Die Säure und Alkalinität des Bodens hängen von der Anwesenheit von sauren und basischen Kationen im Boden ab.
Wenn Sie planen, eine neue Pflanze anzupflanzen, wird Ihnen Ihr örtlicher Gärtner empfehlen, die Fruchtbarkeit des Bodens in Ihrem Hinterhof zu berücksichtigen. Dies mag wie ein kleines Detail erscheinen, aber die Beschaffenheit des Bodens spielt eine wichtige Rolle für die Qualität der daraus wachsenden Erzeugnisse. Landwirte und Agrarwissenschaftler suchen immer nach Möglichkeiten, die Bodenqualität zu kontrollieren, da er die Quelle unserer Nahrung ist!
In der natürlichen Welt kann der Boden entweder sauer, alkalisch oder neutral sein. Die Beschaffenheit des Bodens wird durch die Überprüfung seines pH-Wertes bestimmt. Die pH-Skala misst die Konzentration von Wasserstoffionen im Boden. Um zu verstehen, wie die pH-Skala funktioniert, können Sie einen Artikel lesen, der erklärt, wie man den pH-Wert des Bodens misst.
Was ist Bodensäure und Alkalinität?
Boden gilt als sauer, wenn die Konzentration saurer Kationen wie Aluminium (Al3+) und Wasserstoff (H+) zunimmt. Ein solcher Boden hat einen pH-Wert von unter 6,5 auf der pH-Skala. Auf der anderen Seite hat alkalischer Boden einen pH-Wert über 7 auf der Skala und besteht hauptsächlich aus basischen Kationen wie Natrium.
Ein pH-Wert wird verwendet, um die Säure oder Basizität des Bodens anzuzeigen (Foto: Alhovik/Shutterstock)
Kationen sind geladene Spezies, die ein Elektronenpaar aufnehmen können. Die Begriffe „Base“ und „Säure“ beschreiben die Wirkung spezifischer Kationen auf den pH-Wert des Bodens. Boden mit einer hohen Konzentration an sauren Kationen hat einen niedrigen pH-Wert. Im Gegensatz dazu machen basische Kationen den Großteil des alkalischen Bodens aus.
Welche Faktoren beeinflussen die Bodensäure?
Es gibt mehrere Faktoren, die die Bodensäure beeinflussen können. Der Boden kann aufgrund von Variationen in der chemischen Zusammensetzung der Ausgangsmaterialien sauer werden. Zum Beispiel ist Boden, der aus Granit gebildet wird, wahrscheinlich saurer als Boden, der aus Kalkstein gebildet wird. Starke Niederschläge können auch basische Kationen aus dem Boden ausschwemmen.
Deshalb werden sandige Böden oft saurer, da Wasser schnell durch sie hindurchsickert.
Ein weiterer Grund für eine Zunahme von H+-Ionen im Boden ist der Abbau von organischer Substanz. Wasser im Boden verbindet sich mit Kohlendioxid (CO2), das bei der Zersetzung von organischer Substanz freigesetzt wird, um Kohlensäure zu bilden. Wie die Beschaffenheit des Ausgangsgesteins und starke Niederschläge verändert auch der Abbau organischer Substanz allmählich die Bodensäure.
Ackerbaupraktiken und der Einsatz von ammoniumhaltigen Düngemitteln sind wichtige Faktoren. Die Ernte von Pflanzen beeinflusst die Bodensäure, da Pflanzen Kationen zur Nährstoffaufnahme benötigen. Um das elektrische Gleichgewicht aufrechtzuerhalten, wird ein positiv geladenes Wasserstoffion in den Boden freigesetzt. Durch die Ernte von Pflanzen werden diese aus dem Boden entfernt und führen zu einem Defizit an Alkalinität im Kreislauf. Die verbleibenden Wasserstoffionen im Boden machen ihn im Laufe der Zeit allmählich saurer, während dieser Prozess fortschreitet.
Ammoniakdünger werden verwendet, um das Pflanzenwachstum zu steigern, indem sie der Pflanze den essentiellen Nährstoff Stickstoff zuführen (Bildnachweis: Hennadii H/Shutterstock)
Der Ammoniumstickstoff des Düngers wird durch die Aktivität von Mikroorganismen leicht in Nitrat und H+-Ionen umgewandelt. Die Konzentration der im Boden zugefügten Wasserstoffionen variiert je nach Dünger. Um das elektrische Gleichgewicht aufrechtzuerhalten, gibt die Pflanze ein negativ geladenes Hydroxidion ab, wenn sie negativ geladene Nitrationen aufnimmt. Im Boden reagiert dieses Hydroxidion mit H+-Ionen zu Wasser. Das Wasserstoffion steht nicht mehr zur Verfügung, um zur Bodenversauerung beizutragen. Wenn das Nitration den Boden verliert, bleiben Wasserstoffionen zurück, was zu einer Abnahme des Boden-pH-Werts führt.
Was verursacht eine alkalische Bodenbeschaffenheit?
Gärtner in Utah können keine Pflanzen wie Heidelbeeren anbauen, die in sauren Umgebungen gedeihen. Dies liegt am hohen Gehalt an Kalkstein (Calciumcarbonat) im Boden. Pflanzen haben aufgrund ihrer geringeren Löslichkeit mehr Schwierigkeiten, essentielle Nährstoffe aus alkalischen Böden im Vergleich zu sauren Böden aufzunehmen.
Der pH-Wert natürlicher Böden wird durch den Typ des Ausgangsmaterials (Gestein) und die damit verbundenen Verwitterungsprozesse beeinflusst. Gesteine, die reich an Calciumcarbonat sind, verwittern und zersetzen sich im Laufe der Zeit und es entsteht alkalischer Boden. Je nach Standort ist der Boden oft hartem Wasser ausgesetzt, das eine hohe Konzentration an Mineralien wie Magnesium und Calciumcarbonat aufweist. Dies kann zu einem hohen pH-Wert beitragen. Ein süßer Boden ist auch eine Folge von geringen Niederschlagsmengen. In ariden oder Wüstenumgebungen, in denen Wasser schnell verdunstet, steigt allmählich die Salzkonzentration im Boden und dieser wird alkalischer.
Wie beeinflusst der pH-Wert des Bodens das Pflanzenwachstum?
Der pH-Wert des Bodens bestimmt die Verfügbarkeit von Nährstoffen für Pflanzen. Die ideale Bedingung für das Pflanzenwachstum besteht jedoch darin, dass der Boden-pH-Wert nahezu neutral ist.
Weizenpflanzen, die gegenüber Aluminium toxisch sind (rechts), wachsen weniger als tolerante und normal wachsende Pflanzen (links) (Bildnachweis: Flickr)
Der Hauptgrund für Ernteausfälle in sauren Böden ist das Vorhandensein von giftigen Substanzen wie Aluminium und Mangan. Diese Elemente bleiben bei einem pH-Wert über 5,5 im festen Zustand, beginnen jedoch bei zunehmender Säurebildung im Boden zu lösen. Die Konzentration von Aluminiumkationen (Al3+) im Boden kann sich mit einem Rückgang von pH 5,5 auf 4,5 um das 1000-fache erhöhen. Daher können bestimmte Pflanzen anfangs gut gedeihen, aber bereits eine geringfügige pH-Veränderung kann zum vollständigen Ausfall führen. Zum Beispiel gedeiht Weizen bei einem pH-Wert von 5,0 gut, versagt jedoch normalerweise bei einem pH-Wert von 4,0. Dies wird als Elementtoxizität bezeichnet.
Alkalische Böden weisen häufig Nährstoffmängel auf, einschließlich Zink, Kupfer, Bor und Mangan. Böden mit pH-Werten über 9 weisen voraussichtlich hohe Natriumkonzentrationen auf.
Wie passen Landwirte den pH-Wert des Bodens an?
Bei sauren Böden ist die einfachste und kostengünstigste Methode, um die negativen Auswirkungen von giftigen Substanzen zu mildern, das „Kalken“ des Bodens. Beim Kalken wird der Boden mit calcium- und magnesiumreichen Mineralien wie Dolomit und Kalk behandelt. Dadurch steigt der Boden-pH-Wert an und die toxischen Elemente kehren aus der Bodenlösung in ihre feste chemische Form zurück.
Die Anpassung der Bodenversauerung, bekannt als Kalkung, ist eine gängige Praxis (Foto: Achira22/Shutterstock).
Um hohe pH-Werte zu behandeln, liegt die Lösung in der Verwendung von Düngemitteln, die den Boden versauern. Diese Substanzen bestehen aus pulverisiertem Schwefel und bestimmten stickstoffhaltigen Düngemitteln, die auf Ammonium basieren.
Die Bodenbeschaffenheit variiert je nach Standort aufgrund einer Kombination aus geologischen und menschlichen Faktoren. Es ist daher entscheidend, die Nährstoffe im Boden zu untersuchen und zu verstehen, bevor festgelegt wird, welche Pflanzen dort angebaut werden sollen.