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Bodenchemie [2]

[84] Bodenchemie, die Lehre von der Bodenzusammensetzung, von den im Boden verlaufenden Vorgängen und deren Bedeutung für die Pflanzenernährung. Infolgedessen haben wir unter Bodenchemie zu berücksichtigen: Die Entstehung des Bodens, soweit chemische Agentien dabei in Frage kommen, und die sich daran anschließende Bodeneinteilung, die chemische Bodenanalyse, die chemischen Eigenschaften und die Düngung des Bodens.

Der für die Entstehung des Bodens wichtigen Verwitterung der bodenbildenden Gesteine liegen chemische und physikalische Vorgänge zugrunde, die in ihren Wirkungen kaum vollständig voneinander zu trennen sind. Untersuchungen von E. Haselhoff über die Zersetzung bodenbildender Gesteine (Buntsandstein, Basalt, Grauwacke, Muschelkalk) zeigen den Einfluß der Atmosphärilien neben demjenigen des Pflanzenwachstums auf die Gesteine und die Bedeutung dieser Faktoren für die Verwitterung. Außerdem ist für die Entstehung des Bodens auch die Humusbildung von Bedeutung, welche nach E. Ramann in drei Stadien, die ebenfalls nicht immer scharf zu trennen sind, verläuft, nämlich: a) Zersetzung der abgeworbenen organischen Reste durch chlorophyllfreie Organismen aller Art unter Erhaltung der organisierten Zellstruktur und mehr oder weniger der ursprünglichen Form; b) Zerkleinerung der Massen durch Tiere und Mischung mit den Mineralteilen des Bodens; c) Zerstörung der organisierten Zellstruktur, Verbrauch der leichter angreifbaren Bestandteile der Abfallreste und Hervortreten der ausgesprochen kolloiden Eigenschaften der noch erhaltenen organischen Verbindungen. Dementsprechend definiert Ramann, gestützt auf die Untersuchungen von van Bemmelen, A. Baumann und andern über die Kolloide die Humusstoffe als Kolloidkomplexe wahrscheinlich sehr verschiedener Zusammensetzung, die aus unveränderten Kolloiden der ursprünglichen Pflanzensubstanz, gemischt mit kohlenstoffreichen Zersetzungsprodukten, bestehen. Dieser Kolloidcharakter der Humusstoffe, welcher wahrscheinlich für die Absorptionswirkungen des Humus von besonderer Bedeutung ist, wird kaum angezweifelt; jedoch begegnen die weiteren Schlußfolgerungen, zu denen besonders die Untersuchungen von A. Baumann geführt haben, wonach die bisher als Humussäuren bezeichneten Verbindungen keine eigentlichen Säuren, vielmehr die hierfür angesprochenen Wirkungen aus der kolloidalen Natur dieser Körper zu erklären lind, nicht mit Unrecht Widerspruch von Rindell und besonders von Tacke und Süchting, welche den Beweis für die Wichtigkeit der bisherigen Auffassung erbringen, ohne damit aber die Kolloidnatur der Humusstoffe im allgemeinen zu bestreiten. Zur Feststellung der Beschaffenheit des Humus benutzt J. König die Oxydation durch Wasserstoffsuperoxyd; die dabei entstehende Kohlensäure gibt einen Ausdruck für die leicht oxydierbaren Anteile des Humus. Zugleich werden dabei die mineralischen Bestandteile gelöst, welche durch kohlensäurehaltiges Wasser allein nicht in Lösung gebracht werden, so daß die Annahme naheliegt, daß diese Nährstoffe entweder absorptiv an Kolloide gebunden oder in Form schwerlöslicher komplexer Salze der Humusstoffe im Boden enthalten sind.

Ueber die Wichtigkeit der Bodenkolloide für die Bodenbildung und Bodenbeurteilung besteht kein Zweifel mehr; die Wirkung derselben wird teils chemischer, teils physikalischer Natur sein, und auch hier die Trennung dieser beiden Vorgänge schwer fallen. Nach den früheren Untersuchungen von Graham, van Bemmelen und andrer hat neuerdings besonders Ehrenberg auf die Bedeutung der Bodenkolloide für die agrikulturchemische Forschung, insbesondere auch für die Bodenfruchtbarkeit, hingewiesen. Daß diese Kolloide für die Bodenabsorption, deren Bedeutung für die Fruchtbarkeit des Bodens anerkannt ist, wichtig sind, steht außer Zweifel. Die Bestimmung der Kolloide im Boden kann nach J. König bis jetzt nur auf indirektem Wege durch Ermittlung der Absorptionsfähigkeit für gewisse Farbstoffe und Mineralstoffe erfolgen. Als Farbstoff soll sich bisher Methylviolett in 0,1– und 0,3prozentiger wässeriger Lösung am besten bewährt haben. Sjollema und andre haben bereits früher auf das Verhalten der Kolloide gegen Farbstoffe aufmerksam gemacht.

Die Grundlage für die Beurteilung der Düngebedürftigkeit eines Bodens bildet das von J. v. Liebig aufgestellte Gesetz vom Minimum, wonach Entwicklung und Ertrag der Pflanzen von demjenigen Nährstoff bestimmt werden, der im Verhältnis zu den übrigen Nährstoffen im Minimum vorhanden ist. P. Wagner nimmt an, daß dieses Gesetz vom Minimum eine geradlinige Funktion darstellt, während Mitscherlich eine logarithmische Funktion annimmt. Th. Pfeiffer nimmt eine Mittelstellung ein, indem er schließt, daß das Gesetz vom Minimum nur so lange eine geradlinige Funktion ist, als die in Betracht kommenden Faktoren, abgesehen von dem zu prüfenden Faktor, optimale Vegetationsbedingungen schaffen; sobald irgendein andrer Vegetationsfaktor ins relative Minimum zu geraten beginnt, wird sich eine Abweichung von dem bisherigen geradlinigen Verlauf der Ertragssteigerung ergeben. – Alle Versuche, zunächst einmal eine Methode zu finden, die schnell und sicher Aufschluß über die vorhandene Menge der für die Pflanzenernährung verwertbaren Bodenbestandteile gibt, sind bisher erfolglos gewesen. Besonders die Untersuchungen von Mitscherlich haben neuerdings zu Versuchen in dieser Richtung angeregt, die außer auf die Lösung der Nährstoffe im allgemeinen auch auf die Bedeutung der Zeit, in der die Nährstoffe für die Pflanze aufnehmbar werden, hindeuten, also auf die Lösungsgeschwindigkeit der Nährstoffe. Als Faktoren, welche hierauf von Einfluß[84] sind, hat Mitscherlich den Kohlensäuregehalt des Bodenwassers, die Temperatur, die Dauer der Einwirkung und die Wassermenge erkannt. Mitscherlich kommt zu dem Schluß, daß das Maximum der unsern Kulturpflanzen zur Verfügung stehenden Bodensalze die in mit Kohlensäure gesättigtem Wasser löslichen Salze bilden. Außer Kohlensäure werden aber noch andre Säuren von den Pflanzenwurzeln ausgeschieden, die auch bei der Aufschließung der Bodennährstoffe mitwirken, wie neuerdings gegenüber Mitscherlich besonders Th. Pfeiffer und J. König hervorheben. Auch Maschhaupt steht in den mit Kohlensäure gesättigtem Wasser löslichen Bodensätzen nicht das Minimum der den Kulturpflanzen im Boden zur Verfügung stehenden Salze, sondern glaubt eher sagen zu können, daß diese in kohlensäurehaltigem Wasser löslichen Bodensalze den Pflanzen im ungünstigsten Falle zu Gebote stehen. Ob es möglich sein wird, aus den durch die Einwirkung von kohlensäurehaltigem Wasser gelösten Nährstoffmengen einen Schluß auf das Düngebedürfnis eines Bodens zuziehen, wie Mitscherlich annimmt, erscheint heute noch fraglich. E. Haselhoff hat keine Beziehungen zwischen der Löslichkeit der Bodennährstoffe und der Fruchtbarkeit bezw. Düngebedürftigkeit des Bodens feststellen können. Jedenfalls handelt es sich bei der Lösung der Nährstoffe im Boden um das Zusammenwirken in der Art wechselnder Faktoren, und erklärt sich daraus das abweichende Verhalten einzelner Pflanzengruppen, z.B. der Gramineen und Leguminosen, von denen die letzteren den Mineralstoffgehalt des Bodens in weit höherem Maße in Anspruch nehmen wie die ersteren. Diese Verschiedenheit in dem Verhalten der Pflanzen sowie die unter dem Einfluß von Klima, Bearbeitung u.s.w. sich vollziehende stete Veränderung der Bodenbeschaffenheit scheint das Bemühen, ein geeignetes Lösungsmittel für die für die Pflanzen aufnehmbaren Nährstoffe im Boden zu erhalten, aussichtslos zu machen. Deshalb erscheint auch die neuerdings wieder von Engels und König empfohlene 2 prozentige Zitronensäure kein geeignetes Mittel hierfür zu sein. M. Weibull benutzt die Reaktion des Bodens, um ein Bild von der Fruchtbarkeit und der Düngebedürftigkeit eines Bodens zu gewinnen, und kommt zu dem Schluß, daß die alkalisch reagierenden Böden reicher an Stickstoff, Phosphorsäure und Kali sind als die neutralen und besonders die sauren, so daß diese letzteren besonders nach einer Düngung verlangen. J. König sucht durch Dämpfen der Böden den kolloidalen Zustand der Bodenbestandteile zu lösen und damit die Nährstoffe für Lösungsmittel zugänglicher zu machen. Dieselben Versuche hat früher E. Haselhoff im Anschluß an ältere Versuche von Th. Dietrich ausgeführt. In allen Fällen ist das Ziel, Aufschluß über das Düngebedürfnis der Böden zu erhalten, nicht erreicht worden. Andre Versuche Königs sind mehr physikalischer Art, so die Messung des osmotischen Drucks, die Bestimmung der Leitfähigkeit des Bodens und die Einwirkung eines starken elektrischen Gleichstroms auf den Boden; es soll deshalb hier nur erwähnt werden, daß auf diesen Wegen wohl ein Einblick in die Umsetzungen der Bodenfalzlösungen erreicht werden kann, daß sie aber nicht Aufschluß über die Düngebedürftigkeit der Böden geben.

Auch die Pflanzenanalyse ist weiter zur Feststellung des für die Pflanzenernährung verfügbaren Nährstoffvorrats im Boden herangezogen worden. P. Wagner kommt auf Grund von Wiesendüngungsversuchen zu dem Ergebnis, daß, wenn Wiesenheu mehr als 2% Kali enthält, der Kaligehalt des betreffenden Bodens zur Erzielung des Höchstertrages ausreicht und daß derselbe für Phosphorsäure bei einem Gehalt von 0,65–0,70% daran in Wiesenheu gilt. Mit diesen Grenzzahlen wird dem Einfluß des Wassers auf die Zusammensetzung der Pflanzen keine Rechnung getragen, obgleich allgemein anerkannt ist, daß die Niederschlagsmenge die Höhe des Ertrages und die Zusammensetzung der Pflanzen erheblich beeinflußt, und dürfen sie daher nicht verallgemeinert werden. Vorläufig bleibt zur Ermittlung des Düngebedürfnisses nur der Düngungsversuch selbst, und hier kann als sehr brauchbarer Vorversuch der Versuch in Töpfen dienen, bei welchem neben einer Volldüngung mit allen Nährstoffen durch Ausfall je eines Nährstoffes in den einzelnen Versuchsreihen der Einfluß dieser Aenderung in der Düngung auf den Ertrag und damit die Notwendigkeit bezw. Unwirksamkeit des ausgefallenen Nährstoffs geprüft wird.

Die günstige Tätigkeit der Bakterien im Boden besonders für die Bodengare unterliegt keinem Zweifel; soweit dabei chemische Vorgänge in Frage kommen, handelt es sich im wesentlichen um die Umwandlung der Nährstoffe in leichter lösliche Formen, so insbesondere bei den Stickstoffverbindungen, und um die Bildung von Kohlensäure bei der Zersetzung organischer Stoffe. Diese beiden Vorgänge kommen besonders bei der Beurteilung der Wirkung des Stallmistes und der Gründüngung in Betracht, worüber neuere Untersuchungen von B. Schulze bezw. von Baeßler, v. Seelhorst, Lemmermann und andern weitere Aufklärung gebracht haben. Die Aufnahme des freien Stickstoffs der Luft durch Bodenbakterien liegt auf biologischem Gebiete und sei deshalb hier darauf verwiesen.

Auf die Bestimmung der Bodenbestandteile kann im einzelnen nicht eingegangen werden; es soll nur auf das Verfahren von H. Neubauer hingewiesen werden, durch Eindampfen der salzsauren Bodenlösung und schwaches Erhitzen des Rückstandes den Schwierigkeiten entgegenzuwirken, welche sich aus einem hohen Gehalt an Eisenoxyd, Tonerde und gelösten organischen Substanzen ergeben.

Als pflanzenschädliche Verbindungen, die in den Boden gelangen können, sind außer den früher genannten, von denen E. Haselhoff Rhodanammonium, Zinkvitriol und Zinkoxyd von neuem geprüft und als schädlich festgestellt hat, weiter anzuführen: Natriumkarbonat, Natriumsulfat und Borverbindungen, die in Flugstäuben, Abfallkalken oder Abwässern vorkommen können. Bor- und ebenso Eisen-, Mangan- und Kupferverbindungen sollen in äußerst geringer Menge im Boden durch Reizwirkungen das Pflanzenwachstum fördern. Ueber die Einwirkung von Flugstaub auf Boden hat E. Haselhoff Untersuchungen ausgeführt, die erkennen lassen, daß man die schädliche Wirkung mancher Flugstaubarten vielfach zu hoch eingeschätzt hat. Wieler hat gefordert, daß man bei der Beurteilung der Wirkung saurer Rauchgase auf die Pflanzen mehr wie bisher die[85] Einwirkung derselben auf den Boden berücksichtigt, da die sauren Rauchgase die Bodenbeschaffenheit benachteiligen. Diese Ansicht findet keine allgemeine Zustimmung und dürfte für landwirtschaftlich benutzten Boden so lange abzulehnen sein, als der Boden nicht an einsetzungsfähigen Basen erschöpft ist.

Literatur: [1] J. König, Untersuchungen landwirtschaftlich und gewerblich wichtiger Stoffe, 1911. – [2] E. Ramann, Bodenkunde, 1911. – [3] E.A. Mitscherlich, Bodenkunde, 1913. – [4] E. Haselhoff, Agrikulturchemische Untersuchungsmethoden, 1909. – [5] W. Bersch, Handbuch der Moorkultur, 1912. – [6] F. Löhnis, Handbuch der landwirtschaftlichen Bakteriologie, 1910. – [7] Wo. Oswald, Die Absorption; gesammelte Abhandlungen über Kolloide und Absorption von J.M. van Bemmelen, 1910. – [8] E. Haselhoff und G. Lindau, Rauchbeschädigung, 1903. – [9] A. Wieler, Einwirkung schwefliger Säure auf Boden, 1905. – [10] A. Wieler, Pflanzenwachstum und Kalkmangel im Boden, 1912; Fortschritte der Chemie u.s.w., 1911; Landwirtschaftliche Versuchsstationen, Journal für Landwirtschaft.

E. Haselhoff.