Fortbildung zum Ökowirt, Bad Bergzabern, 1987/88 - Schriftliche Abschluss-Arbeit (Rechtschreibung und Fehler korrigiert)

Überlegungen zur Optimierung der Bodenfruchtbarkeit in nach biologisch - ökologischen Methoden arbeitenden Betrieben

II. Nährstoffkreislauf

Die einzelnen Nährstoffe

Um die Verteilung der für die Primärproduktion notwendigen Stoffe darzustellen, seien ihr prozentuales Vorkommen in der Erdkruste und dann in einer Pinie nebeneinander gestellt:

C (in Form seines Verbrennungsproduktes CO2) und N (als Molekül) können nur durch den Stoffwechsel der Pflanzen und Bakterien aus der Luft gewonnen werden. So wie die Lebensvorgänge an C geknüpft sind, so sind es die Bodenvorgänge an Si.

Kohlenstoff

CO2 wird bei der Mineralisation organischer Substanz durch Diffusion (es ist dichter als Luft) in die Atmosphäre zurückgeführt: pro ha guten Ackerbodens 2 - 5 kg in der Stunde. Als Nahrungsquelle der Pflanzen wird es dabei an der Blattunterseite aufgenommen. Ein Drittel des CO2 im Boden entsteht durch Wurzelatmung, zwei Drittel durch Bakterienumsatz. Der CO2-Gehalt nimmt mit der Bodentiefe zu und lockert den Boden. Durch Vernässung, Verdichtung, Gefrieren des Oberbodens und Verkrustung kommt es zu toxischer Anreicherung. Auf Grund der Bodenatmung ist CO2 im Boden weit konzentrierter als in der Atmosphäre (0,2 gegenüber 0,03 %). Es ist maßgeblich für den chemischen Aufschluss der Bodenmineralien. Ca und P gehen durch CO2 in Lösung.

Stickstoff und Phosphor

Nur 1 - 3 % der 900 - 10000 kg N/ha werden pro Jahr durch Mikroorganismen mineralisiert. Die Auswaschung von Stickstoffdüngern auf Brachland ist 5 x größer. Bilanz des Stickstoffs im Boden: Bei einem Humusgehalt von 2 % und einem C/N - Verhältnis von 10 : 1 werden 40 - 80 kg/ha/Jahr mineralisiert. Aus der Luft werden durch freilebende N-Binder 20 - 60 kg/ha/Jahr und durch symbiontische 50 - 150 kg/ha/Jahr gewonnen. Durch denitrifizierende Bakterien können umgekehrt 20 - 60 kg/ha/Jahr verlorengehen. Das bedeutet eine Stickstoff-Versorgung durch Mutter Natur von 50 - 270 kg/ha/Jahr. Die Bindung von Luftstickstoff wird durch besonders N-arme Humussubstanz gefördert. Da N kolloidal kaum festgehalten wird und auch die Wurzelaufnahme (z.B. wegen Klimaschwankungen) nicht vorherzubestimmen ist, kann angesichts der Nitratgehalte in Grund- und Trinkwasser von den löslichen N-Düngern nur abgeraten werden. N ist zu 98 % festgelegt in der organischen Substanz des Bodens und nicht verfügbar, P zu 40 - 80 %. Phosphorsäure bildet schwer lösliche Salze mit Ca in alkalischen und mit Fe, Al im sauren Bereich. P geht z.B. durch die Bindung von Ca-Ionen an komplexbildende Stoffwechselprodukte in Lösung. Ein Drittel der P-Vorräte auf Neuland gingen innerhalb von 50 Jahren Bewirtschaftung durch Humusabbau verloren.

Kalium

Kalium nimmt in alkalischen Böden bis zu 7 % der Bodenkrume ein, dagegen besitzen Moor und tonarme Sandböden nur einen sehr geringen K-Anteil. 80 % des Gesamt-Kaliums ist in primären Tonmineralen enthalten; durch K-Freisetzung entstehen Vermikulit und Montmorillonit, die bei Austrocknung K-Ionen einlagern können, welche bei Befeuchtung wieder in Lösung gehen. Sandböden sind deshalb sehr sorptionsschwach für K; dagegen kommt es in bestimmten tonigen Böden zu einer K-Fixierung. Zu geringer K-Gehalt führt zur Aufweitung und Degeneration von Tonmineralen, zu hoher K-Gehalt zur Auswaschung von Ca und Mg. K ist ein Gegenspieler der kolloidalen Aggregatfgefüge (ebenso Na). Konventionelle Düngung verabreicht ein vielfaches des eigentlichen K-Bedarfes. Als K-Pflanzen entziehen Kartoffeln und Gemüsepflanzen bei der Ernte 60 - 70 % des umgesetzten K dem Betriebskreislauf (zum Vergleich Weizenernte und Stroh nur 6 % des K und 14 % des P).