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Boden (Bodenkunde)

Der Boden (von althochtd.: bodam) ist die von bodenbildenden Prozessen geprägte Grenzzone zwischen der Lithosphäre (Gesteinsschicht) oder Biosphäre mit der Atmosphäre oder Hydrosphäre. Dieser Bereich (die Pedosphäre) besteht aus der mineralischen Bodensubstanz (ca. 45 %), der organischen Bodensubstanz (ca. 7 %), dem Bodenwasser (ca. 23 %) und der Bodenluft (ca. 25 %).

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Als Boden wird der meist belebte oberste Teil der Erdkruste bezeichnet. Nach unten wird er durch festes oder lockeres Gestein begrenzt, nach oben durch eine Vegetationsdecke und die Atmosphäre oder Hydrosphäre. Er besteht aus anorganischen Mineralien und dem organischen Humus und ist im Raum in einem Bodengefüge angeordnet. Die Hohlräume sind mit Bodenlösungen und Bodenluft gefüllt. Die Gefügestruktur macht den Oberboden für gewöhnlich krümelig, weswegen man in diesem Zusammenhang auch von der Krume spricht.

Die wichtigste Rolle spielt der Boden als zentrale Lebensgrundlage für Pflanzen und direkt oder indirekt für Tiere und Menschen.

Definition: "Boden ist das mit Wasser, Luft und Lebewesen durchsetzte, unter dem Einfluss der Umweltfaktoren an der Erdoberfläche entstandene und im Laufe der Zeit sich weiterentwickelnde Umwandlungsprodukt mineralischer und organischer Substanzen mit eigener morphologischer Organisation, das in der Lage ist, höheren Pflanzen als Standort zu dienen . Dadurch ist der Boden in der Lage eine Lebensgrundlage für Tiere und Menschen zu bilden. Als Raum-Zeit-Struktur ist der Boden ein vierdimensionales System. " (1992: HIRTH; Bodenkunde in Stichworten, S.9)

"Der Boden ist ein von der Erdoberfläche bis zum Grundgestein reichender Ausschnitt aus der Pedosphäre, das heißt jenes Bereiches der Erdrinde, in dem die Lithosphäre durch Atmosphärilien (Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, Stickstoff, Niederschlag, Einstrahlung, ...) und Organismen (Bakterien, Algen, Pilze) umgewandelt wurde und in dem derartige Umwandlungen weiterhin ablaufen."

Entstehung von Böden

Bodenbildende Faktoren

Der Boden ist ein Naturkörper, der in Abhängigkeit von bodenbildenden Faktoren gebildet wird. Zu diesen Faktoren gehören:

Bodenbildende Prozesse

Die bodenbildenden Faktoren setzen die bodenbildenden Prozesse in Gang:

In der Bodenkunde werden die häufigsten Betrachtungen und Definitionen in einem Bereich von 0 m bis 1,5 m angewandt. Oft liegt unterhalb dieser Marke nur zerkleinertes Gestein mit wenig veränderter Zusammensetzung vor. Jedoch genau diese Veränderungen des Substrates im zeitlichen Verlauf der Bodenbildung sind Voraussetzung einer detaillierten Beschreibung und Benennung der verschiedenen Bodentypen. Allgemein verläuft die Entwicklung von sehr flachen, sehr steinigen Böden zu tiefgründigen, feinkörnigeren Böden bzw. von schwach zersetztem, mineralienreichem Gestein zu stark zersetzten, ausgewaschenen Böden. Aus dem vorhandenen Substrat, der Bodenart, entwickelt sich durch „äußere“ Einflüsse (wie Klima, Vegetation, Nutzungsart) im Laufe der Zeit ein Bodentyp mit spezifischen Eigenschaften. Weiter kann noch eine Bodenform ausgeschieden werden. Sie bildet das Gesamtbild aus Bodenart und Bodentyp.

Einige praktische Anwendungsbereiche der Bodenkunde sind Bodenschutz, Landwirtschaft und Forstwirtschaft.

Bodenfunktionen

Die wichtigste Rolle spielt der Boden als zentrale Lebensgrundlage für Pflanzen und direkt oder indirekt für Tiere und Menschen.

Die Lebewesen spielen ihrerseits eine wichtige Rolle bei der Bodenentwicklung (Pedogenese), insbesondere durch die Produktion und Einarbeitung von Humus. Sie sorgen auch für Be-/Durchlüftung sowie für eine Durchmischung des Bodens (Bioturbation). Die obere organisch beeinflusste Bodenschicht wird als Oberboden bezeichnet.

Zudem sind Böden sowohl aus erdgeschichtlicher als auch aus kulturhistorischer Sicht wertvolle Archive. Einige dieser Archive sind durch die menschliche Nutzung oder auch durch natürliche Prozesse bedroht: Sie gilt es zu erfassen und zu erforschen, bevor sie gänzlich verloren sind. Andere Bodenarchive werden auch nachfolgende Generationen noch erkunden können, besonders jene, die wir heute durch unsere Aktivitäten − bewusst oder unbewusst − selber anlegen.

Das deutsche Bundes-Bodenschutzgesetz

Eine spezielle Bedeutung haben die Bodenfunktionen im Rahmen des Bundes-Bodenschutzgesetzes (BBodSchG) vom 17. März 1998. Dieses definiert im § 2 Absatz 1 den Boden als Träger der im Absatz 2 aufgeführten Funktionen (siehe Weblinks).

Da dieses Gesetz im Zuge der behördlichen Anwendung auf die gesamte Bodenkunde bzw. mit dem Boden als solches verbundene Maßnahmen ausstrahlt, kommt dieser Definition des Bodens auf Basis der Bodenfunktionen in Deutschland eine zunehmend größere Bedeutung zu.

Boden-Bestimmung und Eigenschaften

Die Erkennung eines Bodens kann in vielen Fällen auf Grund einiger weniger Eigenschaften wie Bodenart, Bodenartenschichtung, Ausgangsmaterial usw. erfolgen. In manchen Fällen sind jedoch weitergehende physikalische und chemische Analysen zur Identifikation eines Bodens notwendig.

Wichtige charakteristische Eigenschaften eines Bodens sind:

In der Bodenkunde werden die physikalisch-chemischen und ökologischen Eigenschaften der verschiedenen Bodenformen untersucht, beispielsweise die Fähigkeit, in den entstehenden Hohlräumen je nach Porengröße eher Wasser oder Luft zu speichern und in Abhängigkeit von der Porengröße die Pflanzenverfügbarkeit des gespeicherten Wassers.

Klassifikation von Böden

Böden können auf verschiedene Weise klassifiziert werden. Drei der wichtigsten internationalen Systeme sind die USDA-Bodenklassifikation, die FAO-Bodenklassifikation und die WRB (World Reference Base for Soil Ressources). Da die letztgenannte Einteilung aus der FAO-Einteilung hervorgegangen ist, hat diese nur noch wissenschaftshistorischen Wert.

Auf die deutsche Klassifikation geht der Artikel Bodentyp ein.

Bodenzahl

Die Bodenzahl ist ein Maß zur Bestimmung der Bodenfruchbarkeit im Rahmen der Bodenschätzung. Sie setzt den erzielbaren Reinertrag eines Bodens zum fruchtbarsten Schwarzerdeboden der Magdeburger Börde in Beziehung, dessen Wert auf 100 gesetzt wurde.

Schadstoffe im Boden

Unter Schadstoffen werden hier Stoffe verstanden, die das Wachstum der Kulturpflanzen, das Bodenleben, die Tiergesundheit (Futtermittel) oder die menschliche Gesundheit (Nahrungsmittel, Trinkwasser) beeinträchtigen können. Die wichtigsten Schadstoffgruppen im Boden sind Schwermetalle und organische Schadstoffe. Die schädliche Wirkung eines Stoffes hängt von seiner Konzentration ab.

Schadstoffe können in den Boden gelangen

Schwermetalle

Eine besondere Gruppe von potentiellen Schadstoffen sind die Schwermetalle. Einige (z.B. Eisen, Mangan, Zink, Kupfer) gehören zu den unentbehrlichen (essentiellen), wenn auch nur in kleinen Mengen benötigten Pflanzennährstoffen (Spurenelemente). Im Überfluss wirken sie giftig (toxisch). Zu den bedenklichen Schwermetallen im Boden zählen Blei, Cadmium, Zink, Kupfer, Chrom, Nickel, Quecksilber.

Für alle Schwermetalle gilt:

Der Schwermetalleintrag durch die übliche Bewirtschaftung ist gering. Lediglich bei starker Anwendung kupferhaltiger Spritzmittel im Wein- und Hopfenbau sowie bei langjährig starker Schweinegülledüngung wurden gelegentlich bedenkliche Kupfer-Anreicherungen beobachtet. Kupfer wird von Organismen, wie Regenwürmern v.a. dann leicht aufgenommen, wenn es leicht verfügbar ist (erkennbar an der leichten Extrahierbarkeit aus Böden, z.B. schon mit 2,5%iger Essigsäure)[1]; stärker adsorptiv an oder in Bodenpartikel oder gar in Mineralien gebundene Kupfer- oder auch andere Schwermetallionen sind weniger verfügbar und wenig toxisch.

Cadmiumeinträge durch P-Düngemittel auf Rohphosphatbasis haben bisher zu keiner nachweisbaren Bodenbelastung geführt. Dementsprechend gering ist die mittlere Schwermetallbelastung landwirtschaftlich genutzter Böden. Auch die Einträge aus der Luft sind in ländlichen Gebieten im allgemeinen gering.

Organische Schadstoffe

Im intensiven Pflanzenbau werden mögliche Schadstoffe als Pflanzenschutzmittel gezielt zur Bekämpfung von Unkräutern, Krankheiten und Schädlingen eingesetzt. Damit Pflanzenschutzmittel nicht zu Schadstoffen werden, sind sie mit besonderer Umsicht anzuwenden. Bei unsachgemäßer Anwendung von Herbiziden können Nachbauprobleme auftreten. Einige Fungizide und Insektizide können das Bodenleben schädigen. Unter ungünstigen Bedingungen können Wirkstoffe von Pflanzenschutzmitteln mit dem Wind verfrachtet werden und andernorts mit dem Niederschlag wieder auf den Boden gelangen. In Extremfällen kann die Verflüchtigung des Wirkstoffs mehr als 90 % betragen. Zu den Stoffen mit den weltweit größten Problemen gehören die Chlorierten Kohlenwasserstoffe (CKW). In der Land- und Forstwirtschaft hat der frühere langjährige Einsatz von schwer abbaubaren (persistenten) Insektiziden wie DDT, Lindan, Heptachlor, Aldrin, Dieldrin und von Fungiziden wie dem Saatgutbeizmittel Hexachlorbenzol (HCB) örtlich zu Belastungen geführt. Aufgrund ihres langsamen Abbaus können sich die Stoffe über dem Pfad Boden-Pflanze-Tier-Mensch in der Nahrungskette anreichern. Im tierischen und menschlichen Organismus werden sie vorrangig in der Leber gespeichert. Aus der Luft und mit Abfällen (z.B. Klärschlamm, Bioabfallkompost) können Spuren hochgiftiger organischer Schadstoffe wie Polychlorierte Biphenyle (PCB), Dibenzodioxine und -furane (PCDD/F), Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW) in den Boden gelangen. Viele von ihnen können durch die Bodenmikroorganismen nur sehr schwer abgebaut werden. Nach bisheriger Kenntnis werden sie aber von den Pflanzenwurzeln kaum aufgenommen. Sie werden auch nicht ausgewaschen, können jedoch durch Verschmutzung der Ernteprodukte in die Nahrungskette gelangen.

Einzelnachweise

  1. Bruno Streit: Effects of high copper concentrations on soil invertebrates (earthworms and orbatid mites): Experimental results and a model. Oecologia (Berlin) 64: 381-388 (1984)


Literatur

Zeitschriften


Siehe auch: Kulturboden, Bodeninformationssystem, Haftwasser, Ackerzahl, Bodenklassifikation, Bodenuntersuchung, Weltbodentag