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Boden,

 

im Sinne der Bodenkunde die durch physikalische und chemische Verwitterung, biogene Umsetzungen und vielfältige Verlagerungsprozesse an der Erdoberfläche entstandene belebte Lockermaterialschicht auf den Gesteinen der Erdkruste. Der Boden besteht aus festen mineralischen und organischen Bestandteilen unterschiedlicher Größe, ist mit Wasser (Bodenwasser) und Luft (Bodenluft) durchsetzt und bietet den Pflanzenwurzeln Nährstoffe und Verankerung und den unzähligen pflanzlichen und tierischen Mikro- und Makroorganismen (Bodenorganismen) Lebensraum. Die mineralischen Bestandteile bestehen aus Gesteinsbruchstücken und primären oder neu gebildeten Mineralen (v. a. Tonminerale), die organischen außer den lebenden Organismen und Wurzeln aus Humus und Huminstoffen. Der Boden ist ein dynamisches System, das sich entsprechend den bestimmenden Faktoren (Klima, Ausgangsgestein, Relief, Vegetation, Wasserhaushalt, Tier und Mensch) stetig wandelt. Im System der globalen Stoffkreisläufe nimmt er dank seiner Lage durch Filterung und Pufferung sowie die ihm eigene biotische Aktivität die Funktion eines Zwischenspeichers ein. Er besitzt eine hohe Regenerationsfähigkeit und - im Gegensatz zu Atmosphäre und Hydrosphäre - eine hohe Speicherkapazität. Dies führt dazu, dass Belastungen mit Schadstoffen über längere Zeit hinweg verborgen bleiben, dann aber bei Überschreiten der Kapazitätsgrenzen schlagartig in Erscheinung treten. - Trotz seiner im Vergleich zur Atmosphäre und Lithosphäre geringen Mächtigkeit (durchschnittlich 0,5-2 m, in den Tropen aber auch erheblich mehr) ist der Boden durch die ihm eigene Fruchtbarkeit der Träger allen Lebens auf dem Festland.

 

 Natürliche Grenzen der Bodennutzung

 

Die gegenwärtigen Schwierigkeiten der Industrieländer, ihre Agrargüter zu exportieren, sollten nicht über die naturgegebenen Grenzen der Welternährung hinwegtäuschen. 40 % der Festlandsfläche weisen unfruchtbare Böden auf (Tundren-, Wüsten- und Halbwüsten- sowie flachgründige Gebirgsböden), weitere 34 % nur mäßig fruchtbare Böden (Podsol, Latosole). Etwa 6 % aller Böden sind von mittlerer Güte und nur etwa 20 % von Natur aus fruchtbar. Nun liegen die meisten Entwicklungsländer in den Tropen und Subtropen, deren Böden zum größten Teil mäßig fruchtbar (Latosole) oder unfruchtbar (Wüsten- und Halbwüstenböden) sind. Die immerfeuchten Tropen, in denen man früher (und vielfach heute noch), getäuscht von der Artenfülle und Dichte des Regenwaldes, das umfangreichste Potenzial für die Erweiterung der landwirtschaftlichen Nutzfläche sah, weisen eine nur scheinbar üppige Fruchtbarkeit auf. Infolge der hohen Temperaturen und Niederschläge ist hier die chemische Verwitterung, die Auswaschung der Nährstoffelemente und der Abbau der organischen Substanz ganz erheblich beschleunigt, zumal es sich hier - im Gegensatz zu den höheren Breiten - um wesentlich ältere, also seit viel längerer, klimatisch einheitlicher Zeit der intensiven Verwitterung ausgesetzte Böden handelt. Wird hier das natürliche Gleichgewicht zwischen Boden und Vegetation durch Beseitigung des Waldes gestört, verschwindet die anfangs noch vorhandene dünne organische Bodensubstanz oft schon mit der ersten Ernte. Mangels ausreichender Austauschkapazität kann auch der eingesetzte Dünger keinen Ersatz bringen, sondern wird rasch ausgewaschen. Eine Ausnahme bilden junge, durch regelmäßige Überschwemmung regenerierte Flusssedimente im Tiefland, die auf jungen basischen vulkanischen Gesteinen entwickelten Böden (besonders im Gebirge) sowie die Vertisole. Der hier noch weit verbreitete arbeits- und flächenaufwendige Brandrodungsfeldbau als Feld-Wald-(Busch-)Wechselwirtschaft mit episodischer Siedlungsverlegung trug den Naturgegebenheiten ursprünglich durchaus Rechnung, da man nach wenigen Ernten den Boden der Brache, d. h. der Sekundärvegetation, überließ und erst nach mehreren Jahren der Regenerierung wieder in Anspruch nahm. Wenn jedoch mit steigender Bevölkerungsdichte diese Rotation beschleunigt wurde, kam es bald zur totalen Bodenerschöpfung. Während in den immerfeuchten Tropen zwar die klimatisch besten Wachstumsbedingungen herrschen, aber 75-80 % der Böden für eine moderne Bodenbearbeitung unbrauchbar sind, ist in den Randtropen, wie den Trockensavannen der Sahelzone, der mangelnde Niederschlag der begrenzende Faktor. Die hier, v. a. jedoch in den Wüsten und Halbwüsten notwendige Bewässerung führt aber leicht zur Bodenversalzung. Als die fruchtbarsten Böden der Erde gelten die Steppenböden, besonders die Tschernoseme; hohe Erträge, v. a. bei entsprechender Düngung, erbringen aber auch die Böden des gemäßigt warmen, humiden Klimas (Braunerde, Parabraunerde), während in höheren Breiten (Podsole u. a.) die abnehmenden Temperaturen oder zunehmenden Niederschläge die Nutzung einschränken.

 

 Bodenveränderungen durch Bodenbearbeitung

 

Mit dem Übergang zu Ackerbau und Viehhaltung griff der Mensch erstmals tiefer in das natürliche Ökosystem der Böden ein. Die für den Pflanzenanbau erforderliche Beseitigung der natürlichen Vegetation stand dabei an erster Stelle. Die Lockerung u. a. Bearbeitung des Bodens veränderte das Bodengefüge, beeinflusste aber auch die Bodenorganismen. V. a. jedoch machte sich der Entzug von Nährstoffen durch die abgeernteten Pflanzen bemerkbar. Daneben wurde auch der nicht gerodete Wald durch seine Nutzung als Viehweide stark beeinträchtigt, auch in seiner Wirkung auf den Bodenhaushalt. Der in den Acker eingebrachte Dünger, der Mist der Haustiere, diente ebenso der Regenerierung des Bodens wie das Einschalten von Brachezeiten. Als dann aber an die Stelle der Brache der mittelalterlichen Dreifelderwirtschaft der Anbau von Hackfrüchten trat, kam es (obwohl diese weniger Mineralstoffe verbrauchen als Getreide) im 18. und 19. Jahrhundert zu schweren Nährstoffmangelerscheinungen, die erst durch die auf J. von Liebig zurückgehende Anwendung anorganischer Düngemittel (Stickstoff, Phosphate, Kalisalze) behoben werden konnten. Nach 1950 wurde v. a. in Europa und Nordamerika der Düngemittelverbrauch nochmals erheblich gesteigert, als sich die Landwirte aus Rentabilitätsgründen gezwungen sahen, die sinkenden Erlöse durch höhere Produktion auszugleichen. Der Stickstoffverbrauch stieg auch deshalb, weil der Anbau der stark kalibedürftigen Hackfrüchte zugunsten neuer, ertragreicherer Getreidesorten eingeschränkt und die Düngung der Wiesen intensiviert wurde. In Deutschland erhöhte sich der Einsatz von Mineraldüngern bis Mitte der 80er-Jahre, sank dann jedoch bis zum Wirtschaftsjahr 1999/2000 wieder auf jährlich 2,0 Mio. t Stickstoff, 420 000 t Phosphat und 599 000 t Kali ab. Dazu kommen aus der mit strohloser Aufstallung verbundenen, vermehrten Viehhaltung die als Jauche und Gülle erzeugten Mineralstoffe (Stickstoff, Phosphat, Kali), die zu 90 % als Dünger ausgebracht werden. Durch die starke Auswaschung von Düngemitteln (v. a. rd. 20 % des Stickstoffs) ins Grundwasser und in die Gewässer, wird die Trinkwasserversorgung gefährdet. Sehr bedenklich ist auch das einem ähnlichen Verlagerungsprozess unterliegende Cadmium, das im Phosphatdünger enthalten ist.

 

Ein weiterer, mit der modernen Bodenbearbeitung verbundener Komplex umweltverändernder Maßnahmen ist der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln und Schädlingsbekämpfungsmitteln, d. h. von Pestiziden. In den 30er-Jahren entwickelt, wurden sie nach 1950 in immer stärkerem Maße eingesetzt (in der Bundesrepublik Deutschland von 1970 bis 1984 Zunahme um 70 %; im Jahr 1999 betrug der Inlandsabsatz in Deutschland 35 403 t). An die Stelle der sehr arbeitsaufwendigen manuellen oder mechanischen Unkrautbeseitigung trat die Verwendung von Herbiziden. Andere Pestizide, nämlich Mittel zur Bekämpfung von Pilzen (Fungizide), Insekten (Insektizide), Milben (Akarizide) und Fadenwürmern (Nematizide), wurden vielfach durch die starke Düngung nötig, die das Pflanzengewebe schädlingsanfälliger machte. Auch ergiebigere Sorten, besonders bei Dauerkulturen (Obst, Wein, Hopfen), und verkürzte Fruchtfolgen erfordern den Einsatz von Pestiziden. Ob und inwieweit von den Pestiziden schädliche Wirkungen für den Boden ausgehen, ist noch umstritten. Die meisten Pestizide werden wegen geringer Wasserlöslichkeit an den Bodenkolloiden adsorbiert, besonders am Humus. Die Selbstreinigungskraft der Böden durch Stoffwechselleistungen der Bodenorganismen und durch chemisch-physikalische Umsetzungen führt zu rascher Mineralisierung (Zerstörung). Bodenbakterien fangen zudem potenzielle Schadstoffe in ihren Zellumhüllungen auf. Die Mikroflora ist jedenfalls im Allgemeinen unempfindlicher als die Bodenfauna. Da beide aber Teil von Nahrungsketten sind, können Störungen im gesamten Gleichgewicht eintreten. Besonders schädlich ist die Anhäufung von schwer mineralisierbaren chlorierten Kohlenwasserstoffen und ähnlichen Verbindungen.

 

In den Industrieländern werden immer größere Flächen in die Abfallbeseitigung einbezogen. Von den in Mülldeponien abgelagerten Schadstoffen (Schwermetalle u. a.) können, wenn der Untergrund nicht ausreichend abgedichtet ist, durch Ausschwemmung angrenzende Gebiete belastet werden; hier besteht auch die Gefahr der Luft- und Bodenverunreinigung durch Verwehung von Schadstoffen. Die früher in der Umgebung von Großstädten übliche Abwasserklärung in Rieselfeldern ist heute nicht mehr oder nur unter sehr strengen Auflagen möglich. Von dem in Deutschland erzeugten Klärschlamm wird etwa ein Drittel auf Äcker und Weinberge ausgebracht; er enthält zwar hohe Mengen an Kalk u. a. Nährelementen (v. a. Stickstoff und Phosphate), kann aber auch mit Schadstoffen belastet sein.

 

Mechanisierung:

 

Besonders nach dem Zweiten Weltkrieg wurden aus Gründen der Rentabilität und des Arbeitskräftemangels immer mehr und immer schwerere Maschinen bei der Bodenbearbeitung eingesetzt. Infolge der mechanischen Belastung des Bodens kam es dadurch zu starker Bodenverdichtung. Andererseits war die Mechanisierung vielfach mit der aus anderen ökonomischen Gründen durchgeführten Flurbereinigung verbunden. Sie bedingte zugleich weitere Veränderungen, wie die Beseitigung von Hecken und Gebüschen, Begradigung von Gewässern, Vernichtung vieler nicht genutzter Pflanzen- und Tierarten, alles Erscheinungen, die mit dem Bodenhaushalt in engem Funktionszusammenhang stehen. Außerdem führte die Flurbereinigung, zusammen mit der Ausbreitung bestimmter Kulturpflanzen (v. a. Mais und Zuckerrüben), zu intensiver Bodenerosion (in Maisfeldern in Hanglage bis jährlich 200 t/ha), wie sie vorher u. a. aus den großräumigen Agrarlandschaften der USA bekannt war (bis 1945 gingen dort etwa 20 Mio. ha Ackerland verloren). Die Bodenerosion ist in den durch exzessive Niederschläge und lange Dürreperioden gekennzeichneten Tropen wesentlich kräftiger als in den gemäßigten Zonen (in Afrika durchschnittlicher jährlicher Verlust von 715 t/ha, in Europa 84 t/ha; 130-150 t/ha entsprechen 1 cm Boden). Weltweit gehen jährlich über 25 Mrd. t Ackerboden verloren.

 

 Atmosphärische Bodenbelastungen

 

Die durch die Verbrennung fossiler Energieträger in die Atmosphäre emittierten gasförmigen Schadstoffe, v. a. Schwefeldioxid (SO₂) und Stickoxide (NO_x), daneben die meist nur örtlich begrenzt auftretenden Halogene Fluor, Chlor, Brom und Jod, werden in Schwefel- und Salpetersäure sowie andere Säuren umgewandelt und mit den Niederschlägen (»saurer Regen«) in den Boden eingeschwemmt. 1999 betrugen die Emissionen in Deutschland etwa 0,8 Mio. t SO₂ und 1,6 Mio. t NO_x. Die dadurch bedingte Bodenversauerung zeigt sich besonders deutlich in Sandböden. Die Säuren werden im Boden zwar neutralisiert, aber unter Auswaschung von Nährstoffen, da die basisch wirkenden Kationen, die an Tonminerale und Humus adsorbiert sind, gegen Wasserstoffionen ausgetauscht werden. Bei höherem Säuregehalt (pH-Wert unter 5) werden auch die für Wurzeln und Bodenorganismen toxisch wirkenden Aluminiumionen aus den Tonmineralen freigesetzt. Schließlich können die Säuren auch andere im Boden ruhende Metallionen mobilisieren. Während der Regen in Mitteleuropa ständig saurer wurde (1955-76 von pH 5,8 auf pH 4,1), verhinderte die neutralisierende Wirkung des Bodens zunächst schädliche Auswirkungen. Erst als Anfang der 80er-Jahre ein Schwellenwert überschritten wurde, kamen schlagartig die sich u. a. im Waldsterben äußernden Schadensmerkmale zum Ausbruch.

 

Durch die Luftverunreinigung gelangen auch Schwermetalle in den Boden, und zwar ebenfalls als Folge von Verbrennungsvorgängen in Kraftwerken, Industriebetrieben und Kraftfahrzeugen. In Deutschland sind Böden u. a. durch Blei, Cadmium, Nickel, Quecksilber, Chrom, Zink, Vanadium, Mangan, Kupfer, Kobalt und Thallium belastet. Die Belastung ist aber sehr ungleichmäßig, 80 % der Schwermetalle entfallen auf 10 % der Fläche, die aus dem Benzin stammenden Bleiverbindungen z. B. auf die Straßenränder. Da die Schwermetalle von den Bodenorganismen nicht abgebaut werden können, reichern sie sich im Boden ständig weiter an. Nur in geringem Maße können sie von Bodenfauna und -Flora sowie den Wurzeln aufgenommen werden. Besonders betroffen sind die Bodentiere, die von Bakterien, Pilzmyzelien, pflanzlichen Rückständen und Humus leben, an denen die Schwermetalle vorzugsweise haften bleiben. Erst bei sehr hoher Konzentration zeigen sich deutliche Einflüsse auf den Stoffumsatz im Boden. Ein Teil der Schwermetalle gelangt ins Grundwasser und kann sich schließlich in den Endgliedern der Nahrungsketten (Tier und Mensch) bis zu toxischen Mengen konzentrieren.

 

Unter den ebenfalls bei der Verbrennung entstehenden und über die Atmosphäre in den Boden gelangenden organischen Verbindungen sind die polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe und die chlorierten Kohlenwasserstoffe aufgrund ihrer mutagenen und karzinogenen Wirkungen von besonders Gefährlichkeit. Da auch sie von den Mikroorganismen nicht abgebaut werden, können sie sich ebenso im Boden anreichern und ins Grundwasser eindringen.

 

Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie v. a. auch in den folgenden Artikeln:

 

Bodenart · Bodendegradierung · Bodenhorizont · Bodenkunde · Bodenschutz · Bodensystematik · Bodentypen

 

Literatur:

 

R. Ganssen u. Z. Gračanin: B.-Geographie. .. (²1972);

 E. Mückenhausen: Entstehung, Eigenschaften u. Systematik der B. in der BRD (²1977);

 

Natur- u. Umweltschutz in der BRD, hg. v. G. Olschowy, 3 Bde. (Neuausg. 1981);

 I. Lieberoth: B.-Kunde (Berlin-Ost ³1982);

 

Ernährung u. Gesellschaft, hg. v. E. Ehlers (1983);

 

B.-Kunde, hg. v. Georg Müller (Berlin-Ost ³1989);

 A. Finck: Pflanzenernährung in Stichworten (⁵1991);

 K. H. Hartge u. R. Horn: Einf. in die B.-Physik (²1991);

 F. Scheffer u. P. Schachtschabel: Lb. der B.-Kunde (¹³1992);

 D. Schroeder: B.-Kunde in Stichworten (⁵1992);

 E. Mückenhausen: Die B.-Kunde. .. (⁴1993);

 A. Semmel: Grundzüge der B.-Geographie (³1993);

 H. Kuntze u. a.: B.-Kunde (⁵1994);

 E. Schlichting u. a.: Bodenkundl. Praktikum (²1995).