Bodenkunde Pedosphäre (Boden) ist die, mit Hydrosphäre (Wasser
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Bodenkunde Pedosphäre (Boden) ist die, mit Hydrosphäre (Wasser), Atmosphäre (Luft) und Biosphäre (Lebewesen) durchsetzte Verwitterungsschicht der festen Lithosphäre (Erdkruste), die Pflanzen als Standort, Wasserund Nährstoffquelle dient und die Existenz aller Lebensformen direkt und indirekt ermöglicht. Lithosphäre Atmosphäre Pedosphäre Hydrosphäre Biosphäre Vor schätzungsweise 4,6 Milliarden Jahren ist die Erde entstanden. Ihr Aufbau ist schalenförmig und wird in die Bereiche Kruste, Mantel und Kern gegliedert. Vergleicht man die Erde mit einem Hühnerei, so ist die Erdkruste in ihrer Dicke mit einer Eischale vergleichbar. Die Lithosphäre besteht aus verschiedenen Gesteinen. Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at 1 Gesteine sind das Ausgangsmaterial für die Bodenbildung. Sie bestehen aus Mineralien – feste, anorganische und chemisch einheitlich zusammengesetzte Substanzen – und sind Kristallgitterbildungen. Diese Kristallgitter sind nach bestimmten Gesetzmäßigkeiten angeordnet und liegen als Moleküle, Atome und Ionen vor. Man unterscheidet: Silikate: Feldspäte, Augite, Hornblenden, Glimmer und Quarze Carbonate: Dolomit Sulfate: Gips Tonminerale Nach der Art ihrer Entstehung werden Gesteine als Magmatite, Metamorphite oder Sedimentgesteine bezeichnet: 1. Was sind Magmatite? Magma = Gesteinsschmelze Aus Magma entstandene Gesteine nennt man Erstarrungsgesteine. Man unterscheidet: Erdgussgestein: vulkanischen Ursprungs. (Basalt, Bims, Diabas, Porphyrit) Tiefengestein: in der Erdkruste erstarrte Steine = Plutonite (Granit, Gabbro) 2. Was sind Sedimentgesteine? Absatzgesteine liegen an der Erdoberfläche dem Einfluss der Witterung. Durch die Einwirkung der Umweltfaktoren werden sie zerkleinert, verlagert und ihrem Aufbau verändert. 3. Was sind Metamorphite? Geraten Gesteine in tiefere Erdschichten unter größerem Druck und höheren Temperaturen, sind ihre Minerale nicht mehr stabil und verändern sich = Gesteinsmetamorphosen auch Umwandlungssteine bezeichnet. (z.B.: Tonschiefer, Marmor) Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at 2 Zwischen Magmatiten, Sedimentgesteinen und Metamorphiten besteht ein Kreislauf. Das heißt, sie können ineinander übergehen. Durch die Einwirkung von Umwelteinflüssen entstehen aus oberflächennahen Magmatiten und Metamorphiten Sedimentgesteine. Gelangen Sedimetgesteine und Magmatite durch Überlagerung in tiefere Erdschichten, entstehen infolge des steigenden Druckes und der höheren Temperaturen Metamorphite. Bei zunehmender Tiefenlage schmilzt das Gestein und bildet Magma, was wiederum aufsteigen kann (Vulkane). Verwitterung Folgende Veränderungen der Gesteine und Minerale, durch zerfallen in einzelne Steine, Schluff und Ton werden unterschieden: Physikalische Verwitterung: mechanische Zerkleinerung durch wechselnde Temperaturen Frosteinwirkungen durch Frostsprengung Dickenwachstum der Pflanzenwurzeln Reibungskräfte des Wassers und des Windes durch Abschliff und Transportierung Chemische Verwitterung: Die Veränderung der mineralischen Zusammensetzung. Dabei kommt es zur Freisetzung von Elementen (z.B.: Nährelemente) und der Bildung neuer Minerale (z.B.: Tonminerale) Wasser: wasserlösliche Salze spalten Verbindungen Säuren: durch Ausscheidungen der Wurzeln Sauerstoff: durch Oxidation, also Sauerstoffaufnahme, oder durch Ablagerungen, dies führt zu einer Volumensvergrößerung Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at 3 Lebewesen: Mikroorganismen und Pflanzen durch Atmung. Pionierpflanzen z.B.: Moose, Flechten, Algen. Als Erstbesetzer bilden sie eine dünne Humusschicht, an denen andere Pflanzen gedeihen können. Bodenbestandteile 1. Mineralische Bestandteile: Korngrößen: Man unterscheidet Grobboden, das Bodenskelett: Bodenteilchen größer als 2mm; Kies (abgerundet) und Steine (eckig-kantig) Feinboden: Bodenteilchen kleiner als 2mm; Sand, Schluff, Ton; Die Korngrößenzusammensetzung bestimmen den Wasser-, Nährstoff-, Luft und Wärmehaushalt des Bodens und damit seine Fruchtbarkeit Bodeneigenschaften: Sandboden Tonboden Gute Wasserführung Schlechte Wasserführung (Gefahr der Staunässe) Gute Durchlüftung Schlechte Durchlüftung (Gefahr von Sauerstoffmangel) Schnelle Erwärmung und schnelle Abkühlung Geringes Wasser- und Nährstoffhaltevermögen (leichte Nährstoffauswaschung, schnelle Austrocknung) Langsame Erwärmung und langsame Abkühlung Hohes Wasser und Nährstoffhaltevermögen Geringer Nährstoffgehalt Hoher Nährstoffgehalt Schlechte Pufferung (Düngefehler und pHVeränderungen werden schlecht aufgefangen) Gute Pufferung (Düngefehler und pH-Veränderungenwerden gut aufgefangen) Schlechte Durchwurzelbarkeit Gute Durchwurzelbarkeit Leichte Bearbeitbarkeit („leichte Böden“) Schlechte Bearbeitbarkeit („Schwere Böden“ Schluffboden nimmt eine Mittelstellung zwischen Sand- und Tonboden ein. Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at 4 Bestimmung der Bodenart: Fingerprobe: Sand (S) Schluff (U) Ton (T) Körnung gut sichtbar und fühlbar Körnung nicht oder wenig sicht- und fühlbar (samtartig- mehlig) Körnung nicht sicht- und fühlbar Haftet nicht an den Händen Haftet deutlich an den Handlinien Bindig (Klebrig) Nicht formbar Wenig formbar (zerbröckelt) Gut form- und ausrollbar Nicht bindig Raue Gleitfläche Glatte und glänzende Gleitfläche Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at 5 Merke: Je höher der Anteil an gut fühlbaren Teilchen, desto sandiger oder „leichter“ ist der Boden. Je bindiger (zusammenhaltend) und je schmutziger die Hände werden, desto tonhaltiger oder „schwerer“ ist der Boden. 2. Organische Bestandteile: Zur organischen Substanz zählen, neben abgestorbener pflanzlicher und tierischer Substanz, auch die Bodenlebewesen. In einer Handvoll guten Bodens leben mehr Organismen als Menschen auf der Erde. Die Gesamtheit der Bodenlebewesen wird als Edaphon bezeichnet und gliedert sich wie folgt: Bodenflora: Bakterien, Strahlenpilze, Pilze, Algen, Flechten… sie sorgen für die Aufrechterhaltung des Nährstoffkreislaufes. Strahlenpilze und Pilze verleihen dem Boden den typischen frischen Erdgeruch, der somit ein Zeichen für einen biologisch aktiven, gesunden Boden darstellt! Die im Boden lebenden Tiere bilden die Bodenfauna: Als Zerkleinerer bieten sie gute Angriffmöglichkeiten für Mikroorganismen. Mit ihrer wühlenden Tätigkeit lockern und durchmischen sie den Boden. Unterschied von Verwesung bzw. Mineralisierung und Zersetzung: Verwesung: Abbau von organischer Substanz durch die Tätigkeit zahlreicher Lebewesen unter Aufnahme von Sauerstoff zu Kohlendioxid und Wasser. = Mineralisierung = wieder pflanzenverfügbar machen. Ohne die Arbeit der Bodelebewesen könnte der Nährstoffkreislauf und damit das Leben auf der Erde nicht aufrecht erhalten werden. Zersetzung: Bei Sauerstoffmangel im Boden kommt es zur Fäulnis = zu einer Zersetzung der organischen Substanz in zum Teil giftige Stoffwechselprodukte. Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at 6 Humus: Als Humus bezeichnet man die abgestorbene und mehr oder weniger zersetzte organische Substanz eines Bodens. Humus ist relativ leicht. Je stärker ein Boden bearbeitet ist, umso weniger Humusgehalt hat dieser. Man unterscheidet Nährhumus: Leicht zersetzbare Substanz wird schnell mineralisiert und dient so der direkten Nährstoffversorgung der Pflanze z.B.: Ernterückstände, Kompost, Gründüngung; Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at 7 Dauerhumus: Schwer zersetzbare organische Substanz verbessert durch ihre längere Verweildauer im Boden vor allem das Bodengefüge, dieser Humus ist nicht sofort Pflanzenverfügbar. = Bodenfruchtbarkeit! Merke: Humifizierung ist die Umwandlung organischer Substanz in Humus! Bodenkolloide: Als Bodenkolloide bezeichnet man Bodenteilchen, die kleiner sind als 0,002mm. Bei mineralischem Ursprung handelt es sich hierbei um Tonminerale, bei organischem Ursprung spricht man von Huminstoffe (also Humusteilchen die kleiner sind als 0,002mm). Bodenpufferung: Die Fähigkeit, überhöhte oder zu niedrige NährstoffIonenkonzentrationen in der Bodenlösung auzufangen auszugleichen, bezeichnet man als Pufferung des Bodens. bzw. oder Bodenbenennung: 1. Oberboden: Oder auch Mutterboden: Die oberste, aus Verwitterung von Gesteinen entstandener Bodenschicht, die organische Substanz (Humus) sowie Bodenleben bzw. Mikroorganismen enthält. (Ackerkrumme = landwirtschaftlich genutzter Oberboden) 2. Unterboden: Liegt direkt unter dem Oberboden, hat weniger Humusgehalt und begrenzte Organismen. 3. Untergrund: Das unverwitterte Ausgangsgestein, aus dem der Boden durch Verwitterung entstanden ist. 4. Gewachsener Boden: Boden, der durch einen Erdgeschichtlichen Vorgang entstanden ist. 5. Geschütteter Boden: Ein Baugrund, der durch Aufschüttung hergestellt worden ist und kann daher verdichtet oder unverdichtet sein. 6. Bindige Böden: Böden mit hohem Schluff- oder Tonanteil. Ein entsprechend feuchter Klumpen lässt sich in der kneten, ohne zu zerbröckeln. 7. Nichtbindige Böden: Böden mit hohem Stein, Kies und/oder Sandanteil. Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at 8 Bodengefüge: Unter Bodengefüge oder Bodenstruktur wird die räumliche Anordnung der festen Bestandteile des Bodens verstanden. Vom Bodengefüge hängt der Wasser-, Luft-, Nährstoff- und Wärmehaushalt des Bodens ab. Die Hohlräume zwischen den mineralischen und organischen Bestandteilen bilden das Porenvolumen des Bodens. Die Poren sind unterschiedlich groß und mit Luft und Wasser gefüllt. Ein für das Pflanzenwachstum günstiges Porenvolumen besteht zu 50% aus fester Substanz, zu 30% aus Wasser und zu 20% aus Luft Einzelkorngefüge: Auch Elementargefüge: Hier liegen die festen Bodenteilchen lose nebeneinander. Z.B.: reiner Sand oder humusarme Sandböden. (Bei Trockenheit zerrieselt der Boden zwischen den Fingern) Krümelgefüge: Auch Aggregatgefüge: Für das Bodenleben und Pflanzenentwicklung günstigstes Gefüge. Es besteht aus Ton-HumusKomplexe, diese werden von Mikroorganismen oder Bodelebewesen vermischt und verklebt. Es entstehen Krümel die mit einem Netz von Poren umgeben sind. Die Krümelstruktur des Bodens ist somit ein typisches Kennzeichen für biologisch aktive Böden. Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at 9 Bodenwasser: Wasserkreislauf: Wasser gelangt als Niederschlag in den Boden. Je nach Beschaffenheit des Bodens (locker, verdichtet, offen, versiegelt,…) fließt ein unterschiedlich großer Teil des Niederschlages oberflächig ab. Das Oberflächenwasser gelangt somit in Bäche, Flüsse, Seen und Meere. Das in den Boden eindringende Wasser wird zu einem Teil durch Saugkräfte des Bodens festgehalten (Haftwasser), zu einem Teil sickert es durch den Boden und bildet auf undurchlässigen Schichten das Grundwasser. Das Haftwasser wird entgegen der Schwerkraft mittels haarfeinen Röhrchen, den Kapillaren im Boden gehalten. Im Boden entsteht weiters eine Saugspannung, die bewirkt, dass Wasser aus dem Grundwasser als Kapillarwasser nach oben aufsteigt. (Kohäsion: Anziehungskräfte zwischen gleichen Molekülen; Adhäsion: Anziehungskräfte zischen verschiedenen Molekülen). Durch die Kapillarität wird ermöglicht, dass die Pflanzen trotz Trockenheit versorgt werden. Durch die Wasserverdunstung der Pflanzen = Transpiration und des Bodens = Evaporation wird der Wasserkreislauf aufrechterhalten. Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at 10 Wichtige Schlagworte: Feldkapazität: Maximale Menge an Haftwasser, die ein Boden gegen die Schwerkraft der Erde festhalten kann. Wasserkapazität: Wird im Labor mittels Bodenprobe festgestellt. Daraus differenziert sich das Bodengewicht. Pflanzenverfügbares Wasser: Ob das im Boden gehaltene Wasser pflanzenverfügbar ist, hängt von der Intensität der Wasserspannung und dem Durchmesser der Bodenporen ab. In den Feinporen wird das Wasser nicht festgehalten, deswegen spricht man hier von Totwasser. In den Mittelporen wird das Wasser gut gespeichert. In den Grobporen wiederum nicht, das Wasser sickert ab. Wasserspannung: Ist die Kraft mit dem der Boden das Haftwasser hält. Stark gebundenes Wasser ist schwerer pflanzenverfügbar als schwach gebundenes Wasser. Dränung: Bei zu hohem Grundwasserstand kann der Boden zur Verbesserung des Lufthaushaltes entwässert werden. Dies kann durch die Anlage von Gräben oder das Verlegen von Rohren erfolgen. Bodenluft: Das Porenvolumen ist mit Luft und Wasser gefüllt (je mehr Wasser desto weniger Luft ist in den Poren, und umgekehrt). Eine Ausreichende Sauerstoffversorgung ist für das Bodenleben und den Wurzeln der Pflanzen Vorraussetzung. Wegen der Atmung der Bodentiere und der Pflanzenwurzeln herrscht jedoch ein Überschuss an Kohlendioxid welcher durch Diffusion (also Konzentrationsausgleich mittels Gasaustauschs zwischen Sauerstoff und Kohlendioxid) in die Atmosphäre entweicht und Sauerstoff in den Boden hineindiffundiert. Bodengare: Unter Bodengare versteht man den für den Anbau von Pflanzen günstigsten Bodenzustand, also das optimalste Bodengefüge und die Krümelbildung. Folgende Maßnahmen zur Erzielung eines optimalen Gefüges sind wichtig: Bodenlockerung: Fördert die Durchlüftung, den Gasaustausch (Diffusion), die Erwärmung des Bodens und die Wasseraufnahme. Frostgare: Grobscholliges Umgraben im Herbst fördert die Krümelbildung durch die Frosteinwirkung. Winterfeuchtigkeit wird somit ebenfalls hervorragend gespeichert. Bodenschluss: Die Verfestigung des Aufgelockerten Bodens zur Ansaat. Durch die Verdichtung wird die durch die Lockerung unterbrochene Kapillarwirkung wieder aktiviert. Bodenabdeckung: Das Mulchen verhindert eine Zerstörung der oberflächigen Krümelstruktur durch Witterungseinflüsse. Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at 11 Weiteres wird die Verdunstung des Bodens reduziert und das Bodenleben gefördert. Bodenbewuchs: Gründüngungspflanzen wirken durch Beschattung und Durchwurzelung des Bodens positiv auf die Bodenfruchtbarkeit. Die durch gute Beschattung entstandene Krümelstruktur wird auch als Schattengare bezeichnet. Zuführung Organischer Substanz: Ein hoher Humusgehalt ist eine Vorraussetzung für die Fruchtbarkeit eines Bodens. Daneben fördert eine reichliche Zufuhr organischer Substanz zu einer allmählichen Vertiefung des fruchtbaren Oberbodens. Bodenschutz Bodenverdichtung: Regelmäßig mechanische Bearbeitungsmaßnahmen zur Bodenlockerung! So wenig wie möglich mit schweren Maschinen oder Anhängelasten befahren (gilt auch für Pflege- und Erntearbeiten)! Zur Vermeidung von Pflugsohlen sollten wechselnde Pflug- bzw. Bearbeitungstiefen gewählt werden. Stabilisierung des Bodengefüges mittels Stallmist, Kompost, Gründüngung,… Bodenerosion: Bodenabtrag durch Wind und Wasser! Gegen Winderosion: Heckenpflanzungen, ganzjährig geschlossene Vegetationsdecke, Zuführung organischer Substanz zur verbesserten Wasserhaltekraft; Gegen Wassererosion: Bei Hanglage quer zum Gefälle arbeiten, damit abfließendes Wasser gehemmt wird, Hangterrassen anlegen; Schadstoffe: Schadstoffemission von Industrie, Kraftwerke, Haushalte, Gewerbe und Verkehr, sowie Agrochemikalien in der Landwirtschaft und im Gartenbau trägt zur Bodenbelastung bei. Folgende Schadstoffe machen den Boden unbewohnbar: Schwermetalle (z.B.: Quecksilber, Cadmium, Blei, Kupfer….), Organische Schadstoffe (z.B.: chlorierter Kohlenwasserstoff = DDT, polychlorierter Biphenylen = Kühlmittel, Dioxinen = Sevesogift), Radioaktive Stoffe. Bodenversauerung: Saurer Regen: Verschlechterung der Bodenstruktur und Pufferkapazität, sowie eine verstärkte Nährstoffauswaschung und Abtöten den Bodenlebens. Gegenmaßnahmen: Boden kalken! (Bodenproben machen lassen!) Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at 12 Bodentypen: Entstehung der Bodentypen: Hebt man eine Bodengrube aus erkennt man parallel zur Bodenoberfläche verlaufende Zonen, die Bodenhorizonte. Die seitliche Ansicht der aufeinanderfolgenden Bodenhorizonte bezeichnet man als Bodenprofil. 3 Haupthorizonte sind: A-Horizont: Mutter- oder Oberboden: dunkler gefärbt, wegen organischer Substanz und Bodenleben = Humusanreicherung B-Horizont: Unterboden: heller gefärbt, humusärmer C-Horizont: Untergrund: unverwittertes Ausgangsgestein Böden mit gleichen Bodenprofilen werden als Bodentypen zusammengefasst. Häufige Bodentypen sind: Braunerde, Parabraunerde, Podsol, Rendzina, Schwarzerde, Gley, Pseudogley, Marsch- und Moorböden. Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at 13 Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at 14 Bodenbewertung Zeigerpflanzen: Bioindikatoren Anzeiger nährstoffarmer Böden: Arnika montana – Arnika Anzeiger feuchter bis nasser Böden: - Ackerschachtelhalm Potentilla erecta – Blutwurz Polygonum bistorta – Wiesenknöterich Succisa pratensis – Teufelsabbiss Ranunculus repens – Kriech- Hahnenfuß Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at 15 Anzeiger nährstoffreicher Böden: Weitere Anzeiger für feuchte bis nasse Böden: Juncus- Arten – Binsen Lythrum salicaria – Blutweiderich Symphytum officinale – Beinwell Mentha- Arten – Minze Ficaria ranunculoides – Scharbockskraut Senecio vulgaris – Kreuzkraut Anzeiger kalkreicher Böden: Heracleum Sphondylium – Bärenklau Sinapsis arvensis – Ackersenf Stellaria media – Vogelmiere Urtica dioica – Brennnessel Consolida regalis – Feldrittersporn Centaurea cyanus – Kornblume Taraxacum officinale – Löwenzahn Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at Hyssopus officinalis - Ysop 16 Anzeiger trockener Böden: Pulsatilla vulgaris – Küchenschelle Anzeiger kalkarmer Böden: Medicago lupulina – Gelbklee Trifolium arvense – Hasenklee Marrubium vulgare – Andorn Rumex acetosella – Sauerampfer Sansuiginorba minor – Wienenknopf Valeriana dioica – Baldrian Viola tricolor – Stiefmütterchen Potentilla reptans – Kriech- Fingerkraut Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at 17 Gärtnerische Erden und Substrate Erde: Erden werden durch Kompostierung unterschiedlicher organischer Ausgangsstoffe hergestellt. Z.B.: Komposterde, Lauberde, Misterde, Nadelerde… Substrat: Auch als Nährböden bezeichnet! Also spezielle Erden, die kurzfristig durch Mischung verschiedener Ausgangsmaterialien hergestellt werden können. Z.B: Torfsubstrate Es gibt auch Pflanzenkulturen auf Schaumstoffmatten, Holzfaser, Leka und in Agar Agar Lösungen, diese werden auch Substrate genannt. Substrate haben den Vorteil, frei von Schadstoffen, Krankheitserregern und Schädlingen zu sein, und dass man sie verwenden kann wie man will. Torf: Moorböden bezeichnet man als Torf, sie haben eine organische Substanz mit mehr als 30% (meist 90%), einen sehr niedrigen pHWert (sauer) und können individuell aufgekalkt werden und besitzen eine sehr hohe Wasserhaltekraft, was alles gut für die Strukturverbesserung der Industriesubstrate ist, jedoch erwärmen sie sich daher im Frühjahr auch nur langsam und frieren stark auf. Wegen dem schlechten Lufthaushalt müssen sie mit Substraten gemischt werden! Das Moor braucht 1 Jahr, um 1mm zu wachsen! Daher dürfen noch vorhandene Moorflächen nicht mehr in Kultur genommen! Rindenkompost: Hier handelt es sich um kompostierte Rindenabfälle, vor allem von Nadelgehölzen. Ersatzerde für Torf!! Also ein Bodenverbesserungssubstrat. Zuschlagstoffe: Stoffe, die dem Substrat oder der Erde zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften zugegeben werden. Z.B.: Kokosfasern, Reisspelzen, Perlite, Ton, Sand; Styromull, Hygromull; Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at 18 Kompost Aufbau: Standortwahl: Halbschattig, Windgeschützt. Grundsätzlich gilt: Alle organischen Abfälle aus Garten und Haushalt sind zur Kompostierung ge-eignet. Ausnahmen bilden natürlich mit Schadstoffen behandelten Substanzen und Substanzen, die nicht verrotten. Sogenannter Grünkompost enthält keine Küchen-abfälle sondern nur pflanzliches Material (Rasenschnitt, Herbstlaub, Moos…)! Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at 19 Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at 20 Umsetzen: Das Umsetzen des Komposthaufens fördert über die Durchlüftung die Aktivität der Mikroorganismen und damit die Abtötung von Krankheitserregern und Unkrautsamen notwendige Erwärmung des Haufens. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass eine gründliche Durchmischung erfolgt und die äußeren Schichten nach innen kommen, so dass auch sie den hohen Innentemperaturen ausgesetzt werden. Kompost ist dann fertig, wenn sich der Haufen in braune, krümelige, nach Waldboden riechende Erde verwandelt hat. Wo nicht genügend Platz ist: Ein Umsetzen kleiner Komposthaufen ist nicht notwendig, wichtig ist nur, dass der Kompostbehälter seitlich offen ist, damit Luft für den Zersetzungsvorgang eindringen kann. Steininger Mario, JaW, www.webgarten.at 21
