Elemente, Schulbuch

156 6 LUFT, WASSER, BODEN – UNSERE UMwElT Stickstoff im Boden Stickstoffverbindungen sind eine der wichtigsten Substanzgruppen zur Pflanzener- nährung. Daher soll an dieser Stelle der Kreislauf des Stickstoffs näher betrachtet werden. Atmosphärischer Stickstoff ist für die meisten Pflanzen nicht verwertbar. Er muss in lösliche Bodenstickstoffverbindungen umgewandelt werden. Diese Umwandlung erfolgt einerseits bei Gewittern. Die Blitze regen die NO-Produktion aus dem Stick- stoff und dem Sauerstoff der Luft an. (Siehe Kap. 5.2) Die entstandenen Stickstoff- oxide werden als Salpetersäure mit dem Regen in den Boden gewaschen und dort zu Nitraten abgepuffert. Einige Pflanzen – die Leguminosen – wandeln Luftstickstoff mit Hilfe von Bakterien (Knöllchenbakterien) in Nitrat um. Die dazu notwendige Energie erhalten die Bak- terien von der Pflanze. Andere Bodenbakterien leben wieder davon, Nitrat als Oxi- dationsmittel zu verwenden und zu Stickstoff zu reduzieren. Sie verringern den Stickstoffgehalt des Bodens. Neben dem Kreislauf mit der Luft spielt der Kreislauf durch Verrottung von Pflanzen oder deren Verwertung durch Tiere die bedeutendste Rolle (Abb. 156.3). Pflanzen- eiweiß wird (tierisch oder bakteriell) abgebaut. Endprodukt des tierischen Abbaus ist Harnstoff (in Harn und Fäkalien), der zu Ammoniumsalzen zerfällt. Auch beim bakteriellen Abbau entstehen Ammoniumverbindungen. Diese werden durch oxi- dierende Mikroorganismen mit Luftsauerstoff über Nitrit zu Nitrat oxidiert und ste- hen als Nitrat der nächsten Pflanzengeneration zur Verfügung. pH-Wert der Böden Entscheidend für die Bodenfruchtbarkeit ist auch der pH-Wert des Bodens. Kalk sorgt hier mit seiner Pufferkapazität für eine pH-Stabilisierung. Daher sind kalkhäl- tige Böden auch weniger anfällig für saure Niederschläge. Eine zu starke Versaue- rung der Böden mobilisiert Aluminium-Ionen (Abb. 157.1). Sie stören als lösliche Sal- ze den Calciumhaushalt der Pflanzenwurzeln. Daher wird auf kalkarmen Böden zusätzlich zu den Nährstoffen auch mit Kalk gedüngt. Dies ist aber großflächig in Wäldern nur schwer möglich. Daher sieht man in den sauren Luftschadstoffen (so- wohl SO 2 als auch NO x ) die Hauptursache des Waldsterbens. Die Schadstoffe greifen Nadeln und Blätter direkt an und schwächen den Baum zusätzlich durch Bodenver- sauerung. Moorböden – zB im Waldviertel – enthalten oft keinen Kalk und auch keinen Ton (Torf). Sie können sehr stark sauer reagieren (pH 3–4). Nur diesen Böden angepass- te Pflanzenarten können dort existieren. Diese Pflanzen vertragen dann aber neu- trale oder basische Böden nicht. Im Ziergartenbereich sind Rhododendren und Aza- leen als „Moorbeetpflanzen“ bekannt. Wenn sie gedeihen sollen, muss vor der Pflanzung der Boden ausgetauscht werden. Aber auch ein zu stark basischer Boden bringt für die meisten Pflanzen Nachteile. Die Aufnahme von Phosphat ist dann erschwert, da lösliche Hydrogenphosphate in schwer lösliche Phosphate umgewandelt werden. Der Stickstoffgehalt des Bodens wird in der Ammoniumstufe teilweise in freien Ammoniak umgewandelt und ent- weicht. Boden und Landwirtschaft Die wichtigste Rolle für die Landwirtschaft spielt eine regelmäßige Wasserversor- gung. In unseren Breiten steht meist eine ausreichende Menge Niederschlagswas- ser zur Verfügung. Das überschüssige Wasser versickert und wird mit den Grund- wasserströmen und Flüssen abtransportiert. In Trockenzonen muss künstlich bewässert werden. Dabei kann es zu großen Bodenproblemen kommen. Ist die Bewässerung nicht ausreichend, so verdunstet das Wasser, anstatt zu versickern. Dabei lösen sich Salze aus tieferen Bodenschichten im Wasser. Diese Salzlösungen steigen kapillar hoch. Durch die starke Verdunstung wird die obere Bodenschicht so immer stärker mit Salzen (Gips, Natriumchlorid) angereichert. Es kommt zu Salzaus- blühungen und der Boden wird unfruchtbar. Verrotten Bildung von Huminsäuren Pflanzen HUMUS B O D E N N 2 O CH 4 N 2 CO 2 O 2 Eiweiß lösliche N-Verbindungen Nitrat Bakterien Abb. 156.3: Verrottung von Pflanzen Abb. 156.2: Gasaustausch im Boden Abb. 156.1: Humusbildung Nur zu Prüfzweck n – Eigentum des Verlags öbv