Ertragsverluste durch Bodenverdichtung

Bodenverdichtung ist ein weit verbreitetes Problem in landwirtschaftlich genutzten Flächen. Am häufigsten betroffen sind Acker- und Gemüsebauböden, die mit schweren Maschinen befahren werden. Dabei kommt es zur sogenannten aktiven Bodenverdichtung. Diese tritt meist nur lokal auf, ist jedoch umso stärker ausgeprägt, je feuchter der Boden zum Zeitpunkt der Befahrung ist.

Passive Bodenverdichtung hingegen tritt auf, wenn der Boden nicht bewachsen und durchwurzelt ist. Durch die fehlende Energieversorgung durch die Pflanzen, bildet sich das Bodenleben zurück und die Krümel zerfallen in feine Teilchen. Der Boden sackt in sich zusammen, die Feinteilchen werden ausgewaschen und sammeln sich meist in einer Tiefe von 20-30 cm, wo sie eine harte, wasserundurchlässige Schicht bilden.

Diese zweite Form der Verdichtung betrifft immer die gesamte von Pflanzen nicht bedeckte Fläche. Im Gegensatz zur gut erkennbaren aktiven Verdichtung bleibt passive Verdichtung oft unbemerkt, da sie langsam und meist über Jahre hinweg entsteht.

Was genau in verdichteten Böden abläuft, liest du in diesem Blogbeitrag.

In verdichteten Böden ist der Wasser- und Luftaustausch schwer beeinträchtigt.

Ertragsverluste - wegen Bodenverdichtung

Bodenverdichtung ist nicht nur ein physikalisches, sondern ebenso ein biologisches und chemisches Problem. Der französische Agronom und Experte für Redoxprozesse Olivier Husson kommt in seinen Fachpräsentationen regelmässig auf dieses Thema zu sprechen.

Eine Bodenverdichtung setzt eine Abwärtsspirale in Gang, die Bodenfruchtbarkeit, Wasserhaushalt und Pflanzenwachstum zunehmend beeinträchtigt.

Die anfänglich rein physikalischen Veränderungen haben weitreichende Folgen: Durch die Kompaktierung des Bodens verschwinden die (Makro-)Porenräume. Der Wasser- und Luftaustausch wird dadurch stark eingeschränkt und die gesamte Bodenstruktur geschwächt.

Bei Niederschlägen verliert der verdichtete Boden rasch seinen Sauerstoff, da die wenigen vorhandenen Poren mit Wasser gefüllt werden und kein ausreichender Gasaustausch mehr stattfindet. Für Wurzeln und Mikroorganismen wird es schwierig zu gedeihen bzw. zu überleben: das Bodenleben «erstickt». Bei Trockenheit hingegen infiltriert das Wasser schlecht, wodurch die biologische Aktivität zurückgeht und die Fähigkeit der Pflanzenwurzeln, Wasser und Nährstoffe aufzunehmen, abnimmt.

Weniger Mikroorganismen und lebende Wurzeln verschlechtern die Bodenstruktur weiter, weil organische (klebrige) Stoffe und Exsudate fehlen, die sonst die Bodenpartikeln zusammenhalten.

Parallel dazu laufen Boden chemische Prozesse ab, welche zum Zusammenklumpen der Tonmineralien führen und Eisenpartikel-Reaktionen auslösen, die die Bodenstruktur zusätzlich schwächen. All dies resultiert in eine immer schlechtere Bodenqualität.

Langfristig verursacht diese Abwärtsspirale erhebliche ökonomische Schäden auf Betriebsebene. Es entstehen Ertragsverluste von etwa 10–20 Prozent (im Ackerbau) sowie steigende Kosten infolge eines erhöhten Arbeits-, Maschinen-, Dünge- und Bewässerungsaufwands – besonders bei langanhaltenden Trockenperioden oder Starkregenereignissen, wie sie im Zuge des Klimawandels vermehrt auftreten.

Verdichtete Böden sind ein ideales Habitat für krankmachende und konkurrierende Biologie

Verdichtete Böden verstärken die Schwankungen der Umweltbedingungen im Boden. Die Redoxbedingungen pendeln stark zwischen Extremwerten: In trockenen Phasen ist der Boden stark oxidiert, während er bei Niederschlägen schnell allen Sauerstoff verliert und reduziert wird.

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Sowohl für Pflanzen als auch für Mikroorganismen sind diese grossen Redox-Schwankungen sehr ungünstig: Auf Pflanzenseite äussert sich dies in Nährstoffmängeln oder Toxizitäten. Auf Mikrobenebene begünstigen diese wechselnden Redoxgradienten die Dominanz opportunistischer, schnell wachsender Mikroorganismen, die entweder Trockenheit oder Sauerstoffmangel tolerieren.

Nach Husson handelt es sich dabei häufig um Arten, die für Pflanzen ungünstig sind, etwa pathogene Mikroorganismen oder solche, die mit den Pflanzen um Nährstoffe konkurrieren.

Ein gut strukturierter Boden zeigt hingegen eine Vielzahl relativ stabiler Redoxbereiche („Nischen“). Diese relative Stabilität begünstigt die mikrobielle Vielfalt, da verschiedene Mikroorganismenarten konstante Lebensräume vorfinden. Dadurch entsteht eine Mikrobiologie, die stärker von den Pflanzen selektiert wird und weniger von opportunistischen Arten dominiert ist.

Die in gesunder Erde vorhandenen ökologischen Nischen ermöglichen zudem das Funktionieren der „Gratis-Ökosystemleistungen“ des Bodens, wie etwa biogeochemische Kreisläufe, Nährstoffversorgung und Pflanzenschutz durch suppressive Böden – Leistungen, die allesamt erhebliche Kosteneinsparungen auf Betriebsebene bringen.

Husson hebt besonders den Stickstoffkreislauf hervor: Er kann nur effizient ablaufen, wenn ausgeprägte Redoxgradienten in einem gut strukturierten Boden vorhanden sind.

Olivier Husson veranschaulicht seine Aussagen mithilfe einer Fussball-Analogie: Ein Spielfeld mit einer Fussballmannschaft wird in das Diagramm auf dem ungefähren Norm-pH-/Redox-Bereich des Bodens gesetzt. Linkes Spiel: Ein gut aufgestelltes und eingespieltes Team, wo jeder seine Rolle hat (weisse Punkte: Verteidiger, Angreifer), am richtigen Ort zur richtigen Zeit steht und das Spielfeld optimal nutzt. Dieses Fussballspiel steht für einen gut strukturierten Boden, wo die verschiedenen Redoxgradienten im Boden Bestand haben. Rechtes Spiel: Sobald der Ball aufs Spielfeld geworfen wird, laufen ihm alle Spieler hinterher (Traubenphänomen, wie auf dem Pausenhof einer Grundschule). Alle roten Spieler befinden sich einmal oben im Feld (wie auf der Abbildung), dann wiederum anderswo, je nachdem, wo der Ball gerade hinspickt. Dieses Spiel repräsentiert einen verdichteten Boden, wo die Redox-Werte wie ein Jojo mal ganz oben, mal ganz unten liegen. Damit überlasse ich dir die Wahl, dein «Gewinnerteam» zu bestimmen… (Quelle: Olivier Husson).

Böden können und müssen wieder zum Leben erweckt werden

Husson erklärt, dass die beschriebenen Wechselwirkungen und Rückkoppelungsprozesse besonders problematisch sind, weil sie sich kontinuierlich selbst verstärken: Je kompakter der Boden wird, desto weniger biologische Aktivität und Wurzelwachstum findet statt – und je weniger lebende Pflanzen-Boden-Interaktionen vorhanden sind, desto stärker verschlechtert sich die Struktur.

Olivier Husson (Bild: YouTube)

Ein spontaner oder natürlicher Ausstieg aus der Abwärtsspirale gestaltet sich schwierig. Unternimmt man nichts, verschlechtert sich die Lage bei laufender Produktion zusehends.

Um den Teufelskreis zu durchbrechen, muss gezielt interveniert werden - basierend auf einem fundierten Verständnis der komplexen Wechselwirkungen zwischen den physikalischen, biologischen und chemischen Parametern.

Der Wiederaufbau der Bodenstruktur kostet Energie – und diese Energie liefern die Pflanzen mit Hilfe der Photosynthese.

Mit ihren Wurzelausscheidungen versorgen die Pflanzen die Bodenbiologie. Diese stabilisiert die Bodenaggregate und setzt den ganzen bodenaufbauenden Kreislauf in Gange.

Dabei gibt es keine allgemeingültigen Vorgaben, wo und wie genau mit dem Bodenaufbau anzufangen ist – alle Handlungen und Massnahmen müssen an den jeweiligen Kontext angepasst werden.

Die Verbesserung muss jedoch möglichst zügig erfolgen, da sonst das System im problematischen Zustand der Abwärtsspirale verharrt.

In den Kursen von Regenerativ Schweiz erhältst du das nötige Wissen, die Methodik und die Tools, um diese Abwärtsspirale erfolgreich zu überwinden.

Infos und Anmeldung

Basiskurs regenerativer Ackerbau

Quellen

Les cercles vicieux de la compaction par Olivier Husson (Präsentation, 2022).

Die Macht der Untersaaten (eigener Blogbeitrag, 2023)