Benutzer:Flaovia/Humus

Humus (lat. „Erdboden“) bezeichnet in der Bodenkunde die zersetzte organische Bodensubstanz. Im Gegenzug bildet das Edaphon die lebende organische Bodensubstanz. Humifizierung bezeichnet den Zersetzungsvorgang von organischen Ausgangsstoffen (Streustoffe) zu Huminstoffen. Humus ist stets das Endprodukt der Humifizierung und damit frei von Fäulnisprozessen.

Humusbildung

Bildung von Bodenhorizonten und Bodengefügen

Hauptartikel Boden (Bodenkunde)

Bodenprofil

Es gibt mehrere Theorien über die Entstehung der Erde. Die Kataclysmentheorie, die Aktualismustheorie und die Theorie des Exzeptionalismus besagen trotz ihrer unterschiedlichen Auffassungen vorgeschichtlicher Bedingungen, dass ein ständiger Wandel stattgefunden haben muss. Schollenverschiebungen, Gebirgsbildung, Meerestransgression, Meeresregression, Wasserabtragungen, Erwärmung und Vereisung veranschaulichen nur zur Genüge, dass die Veränderung und Bildung von Sand und Böden in einem grösseren Zusammenhang klimatischer, mineralischer und organischer Prozesse stehen.

Ursande bestehen beispielsweise aus Glaukonit, Glimmer, Eisenton, Mergel, Kalk, Quarzit, uvm. Durch organische Beimischung infolge von Verwesung der Flora und Fauna konnten so neben Grauwacken im Harzgebirge fruchtbare Böden wie im Keuper entstehen, dagegen sind Buntsandstein, Quarzsandstein (Elbgebirge), Korallensand (Florida) und Nubische Sandsteine (Sahara) nur langsam verwitterungsfähig. Hier erfolgt der allmähliche anorganische Zerfall durch Temperatursprünge, Trockenheit und Wind sowie die Zerspaltung durch Kosmische Strahlung. In Gebirgen erfolgt der anorganische Zerfall z.B. durch Spaltenfrost.

Im Allgemeinen sind bodenbildende Faktoren: Zeit, Klima, Relief, Muttergestein und vor allem Organismen und Mikroklima. In Bezug auf Sand durchläuft die Verwitterung eine ganze Reihe von Zuständen, in die stets Teile des Zerfalls sich mit anderem Zerfall mischen und sich räumlich und zeitlich zu verschiedenen Zwecken verbinden und aufbauen. Der Humus-Kreislauf ist darum niemals eine glatte, parallel verlaufende Entwicklung, sondern ein dicht und kompakt miteinander versponnenes Gewebe, in welchem die einzelnen Kreuz- und Querfasern auf komplizierteste Weise, ähnlich einem Cluster, miteinander verbunden sind.

Rohstoffe im Erdmantel

Monistisch betrachtet (als zusammenhängende, aufeinander wirkende Einheit der Erde) kann man einen Zusammenhang zwischen Humus und petrologischen Vorgängen wie die Bildung von Uranerz, Schwarzschiefer, Ölschiefer, Steinkohle, Erdöl, und Arten von Inkohlung sehen. Diese setzen organische Massen, und damit das Vorkommen von Humus in enormer Quantität voraus. Diese Tatsache lässt sich folgendermassen erklären: Durch häufige Tätigkeit von Vulkanen entstanden (neben verfestigten Laven wie: Obsidianen, Bimsstein, Tuffen, Porphyren, Felsiten) enorme Massen freiwerdender Kohlensäure, die zur Bildung von Riesenwäldern im Karbon beitragen konnte. Viele Rohstoffe sind also in der Natur über Arten der Konservierung des im Überfluss vorhandenen Humus entstanden!

Durch diese gewaltige Humuseinspeicherung in Rohstoffe ist die Wüstenbildung im Späten Paläozoikum zu erklären, die nur eine Folge von massiver Versalzung oder durch Auswaschung an die Erdoberfläche geschwemmten Mineralen als Reststoffe sein kann, wodurch die vielartigen Sedimentgesteine und Konglomerate geschaffen wurden. Hieraus ist auch die Entstehung von Lößboden ersichtlich. Zusammenfassend kann man also im Humus einen Schmelztiegel verschiedenster Prozesse aufeinanderfolgender Erd-Zeitperioden sehen.

Aufschließung durch Verwitterung und Protisten

In Vulkangebieten sind Oscillatorien wie Blaualgen und Krustenflechten tätig, indem sie die im Boden enthaltene, nach Jahrmillionen durch Basalte und Andesite entstandene Kieselsäure aufschließen (in den Tropen Desilifizierung; Entstehung von Ferralsol). Überhaupt tragen Flechten, Mikroben, Sporen und andere Lithobionten durch Zerfall erstarrter Massen zur Feinkörnigkeit und Durchlüftung in Humusböden erheblich bei. Kieselsäure findet sich in der Erdkruste in Form von Quarzen (Aventurin-Quarz, Karneol, Achat, Chalzedon, Turmalin, Granat, Epidot), Bauxit, in Geysiren, Kieselalgen und in den Stützgerüsten der Gräser (auch Weizen, Mais, Bambus, Schilfrohr), zumal über drei Fünftel der Erdrinde Silikate ausmachen. Natürliche Steppenböden bestehen aus einer Kieselsäure-Aluminium-Verbindung, durch deren Neutralität die Krümelung begünstigt wird. Die meisten Getreidearten, ausgenommen Hafer, sind Steppenbewohner. Der Gehalt an Kieselsäure in Steinkohle ist mit der Tatsache zu erklären, dass die Asche von Schachtelhalmen 97 % Siliziumdioxid enthält.

Faulschlamm (Sapropel)

Ein jüngeres Beispiel organischen Zerfalls ist die Torfbildung: hier vollzieht sich der Abbau im Faulschlamm unter Luftabschluss durch Saprovoren wie anaerobe Schwefelbakterien, während das Sphagnum zur allmählichen Verlandung beiträgt. Einerseits entstehen Humussäuren, andererseits fehlt hier ein Säureausgleich (niedriger Säurewert (3-5), Stickstoffarmut, Mangel an Mineralen sind typisch für Torfböden). Der Ammoniak-Abbau endet bei den Nitriten, die Purpurbakterien und Thiosulfatbakterien oxidieren Schwefelverbindungen durch Licht zu Sulfiden und haben sich somit auf den Schwefelkreislauf spezialisiert. Offensichtlich vollzieht sich hierbei eine Sonderform der Humifizierung.

Andererseits ist die Torffilterung in der Aquaristik ein beliebter Vorgang, der das oft verhärtete Leitungswasser "ausgleicht". "Echter Humus" jedoch ist an sich schon ausgeglichen, und damit frei von fäulnisbildenden Vorgängen (oligosaprob).

Der Nassreisanbau vollzieht in der tropischen Sonne eine rasche Humifizierung des schlammigen Anbaubodens: durch Wasserbewohner wie Schnecken, Zwergfische und Plankton bildet sich Mulm, der den Boden allmählich verlandet.

Komplex Wald

Hauptartikel Wald

Der Wald ist das einzige Ökosystem der Erde, das zur Humusspeicherung beitragen kann. Steppen und Heidelandschaften bilden im Allgemeinen soviel Humus wie von den Pflanzen wieder verbraucht wird (s.u. Rohhumus). Ackerbau trägt mehr oder weniger zum Humusschwund bei. Ein extremes Beispiel für Humusschwund sind anthropogene Eingriffe wie Monokultur und Kahlschlag. Die Brache kann den Humusschwund ausgleichen.

In den Tropen humifiziert das Fallaub mit einer Schnelligkeit von nur wenigen Wochen (beim Flammenbaum vor der Blüte). Erhöhte Temperatur beschleunigt zudem die Humifizierung. Die nicht nur aus dem Boden, sondern auch seitlich aus den höheren Pflanzen bis hin zur Baumkrone austretende Kohlensäure ermöglicht im Regenwald eine unersättliche Vegetation (Kohlensäuresee), die wiederum qualitativ hochwertigen Humus produziert.

Musa paradisica ist ein Kraut, das auf Bananenplantagen während einer Vegetationsperiode humifiziert und der Bananenstaude einen enormen Nährwert gibt.

Auf- und Abbau: Vorgang des Umbaus und Funktion

Biologische Aufschließung

Organische Aufschließung

Hauptartikel Zoogloea

Bei der Organischen Aufschließung bilden sich durch absterbende organische Substanzen (z.B.Streu oder Fallaub) Huminstoffe. Huminstoffe bestehen aus den Fraktionen Fulvosäuren (sauer), Huminsäuren (mässig sauer) und Huminen (neutral). Lignine und Zellulosen werden umso schneller abgebaut, je feuchter und "durchlüfteter" das Mikroklima sich auf die Materie ausübt.

Humus ist das Endprodukt aller Fäulnisprozesse; er ist darum immer oligosaprob. In gutem Humus zeigen sich gut korrodierte und locker eingebettete, organisch besiedelte Mineralkristalle. An Detritusflocken binden sich mit Trauben dunkler oder transparenter Sporen bedeckter Myzelien. Bakterien und Algen bilden im Edaphon meist Lebensgemeinschaften. Beschalte und unbeschalte Amöben, Rotatorien und Wimpertierchen sind als sog. Einsiedler in ihrem Verhalten räuberisch (Halteria cirrifera jagt grüne Monaden). Ausserdem sind die Arten der Nematoden Aphanolaimus und Dorylaimus Humusbewohner. Azotobacter chroococcum sucht die Symbiose von Farbfiltern benutzenden grünen Algen auf. Oft leben Cladosporien symbiotisch mit Zoogloeen, d.h. Boden-Pilze bilden eine Symbiose mit Boden-Bakterien, wobei insgesamt der pH-Wert neutral bleibt. Pilze bilden während ihres Abbaus ein leicht saures, während Bakterien beim Abbau ein leicht alkalisches Milieu bilden.

Bodenmikroorganismen-Gattungen, die zelluloseabbauende Arten enthalten:

Bacteria Achromobacter Bacillus Bacterium Cellfalciculla Cellulomonas Cellvibrio Clostridium Corynebacterium Cytophaga Polyangium Pseudomanas Sporocytophaga Vibrio

Actinomyces Mikromonospora Nocardia Streptomyces

Fungi Alternaria Aspergillus Chaetomium Coprinus Curvularia Fusarium Merulius Mucor Myrothecium Penicillium Phoma Rhizoctonia Rhizopus Trichoderma Trichothecium Verticillium Zygorrhynchus

Anorganische Aufschließung

Hauptartikel Lithobiont

Bei der Anorganischen Aufschließung handelt es sich um eine mikrobielle Umsetzung anorganischer Stoffe (Minerale, Salze, Gestein). Hierbei spielt das biozönotische Gleichgewicht des Edaphons eine Rolle.

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Chemische Aufschließung

Hauptartikel Chemische Bodeneigenschaften

Durch Hydratation, Hydrolyse, und Oxidation vollzieht sich die Chemische Aufschließung. Eine Verbraunung geschieht z.B. durch Oxidation von zweiwertigem Eisen (rot) oder Mangan (schwarz). Aus Reststoffen werden neue Minerale gebildet (Oxide und Tone) (vgl. Ton-Humus-Komplex).

Ionenaustausch

Hauptartikel Austauschkapazität

Der Ionenaustausch in der Bodenmatrix spielt sich zwischen Tonmineralen (Kationenaustauscher) und Huminstoffen (sowohl Kationen- als auch Anionentauscher) ab. Die Kationen-Austausch-Kapazität gibt an, wieviele Kationen ein Boden halten kann [mmol / 100 g Bodensubstanz].

• Haftfestigkeit der am Austausch beteiligten Kationen (abhängig von pH, Ladung und Dicke der Hydrathülle):

Al³⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺ > K⁺ = H₃O⁺ > Na⁺

Die Kationen Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, K⁺, Na⁺ sind "austauschbare Basen", ihr Anteil an der KAK heisst Basensättigung. Al⁺⁺⁺ und H⁺ wirken sauer. Je saurer ein Boden, desto geringer die KAK, desto geringer die Verfügbarkeit von Nährstoffen für die Pflanzen.

Redoxverhalten

Hauptartikel Redoxreaktion

Redoxreaktion ist eine Elektronenverlagerung. In der Natur ist Sauerstoff der e^- Akzeptor (reduzierter Stoff) und bei organischen Substanzen der wichtigste e^- Donator (oxidierter Stoff). In "Stabilitätsfeldern" wird angegeben, wo welche Substanz fest/gelöst vorkommt. Z.B. ist Eisen meist als Festsubstanz Fe²⁺, bei Vernässung (Redoxpotential sinkt) als Fe²⁺ Ion gelöst --> bleiche Auswaschungs- und rostige (Fe) / schwarze (Mn) Anreicherungshorizonte. In gut durchlüfteten Böden wird Fe/Mn/... erst in sehr saurem Milieu gelöst; in nassen Böden (tieferes Redoxpotential) schon viel früher: Bildung von Toxinen.

Kreislauf der Vorgänge im Humus

Wasserspeicherung durch das Porensystem (Porenvolumen)

Hauptartikel Wasserkapazität

Humus ist sowohl ein Kolloidsystem als auch ein Hohlraumsystem und verfügt über einen Gas- und Wasserhaushalt. Der Verlauf des Wassers kann endoperkolativ (Sickerwasser nach unten zum Grundwasser), exoperkolativ (nach oben durch Evapotranspiration) oder Staunässe bewirken (anaerober Abbau). In groben Poren sickert Wasser schnell, in kleinen Poren bleibt es als Haftwasser längere Zeit im Boden; in sehr kleinen Poren ist die Adsorption sehr stark. Die Saugkraft der Pflanze reicht hier nicht mehr aus. Im Vergleich zur atmosphärischen Luft ist der Kohlensäuregehalt viel grösser (Wurzelatmung), was zusammen mit Wasser die Kalklösung begünstigt. Das Aggregatgefüge ist von allen Bodengefügen am günstigsten für den Umbau im Boden.

Es finden sich im Boden drei Wasserformen, was die Bodenanalyse zusätzlich erschwert:

• chemisch gebundenes Kristallwasser
• plasmatisch fixiertes Wasser
• freies Kapillarwasser des Bodens

Stickstoffgehalt und Nitrifikation

Hauptartikel Stickstoffkreislauf

Der Humus ist die Stickstoffquelle des Bodens. Durch mikrobiellen Abbau wird Stickstoff aus seiner organischen Bindung freigesetzt (mineralisiert) und damit „pflanzenverfügbar“ gemacht. Die Humusqualität ist um so höher, je stickstoffreicher die organische Substanz, d.h. je enger ihr Kohlenstoff: Stickstoff- Verhältnis (C/N) ist. In der frisch abgestorbenen Substanz ist das C/N-Verhältnis weit, allerdings mit starken Unterschieden in Abhängigkeit von Pflanzenart, Pflanzenteil und Alter der Pflanze (C/N-Verhältnis von Winterweizen: 71; Zuckerrübe: 20). Durch den Abbau im Boden verengt sich das C/N-Verhältnis. Es nähert sich allmählich einem Wert von 8 bis 10:1, wie er für den Humus der meisten landwirtschaftlich genutzten Böden typisch ist. Für die überschlägige Berechnung des Stickstoffgehaltes des humosen Oberbodens spielen der Humusgehalt und die Mächtigkeit des A-Horizontes eine Rolle. Dabei kann von einem Stickstoffgehalt in Höhe von 1/17 des Humusgehaltes und einem Gewicht des Krumenbodens von 1,5 Mio. kg/ 10 cm Bodenschicht ausgegangen werden. Unter unseren Klimaverhältnissen wird damit gerechnet, dass jährlich etwa 1-2 % des organisch gebundenen Stickstoffs der Krume umgesetzt und damit für die Pflanzen verfügbar werden (= Stickstoffnachlieferung des Bodens). Ein tiefes C/N-Verhältnis ist entscheidend für eine gute mikrobielle Zersetzung, da Mikroben für ihre Körpersubstanz Stickstoff benötigen.

Kohlensäurebildung

Hautartikel Kohlenstoffkreislauf

Nach der Funktion des Humus unterscheidet man:

Dauerhumus

Im Gegensatz zum Nährhumus wird der Dauerhumus nur sehr langsam abgebaut. Er ist ein aus organischen Stoffgruppen mit Hilfe Mikroorganismen neu entstandenes Produkt. Dauerhumus bildet den größten Teil der organischen Substanz (im allgemeinen über 90 %) und zusammen mit dem Ton die kolloidale Substanz des Bodens.

Seine überragende Bedeutung für die Bodenfruchtbarkeit verdankt er folgenden Eigenschaften:

• Auf Grund seiner Kolloidalen Struktur vermag der Dauerhumus sowohl Wasser als auch Nährstoffe zu binden, aufzuschliessen und wieder an die Pflanzen abzugeben. Das Wasser- und Nährstoffbindungsvermögen beträgt ein Vielfaches von dem des Tones.
• Er ist ein wesentliches Bau- und Stabilisierungselement des Bodengefüges.
• Seine dunkle Farbe fördert die Erwärmung der Bodenoberfläche.
• Er enthält die Hauptmasse des Bodenstickstoffs.

Nährhumus

Nährhumus bezeichnet die organischen Stoffe, die im Boden rasch abgebaut werden. Dazu gehören auf landwirtschaftlich genutzten Böden vor allem Wurzeln abgeernteter Früchte sowie eingearbeitete Ernterückstände, Gründüngung und wirtschaftseigene Dünger. Hinzu kommt die Körpersubstanz aller abgestorbenen Bodenorganismen. Der Nährhumus pflanzlicher Herkunft hat folgende Zusammensetzung:

• Kohlenhydrate (Cellulose, Zucker, Stärke; meist über 50 %)
• Lignin (der Holzstoff, je nach Verholzungsgrad der Pflanzen 10-40 %)
• stickstoffhaltige Verbindungen (meist weniger als 10 %)

Aufgaben des Nährhumus

• Er dient den meisten Bodenorganismen als Nahrungsquelle und ist damit die Voraussetzung für die biologische Aktivität des Bodens.
• Flach eingearbeitet bzw. als Wurzelmasse fein verteilt (nach dem Abbau der Wurzeln bleibt ein fein verästeltes Röhrensystem zurück) fördert er die Durchlüftung und Krümelung des Oberbodens.
• Mit dem Zellabbau werden die in der organischen Substanz gebundenen Pflanzennährstoffe wieder in den Stoffkreislauf zurückgeführt. Sie werden so für die Ernährung neuer Pflanzen verfügbar.
• Der Nährhumus liefert die Bausteine für den Aufbau der Huminstoffe des Dauerhumus.

Humusböden

Humusformen

Folgende verschiedene Formen von Humus gibt es:

Mullhumus

Hauptartikel Mull

Mullhumus ist stets eng mit der Tonmineralsubstanz verbunden (Ton-Humus-Komplex) und nicht abschwemm-, abblas- oder absiebbar. Mullhumus ist maßgeblich an der Bildung eines hohlraumreichen, stabilen Krümelgefüges basenreicher Böden beteiligt. Mullhumus entsteht durch biologische Umsetzung des Bodens und hat wesentlich andere Qualitäten als mechanisch aufgelockerter Boden. Regenwürmer sorgen durch ihre stetigen Kotablagerungen auf der Bodenoberfläche und in ihren Gängen dafür, dass der Oberboden fortwährend mit neu gebildetem Mullhumus versorgt wird.

Im Laubmischwald enthält Mullhumus etwa 6 % organische Substanz, zu dieser zählen die lebenden Wurzeln, die mit bloßem Auge erkennbaren Bodenlebewesen aber auch die in einer unvorstellbar großer Individuenzahl vorzufindenden Mikroorganismen. Durch diese lebenden Bestandteile wird der Boden humifiziert, aufgelockert und mineralisiert. Der Boden wird auch in seiner Konsistenz krümelig und durchlüftet. Dieses kontinuierliche selbsttätige Umarbeiten des Oberbodens führt an allen Oberflächen zu einem Reichtum an leicht verfügbaren Ionen und somit auch zu einer besseren Nährstoffversorgung der Pflanzen.

Anmoor

Hauptartikel Anmoor

Spaltenhumus oder Felshumusboden

Karrenfeld in den Dolomiten

Spaltenhumus oder Felshumusboden bezeichnet die Entstehung von Humus in Gesteinen und Bergwänden; die Humifizierung vollzieht sich von innen nach aussen durch die Biozönose verschiedener Lithobionten. Er besteht aus lehmgelben bis kastanienbraunen kalkigen Tonen und besitzt hohe Luftfeuchtigkeit und hohen Detritusgehalt. Auf Felsen entsteht er auf sogenannten Karrenfeldern und ergibt die Basis für alpine immergrüne Gewächse. Einzigartig ist seine Temperatur- Luftdruck- und Strahlen-Resistenz.

Moderhumus

Moderhumus ist typisch für sehr leichte Sandböden (unter 5 % Ton). Die Humusteilchen liegen lose zwischen den Sandkörnchen. Sie sind abschwemm-, abblas- und absiebbar. Die Auflagehorizonte sind durch Hyphen miteinander verfilzt. Typisch ist er für feuchtkühle Klimaverhältnisse krautarmer Laub- und Nadelwälder; man findet ihn auf nährstoffarmen Gesteinen. Moderhumus hat seine Bedeutung in erster Linie als Wasser- und Nährstoffspeicher.

Rohhumus

Der Rohhumus ist die ungünstigste Humusform: Schwer zersetzbare Vegetationsrückstände wie Nadelstreu bilden Auflagehumus (Streu) über dem Mineralboden. Rohhumus findet man auf biotisch inaktiven Böden, bei denen oftmals das schlechte Klima für die mangelhafte Umsetzung der Pflanzenabfälle verantwortlich ist. Genauso ist aber auch die Art und Zusammensetzung des abgestorbenen Pflanzenmaterials für den Verlauf der Umsetzung mitbestimmend. Beispielsweise ist die Streu der Nadelbäume schwerer zersetzbar als die der Laubbäume. Im allgemeinen sind Bestandteile wie Wachse, Harze sowie Gerbstoffe und auch Lignin am schwersten zersetzbar, folglich überdauern abgestorbene Pflanzenteile mit hohen Anteilen dieser Stoffe auch wesentlich länger und bringen nur minderwertigen Humus hervor (zum Beispiel wenn die klimatischen Bedingungen die Zersetzung zusätzlich behindern).

Bedeutung der Mikroorganismen im Rohhumus

Orbatiden (Bodenmilben) und Galumna obvius zersetzen Birkenlaub und scheiden durch ihren Darm Aminosäuren in einer fur die Aufnahme der Pflanzenwurzeln optimalen Form aus. Die dünne Humusdecke entsteht fast ausschliesslich aus solchen Milbenexkrementen. Sie sammeln sich ebenfalls auf zerfallenem Felsgrund über Flechten und anderen Lithobionten. Mit Hilfe von Darmsymbionten wird die von Collembolen und Tysanuren aufgenommene Zellulose in für den Boden wertvolle Eiweissverbindungen umgewandelt. Sie bilden zusammen Prähumusstufen, die nach und nach erst zu einer schmalen Humusdecke sich entwickeln.

Rot- Braun- und Schwarzerden

• Terra Rossa (Eine tonreiche, zur natürlichen Verkarstung neigende rötliche Erde. Unentbehrlich hierfür ist der im Kalkgestein entstehende Spaltenhumus. Spaltenhumus ist die in Bergwände hineinverlegte, von innen nach aussen wirkende Humifizierung des Gesteins. Wo sich Terra Rossa ungestört ablagern kann, entsteht hochwertiger, schwarzer Humus.)
• Terra preta
• Tschernosem
• indischer Regur

Podsol

Bei Podsolböden herrscht ein mangelnder Ausgleich zwischen Humusschicht und Unterboden. Eine dünne Schicht Rohhumus hat sich hier direkt auf mineralischem Rohboden gebildet, dazwischen erscheint die fahle Bleicherde . Unter ihr befindet sich eine steinharte Masse, der Ortstein.

Rendzina

Bei Rendzinaböden herrscht ein Ausgleich zwischen Ober- und Unterboden. Die Oberdecke hat lokale Einschlage von kreideweiß über rötlich (Lias, Laterit, Rotlehm) bis tiefschwarz. Die Durchmischung ist stets einseitig mineralisch mit anorganischem Übergewicht.

Humus-Bodenhorizont

Die Humusauflage eines naturbelassenen Bodens kann maximal drei Bodenhorizonte umfassen:

Mit O_l oder L wird der Streu-Horizont (engl.: litter - Streu) bezeichnet. Er enthält abgestorbene Pflanzenreste. Diese sind als solche noch ohne Einschränkung erkennbar und nach Pflanzenart klassifizierbar.

O_f bezeichnet den Fermentations-Horizont. Durch Fermentation und Vermoderung hat bereits eine weitgehende Zersetzung der Pflanzenreste stattgefunden. Noch sind Strukturen pflanzlicher Gewebe erkennbar, diese sind jedoch bereits mit Humuspartikeln vermengt. Zu den f-Böden zählen der Felshumusboden und der Skeletthumusboden (O/C-Böden).

O_h bezeichnet den Dauerhumus-Horizont mit dunkel gefärbten Huminstoffen. An dem darin enthaltenen Material sind keinerlei pflanzliche Strukturen mehr erkennbar. Die Zersetzung des Pflanzenmaterials hat ein weit fortgeschrittenes Stadium erreicht.

Nicht mit zur Humusauflage gehört der A_h-Horizont. Dieser ist der mineralische Oberboden und enthält meist durch tierische Aktivität (etwa Regenwürmer und Maulwürfe) erneuerten Humus; der Humusanteil beträgt hier maximal 30 Prozent. In der Feldwirtschaft wird durch Pflügen des Ackerbodens ein Grossteil des Bodenlebens gestört, dagegen kann eine Ackerbrache mit Pflanzenresten oder Stoppeln den Humus neu bilden.

Humus-Gehalt

Der Humusgehalt der Böden kann in weiten Grenzen schwanken. Er ist abhängig von der Pflanzendecke, vom Klima, von der Bodenfeuchte und der Bodennutzung. Auch hinsichtlich der Verteilung des Humus im Boden bestehen große Unterschiede: In Waldböden liegt die Hauptmasse des Humus als mehr oder weniger mächtige Deckschicht über dem Mineralboden (Auflagehumus, Rohhumus) (Im Tropischen Regenwald kann diese Deckschicht mehrere Meter erreichen, was zu einer Humuseinspeicherung führen kann).

In landwirtschaftlich genutzten Mineralböden ist der Humus mit dem Mineralanteil innig vermischt; der Gehalt nimmt von oben nach unten rasch ab. Etwa die Hälfte der gesamten organischen Substanz befindet sich im Ackerboden im Bereich der Krume, im Grünlandboden dagegen in den obersten 10 cm. Sonderfälle bilden die tiefreichenden, humosen Böden, wie zum Beispiel die Schwarzerden, die organischen Nassböden (saure Moorböden) oder angeschwemmtes Krumenmaterial (Kolluvien). Der mittlere Humusgehalt beackerter Mineralböden liegt in der Krume bei 1,8-2,5 %, bei Grünlandböden im Mittel der oberen 10 cm bei 5-8 %. Höhere Humusgehalte sind typisch für tonige Böden, feuchte bis nasse Böden und Böden in niederschlagsreichem Klima. Sandige Böden haben niedrigere Humusgehalte (Rohhumus)(1-2 %).

Die Unterschiede der Humusböden hängen von der Übereinstimmung des Untergrundes mit seiner Humusschicht ab. Diese Übereinstimmung bezieht sich auf Wasserhaushalt, Gehalt an Bodensalzen , Säurewert und seine mineralische Zusammensetzung, ferner Belichtung, Erosion, organischen Bestand, Durchlüftung und Krümelung sowie Mikroklima des Bodens.

Wenn einen halben bis einen Meter unter der Oberfläche ein wasserundurchlässiger Quellhorizont liegt, der keine Feuchtigkeit nach unten lässt, sondern alles nach oben drängt, verschiebt dies den Zustand der obersten Humusschicht um 150 Grad. Ist dagegen erst in sieben oder mehr Metern Tiefe derselbe Quellhorizont vorhanden, sind alle Gewächse auf Bewässerung von oben angewiesen. Letztendlich sind das Klima, die Lage, Windstrich, das nächstgelegene Einzugsgebiet eines Flusses und die Möglichkeit einer Überschwemmung entscheidende Faktoren für die Humusbodenbeschaffenheit.

Bearbeiten von Humus

Ausgleichsverhältnis der Bodenmineralien

siehe auch Pufferbereich (Bodenkunde), Boden-pH, Kalkung

Im Boden findet ein ständiger Abbau und Aufbau von Humus statt. In einem stabilen Ökosystem (zum Beispiel Wald, altes Grünland) halten sich beide Vorgänge die Waage, das heißt der Humusgehalt verändert sich nicht bzw. wird gespeichert. Die Bodenbearbeitung verstärkt den Humusabbau. Deshalb muss eine ausreichende Zufuhr von organischer Substanz (Humusversorgung) immer wieder erfolgen. Der Einfluss des Ackerbaus auf den Humusgehalt des Bodens lässt sich gut an Grünlandumbrüchen zeigen: Die unter Grünland höheren Humusgehalte sinken in den ersten Jahren der Ackernutzung rasch ab und stellen sich allmählich auf einen von Standort zu Standort unterschiedlichen, niedrigen Wert ein. Bei Neuansaat von Grünland nehmen sie allmählich wieder zu. Wenn der Resthumusgehalt, wie er in unseren Ackerböden vorkommt, auch relativ stabil ist (er liegt in der Krume etwa zwischen 1,8 und 2,5 %), so ist er doch nicht unangreifbar. Er kann zum Beispiel durch intensiven Hackfruchtbau heruntergewirtschaftet werden. Bei der Monokultur ist der Humusschwund rapide.

Wenn man beispielsweise Fichten mit Kalisalz düngt, verringert sich der Kalkgehalt der Nadeln. Zuckerrüben werden mit Kali gedüngt, damit durch einen größeren Blattschopf mehr Zuckersaft gespeichert wird. Solche Gleichgewichtsverschiebungen ziehen unweigerlich Veränderungen der Bodenbeschaffenheit nach sich. Die überreiche Kalidüngung verdichtet den Boden durch Verschlämmung (anorganische Versalzung), sodass sich die anorganische Aufschließung nicht mehr harmonisch vollzieht. Ein chemisches Gegenteil ist die mineralische Bodenverarmung durch Auswaschung.

Reifer, fruchtbarer Humus enthält Bodenmineralien mengenmäßig gering, dafür aber harmonisch in Spurenelementen: maximal 2 % Kali, 1,5 % Phosphor und zwischen 0,1' und 0,3 % Stickstoff. Die Pflanzenwurzel nimmt nur außerordentlich verdünnte Bodenlösungen auf (1-2 Gramm Nährsalze auf einen Liter Wasser). Der pH-Wert sollte zwischen 7-9 liegen.

Organische Düngung

Das Charakteristikum von Humus besteht in einem biozönotischen Gleichgewicht sämtlicher edaphischen Organismen zueinander. Darum ist jede Art von Dünger daraufhin zu prüfen, ob er das Edaphon unterstützt oder schädigt.

Die Zufuhr organischer Substanz erfolgt durch

• die bei der Ernte auf dem Feld verbleibenden Ernterückstände (Wurzeln, Stoppeln, Stroh, Sprossmasse),
• den gezielten Anbau von Zwischenfrüchten zur Gründüngung und durch
• Wirtschaftsdünger (Mist, Gülle, Kompost, Klärdünger)
• Rindenhumus

Die Menge der dem Boden zugeführten organischen Substanz wird sehr von der Art der angebauten Pflanze und ihrer Beerntung bestimmt. Es kommt nicht darauf an, dass dem Boden Nährstoffe in großen Mengen verabreicht werden, sondern dass sie vom Boden verarbeitet werden können. Ernterückstände, Zwischenfrüchte, Stallmist und Gülle sind in ihrer Wirkung auf den Humusgehalt unterschiedlich zu bewerten. Nitratdüngung (auch im Stallmist) erweist sich bei Nässe und hohen Temperaturen als nachteilig, da sich bei schlechter Sauerstoffzufuhr Gase bilden (Nitratakzeptanz und geringe Nitritadsorption). Auch kann bei großem Nitratvorkommen eine rückläufige Entwicklung auftreten. Dabei entsteht eine Nitratreduktion, d.h. es bildet sich aus Nitrat Nitrit und daraus Ammoniak (Das Bacterium coli kann Nitrat direkt zu Ammoniak umwandeln)

Bei den Ernterückständen handelt es sich dagegen um zersetzliche Substanzen, deren Abbau um so schneller erfolgt, je weicher (weniger verholzt) und eiweißreicher sie sind.

Humusersatz

Um neuen Humus zu erzielen ist es nicht damit getan, nur organische Abfälle zur Neuproduktion einzusetzen, sondern es muss durch gezielte Impfung mit Lithobionten auf dem Weg der Zersetzung von Mineralien neuer Humus geschaffen werden.

Schlussbetrachtung

Letzten Endes ist das Mikroklima, durchsetzt von Mykorrhizen, Knöllchenbakterien, Protozoen und Zoogloeen von grundentscheidender Bedeutung für die Erhaltung des Ökologischen Gleichgewichts im Humus. Von der Assimilation über den Lebensvorgang und Zerfall der Lebewesen bis hin zur neuen Chance eines Sämlings ist die Humusbildung, Humusspeicherung und der Humusverbrauch in einen riesigen Biologischen Kreislauf involviert.

Schutz vor Bodenerosion

Durch Wasserspeicherung, Kapillarfähigkeit des Wassers und Permeabilität wird der Oberboden vor Aushagerung und damit Bodenerosion geschützt.

Klimaausgleich

Wald und Humusboden stehen in einem essentiellen ökologischen Zusammenhang, welche sich monistisch in den Kreislauf Boden - Wasser - Klima einbetten.

Humifizierungsfolge

Die Entwicklungslinie der Humifizierung vollzieht sich nach der Stufenfolge:

Zoogloea - Protodetritus - Detritus - Humus

Quellen

 Hinweis:  Dieser Artikel entspricht zum Grossteil der Humusforschung nach Annie Francé-Harrar

Weblinks

Wiktionary: Humus – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Hypersoil-Seite der Uni Münster

Kategorie:Bodenkunde Kategorie:Agrarwissenschaft