Bodenkundliche Aspekte
3.1 Einführung: Entstehung und Zusammensetzung des Bodens
Multifunktionalität des Bodens:
Der Boden erfüllt im Kreislauf der Natur und im Dienste des Menschen vielfältige Funktionen, die sich in drei Gruppen einteilen lassen:
- Ökologische Funktionen. Der Boden ist der Lebensraum für eine Vielzahl von Organismen, die Lebensgrundlage für Pflanzen, Tiere und Menschen, ein effizientes Filter-, Puffer- und Speichersystem sowie ein biologisch-chemischer Reaktor (Abbau und Umsetzung von Streu- und Abfallsubstanzen, Freisetzung und Bindung von Nährstoffen und Bioelementen).
- Sozioökonomische Funktionen. Der Boden dient dem Menschen als Produktionsgrundlage für Nahrungs- und Futtermittel sowie pflanzliche Rohstoffe (Fasern, Oele, Heilmittel, Bau- und Brennstoffe). Im weiteren ist er eine Fläche für Siedlung, Produktion, Verkehr, eine Lagerstätte für Bodenschätze und Energiequellen, aber auch für Abfälle; er stellt auch eine Sachwertanlage dar.
- Immaterielle Funktionen. Der Boden ist ein prägendes Landschaftselement und trägt als solches zum Erlebnis- und Erholungswert der Landschaft bei; er stellt ein Archiv der Natur- und Kulturgeschichte dar.
Als Boden bezeichnet man den obersten Bereich der Erdkruste, der von der Erdoberfläche bis zum Gesteinsuntergrund reicht. Er entstand aus dem anstehenden Gestein unter der Einwirkung von Klima, Vegetation und Bodenorganismen.
Bei Verwitterungsprozessen wird das mehr oder weniger kompakte Gestein zerkleinert und chemisch verändert.
Physikalische Verwitterung ist die mechanische Zerkleinerung des Gesteins z.B. durch Spaltenfrost, starke Temperaturschwankungen usw.
Bei der chemischen Verwitterung erfolgt eine Umwandlung der Gesteine, vorwiegend durch Oxidations- und Reduktionsprozesse, aber auch durch Hydrolyse, Carbonatverwitterungen usw. Je kleiner die Gesteinsteilchen sind, umso größer ist die Angriffsfläche für chemische Einflüsse.
Oxidationsvorgänge treten vor allem in gut durchlüfteten Böden auf. Reduktionsprozesse sind dagegen vorwiegend bei geringer Bodendurchlüftung und stauender Nässe anzutreffen.
Die biologische Verwitterung ist an die Tätigkeit von Organismen gebunden. Beispielsweise kann eine freiliegende Gesteinsoberfläche durch Bewuchs mit Flechten, Moosen, Algen usw. angegriffen werden. Höhere Pflanzen können mit ihren Wurzeln in Gesteinsspalten eindringen und diese durch das Dickenwachstum erweitern bzw. sprengen. Darüber hinaus scheiden die Wurzeln Wasserstoffionen aus. Sie tragen somit zur chemischen Verwitterung bei. Zum Gedeihen benötigen Pflanzen Mineralstoffe. Diese werden dem Boden entzogen und dadurch seine Zusammensetzung verändert.
Endprodukt aller Verwitterungsvorgänge sind die im Boden enthaltenen anorganischen Materialien, Mineralstoffe.
Der Bodenflora und -fauna kommt bei der Gesteinsverwitterung lediglich eine "Teilrolle" zu. An Verwesungsprozessen und der damit verbundenen Anreicherung organischer Substanzen im Boden sind die Organismen hingegen massgeblich beteiligt. Beispielsweise kann sich auf einem Quadratmeter Waldboden im Laufe eines Jahres bis zu 1 kg organischer Trockensubstanz in Form abgestorbener Zweige, Nadel- und Laubstreu, Gräser, Kräuter usw. ablagern. Bodenlebewesen zersetzen dieses Material und mineralisieren es schließlich.
Alle abgestorbenen Pflanzen- und Tierreste, die sich im Boden befinden, werden - unabhängig vom Zersetzungsgrad - unter dem Begriff "Humus" erfasst.
3.2 Boden im DB-Areal
3.2.1 Übersicht
Der Boden im DB-Areal ist deshalb als speziell einzustufen, da er wegen der vielen Schotterstreifen und sandigen "Trampelpfaden", die sich über das ganze Gebiet abwechseln, an eine Auenlandschaft erinnert, in der sich Kiesbänke und sandige Abschnitte abwechseln.
Der Boden strahlt sehr viel Wärme ab, da die Schotterstreifen eine sehr große Oberfläche zur Wärmeaufnahme bieten. Diese Vielzahl an Steinen speichert tagsüber, unter Sonneneinstrahlung, Wärme sehr gut und kühlt nachts nur spärlich ab, dies hat zur Folge, dass Pflanzen in diesem Boden auch von unten sehr viel Wärme zugeführt bekommen. Das ist auch der Grund, weshalb sich dort viele Pflanzen ansiedeln, die wärmere Klimate gewohnt sind und schätzen.
Betrachtet man die Abbildungen 2.1 a) und 2.1 b), so erkennt man ganz das ständige Abwechseln von Schotterstreifen, wo früher die Gleise waren, und den "Trampelpfaden" neben den Gleisen, die nicht so von Steinen durchdrungen sind, sondern hauptsächlich sandigen Ursprungs sind und eine gewisse Schicht Humus aufweisen.
3.2.2 Bodenprofil
Abbildung a) zeigt das Bodenprofil bei einem Schotterstreifen:
man sieht die obere Schotterschicht, die auf die unteren Schichten drückt, die Dichte der Steine die hier liegen verhindert größeres Pflanzenwachstum, die Wurzeln müssten einen viel zu langen Weg zurücklegen, um in die nährstoffreichere Schicht vorzudringen.
Abbildung b) verdeutlicht die Situation als Ganzes:
Links die Schotterschicht, rechts der besser durchwachsene "Trampelpfad".
Abbildung c) Stellt das Profil des "Trampelpfads" dar:
Da der "Trampelpfad" nicht so extrem von Steinen bedeckt ist und die Pflanzen hier auch besser an Nährstoffe kommen als auf dem nährstoffarmen Schotter, findet hier eine gute Durchwurzelung statt, was Humusbildung und Pflanzenwachstum zur Folge hat.
3.3 Material und Methoden
Für die Untersuchung verschiedener Standorte und Böden im Freiland und im Schullabor wurde uns der grosse Bodenkoffer zur Verfügung gestellt. Dieser Koffer enthält viele Gerätschaften und auch einige Chemikalien, um die Untersuchungen durchzuführen.
Die Fingerprobe -- eine leichte Methode, um die Bodenart zu bestimmen. Dabei wird eine feuchte Erdprobe in der Hand geknetet und gerollt, und somit kann man diese Probe nach bestimmten Eigenschaften (körnig, rauh oder seifig, fettig, usw.) beurteilen.
Neben Wasserkapazität und Kalkgehalt kann man die Bodentemperatur, pH-Wert und noch zahlreiche chemische Versuche durchführen, um den Boden besser "kennenzulernen".
Wir haben uns auf pH-Wert, Nitrat und Chlorid beschränkt.
3.3.1. Auswahl der Standorte
Fünf verschiedene Standorte im DB-Areal wurden ausgewählt und jeweils Bodenproben entnommen.
3.3.2. Versuche
Zuerst einmal wurden die Erdproben, die wir im DB-Areal aufgenommen hatten, in Reagenzgläser gefüllt. Danach fügten wir diesen Erdproben demineralisiertes Wasser hinzu, um die zu prüfenden Substanzen vom Erdreich zu trennen. Bis hierhin waren wir im Freien tätig. Danach ging die Arbeit im Schullabor weiter.
Nachdem wir die Reagenzgläser kräftig geschüttelt hatten,wurden die Flüssigkeiten über Filterpapier und Trichter in leere Reagenzgläser (Nutschenfiltration). Somit waren wir bereit, mit den Bestimmungskasten (kits) Chlorid - und Nitratgehalt im Boden zu bestimmen. Den pH-Wert bestimmten wir mit Hilfe des Hellige-Pehameters.
3.4 Interpretation und Resultate
Chloridgehalt:
Dieser bleibt konstant und ist nicht in allzu grossen Mengen nachzuweisen. Den landwirtschaftlich und gärtnerisch genutzten Kulturböden werden Chloride als Begleitstoffe von Mineralstoffdüngern zugeführt.
Nitratgehalt:
Auch dieser bleibt konstant und ist in sehr geringer Menge nachzuweisen. Der Nitratgehalt ist abhängig von der Bodenart, Bepflanzung, Niederschlagmenge, u.s.w.
Wie man sieht, ist im Boden vom DB-Areal sehr wenig Nitrat anzutreffen. Das ist auch gut so, denn gerade typisch für dieses Areal ist die Nährstoffarmut. Die Charakterpflanzen weisen eine entsprechende Nährstoffbilanz aus und sind Zeiger für derartige Ruderalstandorte.
pH-Wert:
Entsprechend der Bodenreaktion unterscheidet man stark saure, schwach saure, neutrale und alkalische Böden. Der pH-Wert drückt diese Zuordnung in Zahlen aus. Bei unseren Ergebnissen ist zu sehen, dass diese tendenziell zwischen schwach sauer und neutral liegen. Auf jeden Fall zeigen sie keine alkalische Reaktion auf.
Viele Pflanzen stellen recht unterschiedliche Ansprüche an die Bodenreaktion. Beispielsweise bevorzugt Hafer schwach sauren Boden, Rot- und Weisskohl brauchen den pH-Wert eher im neutralen Bereich (pH 6.5 - 7.5). Für Rasen sind pH-Werte zwischen 5.5 und 7 am günstigsten. In freier Natur sind auch ausgesprochen säureliebende Moor- und Heidepflanzen (3.5 - 5.0) vorhanden. Der pH-Wert kann durch Düngung beeinflusst werden.
Im DB-Areal überwiegt der neutrale Bereich. Diese Konstanz deutet darauf, dass der pH-Wert kein limitierender Faktor ist.
3.5 Vergleiche mit Standort "Ebenrain"
3.5.1 Einleitung
Der Erlebnispfad Boden bei der landwirtschaftlichen Schule Ebenrain versucht, Fragen über die Enstehung, die Aufgaben und Nutzung bzw. Verschmutzung des Bodens durch den Menschen zu thematisieren. Eigenes "Erleben" steht im Zentrum der fünf Posten zu den Themen "Bodenenstehung", "Bodenleben", "Bodennutzung", "Bodenprofil" und "Bodenerosion". Mit diversen Aktivitäten soll der unbekannte Boden gespürt, befühlt, erlebt, durchwühlt, vermessen, analysiert und betrachtet werden. Im theoretischen Teil wird grundlegendes Wissen zu den fünf Themen vermittelt.
Bei den Besuchern des Erlebnispfades soll so das Bewussstein gestärkt werden, dass der Boden eine unserer wichtigsten Lebensgrundlagen ist, zu der wir so Sorgen tragen müssen wie zur Luft oder zum Wasser.
3.5.2 Charakterisierung der 5 Posten des Pfades
- Eine unendliche Geschichte (Die Entstehung des Bodens). Der erste Posten birgt für den Zuschauer eine kleine Überraschung: Er wird aufgefordert, seine Schuhe auszuziehen und sich die Augen zu verbinden. Dann soll man einem Bodenpfad folgen, der einem einen Eindruck der Bodenenstehung geben soll.
Die Entwicklung der heutigen Böden begann vor etwa 10'000 Jahren. Im Laufe der Zeit führten komplexe physikalische, chemische und biologische Prozesse zur Entwicklung einer breiten Palette verschiedenster Bodentypen. - Boden voller Leben (Die Bodenlebewesen). Mit der zur Verfügung gestellten Schaufel und dem dazugehörenden Eimer soll man Walderde und Laub in den Eimer schütten. Und jetzt wird es für gewisse Leute eklig: Man soll nach Bodentieren wühlen und diese anhand der Tafel definieren.
Eine Handvoll Boden enthält mehr Lebewesen als Menschen auf der Erde!
Die Bevölkerung besteht aus einer riesigen Zahl von Bakterien, Pilzen, Einzellern, Asseln, Regenwürmern, Schnecken, Spinnen und Insekten.
Ihre Aufgaben sind vielfältig:- Sie zersetzen tote Pflanzen und Tiere zu Nährstoffen und Humus.
- Sie verkleben feinen Sand und Humus zu Bodenkrümeln.
- Sie bilden Hohlräume für Luft und Wasser im Boden.
- Boden in Gefahr (Lebensgrundlage Boden) Der Besucher wird dazu ermuntert, die heutige Landschaft mit einer Fotografie aus der Zeit vor 50 Jahren zu vergleichen. Daraus ergeben sich folgende Erkentnisse:
- Wie Wasser und Luft brauchen wir Boden zum Leben. Er liefert Nahrung, reinigt das Trinkwasser und bietet Platz für Häuser, Fabriken, Schienen und Strassen.
Aber unser Boden ist in Gefahr: - In den letzten 50 Jahren baben wir mehr Boden überbaut als alle Generationen vor uns. Wir zerstören zuviel Boden
(pro Sekunde ein Quadratmeter) - Viele Bäume sind verschwunden, und die Felder wurden grösser. Dies sind Zeichen, dass wir den Boden intensiver nutzen und rationeller bewirtschaften. Es besteht die Gefahr dass Schadstoffe in den Boden gelangen, dass Bodenlebewesen verschwinden und dass Boden abgeschwemmt oder durch gleich schwere Maschinen verdichtet wird.
- Wie Wasser und Luft brauchen wir Boden zum Leben. Er liefert Nahrung, reinigt das Trinkwasser und bietet Platz für Häuser, Fabriken, Schienen und Strassen.
- Boden hat ein Gesicht. Ein bereits gegrabenes Loch, ein sogenanntes Bodenprofil, zeigt deutlich die verschiedenen Schichten im Boden. Diese nennt man Bodenhorizonte. In ihnen sehen wir Steine, Wurzeln, Wurmgänge, Lebewesen und abgestorbene Pflanzenteile. Sie alle zusammen bilden die Bestandteile des Bodens.
- Boden unter den Füssen verlieren (Bodenerosion) Baue im Sandkasten einen Hügel. Beregne ihn mit der Giesskanne. Was geschieht? Baue den Hügel wieder auf. Was kannst du tun, damit der Sand weniger weggeschwemmt wird?
Zusammenfassung der Resultate dieses Postens: Unbedeckter Ackerboden kann durch Regen abgeschwemmt werden. Wir nennen es Erosion. Erosion ist ein Problem, weil sich Boden nur sehr langsam neu bildet. Im Baselbiet verlieren 20% der Äcker zuviel Boden. Im Sandkasten hast du die Erosion mit Phantasie und Geschick vermindert. Auf ihren Äckern haben Landwirte nicht die gleichen Möglichkeiten. Viele vermindern heute die Erosion, indem sie ...
- die richtigen Pflanzen am richtigen Ort säen (z.B. Mais nur auf möglichst flachen Äckern.)
- auf geeigneten Äckern direkt aussaeen, ohne Boden mit dem Pflug aufzubrechen.
- grosse Äcker am Hang in mehrere kleine Äcker aufteilen und mit verschiedenen Kulturen bepflanzen.