Gedanken zur Bodenentstehung bei der Pflege einer Pflanzenkläranlage

25.03.16 Gedanken zur Bodenentstehung bei der Pflege einer Pflanzenkläranlage

"Statt einer monotonen Tätigkeit durfte ich das Wunder des Lebens aus einer neuen Perspektive kennenlernen."

Gedanken zur Bodenentstehung bei der Pflege einer Pflanzenkläranlage

Multikosmos Ausgabe 00020

Erde steckt voller Leben und ist die Grundlage unserer Existenz – fruchtbare Böden, die eine üppige Vegetation tragen sind für uns (in unserer geographischen Lage) selbstverständlich. Wie aber entstanden diese Böden aus dem ursprünglichen Vulkangestein?

Die Entstehung des Bodens (Pedogenese) ist ein Prozess, der schon sehr früh in der Erdgeschichte begann und auch noch bis heute andauert. Im Gegensatz zur menschlichen Wahrnehmung entstehen Böden erdgeschichtlich gesehen sehr schnell, so sind z.B. die Böden Mitteleuropas nach der letzten Eiszeit innerhalb von ca. 12.000 Jahren entstanden. Neben allgemeinen Faktoren wie Klima, Exposition und Gesteinsbeschaffenheit spielt vor allem das Zusammenwirken von Mikrobiologie, Pflanzenwurzeln und Bodenleben eine wichtige Rolle in der Entstehung und Stabilisierung der Böden.

Es gibt sehr viel Fachliteratur, die dieses komplexe Geschehen aus den Blickrichtungen der Physik, Chemie und Biologie beschreibt. Aber auch ein Blick in das Pflanzbeet einer Pflanzenkläranlage, vermag es, in sehr vereinfachter Form Teile des Aufbaues und der Funktionalität von Böden zu erklären.

Unsere Pflanzenkläranlage besteht aus einem mit Kies gefülltem und mit Schilf bepflanztem Becken, in dem die Abwässer von 3 Haushalten durch das Zusammenspiel von Pflanzen (bzw. deren Wurzeln), Mikroorganismen und dem Filterkörper gereinigt werden. Ein wichtiger Teil der Pflege der Anlage besteht darin, im Frühjahr das abgestorbene Schilf und Blattmaterial von der Oberfläche des Pflanzbeetes zu entfernen. In den 8 Jahren, seit die Pflanzenkläranlage errichtet wurde haben sich neben dem Schilf auch andere Pflanzen diesen Lebensraum erobert, vor allem das Springkraut drohte das Schilf zu verdrängen. Trotz meines Leitsatzes „Jäten ist Zensur an der Natur“, blieb mir somit nicht anderes übrig, als dem „Beiwuchs“ mit einer Haue zu Leibe zu rücken. Somit kniete ich mich auf den Boden und begann mit der Arbeit. Doch statt einer monotonen Tätigkeit durfte ich das Wunder des Lebens aus einer neuen Perspektive kennenlernen. Bei meinen Beobachtungen beziehe ich mich vor allem auf den Teil des Pflanzbeetes, der nicht direkt mit den Abwässern in Kontakt kommt (somit auch nicht gedüngt wird), auf dem sich im Laufe der Jahre trotzdem ein reges Pflanzenwachstum entwickelt hat.

Tatsächlich war in diesem Bereich des Pflanzbeetes in den ersten zwei Jahren nach der Errichtung kein Pflanzenwachstum festzustellen, was auch nicht weiter verwundert, da außer Schotter keine Nährstoffe und auch kaum Wasser zur Verfügung stand. In diesen 2 Jahren entwickelten sich jedoch bereits die Voraussetzungen für künftiges Pflanzenwachstum:

Als Erstbesiedler treten Algen und Cyanobakterien auf, deren Dauerstadien (Sporen) durch die Luft eingetragen werden und die junge Böden wie z.B. Vulkanböden oder in diesem Fall den Schotterkörper mit ersten Biofilmen besiedeln. Sie geben organische Säuren in das Gestein ab, die die Verwitterung beschleunigen und Nährstoffe zum Aufbau weiterer Biofilme fördern. Diese Biofilme produzieren aber auch klebende Schleime, die einerseits zur Anheftung dienen, andererseits auch vor Austrocknung und Erosion schützen. Diese Schleime bilden gemeinsam mit fein verwittertem Gestein, Abrieb der Biofilme und organischen Stäuben kleinste Verbindungen (Mikroaggregate), die den ersten Schritt zur Bodenbildung darstellen. Mit der Entstehung der Biofilme siedeln sich bereits erste Bodenlebewesen wie z.B. Amöben oder Nematoden an, die diese Biofilme abweiden. Das Bodenleben wird auch als Edaphon bezeichnet. Ausscheidungen und abgestorbene Tiere des Edaphons führen zu einer langsamen Anreicherung des Schotterkörpers mit organischen Rückständen.

Auch schon in den ersten Jahren gelangen Samen vor allem durch Windfracht auf den Schotterkörper und beginnen zu keimen. Mangels ausreichender Wasser- und Nährstoffversorgung können diese Keimlinge sich jedoch nicht weiterentwickeln und sterben recht bald ab. Neben dem Abrieb der Biofilme reichern die abgestorbenen Keimlinge gemeinsam mit anderen organischen Einträgen wie Blütenpollen, Staub oder Laubresten den Schotterkörper mit den Zerfallsprodukten von Organik an. Diese Rückstände werden auch als Detritus bezeichnet. Ab- und Umbau dieser organischen Rückstände durch das Edaphon, hier vor allem durch Bakterien und Pilze, führt in den Hohlräumen zwischen dem Schotter zu kleinen Ablagerungen von Nährhumus. Für künftiges Pflanzenwachstum bieten diese Ablagerungen bereits erste Nährstoffreservoirs und Wasserspeicher.

Bereits im dritten Jahr können sich nun auf dem Schotterkörper erste Pflanzen entwickeln. Gräser, Löwenzahn, Schöllkraut, Brenn- und Taubnesseln, beginnen vereinzelt zwischen dem Schilf zu wachsen. Auch sie fördern die Entstehung von Humus, da sie über ihre Wurzeln einfache Zuckerverbindungen, Aminosäuren und auch Hormone ausscheiden. Bis zu 30 % der durch Photosynthese gebildeten Kohlenstoffverbindungen werden durch die Pflanzen über die Wurzeln in den Boden abgegeben. Diese Wurzelausscheidungen (Exsudate) dienen wiederum dem Edaphon als Nährstoffquelle, während Stoffwechselprodukte des Bodenlebens wieder wichtige Nährstoffe für das Pflanzenwachstum bieten. Abgestorbene Wurzelteile werden durch das Bodenleben zügig zu Humus ab- und umgebaut.

Da sich die Wurzeln der Pflanzen beim Jäten leicht als Ganzes aus dem Schotterkörper entfernen ließen, konnte ich verschiedene Pflanzen mit unterschiedlichen Wurzeltypen und mit verschiedenen Anhaftungen beobachten. Junge Gräser bildeten dichte, weiße Wurzelgeflechte aus, die vergleichbar mit Hydrokulturen noch keine Humusbildung zeigten während an den Wurzeln älterer Gräser bereits Humuskrümel festzustellen waren. Vor allem an den Wurzeln der Brennnesseln hatten sich viele Humuskrümel gebildet. Bei den Pfahlwurzeln jeder Löwenzahnwurzel konnte ich mindestens einen, wenn nicht mehrere Regenwürmer finden. Die Bilder zeigen sehr vereinfacht, dass Pflanzen durch ihre Bewurzelung und deren Exsudate auch Einfluss auf das Bodengefüge und –leben haben und auch maßgeblich an der Humusbildung beteiligt sind. Diese Sparte der Wissenschaft wird als Wurzelökologie bezeichnet. Lore Kutschera – eine österreichische Botanikerin und Wurzelforscherin, die ihr Leben der Erforschung der Ökologie der Wurzeln (Morphologie, Anatomie, Ökologie und räumlichen Verteilung der Wurzeln) gewidmet hat, hat mit Mitarbeitern den Wurzelatlas (ein 7 bändiges Monumentalwerk) erarbeitet, die bis heute als Jahrhundertwerk der Wurzelforschung gelten. In Kombination mit Pflanzensoziologie stellen diese Erkenntnisse eine wichtige Grundlage für das Verständnis der Funktion und Ökologie von Böden dar und sollten in Zukunft auch vermehrt in der ökologischen Landwirtschaft berücksichtigt werden.

So hat sich innerhalb weniger Jahre der ursprünglich reine – fast lebensfeindliche- Schotterkörper zu einem potentiellen Pflanzenstandort verändert, der ausreichend Nährstoffe und Feuchtigkeit für Wachstum bietet. Der durch all die vorher beschriebenen Prozesse entstandene Humus entspricht jedoch noch keiner Erde, da sich die organischen Rückstände hier nicht – oder kaum - an anorganische Bestandteile wie Tonmineralien binden können. Das Bodengefüge ist nicht stabil, Humus und die darin gebundenen Nährstoffe können sehr leicht wieder ausgeschwemmt werden. Hier fehlen noch Ton Humus Komplexe, organisch-mineralische Verbindungen, die die typische Krümelstruktur der Erde bilden. Durch hohe Aktivität des Bodenlebens entsteht die sogenannte Lebendverbauung, die nun in der Lage ist, das Bodengefüge dauerhaft zu stabilisieren. In der Natur findet dieser Prozess vor allem in der Mullschichte statt.

An den Seitenrändern der Pflanzenkläranlage kann dieser Prozess an einigen Stellen beobachtet werden, da hier durch Maulwurfaktivität etwas Erde (und somit auch Tonmineralien) in das Schotterbeet eingetragen wurde. Hier ist nun der Schotter fest in einem Gefüge aus Humus und Tonmineralien eingebunden und beginnt langsam erdähnliche Strukturen aufzuweisen.

 

Eine zentrale Rolle bei der Bildung der Ton Humus Komplexe spielt vor allem der Regenwurm. Im Darmtrakt der Würmer werden organische und anorganische Bestandteile zu Ton-Humus-Komplexen verbunden, die für ein dauerhaftes Bodengefüge unabdingbar sind. Die Bedeutung der Regenwürmer für die Zersetzung von organischen Rückständen, die Durchmischung (Bioturbation), Drainagierung und Durchlüftung der Böden kann nicht oft genug betont werden. So können z.B. auf einer Wiese pro Jahr und Hektar allein durch die Regenwürmer bis zu 40 t Regenwurmkot produziert werden. Ein französisches Bauernsprichwort besagt: „Der liebe Gott weiß, wie man fruchtbare Erde macht, und er hat sein Geheimnis den Regenwürmern anvertraut.“. Vor allem im konventionellen Ackerbau wirken sich übermäßige künstliche mineralische Düngung, Einsatz von Spritzmitteln und falsche Bodenbearbeitung negativ auf die Regenwurmpopulationen aus. Viele dieser natürlichen Vorteile gehen den Landwirten verloren und müssen anderwärtig wie z.B. durch verstärkte maschinelle Bodenbearbeitung kompensiert werden.

Die Entwicklung vom Urgestein zu fruchtbaren Böden die eine reiche Vegetation tragen, ist ein sehr langer Prozess, der noch viele Faktoren wie geologischer Untergrund, Klima, Sukzession (die zeitliche Abfolge von Pflanzen, Pilz und Tiergemeinschaften auf einem Standort) u.vm. beinhaltet und würde die Grenzen dieses Artikels sprengen. Ungestört und unter idealen Bedingungen kann in unseren Breitengraden innerhalb von 250 Jahren ein cm Boden aufgebaut werden, während bei falscher Bewirtschaftung ein 10 Faches an Boden verloren geht.

Tatsache ist, die Natur hat über Jahrmillionen ein perfektes System geschaffen, das Leben mit den vorhandenen Ressourcen in sämtlichen Ausprägungen fördert. Voraussetzung dafür sind aber intakte Kreisläufe, die durch das Zusammenspiel von Mikrobiologie, Pflanzen und Tieren angetrieben und gefördert werden.

Auch wir als Menschen sind ein kleiner Teil dieses Systems und sollten uns unserer Rolle und der Bedeutung einer intakten Natur für unser Überleben bewusst sein. Bereits die Bibel weist mehrfach auf die enge Beziehung zwischen Mensch und Ackerboden hin. Dies zeigt einerseits die in der Genesis verwendete Terminologie: „Mensch (ādām) und „Ackererde“ (ǎdāmāh ), aber auch folgende Passage: „Im Schweiße deines Angesichts sollst du dein Brot essen, bis du wieder zu Erde werdest, davon du genommen bist. Denn du bist Erde und sollst zu Erde werden. Gen.3.19 „

Wahrscheinlich gibt es keine kürzere und prägnantere Darstellung des Kreislaufes des Lebens aber auch keine bessere Beschreibung des Stellenwertes des Menschen auf diesem Planeten.

Mag. Robert Rotter ist Ökologe / Limnologe.

Als langjähriger EM-Anwender, Vortragender und EM-Berater von Multikraft folgt er dem Motto:

„Ökologisches Denken und Handeln kann durch die EM-Technologie wunderbar unterstützt werden.“

Robert Rotter ist Pächter einer Landwirtschaft, die im Nebenerwerb seit über 20 Jahren biologisch bewirtschaftet wird – die Bewirtschaftung des Ackerbaubetriebes erfolgt mit dem langfristigen Ziel,
die Böden aufzubauen und eine natürliche Bodenfruchtbarkeit für künftige Generationen zu erhalten.

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