Wasserspeicherung im Boden - Humus als Schlüsselelement

Stell dir vor, dein Boden könnte selbst in den trockensten Zeiten genug Wasser für deine Pflanzen speichern. Humus, oft nur als einfacher Bestandteil des Bodens betrachtet, ist tatsächlich das Schlüsselelement für ein fruchtbares und gesundes Bodenökosystem. In diesem Artikel erfährst du, wie Humus durch seine einzigartige physikalische und chemische Beschaffenheit enorm zur Wasserspeicherung beiträgt, indem er bis zum Fünffachen seines Gewichts an Wasser halten kann. Entdecke, welche praktischen Methoden du anwenden kannst, um den Humusgehalt in deinem Boden zu erhöhen, und lass dich von inspirierenden Erfolgsgeschichten motivieren, die die Vorteile einer verbesserten Bodenstruktur und gesteigerten Dürretoleranz in der Landwirtschaft aufzeigen. Tauche ein in die Welt des Humus und mache deinen Betrieb zukunftsfähiger.

Kernaussagen 

• Essentielle Rolle im Ökosystem: Humus ist mehr als nur ein Bodenbestandteil; er ist das Kernstück eines fruchtbaren und gesunden Bodenökosystems, das entscheidend für die Wasserspeicherung und -verfügbarkeit ist.

• Wasserspeicherung durch Humus: Durch seine physikalische und chemische Struktur kann Humus bis zum Fünffachen seines Eigengewichts an Wasser speichern, was die Bodenfeuchtigkeit während Trockenperioden erheblich verbessert.

• Methoden zur Humussteigerung: Der Artikel bietet praktische Ansätze, wie die Anwendung von Kompost, der Anbau von Zwischenfrüchten und reduzierte Bodenbearbeitung, um den Humusgehalt im Boden zu erhöhen und damit die Bodengesundheit und -fruchtbarkeit langfristig zu verbessern.

Einführung: Was ist Humus?

Bevor wir der Frage auf den Grund gehen, wie Humus Wasser speichern kann, schauen wir uns zunächst an, was Humus eigentlich genau ist und wie er entsteht. 

Humus ist weit mehr als nur ein Bestandteil des Bodens; er ist das Herzstück eines fruchtbaren und gesunden Bodenökosystems. Humus ist die Gesamtheit der abgestorbenen organischen Substanz im Boden. Dieses komplexe Gemisch organischer Stoffe hat seinen Ursprung in pflanzlichen, tierischen und mikrobiellen Quellen. Es ist das Endergebnis eines fortwährenden Prozesses der Zersetzung und Umwandlung organischer Materialien durch Bodenorganismen wie Bakterien, Pilze und Kleinlebewesen.

Die Zusammensetzung von Humus ist vielfältig und variiert je nach Bodenart, Klima und den vorhandenen organischen Materialien. 

Wie genau speichert Humus Wasser?

Humus speichert Wasser durch seine einzigartige physikalische und chemische Struktur, die es ihm ermöglicht, große Mengen an Wasser zu absorbieren und zu binden. Dies geschieht vor allem durch zwei Mechanismen:

1. Physikalische Speicherung: Humus verbessert die Bodenstruktur, indem er die Bildung von Aggregaten fördert, die wiederum die Porosität und das Wasserrückhaltevermögen des Bodens erhöhen. Die poröse Struktur des Humus schafft mehr Raum für Wasser, das dann in diesen Poren gespeichert wird und gegen die Schwerkraft gehalten werden kann.

2. Chemische Bindung: Humus besteht aus organischen Substanzen, die hydrophile (wasserliebende) Eigenschaften besitzen, insbesondere durch Huminsäuren und Fulvosäuren. Diese Moleküle können Wassermoleküle durch Wasserstoffbrückenbindungen und andere Wechselwirkungen anziehen und binden, was zu einer erhöhten Wasserspeicherung führt. 

Durch diese Mechanismen kann Humus effektiv Wasser speichern und es den Pflanzenwurzeln bei Bedarf zur Verfügung stellen, was insbesondere in trockenen Perioden von großer Bedeutung ist.

Die Rolle von Humus in der Bodenstruktur - ein Blick in die Bodenphysik

Humus ist unter anderem aus Huminsäuren, Fulvosäuren und Humin aufgebaut. Diese Substanzen tragen zur Bildung von Bodenaggregaten bei. Wie genau diese im Boden aufgebaut sind ist im Folgenden verbildlicht: 

Quelle: Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft

Diese Aggregate erhöhen die Porosität des Bodens, was bedeutet, dass mehr Raum für Luft und Wasser im Boden vorhanden ist. Eine gut strukturierte, poröse Bodenbeschaffenheit erleichtert das Eindringen und die Speicherung von Wasser, was die Wasserverfügbarkeit für Pflanzen in Zeiten der Trockenheit verbessert. Zusätzlich ermöglicht eine verbesserte Bodenstruktur eine effizientere Durchwurzelung, wodurch Pflanzen besser auf tiefer liegende Wasserreserven zugreifen können. Dies führt zu einer erhöhten Widerstandsfähigkeit der Pflanzen gegen Trockenstress und unterstützt eine gesündere und nachhaltigere landwirtschaftliche Praxis. Insgesamt verbessert Humus nicht nur die physikalischen Eigenschaften des Bodens, sondern trägt auch dazu bei, das Wassermanagement im Ackerbau wesentlich effizienter zu gestalten.

Wie viel Wasser kann Humus speichern? 

Die Werte, wie hoch die Wasserspeicherung durch den Humusaufbau tatsächlich ist, schwanken. Generell gilt die Regel, dass Humus das drei- bis fünffache seines Eigengewichts in Form von Wasser speichern kann. Das bedeutet, dass ein Kilogramm Humus zwischen drei und fünf Liter Wasser speichern kann. 

Studien der National Soil Survey der USA haben gezeigt, dass durch das Hinzufügen von Humus zum Boden mehr Wasser für Pflanzen verfügbar wird. Je nach Bodenart kann für jeden zusätzlichen Prozentpunkt an Humus die Menge des Wassers, das Pflanzen nutzen können, um bis zu 1,13 % steigen. Speziell bei einem schluffigen Lehmboden bedeutet eine Erhöhung der nutzbaren Wassermenge um 1,03 %, dass pro Hektar etwa 31.000 Liter mehr Wasser für Pflanzen zur Verfügung stehen.

Porengrößenverteilung und nutzbare Feldkapazität (nFK)

Die Porengrößenverteilung im Boden, die maßgeblich durch den Humusgehalt beeinflusst wird, ist ein Schlüsselfaktor für die Wasserhaltefähigkeit des Bodens. Humus trägt zur Bildung von Mittelporen bei, die für die Wasserspeicherung und -verfügbarkeit für Pflanzenwurzeln entscheidend sind. Diese Mittelporen sind groß genug, um Wasser gegen die Schwerkraft zu halten, aber klein genug, um es nicht zu schnell durch Drainage zu verlieren. Es folgt eine Tabelle mit den Porendurchmessern und welche Eigenschaften sie mit sich bringen. 

Eigenschaften der verschiedenen Porendurchmesser 

Dieses Gleichgewicht ist für die Aufrechterhaltung einer konstanten Wasserversorgung der Pflanzen essenziell, insbesondere in Zeiten geringer Niederschläge. 

Durch die daraus resultierende verbesserte Bodenstruktur, kommt es zu einer erhöhten Infiltrationsrate und somit reduziert sich das Potenzial für Oberflächenabfluss und Erosion.

Vorteile der Wasserspeicherung durch Humus für die Landwirtschaft

Der Aufbau von Humus im Boden bietet zahlreiche Vorteile für die Landwirtschaft, insbesondere in Bezug auf die Wasserspeicherung. Diese Vorteile umfassen:

1. Verbesserte Wassereffizienz: Humus erhöht das Wasserspeichervermögen des Bodens, was bedeutet, dass Böden mehr Regenwasser und Bewässerungswasser aufnehmen und speichern können. Dies reduziert die Notwendigkeit häufiger Bewässerung, spart Wasserressourcen und kann in Trockenperioden entscheidend sein, um Pflanzen am Leben zu erhalten.

2. Erhöhte Dürretoleranz: Durch die verbesserte Wasserspeicherfähigkeit können Pflanzen auch in Zeiten geringer Niederschläge über längere Zeiträume hinweg auf Wasser zugreifen. Dies steigert die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen gegen Dürre und kann die Ernteerträge stabilisieren, selbst unter schwierigen klimatischen Bedingungen.

3. Schutz bei starken Regenfällen: Humus wirkt wie ein Schwamm und kann bei Starkregenereignissen große Mengen an Wasser aufnehmen. Dies hilft, Überschwemmungen und Oberflächenabfluss zu vermindern, was die Risiken von Wasserschäden auf den Feldern und in angrenzenden Gebieten reduziert.

4. Reduzierte Erosion und Bodenverlust: Die Bindung von Bodenpartikeln durch Humus vermindert die Erosion erheblich. Dies schützt den Boden vor dem Abwaschen durch Regen und Wind, was besonders in hügeligen und bergigen Regionen von Bedeutung ist.

5. Verbesserung der Bodenstruktur: Humus fördert die Bildung von Bodenaggregaten, die eine lockere und krümelige Struktur schaffen. Dies erleichtert die Bodenbearbeitung und verbessert die Belüftung des Bodens, was wiederum das Wurzelwachstum und die allgemeine Pflanzengesundheit unterstützt. Auch die Infiltration von Wasser wird erleichtert, was Oberflächenverdunstungen reduziert und Wasser für Pflanzen verfügbar macht. 

6. Langfristige ökonomische Vorteile: Durch die Verbesserung der Bodengesundheit und die Reduzierung der Abhängigkeit von künstlichen Bewässerungssystemen und Düngemitteln können Landwirte langfristig Kosten sparen und gleichzeitig die Erträge und die Qualität ihrer Produkte steigern.

Diese Vorteile zeigen, dass der Aufbau von Humus eine zentrale Strategie für nachhaltige landwirtschaftliche Praktiken darstellt, die nicht nur die Produktivität und Widerstandsfähigkeit landwirtschaftlicher Systeme erhöhen, sondern auch bedeutende ökologische und ökonomische Vorteile bieten.

Praktische Methoden zur Steigerung des Humusgehalts im Boden

In der Landwirtschaft gibt es verschiedene praktische Methoden zur Steigerung des Humusgehalts im Boden, die sowohl die Bodenfruchtbarkeit als auch die Wasserspeicherfähigkeit verbessern können. Diese Methoden sind besonders wichtig, um nachhaltige landwirtschaftliche Praktiken zu fördern und die Gesundheit des Bodens langfristig zu unterstützen. Hier sind einige effektive Ansätze:

1. Kompostierung und Anwendung organischer Düngemittel:

Die regelmäßige Anwendung von Kompost oder anderen organischen Düngemitteln wie Mist oder Gülle trägt wesentlich zur Erhöhung des organischen Materialgehalts im Boden bei. Diese Materialien fördern die Aktivität von Bodenmikroorganismen, die organische Stoffe in Humus umwandeln.

2. Anbau von Zwischenfrüchten und Gründüngung:

Zwischenfrüchte wie Leguminosen (z.B. Klee, Lupinen), Gräser (z.B. Roggen, Hafer) oder andere Pflanzen werden zwischen den Hauptanbauzeiten gepflanzt. Diese Pflanzen verbessern durch ihre Wurzelsysteme die Bodenstruktur und hinterlassen nach ihrem Absterben organische Rückstände, die zu Humus werden. Bei der Gründüngung werden Pflanzen speziell zur Bodenverbesserung angebaut und vor der Blüte in den Boden eingearbeitet, um den Humusgehalt direkt zu erhöhen.

3. Reduzierte Bodenbearbeitung:

Verfahren wie die konservierende Bodenbearbeitung oder No-Till-Methoden (Direktsaat ohne vorheriges Pflügen) helfen, den Boden weniger zu stören, wodurch die natürliche Struktur und der Humusgehalt erhalten bleiben. Weniger Störung bedeutet auch weniger Sauerstoff im Boden, was die Oxidation von Humus verlangsamt und den Kohlenstoff im Boden speichert.

4. Mulchen:

Das Ausbringen von Mulchmaterial, wie Stroh, Holzschnitzel oder Blätter, auf der Bodenoberfläche hilft, Feuchtigkeit zu bewahren, die Bodentemperatur zu regulieren und organische Substanz direkt an der Oberfläche bereitzustellen, die nach und nach in den Boden eingearbeitet wird und den Humusgehalt erhöht.

5. Agroforstwirtschaft:

Die Integration von Bäumen und Sträuchern in landwirtschaftliche Systeme kann ebenfalls zur Humusbildung beitragen. Die tiefen Wurzelsysteme dieser Pflanzen helfen, den Boden zu lockern und organische Substanz tief in den Boden einzubringen, was die Humusbildung in tieferen Bodenschichten fördert.

6. Erosionsschutzmaßnahmen:

Maßnahmen zum Schutz vor Bodenerosion, wie das Anlegen von Terrassen, Windschutzstreifen oder der Einsatz von Bodendeckern, tragen dazu bei, den Boden und die organische Substanz vor Verlust durch Wind und Wasser zu schützen.

Diese Methoden sind nicht nur effektiv, um den Humusgehalt zu steigern, sondern bieten auch zahlreiche andere Vorteile wie verbesserte Bodenstruktur, erhöhte Wasserspeicherfähigkeit und gesteigerte Biodiversität, die alle zur Resilienz und Nachhaltigkeit landwirtschaftlicher Systeme beitragen.

Nachhaltig mit Klim – das lohnt sich 

Wir von Klim erkennen die Bedeutung von Humus für eine nachhaltige Landwirtschaft und bieten Landwirten bei der Umstellung auf Regenerative Landwirtschaft finanzielle Anreize für die Speicherung von CO₂ im Boden. Landwirte werden für den Aufbau von Humus und die Reduzierung von Emissionen belohnt, was zur Verbesserung der Bodengesundheit und zum Klimaschutz beiträgt.

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Stimmen aus der Praxis

“Die große Herausforderung, vor allem für Brandenburg und Sachsen-Anhalt, ist die Trockenheit. Vor allem in 2018 hatten wir damit sehr zu kämpfen. Um unsere Böden wieder fit zu machen, versuchen wir, Humus aufzubauen, um mehr Wasser über den Winter speichern zu können, welches während der Sommertrockenheit zur Verfügung stehen soll. Regenerative Maßnahmen spielen dabei eine große Rolle.”

“Was ich jetzt überlege zu probieren, ist Getreide in größerem Reihenabstand anzubauen und eine Untersaat mit einzusäen. Wobei es bei der Trockenheit eine Herausforderung wird, die Untersaat überhaupt zu etablieren. Allerdings hatten die dünneren Pflanzenbestände dieses Jahr bei der Trockenheit einen positiven Effekt.”

Fazit

Insgesamt wird in diesem Artikel die wichtige Rolle von Humus bei der Speicherung von Wasser im Boden verdeutlicht. Es wird aufgezeigt, wie der Aufbau von Humus nicht nur die Wassereffizienz verbessert, sondern auch die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen gegenüber Dürreperioden erhöht. Angesichts der aktuellen Herausforderungen des Klimawandels werden Landwirte vor Probleme gestellt, die aktiv bekämpft werden müssen. Der Aufbau von Humus spielt in der Landwirtschaft eine essenzielle Rolle. Er trägt nicht nur zur Steigerung der Erträge bei, sondern auch zur langfristigen Gesundheit und Nachhaltigkeit unserer Böden, was letztendlich eine zukunftsfähige Nahrungsmittelproduktion sicherstellt. 

FAQs

Was ist Humus und warum ist er wichtig für die Wasserspeicherung im Boden?

Humus ist die organische Substanz im Boden, die aus abgestorbenen Pflanzenresten, Mikroorganismen und anderen organischen Materialien besteht. Diese Substanz ist entscheidend für die Wasserspeicherung und -regulierung im Boden. Humus hat die Fähigkeit, ein Vielfaches seines eigenen Gewichts an Wasser zu binden und zu speichern. Diese Eigenschaft ist besonders wichtig in Böden, die anfällig für Austrocknung sind, wie sandige oder stark bearbeitete Böden. Durch seine hohe Wasserspeicherfähigkeit hilft Humus, die Bodenfeuchtigkeit über längere Zeiträume zu bewahren, was für das Pflanzenwachstum und die Bodengesundheit von großer Bedeutung ist. Darüber hinaus trägt Humus zur Regulierung des Wasserflusses im Boden bei, indem er die Infiltrationsrate und die Verteilung des Wassers im Bodenprofil beeinflusst.

Kann die Erhöhung des Humusgehalts im Boden zur Vermeidung von Trockenstress beitragen? 

Ja, die Erhöhung des Humusgehalts im Boden ist eine effektive Strategie zur Verbesserung der Dürretoleranz. Ein höherer Humusgehalt steigert die Wasserspeicherfähigkeit des Bodens, was bedeutet, dass mehr Wasser für die Pflanzen verfügbar ist, insbesondere während Trockenperioden. Durch die verbesserte Wasserspeicherung können Pflanzen längere Trockenphasen überstehen, ohne dass es zu einem signifikanten Rückgang des Wachstums oder der Erträge kommt. 

Welche Rolle spielen Mikroorganismen im Zusammenhang mit Humus und Wasserspeicherung? 

Mikroorganismen spielen eine zentrale Rolle in der Bildung und dem Abbau von Humus. Sie sind verantwortlich für den Abbau organischer Substanzen und deren Umwandlung in Humus. Dieser Prozess trägt nicht nur zur Anreicherung des Bodens mit Nährstoffen bei, sondern beeinflusst auch maßgeblich die Bodenstruktur und Wasserspeicherfähigkeit. Mikroorganismen helfen, organische Substanzen in stabilere Humusformen umzuwandeln, die Wasser effizient speichern und langsam an die Pflanzenwurzeln abgeben können. 

Wie unterstützt Klim Landwirte bei der nachhaltigen Landwirtschaft? 

Klim bietet Landwirten umfassende Unterstützung bei der Umstellung auf regenerative Landwirtschaftspraktiken. Angeboten werden finanzielle Anreize für Maßnahmen, die zur Speicherung von CO₂ im Boden beitragen, wie den Aufbau von Humus und die Reduzierung von Emissionen.