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GRUNDLAGEN DER BODENWISSENSCHAFT: HUMIFIZIERUNG UND MINERALISIERUNG

Der Hauptfokus der regenerativen Landwirtschaft liegt auf dem Humusaufbau. Doch wie entsteht überhaupt Humus? Wie funktionieren die Auf- und Abbauprozesse? Und welche Faktoren beeinflussen diese Mechanismen? Im folgenden Artikel bekommt ihr eine kleine Einführung in die Bodenwissenschaft des Humus.


Was ist Humus?

Als Humus bezeichnet man die gesamte tote organische Substanz im Boden, unabhängig ob diese mikrobiellen,pflanzlichen oder tierischen Ursprungs ist. Dabei liegt Humus nicht unverändert in der Erde vor, sondern unterliegt konstant den Prozessen der Humifizierung (Humus-Aufbau) und Mineralisierung (Humus-Abbau).


Humifizierung

Humifizierung beschreibt konkret die Umsetzung von abgestorbenem, organischem Material im Boden durch Bodenlebewesen zu Humus. Die organische Substanz wird von Makrofauna, z.B. Regenwürmern und Schnecken, zerkleinert, aufgenommen und wieder ausgeschieden. Danach wird sie von Einzellern und Mikroorganismen, wie z.B. Pilze oder Bakterien, weiter verwertet. Organische Substanz wird also erst von verschiedenen Teilen des Edaphons (=Bodenlebens) gefressen und wieder ausgeschieden. Diese Zerkleinerung ist wichtig, da damit die Oberfläche der Partikel für Mikroorganismen leichter besiedelbar ist. Dadurch werden komplexe organische Substanzen, wie beispielsweise Cellulose, in einfachere Verbindungen, wie Aminosäuren, abgebaut. In Folge biochemischer Prozesse wird außerdem organisches Material durch die Organismen zu sogenannten Huminstoffen umgewandelt. Die verschiedenen Huminstoffe sind sogenannte Fulvinsäuren, Huminsäuren oder Humine. Diese unterscheiden sich in Farbe, Löslichkeit sowie Sauerstoff- und Kohlenstoffgehalt und geben humusreichen Böden die typisch schwarz-dunkelbraune Farbe.




Inspiration: Quelle: DLG-Sonderheft Humus (2020)



Mineralisierung

Der entstandene Humus kann durch Mikroorganismen jedoch wieder weiter abgebaut werden. Erst dabei werden die darin gespeicherten Mineral- und Nährstoffe für die Pflanze verfügbar gemacht. Dieser Prozess des Humusabbaus wird Mineralisierung genannt. In der Mineralisierung bauen Mikroorganismen den Humus in anorganische Produkte wie Wasser, CO2 und Mineralstoffe ab. Die Pflanze kann die neu verfügbaren Nährstoffe daraufhin durch ihre Wurzeln aufnehmen und verwerten. Der zuvor im Humus gespeicherte Kohlenstoff wird wieder frei.


Einflussfaktoren

Mineralisierung funktioniert nur unter Sauerstoffzufuhr. Deshalb kann in wassergesättigten Böden wie Mooren weitaus mehr Humus aufgebaut und damit Kohlenstoff gespeichert werden, als an trockenen Standorten. Die Temperatur hat ebenfalls Einfluss auf die Intensität der Mineralisierung. Mikroorganismen sind bei Wärme weitaus produktiver als bei Kälte. Dadurch ist in den Tropen trotz hoher Einträge an organischer Substanz nur eine dünne Humusschicht vorhanden. Nasse Standorte haben also geringere Mineralisierungsraten und können mehr Humus aufbauen als warme,trockene Böden.


Nähr - und Dauerhumus

Der von der Mineralisierung abbaubare Humus wird auch als Nährhumus bezeichnet. Er umfasst 20-50% der gesamten Humusstoffe. Nährhumus ist mobil im Boden und kann von Mikroorganismen weiter umgesetzt werden. Dauerhumus ist hingegen organische Substanz die Verbindungen mit Ton- und Feinschluffpartikeln im Boden bildet. Dadurch ist sie vor Abbau geschützt und stabilisiert.


Humussaldo

Bleibt ein landwirtschaftliches Nutzungssystem über Jahre hinweg unverändert, stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Humifizierung und Mineralisierung ein. Dieses kann durch verschiedene Anbaumethoden, z.B. humusmehrende Kulturen, verschoben werden. Der maximale Humusgehalt wird dabei von Umweltbedingungen und Bodeneigenschaften bestimmt. An diesem Punkt pendelt sich der Humusauf- und abbau auf ein gleiches Niveau ein. Ist dieses Gleichgewicht erstmal erreicht, muss trotzdem konstant humusmehrend gewirtschaftet werden. Damit ist stets genügend organische Substanz für die Humifizierung vorhanden. Bei einem Stopp der regenerativen Praktiken, würde die Mineralisierung überwiegen, Humus abgebaut und Kohlenstoff freigesetzt werden.




Quellen:

https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/3707.pdf

https://www.bmel.de/DE/themen/landwirtschaft/pflanzenbau/bodenschutz/humus-1-was-ist-das.html

https://www.landwirtschaft.sachsen.de/grundlagen-20438.html

Scheffer/Schachtschabel Lehrbuch der Bodenkunde / überarbeitet und ergänzt von Wulf Amelung, Hans-Peter Blume, Heiner Fleige, Rainer Horn, Ellen Kandeler, Ingrid Kögel-Knabner, Ruben Kretzschmar, Karl Stahr und Berndt-Michael Wilke (2018)