Kitabı oku: «Ökologische Landwirtschaft», sayfa 7

Die gebräuchlichsten organischen Handelsdünger tierischer Herkunft sind Haarmehl, gemahlene Schweineborsten und Hornmehl, eine gemahlene Mischung aus Kopf- und Klauenhorn von Rindern. Die Vielfalt an organischen Handelsdünger pflanzlicher Herkunft ist sehr viel größer, so sind z. B. Rapsschrot (Rückstand, d. h. Presskuchen bei der Ölgewinnung), Rizinusschrot (Rückstand bei der Ölgewinnung), Erbsenschrot (geschrotete Erbsenkörner), Lupinenschrot (geschrotete Lupinenkörner), Bio-Vegetal (fermentierte Pilzbiomasse aus der Hefeherstellung + Roh-phosphat und Kaliumsulfat), Maltaflor (Rückstände aus der Malzproduktion + Vinasse), Neemkuchen (Samenteile des indischen Neembaums), Guano (abgelagerter Kot von Seevögeln), Phytoperls (Rückstände aus der Maisverarbeitung) und Vinasse (fermentierte Melasse aus der Zuckerrübenverarbeitung) als Düngemittel erhältlich. Bei einigen ist zu beachten, dass sie frisch ausgebracht aufgrund eines hohen Gehalts an sekundären Inhaltsstoffen, d. h. Substanzen, die weder im Energie- noch im Baustoffwechsel eine Funktion haben, eine stark keimhemmende Wirkung haben, was insbesondere für Rizinus-, Lupinen-, Erbsen-, aber auch Rapsschrot gilt. Maltaflor und besonders Bio-Vegetal setzen mehr Nährstoffe frei als die anderen pflanzlichen und tierischen organischen Handelsdünger.

Mikroorganismenpräparate. Keine Düngemittel im Sinne der Düngemittelverordnung sind Mikroorganismenpräparate, die zum Teil zur Förderung des Pflanzenwachstums ausgebracht werden, da die ausgebrachten Nährstoffmengen nicht sehr groß sind. Solche Mikroorganismenpräparate werden häufig als Mischungen, z. B. als „effektive“ Mikroorganismen oder als „Plant Growth Promoting Rhizobacteria“ (PGR) angeboten, manchmal auch als definierte Einzelpräparate, z. B. Bacillus subtilis und Bacillus amyloliquefaciens zur Förderung der Pflanzengesundheit, oder definierte Rhizobienstämme (Knöllchenbakterien) zur Förderung der N2-Fixierung von Leguminosen. Wenn seltene und standortfremde Leguminosen auf einer Ackerfläche angebaut werden sollen (z. B. Sojabohne), dann sollte das Saatgut unbedingt mit den entsprechenden Knöllchenbakterien beimpft werden. Wenn im Gartenbau mit gedämpften Böden oder Kultursubstraten gearbeitet wird, dann ist auch ein Beimpfen mit Mycorrhizastämmen sinnvoll. Sonst ist die Vielfalt der im Boden lebenden Mikroorganismen immer so groß, dass von außen keine Organismen zugeführt werden müssen, um die notwendigen biologischen Prozesse im Boden auszuführen. In Laborfermentern angezogene Bakterien sind an das energiearme Leben im Boden nicht angepasst und sterben sofort ab, wenn sie auf den Boden gelangen. Das Ausbringen der Bakteriensuspension ist ein weiteres Problem. Wenn lebende Mikroorganismen mit Feldspritzen ausgebracht werden, können sie in den Boden nicht eindringen und werden dann sofort durch das Sonnenlicht abgetötet. Nur Sporensuspensionen von gram-positiven Bakterien haben das Potenzial, sich im Boden bei geeigneten Lebensbedingungen auszubreiten.

Kalkung

Unter Kalkung oder auch Kalkdüngung versteht man eine Maßnahme zur Erhöhung des pH-Werts eines Bodens durch Verteilung von basisch wirkenden Calciumverbindungen (Abb. 1.12). Eine Kalkung wird durchgeführt, um der Bodenversauerung entgegenzuwirken. Sie ist eine der zentralen Maßnahmen, um die Bodenfruchtbarkeit zu erhalten und zu fördern.

Abb. 1.12 Kalkung (Foto: Christian Mühlhausen/www.landpixel.de)

Böden unter landwirtschaftlicher Nutzung versauern aus verschiedenen Gründen. In den meisten Regionen Deutschlands regnet es mehr als die Pflanzen verdunsten. Das überschüssige Wasser versickert in den Wintermonaten ins Grundwasser. Mit dem Sickerwasser werden Nährstoffe, insbesondere Calcium, als Ca(HCO3)2 ausgewaschen. Das HCO3– stammt aus der Atmung der Bodenmikroorganismen, aber auch aus der Atmung der Wurzeln und der Bodentiere. In Marktfruchtbetrieben, wo ein großer Teil des oberirdischen Aufwuchses verkauft wird, kann der Basenentzug durch Ernteprodukte ebenfalls erheblich zur Versauerung der Böden beitragen. Das muss auch bei der Produktion von Maissilage für die Biogasproduktion bedacht werden, wenn große Mengen an Nährstoffen mit der Biogasgülle nicht gleichmäßig auf die Herkunftsflächen der Biomasse zurückgeführt wird. Die Kalkung sollte insbesondere auch in der ÖL nicht vernachlässigt werden. Dafür gib es eine ganze Reihe von Gründen:

 Die meisten unserer Kulturpflanzen, Weizen und Gerste, insbesondere aber Leguminosen (Erbsen, Klee, Luzerne) haben einen hohen Ca-Bedarf. Eine Kalkung führt dadurch zu einer Förderung des Wachstums dieser Kulturpflanzen. Im Grünland führt ein Absinken des pH-Werts zu einer Verdrängung der Leguminosen und der wertvolleren Futtergräser mit hohem Ertragspotenzial.

 Austauschbare Kationen sind für Pflanzen sehr leicht verfügbar und nicht in dem Ausmaß auswaschungsgefährdet wie die Nährstoffe, die sich in der Bodenlösung befinden. Zur Kationenaustauschkapazität (KAK) tragen die Tonminerale und der Humus in den meisten unserer landwirtschaftlich genutzten Böden zu jeweils ungefähr 50 % bei. Die KAK von Humus weist allerdings eine ausgeprägte pH-Variabilität auf, d. h., sie nimmt mit steigendem pH-Wert zu und nimmt mit sinkendem pH-Wert ab. Eine Kalkung erhöht deshalb die KAK von Böden und verbessert damit die Nährstoffverfügbarkeit für Pflanzen.

 Die Oberfläche der Tonteilchen ist negativ geladen und auch die Oberfläche von Humus ist oberhalb eines pH-Wertes von 5 negativ geladen. Für die Bildung von Ton-Humus-Komplexen ist zweiwertiges Calcium notwendig, das durch seine Brückenbildung den Humus vor weiterem Abbau und Auswaschung schützt (Abb. 1.13, Tab. 1.9).

 Die Anwesenheit von Calcium führt dazu, dass sich aus Tonteilchen Kartenhaus ähnliche Flocken bilden, die die Struktur von tonreichen Böden auflockern.

 Ein pH-Wert im Bereich des Neutralpunkts (pH 7) fördert Aktivität und Wachstum von Mikroorganismen, so dass Nährstoffe durch die Zersetzung von frisch eingearbeiteten Ernteresten und frisch abgestorbenen Wurzeln schnell freigesetzt werden. Auch die N-Mineralisierung und im Anschluss die Nitrifikation wird durch Kalkung gefördert.

 Ein neutraler pH-Wert fördert die Aktivität und Biomasseentwicklung von Regenwürmern, da sie die Eiweißbestandteile ihrer Nahrung nicht mit Säure, sondern mit Hilfe kalziumhaltiger Abscheidungen verdauen. Auch der Schleim, den Regenwürmer zur Unterstützung der Hautatmung und dem Erleichtern der Bodenpassage ausscheiden, enthält relativ viel Calcium. Aus diesem Grund hat der humusange­reicherte Boden der Grabgänge (Regenwurmtapete) in Lösslehmen einen deutlich höheren pH-Wert als der umgebende Boden.

Abb. 1.13 Einfluss des pH-Werts auf den Corg-Gehalt eines Sandbodens (Darmstadt: 85% Sand, 10% Schluff, 5% Ton), Variante vegetabile Dünger (Heinze et al., 2011)

Kalkdünger werden häufig als Naturkalke abgebaut (z. B. Muschelkalk, Kreide, Kalkmergel, Mergel, Dolomit, Algenkalk u. a.) und sind weit verbreitet. Sie werden ergänzt durch Industriekalke, wie z. B. Hüttenkalk aus der Stahlindustrie und Carbokalk aus der Zuckerrübenverarbeitung. Fein vermahlene Naturkalke haben als kohlensaurer Kalk (CaCO3) eine langsame und nachhaltige Wirkung im Boden und sind für die Bodenorganismen besonders gut verträglich. Dolomitische Kalke enthalten neben CaCO3 auch unterschiedlichen Mengenanteil an MgCO3. Branntkalk (CaO) und Löschkalk (Ca(OH)2) haben ein geringeres Transportvolumen und erhöhen sehr schnell den pH-Wert, wirken aber in der Kontaktzone toxisch auf Bodenorganismen und sind daher in der ÖL nicht zugelassen.

Tab. 1.8 Einfluss des pH-Werts auf den Humusgehalt von Lösslehmen (Jörgensen R.G., nicht veröffentlicht)
pH-H2O	Humus (%)	Corg (%)	Corg/Nt
5,4	1,8	1,06	9,3
6,9	2,1	1,21	8,6
7,8	2,7	1,56	9,3

Optimale pH-Werte unter Acker liegen auf schweren Tonböden bei ungefähr 7 und etwas darüber, auf mittleren Lehmböden ebenfalls bei 7 und etwas darunter und auf leichten Sandböden bei ungefähr 6 oder knapp darüber (Tab. 1.10, s. a. Kap. 1.4.5., Tab. 1.40). Tonböden brauchen zum Flocken der Tonteilchen und damit zum Aufbau der Bodenstruktur große Mengen an Calcium. Ein hoher pH-Wert senkt die Mobilität, d. h. die Verfügbarkeit von Mikronährstoffen, die in leichten Sandböden nur in geringen Konzentrationen vorkommen. Im Grünland können die pH-Werte aufgrund der hohen Humusgehalte etwas niedriger sein als im Ackerland. Humus hat bei steigenden pH-Werten durch seine funktionellen Säuregruppen eine zunehmend negative Oberfläche, die den pH-Wert leicht absenkt. Es besteht aber trotzdem auch bei Grünland ein Kalkbedarf, da sich allmählich die Pflanzenbestände zu Ungunsten der wertvolleren Futtergräser und Leguminosen verändern.

Tab. 1.9 Ziel-pH in 0.01 M CaCl2-Lösung für verschiedene Böden unter Acker- und Grünlandnutzung (Quelle: Finck: Dünger und Düngung, Weinheim, 1992)
Boden	Bodenart	Ton- bzw. Humusgehalt	Ziel-pH
			Acker	Grünland
Mineralboden (bis 4% Humus)	Lehm, toniger Lehm	über 25 % Ton	7,0	6,0
	sandiger Lehm	12–25 % Ton	6,6	5,5
	lehmiger Sand	5–12 % Ton	6,0	5,0
	Sand	0–5 % Ton	5,5	5,0
Humusreicher Boden (mehr als 4% Humus)	stark humoser Sand	5–8 % Humus	5,5	5,0
	sehr stark humoser Sand	8–15 % Humus	5,0	4,5
	anmooriger Sand	15–30 % Humus	4,5	4,5
	Hochmoor	über 30 % Humus	4,0	4,5

Kalkungsmaßnahmen haben in der allgemeinen Fachöffentlichkeit aufgrund des Sprichwortes „Kalk macht reiche Väter und arme Söhne“ einen schlechten Ruf. Berechtigung hatte dieser Spruch nur für die Kultivierung von Hochmooren im 18. und 19. Jahrhundert. Dort trat nach Kalkungsmaßnahmen die „Urbarmachungskrankheit“ oder „Heidemoorkrankheit“ auf, die bei Getreide durch Kupfermangel zu starken Ertragsverlusten führte. Bei der Kultivierung von Heidepodsolen führte eine Kalkung über einen pH-Wert von 5,8 durch Mn-Mangel ebenfalls zu Ertragsverlusten. Da in Podsolen und insbesondere in Hochmooren große Mengen an schwach zersetztem Pflanzenmaterial mit weiten C/N-Verhältnissen angereichert wird, kann eine Kalkung dieser Böden zu starken Humusverlusten durch die mikrobielle Mineralisation führen, zumal durch die Abwesenheit von Tonmineralen keine stabilen Cal­cium-Ton-Humuskomplexe gebildet werden können. Verstärkt haben den schlechten Ruf von Kalkungsmaßnahmen, die früher generell als „mergeln“ bezeichnet wurden, die begriffliche Nähe zum „ausmergeln“, das synonym für die Begriffe „entkräften“ und „auslaugen“ gebraucht wird. Das Wort „ausmergeln“, englisch „emaciate“, hat sich aus dem lateinischen „emaciare“ (ausdünnen) bzw. „ex“ (aus) und „macies“ (Magerheit) entwickelt. Das Wort „Mergel“, englisch „Marl“, althochdeutsch „Mergil“ hat sich hingegen wahrscheinlich aus dem lateinischen „argilla“ (weißer Ton) entwickelt. Als weißer Ton wird heute Kaolin bezeichnet, aber auch Mergeltone haben durch ihre hohen Kalkanteile eine sehr helle Farbe. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, dass „Mergil“ einen keltischen Ursprung hat. Die Zufuhr von Mergeltonen zu Sandböden ist immer eine gute, aber aufwendige Methode gewesen, die Bodenfruchtbarkeit von Sandböden zu steigern, denn neben Calcium aus dem Kalk werden auch alle weiteren Makro- und Mikronährstoffe durch die hohen Anteile an Tonmineralen zugeführt. Die Anwesenheit von Ton führt dann zur Bildung der stabilen Calcium-Ton-Humuskomplexe.

Verwendete Literatur

Ahl, C., Carminati A., Gernandt, P., Jörgensen, R. G. (2013): Aspekte und Grundlagen der Bodenkunde. 37. Auflage. Agrarpedologie, Universität Göttingen.

Finck, A. (1992): Dünger und Düngung – Grundlagen und Anleitung zur Düngung der Kulturpflanzen. 2. Auflage. VCH, Weinheim.

Finck, A. (2007): Pflanzenernährung und Düngung in Stichworten. 6. Auflage. Gebrüder Borntraeger Verlagsbuchandlung, Stuttgart.

Heinze, S., Oltmanns, M., Joergensen, R. G., Raupp, J. (2011): Changes in microbial biomass indices after 10 years of farmyard manure and vegetal fertilizer application to a sandy soil under organic management. Plant and Soil 343, 221–234.

Jörgensen, R. G. (2011): Förderung der Strohrotte. ACKERplus 07.11, 16–19.

KTBL (Hrsg.) (2009): Faustzahlen für die Landwirtschaft. 14. Auflage. KTBL, Darmstadt.

Schubert, S. (2011): Pflanzenernährung – Grundwissen Bachelor. 2. Auflage. Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart.

Weiterführende Literatur

Knittel, H., Albert, E., Ebertseder, T. (2012): Praxishandbuch Dünger und Düngung. 2. Auflage. Agrimedia Verlag, Clenze.

Möller, K., Schultheiß, U. (2014): Organische Handelsdünger im ökologischen Landbau – Charakterisierung und Empfehlungen für die Praxis. KTBL, Darmstadt.

Poschlod, P. (2015): Geschichte der Kulturlandschaft: Entstehungsursachen und Steuerungsfaktoren der Entwicklung der Kulturlandschaft, Lebensraum- und Artenvielfalt in Mitteleuropa. Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart.

Scheller, E. (2013): Grundzüge einer Pflanzenernährung des ökologischen Landbaus – Ein Fragment. Verlag Lebendige Erde, Darmstadt.

Schmidt, H., Hrsg. (2007): Problembereiche im Öko-Ackerbau-Analyse von Praxisbeispielen: Humus und Getreideertrag – Schadnester in Getreide-Schäden bei Körnererbsen. Verlag Dr. Köster, Berlin.

Schmidt, M. (2013): Kalkdüngung – Gesunde Ackerböden – optimale Erträge. DLG Verlag, Frankfurt.

Stein-Bachinger, K., Bachinger, J., Schmitt, L. (2004): Nährstoffmanagement im Ökologischen Landbau. KTBL, Darmstadt.

Wallander, H. (2014): Soil – Reflections on the Basis of our Existence. Springer, Heidelberg.

1.2.3Bodenbearbeitung

T. Döring

Die ÖL hat ein besonderes Verhältnis zum Boden. Die Notwendigkeit einer alternativen, stärker wertschätzenden Umgangsweise mit dem Boden, insbesondere das Beachten und Wahren seiner Lebendigkeit, gehören seit den Ursprüngen der ÖL zu seinen wichtigsten Prinzipien. So nannte eine der Pionierinnen der ÖL in England, Lady Eve Balfour (1898–1990), ihr Hauptwerk The Living Soil – der lebende Boden (Balfour, 1943). Die aus den Aktivitäten von Eve Balfour hervorgegangene und heute als Ökologischer Anbauverband aktive Organisation gab sich den Namen The Soil Association. Auch im deutschsprachigen Raum war die frühe Entwicklung der ÖL eng an den Boden als – im wörtlichen Sinne – tragendes Fundament der Landwirtschaft geknüpft. Der Arzt Hans-Peter Rusch (1906–1977), der die ÖL in der Mitte des 20. Jahrhunderts entscheidend prägte, befasste sich in seinem Buch Bodenfruchtbarkeit mit Möglichkeiten, die Fruchtbarkeit des Bodens auf mikrobiologische Weise zu bestimmen (Rusch, 1968; Paulsen et al., 2009).

Anhand dieser Ursprünge ist es zu verstehen, dass der Boden in der ÖL eine so zentrale Rolle spielt – weniger als Produktionsmittel, sondern vielmehr als Bezugsobjekt, an dem sich alternative Konzepte, Ideen und Impulse der ÖL festmachen. Dies gilt nicht nur für die Abgrenzung zum konventionellen Landbau, sondern auch innerhalb der ÖL für gegensätzliche Ausrichtungen und Herangehensweisen. Wie mit dem Boden umzugehen ist und umgegangen wird, ist von herausragender Bedeutung für das Selbstverständnis der ÖL. Der Umgang mit dem Boden macht sich insbesondere an den Themen Düngung und Humuswirtschaft (Kap. 1.2.2) sowie Bodenbearbeitung fest.

Dabei kann die Bodenbearbeitung definiert werden als das zielgerichtete mechanische Einwirken auf den Boden. Dieses Einwirken bleibt im Regelfall auf den Oberboden beschränkt, d. h. auf die obersten ca. 30 cm. Mit der Bodenbearbeitung wird der Boden gelockert oder verdichtet, gemischt und teilweise gewendet, eingeebnet oder profiliert. Die Bodenbearbeitung steuert den Wasser- und Lufthaushalt des Bodens und nimmt Einfluss auf die Bodentemperatur, die Bodenstruktur, die Bodenlebewesen, sowie etliche andere Eigenschaften des Bodens. Sie hat zum Ziel, eine möglichst gleichmäßige Aussaat in der erforderlichen Tiefe zu erlauben, ein rasches Keimen der Kulturpflanzen zu ermöglichen, einen optimalen Feldaufgang zu erreichen und im weiteren Verlauf der Pflanzenentwicklung eine intensive Durchwurzelung des Bodens zuzulassen.

Jedoch ist die Notwendigkeit, den Boden überhaupt zu bearbeiten, bereits Gegenstand unterschiedlicher Auffassungen in der ÖL. Der Japaner Masanobu Fukuoka (1914–2008), der die ÖL weltweit beeinflusste, entwickelte ein System der minimalen Eingriffe, das ganz auf Bodenbearbeitung verzichtet (Fukuoka, 2015). Auch wenn sein Direktsaatsystem mit Reis und Wintergetreide ohne Einsatz von Saat- und Erntemaschinen sich nicht ohne weiteres nach Mitteleuropa übertragen lässt, so ist doch seine Ansicht von der Bodenbearbeitung als Störung des Bodens zumindest prägend für ein alternatives Verständnis dafür, wie der Boden bearbeitet werden sollte.

In den gemäßigten Klimaten ist die Frage innerhalb der ÖL vor allem, wie intensiv die Bodenbearbeitung sein soll oder darf. Welche Geräte sind geeignet? Wie tief, wann und wie häufig soll bearbeitet werden? Was sind die kurz- und längerfristigen Auswirkungen unterschiedlicher Bodenbearbeitungssysteme in der ÖL, z. B. hinsichtlich Ertrag, Bodenstruktur, Humus und Bodenlebewesen? Diese Fragen sind in den letzten Jahren Gegenstand intensiver Forschungsanstrengungen gewesen.

Dieses Kapitel hat zum Ziel, einen Einblick in den gegenwärtigen Stand des Wissens zu Bodenbearbeitungssystemen in der ÖL zu geben. Um das Verständnis dieser Systemwirkungen zu vertiefen, werden in den folgenden Abschnitten zunächst die biologischen, chemischen und physikalischen Eigenschaften des Bodens, die grundsätzlichen Funktionen der Bodenbearbeitung, sowie die wichtigsten Bodenbearbeitungsgeräte vorgestellt.

Der Boden

Boden gehört zu den nicht-erneuerbaren Ressourcen. Dies liegt daran, dass die Bodenneubildung ein extrem langsamer, über Tausende von Jahren stattfindender Prozess ist. Wer den Boden verliert, z. B. durch Erosion, verliert ihn für immer. Das wesentliche Prinzip der Nachhaltigkeit besagt, dass erneuerbare Ressourcen nur im Maße ihrer Erneuerungsrate genutzt werden sollen, und dass nicht-erneuerbare Ressourcen überhaupt so wenig verbraucht oder abgebaut werden dürfen wie möglich. Diese Prinzipien werden im Bundesbodenschutzgesetz für den Umgang mit dem Boden konkretisiert (s.u.). Um ein Verständnis für Wirkungen von Bodenbearbeitungssystemen zu erlangen, ist es zunächst sinnvoll, Eigenschaften des Bodens genauer zu beschreiben. Diese Beschreibung wird dabei entlang der naturwissenschaftlichen Disziplinen separat für Bodenbiologie, Bodenchemie und Bodenphysik vorgenommen. Schon hier sei aber angemerkt, dass diese Einteilung eine künstliche ist. Vielmehr bestehen intensive Zusammenhänge und Wechselwirkungen zwischen Biologie, Chemie und Physik des Bodens.

Biologie des Bodens. Einen möglichst belebten, biologisch aktiven Boden zu fördern, gehört zu den expliziten Zielen in der ÖL. In der Tat ist ein fruchtbarer Boden Lebensraum für eine unvorstellbare Anzahl und Vielfalt von Lebewesen. Zu diesen gehören Pilze und Bakterien, Regenwürmer und Fadenwürmer, Springschwänze und Enchyträen, Laufkäfer und Kurzflügelkäfer, Milben und Spinnen, sowie etliche weitere Gruppen. Das Bodenleben (Edaphon) wird in die Bodenflora und die Bodenfauna eingeteilt. Zur Bodenflora gehören u. a. Pilze, Algen und Bakterien, nicht jedoch die Pflanzenwurzeln. Zusätzlich beherbergt der Boden auch als weitere Organismen die Samen der Beikräuter. Die tierischen Bodenorganismen, d. h. die Vertreter der Bodenfauna, werden nach ihrer Größe in vier Klassen eingeteilt (Tab. 1.11).

Tab. 1.10 Einteilung der Bodenorganismen
Gruppe	Größe	Beispiele
Bodenflora	(keine Größenklasse)	Pilze, Algen, Bakterien, Flechten
Bodenfauna
Mikrofauna	< 0,2 mm	Amöben, Ciliaten, Nematoden
Mesofauna	0,2–2 mm	Milben, Springschwänze
Makrofauna	2–20 mm	Spinnen, Regenwürmer, Käfer
Megafauna	> 20 mm	Wühlmäuse, Maulwürfe

Die Vielfalt an Bodenorganismen kann jedoch nicht nur durch die taxonomische Zugehörigkeit oder die Größe charakterisiert werden. Ein wichtiges Ordnungskriterium spielt daneben die Funktion der Bodenlebewesen. Die Funktionen, welche die Bodenorganismen im Ökosystem Boden erfüllen, werden in drei Kategorien eingeteilt, die Produzenten, Konsumenten und Destruenten. Die Produzenten sind autotrophe Organismen, d. h. sie besitzen die Fähigkeit, aus anorganischem Material Biomasse aufzubauen. Zu ihnen gehören die Pflanzen (z. B. Bodenalgen), welche sich über Photosynthese ernähren. Die Konsumenten beziehen ihren Energiebedarf von anderen Lebewesen, z. B. von Pflanzen (Pflanzenfresser = Herbivore), von anderen Konsumenten (Fleischfresser = Karnivore) oder von beiden Gruppen (Allesfresser = Omnivore). Die Destruenten dagegen bauen tote organische Substanz zu anorganischen Substanzen ab. Hierzu gehören unter anderem viele Bodenbakterien und Bodenpilze. Zusammen mit Bodentieren übernehmen sie den schrittweisen Abbau der Pflanzenreste, d. h. der abgestorbenen Blätter, Stängel, und Wurzeln. Diese Pflanzenreste werden durch die Bodenorganismen zerkleinert und die Nährstoffe, die in den Resten festgelegt waren, werden durch den mikrobiellen Abbau letztlich wieder in pflanzenverfügbare Formen umgewandelt. Vor allem in der ÖL, die auf mineralische Düngemittel weitgehend verzichtet, sind die Geschwindigkeit und der Umfang des Abbaus von Pflanzenresten wesentliche Faktoren, die das Wachstum der Kulturpflanzen bestimmen. Hohe Abbaugeschwindigkeiten sind dann anzustreben, wenn der Nährstoffbedarf der Kulturpflanze hoch ist.

Die Bodenbearbeitung beeinflusst die Lebensbedingungen für die im Boden lebenden Destruenten in vielfältiger Weise. Erstens kann die Bodenbearbeitung durch eine erste Zerkleinerung der Pflanzenreste deren Oberfläche erhöhen und dadurch den mikrobiellen Abbau fördern. Zweitens wird durch ein Einmischen der Pflanzenreste in den Boden im Zuge der Bodenbearbeitung die Kontaktfläche zwischen Pflanzenresten und Bodenlebewesen erhöht. Allerdings kann auch, wenn die Pflanzenreste zu tief eingemischt werden, der mikrobielle Abbau verzögert werden, da die Aktivität und Abundanz der Bodenorganismen mit der Bodentiefe abnimmt. Drittens nimmt die Bodenbearbeitung durch die Steuerung von Luft- und Wasserhaushalt des Bodens Einfluss auf die abiotischen Abbaubedingungen im Boden. Insbesondere ist für einen mikrobiellen Abbau der Pflanzenreste ein warmer, feuchter und gut durchlüfteter Boden günstig. Viertens kann eine direkte Verletzung von Bodenorganismen durch die Bodenbearbeitung stattfinden. Das trifft vor allem auf Regenwürmer zu, die z. B. durch den Pflugeinsatz in dieser Weise negativ beeinflusst werden.

Neben der Funktion der Zerkleinerung und Mineralisierung von abgestorbenem organischem Material sorgen Bodenorganismen auch durch wühlende und mischende Tätigkeiten, die sogenannte Bioturbation, für eine Durchlüftung und Lockerung des Bodens. Pilzhyphen und Bakterienschleime führen zu einer Stabilisierung von Bodenkrümeln und damit zu einer für das Pflanzenwachstum günstigen Bodenstruktur. Regenwurmgänge, insbesondere diejenigen der tiefgrabenden Regenwurmarten (Tab. 1.12), bilden als sogenannte Bioporen präferierte Orte des Wurzelwachstums und begünstigen die rasche Infiltration des Bodens mit Niederschlagswasser. Die Wände von Regenwurmwohnröhren werden mit Schleim und Kot tapeziert, wodurch sie eine größere Stabilität erlangen. Oft bleiben diese Röhren jahrelang bestehen. Insgesamt führt ein aktives Bodenleben über vielfältige Mechanismen zu einer für das Wachstum der Kulturpflanzen günstigen Struktur des Bodens.

Tab. 1.11 Die Ökotypen der Regenwürmer
Ökotyp	Epigäisch (Streuformen)	Endogäisch (Mineralbodenformen)	Anektisch (Tiefgräber)
Größe	Klein (ca. 2–6 cm)	Mittel (bis ca. 18 cm)	Groß (ca. 15–45 cm)
Farbe	rot, braun	grün bis grau	rot bis violett
Ernährung	pflanzliche Reste	stark zersetztes organisches Material, Humus- und Bodenbestandteile	ziehen Blätter und andere Pflanzenreste in ihre Höhlen, um sie zu verspeisen
Lebensraum	Streuauflageschichten der Bodenoberfläche; vermehrt im Wald, Grünland und Kompost; weniger auf Ackerflächen	obere Bodenschichten (ca. 5–40 cm), bewegen sich vorzugsweise horizontal im Boden; lichtanfällig	legen ein permanentes, vertikales System von Gängen an, teils bis weit über zwei Meter tief; Mündung an der Bodenoberfläche
Lebensdauer	Kurz (1–2 Jahre)	Mittel (3–5 Jahre)	Lang (4–8 Jahre)
Reproduktionsrate (pro Jahr)	Hoch (100 Kokons)	Gering (8–12 Kokons)	Gering (8–12 Kokons)
Beispielarten	Rotwurm (Lumbricus rubellus), Kompostwurm (Eisenia foetida)	Allolobophora chlorotica, Aporrectodea caliginosa	Tauwurm (Lumbricus terrestris)

Zusätzlich treten etliche Bodenorganismen in direkte Interaktion mit den Nutzpflanzen. Einerseits sind hier die bodenbürtigen Pathogene und Schädlinge zu nennen (vgl. Kap. 1.2.1. u. 1.2.4), andererseits die in Symbiose mit Pflanzenwurzeln lebenden Organismen, wie z. B. die Mycorrhizapilze und die stickstofffixierenden Rhizobien. Auch auf diese Bodenorganismen nimmt die Bodenbearbeitung in vielfältiger Weise Einfluss. Tendenziell führt eine größere Intensität der Bodenbearbeitung, d. h. größere Bearbeitungstiefe, eine häufigere Bearbeitung und ein stärkeres Wenden des Bodens zu einer Verminderung der genannten Bodenorganismen.

Im landwirtschaftlichen Kontext sind die wichtigsten chemischen Kennwerte von Böden die Konzentrationen der hauptsächlichen Pflanzennährstoffe, insbesondere von N, P, K, Mg und S, sowie der pH-Wert des Bodens und der Gehalt an organischem Kohlenstoff. Etliche Prozesse sind an den Änderungen dieser chemischen Kennwerte über die Zeit beteiligt. So setzen die Bodenorganismen organisches Material im Boden um, und führen – v. a. je nach Verfügbarkeit von Kohlenstoff – zu einer Festlegung von Pflanzennährstoffen in mikrobieller Biomasse oder aber zur Mineralisierung dieser Nährstoffe. Auch die Witterung nimmt erheblichen Einfluss auf die Bodenchemie, u. a. durch Auswaschung von Nährstoffen mit dem Niederschlag.

Die Bodenbearbeitung greift direkt und indirekt in die Bodenchemie ein. Erstens erfolgt durch die Bodenbearbeitung eine Belüftung des Bodens; auch der Wasserhaushalt wird beeinflusst. Damit verändern sich die Bedingungen für die mikrobiellen Umsetzungsprozesse und damit für die Freisetzung von Nährstoffen. Grundsätzlich führt eine Belüftung des Bodens zu einem Abbau von organischer Substanz und zu einem Mineralisierungsschub. Zweitens hat die Bodenbearbeitung oft die Einmischung von (organischen) Düngemitteln in den Boden zum Ziel. Damit werden die in den Düngemitteln vorhandenen Nährstoffe auf ein größeres Bodenvolumen verteilt und von der Bodenoberfläche weg in Richtung Wurzelraum verbracht.

Überhaupt führt die Bodenbearbeitung je nach Bearbeitungstiefe zu einer unterschiedlichen Horizontierung der bodenchemischen Kennwerte. So kann über die Bodenbearbeitung die vertikale Verteilung von Nährstoffen und anderer bodenchemischer Parameter gezielt gesteuert werden. Ein gutes Beispiel dafür ist die Beeinflussung des Boden-pH-Wertes. Der pH-Wert hat großen Einfluss auf die Verfügbarkeit von Pflanzen­nährstoffen und die Aktivität von Bodenorganismen. Wird zur Anhebung eines niedrigen pH-Wertes Kalk, z. B. als CaCO3 auf den Boden aufgebracht, so kann die nachfolgende Bodenbearbeitung über die Bearbei-tungstiefe die vertikale Wirksamkeit und Verdünnung des Kalkes bestimmen. Bei flacher Bodenbearbeitung wird der pH-Wert durch die Kalkung an der Oberfläche relativ stark angehoben. Bei tieferer Bearbeitung ergibt sich ein Verdünnungseffekt, der pH-Wert wird insgesamt weniger stark erhöht, dafür aber über eine größere Bodentiefe.

Idealerweise ist der physikalische Zustand eines landwirtschaftlich genutzten Bodens als krümelig, gut durchlüftet, leicht durchwurzelbar und durch ein stabiles, belastbares Gefüge gekennzeichnet. Dieser Zustand wurde früher mit dem Begriff der Bodengare umschrieben. Ähnlich wie ein gärender Hefeteig hat ein garer Boden viele kleine und mittelgroße Hohlräume. Allgemeiner lässt sich der physikalische Zustand des Bodens mit dem Begriff der Bodenstruktur charakterisieren. Die Bodenstruktur, auch als Bodengefüge bezeichnet, ist dabei definiert als räumliche Anordnung der festen Bodenbestandteile. Diese festen Bodenbestandteile unterschiedlicher Größe werden von einem Hohlraumsystem umgeben. Die Hohlräume werden als Poren bezeichnet und nach ihrer Größe klassifiziert (Tab. 1.13). Zu diesen Poren im Boden zählen auch die von den Lebewesen geschaffenen sogenannten Bioporen. Poren können entweder mit Luft oder mit Wasser gefüllt sein.

Tab. 1.12 Klassifikation der Poren im Boden (verändert nach Diepenbrock et al., 2012)
Poren	Durchmesser [µm]	Wassersäule [cm]	pF-Wert*	Zustand des Bodenwasser
Grobporenweiteenge	> 5050–10	1–6060–300	0–1,81,8–2,5	Bewegung von Sicker- und Haftwasser
Mittelporen	10–0,2	300–15 000	2,5–4,2	Wasserspeicherung (pflanzenverfügbar)
Feinporen	< 0,2	> 15 000	> 4,2	Nicht pflanzenverfügbar
* pF = log10h (h in cm)

Wie Tab. 1.13 zeigt, wird mit sich änderndem Porendurchmesser vor allem der Zustand des Bodenwassers beeinflusst. Je enger die Pore, desto fester wird das Wasser durch Kapillarkräfte festgehalten. Rechnerisch gilt, dass die kapillare Steighöhe h ≈ 30/d wobei d der Durchmesser der Pore in mm und h die Steighöhe in mm ist. Bei einer engen Grobpore von 50 µm = 0,05 mm Durchmesser ist damit die rechnerische kapillare Steighöhe h ≈ 30/0,05 = 600 mm = 60 cm. Wird dieser Wert logarithmiert, so erhält man den pF-Wert. Bei pF-Werten zwischen 2,5 und 4,2 wird das Bodenwasser in pflanzenverfügbarer Form in den Mittelporen gespeichert. Bei größeren Poren kann sich das Wasser wegen geringerer Kapillarkräfte freier bewegen und versickert daher leichter. Sind die Poren dagegen enger, wie bei den Feinporen, so sind die Kapillarkräfte so groß, dass das Wasser nicht mehr pflanzenverfügbar ist. In diesem Fall kann es von der Saugspannung der Wurzeln dem Boden nicht mehr entzogen werden.