das Wasser aufgebraucht oder versickert, strömt Luft nach. In den Mittelporen von 0,2 bis 10 µm wird das Wasser entgegen der Schwerkraft gehalten. Zusammen mit dem Wasser in den engen Grobporen zählt es zur nutzbaren Feldkapazität. Das pflanzenverfügbare Wasser ist in diesen Poren gespeichert und versorgt die Pflanzen über den kapillaren Aufstieg mit Wasser aus tieferen Schichten. Die Wurzeln mit ihren feinen Seitenwurzeln und Wurzelhaaren können in diese Poren vordringen. In den Feinporen unter 0,2 µm ist das Bodenwasser durch Adhäsionskräfte so stark gebunden, dass es die Pflanzen nicht mehr aufnehmen können. Man spricht von Totwasser. Somit hat die Bodenart einen großen Einfluss auf die Wasserkapazität des Bodens. In der Regel gilt: Die Wasserhaltefähigkeit nimmt von Sand zu Torf zu.
Sand, Lehm, Schluff, Ton und Torf
Einen weiteren großen Einfluss auf den Boden hat das Klima. Bodenwirksame Kräfte sind hierbei insbesondere die Niederschläge, Temperatur, die relative Luftfeuchtigkeit und der Wind. Das im Boden gespeicherte Wasser wird durch die Niederschläge ergänzt. Entscheidend sind dabei die zur Versickerung kommenden Mengen. Im humiden Klima ist der Einfluss der Bodendurchfeuchtung so stark, dass die anderen Faktoren der Bodenbildung in den Hintergrund treten.
Mit zunehmender Durchfeuchtung des Bodens kommt es zur verstärkten Auswaschung von Ca, Mg, K und Na-Ionen, mit der Folge eines absinkenden pH-Werts.
Die Bedeutung des Humusgehalts
Hinzu kommt der Humusgehalt, der die Wasserspeicherfähigkeit eines Bodens positiv beeinflusst. Neben den Bodenporen und der Bodenart hat auch der Humusgehalt einen entscheidenden Einfluss auf die Wasserkapazität des Bodens. Humus beeinflusst die bodenphysikalischen Eigenschaften. Humus verklebt die mineralischen Bodenteilchen zu einem hohlraumreichen Bodenverband, wirkt stabilisierend auf das Bodengefüge und verbessert die Bodenstruktur. Vor allem der Anteil der Mittelporen erhöht sich bei zunehmendem Humusgehalt und verbessert somit die nFK.
Pflanzen haben einen weiteren wichtigen Einfluss auf die Bodenentwicklung. Nur auf bewachsenen Böden ist eine gleichmäßige Versickerung der Niederschläge möglich. Eine voll ausgebildete Pflanzendecke schützt den Boden vor Abtrag durch Wasser und Wind, wirkt ausgleichend auf die Temperatur und Feuchtigkeit.
Die oben genannten abiotischen Faktoren stehen mit den biotischen Faktoren (Pflanzen, Tiere, Mensch) in Wechselwirkung und beeinflussen im großen Maße die Bodenfruchtbarkeit, aber auch die Art der Bodenbearbeitung.
Die Bedeutung für die Praxis
Schwere Böden, toniger Lehm bis Ton, haben eine sehr hohe Wasserkapazität. Unter maritimen Witterungsbedingungen sind sie oft zu nass und weisen häufig Sauerstoffmangel auf. Sandige Böden mit ihrem hohen Anteil an Grobporen stellen den Pflanzen nur bei regelmäßig fallenden Niederschlägen (also unter maritimen Witterungsbedingungen) ausreichend pflanzenverfügbares Wasser bereit, während wiederum lehmige Böden oder Tonböden in Trockenperioden ein größeres Wasserhaltevermögen haben.
Welche Maßnahmen können zusätzlich ergriffen werden, um die Bodenfruchtbarkeit zu steigern und die Bodenstruktur zu verbessern? Was sind die zukünftigen Herausforderungen, die sich durch den Klimawandel ergeben und auf die Böden Einfluss nehmen?
Schaut man sich an, welche Punkte die Bodenfruchtbarkeit am stärksten gefährden, dann sind dies: Flächenversiegelung (1) > Erosion (2) > Schadverdichtung (3) > irreversible Ausschöpfung der Bodenvorräte (4) > Verringerung des Humusgehalts und des Bodenlebens (5) > Belastung des Bodens mit anorganischen Schadstoffen (6). Jeder Praktiker kann auf seinen Flächen vor allem die Punkte 2 bis 5 positiv beeinflussen.
Zielen wir auf die veränderten Witterungsbedingungen durch den Klimawandel ab, die sich vorwiegend in wärmeren und nassen Wintern und einer ausgeprägten Frühsommertrockenheit widerspiegeln, dann will man mit dem Bodenmanagement:
• auf sandigen Standorten die Wasserhaltefähigkeit verbessern
• auf lehmigen/tonigen Standorten möglichst den Lufthaushalt und somit das Versickern von Wasser verbessern
Beide Punkte erreicht man durch ein stabiles Bodengefüge. Je weniger der Boden bewegt wird, desto besser kann eine stabile Struktur durch die Bodenlebewesen aufgebaut werden.
Umso wichtiger ist es, bei der Bodenbearbeitung Schadverdichtungen zu vermeiden. Alle Bodenbearbeitungsmaßnahmen müssen an die Witterung und Bodenfeuchte und die Bodenart angepasst werden. Entscheidend ist, dass der Boden bei der Bearbeitung trocken ist.
In einem schadverdichteten Boden, wie im Bild links dargestellt, können Pflanzen kein ausreichendes Wurzelsystem entwickeln. Die Wurzeln wachsen nur in den Fugen. Sie können sich wesentlich schlechter mit Wasser und Nährstoffen versorgen. Die Mittelporen mit ihren strukturierten Aggregaten sind zerstört. Wasser kann weder von unten aufsteigen noch nach unten, in tiefere Bodenschichten, abgeleitet werden. Der Wasserhaushalt des Bodens ist gestört. Diese Schadverdichtungen können durch Bodenbearbeitung nicht vollständig beseitigt werden. Bodenbearbeitung schafft lediglich Grob- oder Engporen und große Klüften. Die gewünschten Mittelporen, über die die Pflanzen sich mit Wasser und Nährstoffen versorgen können, sind zerstört.
Um Schadverdichtungen vorsorglich zu verhindern, kann man folgende technische Möglichkeiten nutzen:
• Radlasten verringern
• Bereifung optimieren
• Reifendruck regulieren, Zwillingsbereifung oder Kettenlaufwerke
Um Schadverdichtungen vorsorglich zu verhindern, kann man Arbeitsverfahren anpassen:
• Boden nur bei nFK unter 80 befahren
• Transportarbeiten auf dem Acker verringern
• Bevorzugen von gezogenen anstelle von angebauten Geräten
• Benutzen des Allradantriebs auf dem Feld
• Überrollhäufigkeit verringern
• Arbeitsbreiten vergrößern
• geregelter Fahrverkehr (CTF, Controlled Traffic Farming), Onland-Pflügen
Ferner kann im Vorwege die Tragfähigkeit des Bodens erhöht werden durch:
• Anbau von Zwischenfrüchten
• konservierende Bodenbearbeitungsverfahren
• organische statt mineralischer Düngung
• optimale pH-Werte (sorgen für eine bessere Bodenstruktur)
Der Pflug als probates Mittel?
Der Pflug ist eine alte, bewährte Methode der Bodenbearbeitung. Sie bietet Vor-, aber auch Nachteile. Wurde hier zuvor noch festgestellt, dass der Boden möglichst wenig bewegt werden sollte, um seine Struktur nicht zu zerstören, so passiert beim Einsatz des Pfluges genau das Gegenteil.
Durch die tiefe Lockerung und Durchmischung des Bodens werden Bodenstruktur und Porenkontinuität gestört, sodass ein rasches Ableiten des Wassers in tiefere Schichten eingeschränkt ist. Je stärker der Oberboden gelockert wurde, umso mehr steigt die Gefahr der Erosion sowohl durch Wind als auch durch Wasser. Zusätzlich können sich durch den Einsatz des Pflugs Schichten im Boden bilden. Bei zu nasser Bearbeitung sind ein verdichteter Untergrund und eine Schmierschicht auf dem Furchengrund die Folge. Bei erneuten Niederschlägen kann das Wasser nicht mehr so gut nach unten abgeleitet werden und in der oberen Bodenschicht verbleibt das Wasser, wie in einem Schwamm. Zudem wird mit jeder Bearbeitungsmaßnahme die Regenwurmpopulation gestört. Weniger Wasser leitende Gänge und Poren sind die Folge. Dadurch wird auch der kapillare Aufstieg und somit die Wasserversorgung der Pflanzen aus den tieferen Bodenschichten behindert.
Sollten die Niederschläge ausbleiben, ist die Nachlieferung von Wasser aus tieferen Bodenschichten gestört. Der Oberboden und somit auch die Pflanzen trocknen schneller aus. Die Schlussfolgerung daraus ist, dass der Pflug vorrangig in Regionen zum Einsatz kommen sollte, wo regelmäßig Niederschläge fallen und eine ausreichende Wasserversorgung der Pflanzen darüber gesichert ist. Auf schweren Böden fördert der Pflugeinsatz die Verdunstung des Wassers, der Boden lüftet schneller ab und kann somit zügiger weiterbearbeitet werden. Auf trockenen Standorten oder bei zu erwartenden längeren Trockenphasen sollte der Einsatz des Pfluges unterbleiben. Je trockener die Bedingungen, umso geringer sollte die Intensität der Bodenbearbeitung sein.
Wann Mulchsaat praktizieren?
Verzichtet man aus oben genannten Gründen auf den Einsatz des Pflugs, kann die Mulchsaat praktiziert werden. Mit dem Grubber wird der Boden gelockert und für die Saat vorbereitet. Je nach Bearbeitungstiefe und -intensität ist der Effekt eher wie beim Einsatz des Pflugs oder näher an der Direktsaat.
Somit kann man mit dem Grubber gezielter auf die vorherrschenden Bedingungen reagieren. Grundsätzlich gilt, dass bei nicht zu intensiver und tiefer Durchmischung des Bodens die Porenkontinuität, die Regenwurmgänge und somit der kapillare Wasseraufstieg besser erhalten bleiben. Die Bodenerosion ist ebenfalls geringer als beim Einsatz des Pflugs.
Es können verschiedene Schare zum Einsatz kommen. Die Wahl des Schars ist abhängig von der Bodenart und dem Feuchtezustand des Bodens. Als Orientierungshilfe kann zugrunde gelegt werden: Arbeitstiefe ist gleich Strichabstand in Zentimetern. Auf sandigen Böden sollte der Strichabstand geringer sein als auf tonigen Böden. Da man meist nicht die Auswahl zwischen verschiedenen Grubbern hat und somit keinen Einfluss auf Anzahl der Balken und Strichabstand, kann mit der Auswahl der Schare auf die Bodenart und die Bodenbedingungen eingegangen werden.
Je sandiger und trockener ein Boden ist, desto breiter sollten sie Schare sein. Je schwerer und je nasser der Boden, umso schmaler die Schare. Schmale Schare verringern die Kontaktfläche zum Boden und damit auch den Anteil an Schmierschichten im Untergrund. Auch die Arbeitstiefe muss an die Bodenfeuchte angepasst werden. Da helfen der Spaten und ein Blick in den Boden, um zu einer Entscheidung zu kommen. Ist der Boden steif plastisch bis breiig, so ist er für eine Bodenbearbeitung zu nass. Die Arbeitstiefe sollte entsprechend flacher gewählt werden. In der Tabelle werden die Vor- und Nachteile der verschiedenen Bodenbearbeitungssysteme dargestellt.
Anbau von Zwischenfrüchten
Zwischenfrüchte fördern durch ihre tiefen Wurzelsysteme die Bodendurchlüftung und verbessern die Wasserinfiltration. Sie binden zudem Nährstoffe, die sonst in das Grundwasser ausgewaschen werden könnten, und stellen diese später den Hauptfrüchten zur Verfügung. Ihr Anbau ist also nicht nur ein aktiver Beitrag zum Umweltschutz, sondern auch ein Weg zu höheren Ernteerträgen. Ein bedeutender Faktor ist die Regenwurmaktivität, die durch den Anbau von Zwischenfrüchten gefördert wird. Regenwürmer tragen zur Verbesserung der Bodenstruktur bei, indem sie Gänge im Boden bilden, die die Wasserinfiltration und -speicherung verbessern. Darüber hinaus zersetzen sie organische Substanz und tragen so zur Humusbildung bei, was ebenfalls die Wasserspeicherfähigkeit des Bodens erhöht. Zwischenfrüchten minimieren die Bodenerosion. Sie schützen den Boden vor Wind- und Wassererosion, indem sie den Boden bedecken und seine Struktur durch ihr Wurzelwerk stabilisieren. Damit tragen sie entscheidend zur Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit bei.
Durch den Anbau von Zwischenfrüchten kann die Bodenstabilität verbessert werden. Die geeignete Zwischenfrucht für die eigenen klimatischen Bedingungen, aber auch Bodenbedingungen zu finden und entsprechend in die Fruchtfolge zu integrieren, bleibt die Herausforderung. Aber mit den zu erwartenden Veränderungen des Wetters lohnt es sich, seinen Boden resilienter gegen Witterungseinflüsse zu machen.
Fazit
Die Herausforderung der Zukunft wird es sein, im Ackerbau ein Bodenmanagement zu etablieren, das je nach Bodenart und klimatischen Bedingungen eine optimale Ausgangslage für die bestellte Kultur bietet. Der Zeitpunkt und die Art der Bodenbearbeitung sind dabei variabel einzusetzen:
Je mehr Niederschläge im Jahr fallen und je schwerer der Boden ist, desto eher ist es sinnvoll, den Pflug einzusetzen. Ist es für eine Bodenbearbeitung jedoch zu nass, gilt dies für alle Formen der Bodenbearbeitung. Je trockener die Witterungsbedingungen und je leichter der Boden, desto wichtiger ist es, die Bodenbearbeitung zu reduzieren – bis hin zur Direktsaat.
Die Wahl der Bodenbearbeitung ist an die vorherrschenden Bedingungen zur Aussaat geknüpft, doch alle weiteren genannten Punkte sind für einen resilienten Pflanzenbau grundsätzlich in das Bodenmanagement mit einzubinden.
• Vermeidung von Bodenerosion (Zwischenfrüchte/Deckfrüchte, reduzierte Bodenbearbeitung, ständig bewachsener Boden)
• Vermeidung von Bodenschadverdichtungen
• an den Standort angepasste Bodenbearbeitung
• regelmäßige Zufuhr frischer organischer Substanz (Ernährung der Bodenlebewesen (Zwischenfrüchte))
• ausgeglichene Humusbilanz
• standort- und bedarfsgerechte Düngung
• Förderung des Bodenlebens, vor allem der Regenwürmer (Zwischenfrüchte, organische Düngung)
• Verbesserung der Durchwurzelung (Fruchtfolge/Zwischenfrüchte)



