Böden auf Trockenphasen vorbereiten
Ein optimaler Kalziumgehalt sichert die Wasserversorgung der Pflanzen
Wasserspeichervermögen von Böden optimieren
Wie gut oder schlecht Böden Wasser speichern können, hat die extreme Trockenheit im vergangenen Jahr gezeigt. Einige Böden hielten der Trockenheit lange stand und lieferten durchschnittliche bis gute Erträge. Auf vielen Böden konnten aber nur sehr geringe Erträge erzielt werden, obwohl die Düngung und der Pflanzenschutz gleich wie auf den ertragsstarken Flächen erfolgten. Der Grund für diese Ertragsunterschiede liegt in der unterschiedlichen Wasserspeicherfähigkeit der Böden. Diese ist grundsätzlich von der Bodenart und dem Humusgehalt abhängig – kann aber durch Bewirtschaftungsmaßnahmen positiv oder negativ beeinflusst werden. Die Optimierung der Wasserspeicherfähigkeit ist eine wesentliche Maßnahme zur Sicherung der Ertragsfähigkeit eines Bodens.
Wie wird Regenwasser im Boden gespeichert?
Niederschlagswasser wird im Boden in mikroskopisch kleinen Poren gespeichert. Schwere Böden mit einem hohen Tongehalt haben sehr viele Feinporen (< 0,2 µm), in denen sich ein großer Anteil des Bodenwassers befindet. Durch die starken Kapillarkräfte wird das Wasser in den Feinporen jedoch so fest gebunden, dass es von den Pflanzen nicht aufgenommen werden kann – man bezeichnet es als Totwasser. Hingegen haben leichte, sandige Böden einen großen Anteil an weiten Grobporen (> 50 µm). In diesen Poren versickert das Niederschlagswasser in den Untergrund. Sie tragen nur wenig zur Wasserspeicherung bei, sind aber für die Wasserinfiltration und den Bodenlufthaushalt entscheidend. Sind zu wenig weite Grobporen vorhanden, kann das Niederschlagswasser nicht rasch genug versickern, es läuft oberflächig ab und verursacht im schlimmsten Fall Erosion. Zusätzlich fehlt dieses Wasser dann im Unterboden zur Überbrückung von Trockenphasen. Einen hohen Anteil an engen Grob- und Mittelporen (0,2 – 50 µm) haben mittelschwere, schluffreiche Böden. Das Wasser in den engen Grob- und Mittelporen wird gerade so stark gebunden, dass es nicht versickert, und kann von den Pflanzen, welche einen Unterdruck von max. 15 bar aufbauen können, aufgenommen werden – es wird als pflanzenverfügbares Wasser bezeichnet. Für eine ausgeglichene Wasserversorgung der Pflanzen ist der Gehalt an weiten Grobporen (Versickerung) und an engen Grob- und Mittelporen (Wasserspeicherung) entscheidend. Um den Boden auf Trockenperioden und Starkniederschlagsereignisse vorzubereiten, muss die Anzahl der Poren dieser Größen möglichst hoch sein. Oft ist aber genau das Gegenteil der Fall.
Das häufige Befahren, Befahren mit schweren Maschinen sowie die intensive Bearbeitung führen laufend zu einer Bodenschadverdichtung und Verschiebung der Porenklassenverteilung. Organische und mineralische Dünger mit einem hohen Gehalt an einwertigen Kationen (Ammonium, Kalium, Natrium etc.) sowie Streusalz intensivieren die Verschiebung der Porenklassenverteilung. Die Anteile an weiten und engen Grob- sowie Mittelporen nehmen, zu Gunsten der Feinporen, ab. Dadurch steigt der Totwasseranteil und der Gehalt an pflanzenverfügbarem Wasser sinkt. Die Abnahme der weiten Grobporen führt dazu, dass weniger Wasser in den Untergrund geleitet werden kann – die Böden beginnen zu verschlämmen und verkrusten. Im Endeffekt befindet sich weniger Wasser im Boden und es ist schlechter pflanzenverfügbar. Als Folge zeigen die Pflanzen schon bei kurzen Trockenperioden Welkeerscheinungen. Bei stärkeren Niederschlägen beginnen die Böden rascher zu erodieren.
Optimierungsmöglichkeiten
Die oft praktizierte rein mechanische Lockerung z.B. mit dem Tiefgrubber kann die Verschiebung der Porenklassen nicht beheben bzw. ist im Grünland nicht möglich. Sie sorgt zwar für ein besseres Versickern des Wassers, die Wasserspeicherfähigkeit wird aber nicht erhöht. Zusätzlich werden feinere Bodenbestandteile in den Untergrund eingewaschen und können dort eine Sperrschicht bilden. Auch die Frostgare bringt keine Verbesserung der Wasserspeicherfähigkeit. Die Rückwandlung der Feinporen zu Grob- und Mittelporen und die Erhöhung des pflanzenverfügbaren Wassers können nur physikalisch-biologisch über die Tonflockung durch Kalzium mit anschließender Krümelbildung durch das Bodenleben erfolgen. Die Erhöhung des Humusgehaltes würde ebenfalls zur Verbesserung der Wasserspeicherfähigkeit beitragen. Humus kann aufgrund seiner geringen Dichte in etwa die vierfache Menge seines Eigengewichtes an Wasser speichern. Eine rasche Erhöhung des Humusgehaltes ist auf Ackerböden aber nicht möglich. Auf Grünlandböden sind die Humusgehalte meistens bereits sehr hoch. Daher kann die Erhöhung des Humusgehaltes nur sehr bedingt und auch nur sehr langfristig die Wasserspeicherfähigkeit der Böden verbessern.
Die plättchenförmigen Tonminerale und der Feinschluff sind hauptverantwortlich für die Wasserspeicherfähigkeit der Böden. Liegen diese Plättchen einzeln, wie Bierdeckel flach übereinander, weist der Boden eine hohe Dichte und schlechte Bodenstruktur auf. Es kann nur wenig Wasser zwischen den Tonplättchen pflanzenverfügbar gespeichert werden – der Anteil an Feinporen ist hoch. Werden die Plättchen durch Kalzium miteinander verbunden, flocken sie aus und bilden eine Kartenhausstruktur. Diese Tonflockung führt zu einer wesentlich lockereren Bodenstruktur und mehr Bodenvolumen. In den Hohlräumen zwischen den Plättchen können große Mengen an pflanzenverfügbarem Wasser gespeichert werden – der Anteil an engen Grob- und Mittelporen nimmt zu. Zusätzlich steigt der Gehalt an weiten Grobporen, was zu einer Verbesserung der Wasserinfiltration führt. Mehrjährige Versuche aus Bayern haben gezeigt, dass sich durch eine optimale Kalkversorgung (Kalziumzufuhr bis 80 % der KAK) die Porenklassenverteilung positiv beeinflussen lässt. Es konnte gezeigt werden, dass die weiten Grobporen im Bearbeitungshorizont um 7 % und die engen Grob- und Mittelporen unterhalb des Bearbeitungshorizontes um 6,2 % durch die Kalkung zunahmen. Dies entspricht einer erhöhten Menge an pflanzenverfügbarem Wasser von ca. 30 l/m² (potentielle Ertragssteigerung: 800 kg/ha Körnermais, 4 t/ha Silomais). Um eine stabile und krümelige Bodenstruktur zu erreichen, müssen die durch Kalzium geflockten Feinschluff- und Tonminerale vom Bodenleben und den Pflanzenwurzeln zu stabilen Bodenkrümeln zusammengeklebt werden. Zur Förderung des Bodenlebens und Bodendurchwurzelung ist eine möglichst ganzjährige Bodenbedeckung durch Begrünungen und eine geringe Bearbeitungsintensität erforderlich. Eine rasche Tonflockung kann am besten mit Brannt- oder Mischkalk erreicht werden. Mengen von 800 – 1000 kg CaO/ha haben sich bewährt. Branntkalk ist wasserlöslich und setzt unmittelbar eine hohe Menge an Kalzium zur Tonflockung frei. Auf Böden mit hohen pH-Werten und hohen Kalkgehalten kann Gips (Kalziumsulfat) als Kalziumquelle ausgebracht werden. Mit der Zeit entsteht ein gut strukturierter, humoser, krümeliger Boden mit einem hohen Vermögen, Wasser pflanzenverfügbar zu speichern und Trockenphasen sowie stärkere Niederschlagsereignisse gut zu meistern.
