Wasserhaltefähigkeit des Bodens

Was ist die Wasserhaltefähigkeit?

Ein Boden ist ein Schwamm mit Poren aller Größen. Nach einem kräftigen Regen füllen sich zuerst alle Poren, dann läuft das Wasser aus den groben wieder nach unten ab. Was in den mittleren und feinen Poren hängen bleibt, ist der Vorrat, von dem Pflanzen in den Wochen danach leben. Die Wasserhaltefähigkeit beschreibt die Größe dieses Vorrats: wie viel Wasser ein Boden gegen die Schwerkraft festhält und wie viel davon die Wurzeln wieder herausziehen können.

In einem Klima mit trockenem Sommer ist sie eine der wichtigsten Eigenschaften eines Standorts. Die Wasserbilanz zeigt, wann Regen und Verdunstung einander ausgleichen und wann das Konto ins Minus dreht. Der Boden ist das Konto dazwischen. Je mehr er aus der Regenzeit mitnimmt, desto länger tragen die Pflanzen den Sommer ohne Gießen.

Feldkapazität und Welkepunkt

Zwei Grenzen bestimmen den Vorrat. Die Feldkapazität ist die Wassermenge, die ein gut entwässerter Boden gegen die Schwerkraft hält, also das, was übrig bleibt, wenn das Absickern nach einem durchdringenden Regen deutlich nachgelassen hat. Der Welkepunkt ist der Wassergehalt, bei dem Pflanzen dauerhaft welken. Unterhalb dieser Grenze ist zwar noch Wasser im Boden, doch es haftet so fest an den Bodenteilchen, dass Wurzeln es nicht mehr lösen können.

Was zwischen beiden Grenzen liegt, nennt die FAO in ihren Richtlinien zur Verdunstung von Kulturpflanzen das gesamte pflanzenverfügbare Wasser. Im Deutschen heißt es auch nutzbare Feldkapazität. Es wird als Wasserhöhe angegeben, in Millimetern je Meter Boden. Ein Millimeter ist ein Liter auf jedem Quadratmeter.

Der Vorrat in Zahlen

Die FAO rechnet das pflanzenverfügbare Wasser aus dem Unterschied zwischen dem Wassergehalt bei Feldkapazität und beim Welkepunkt, vervielfacht mit der Wurzeltiefe. In ihren Rechenbeispielen hält ein lehmiger Sand bei Feldkapazität etwa 15 Prozent seines Volumens an Wasser und beim Welkepunkt etwa 6 Prozent. Der Unterschied ergibt rund 90 Millimeter pflanzenverfügbares Wasser je Meter Boden. Ein Schluff hält etwa 32 und 15 Prozent und kommt damit auf rund 170 Millimeter, ein schluffiger Ton mit etwa 35 und 23 Prozent auf rund 120.

Ganz ausschöpfen können Pflanzen diesen Vorrat nicht. Je trockener der Boden wird, desto fester hält er das restliche Wasser, und lange vor dem Welkepunkt beginnen die Pflanzen, ihre Spaltöffnungen zu schließen und weniger zu wachsen. Die FAO nennt den Teil, den eine Pflanze ohne Stress nutzen kann, das leicht verfügbare Wasser. Sein Anteil liegt je nach Pflanze und Wetter etwa zwischen 0,3 und 0,7; für viele Kulturen wird 0,5 verwendet. Von 90 Millimetern in einem lehmigen Sand bleiben so rund 45 Millimeter, bevor das Wachstum leidet.

Die zweite Größe ist die Wurzeltiefe. In einem Beispiel der FAO wurzelt eine Zwiebel 0,4 Meter tief, Mais 1,2 Meter. Im selben Boden erschließt der Mais damit den dreifachen Vorrat. Für einen Baum, der tief wurzeln kann, zählt die ganze durchwurzelbare Tiefe, für einen Sämling nur die Handbreit, die er bisher erreicht hat.

Was den Speicher bestimmt

Bodenart. Sie gibt die Größenordnung vor. Sand hat grobe Poren, aus denen das Wasser schnell abläuft. Ton hat sehr feine Poren und hält viel Wasser, aber einen großen Teil davon unterhalb des Welkepunkts. Am meisten pflanzenverfügbares Wasser halten schluffreiche Böden. In der Auswertung der US-Bodendatenbank durch Libohova und Kollegen war der Schluffgehalt die Eigenschaft, die am stärksten mit dem pflanzenverfügbaren Wasser zusammenhing. Die Fingerprobe bestimmt die Bodenart mit der Hand.

Gefüge. Krümel schaffen Poren zwischen den Mineralteilchen, und ein lockeres Bodengefüge lässt Wasser und Wurzeln tiefer gelangen. In derselben Auswertung stieg das pflanzenverfügbare Wasser mit sinkender Lagerungsdichte, der Zusammenhang war aber schwach und schwankte stark. Deutlicher ist die Wirkung der Bodenverdichtung auf die Tiefe: Eine dichte Schicht hält Wurzeln auf, und was darunter liegt, gehört dann nicht mehr zum nutzbaren Vorrat.

Steine. Gesteinsbruchstücke halten praktisch kein Wasser. Der Natural Resources Conservation Service der USA geht davon aus, dass sie das pflanzenverfügbare Wasser im Verhältnis zu ihrem Volumen verringern, es sei denn, das Gestein ist selbst porös. Ein Boden, der zu einem Drittel aus Steinen besteht, hält rechnerisch nur zwei Drittel dessen, was seine Feinerde allein halten würde.

Tiefe. Ein flachgründiger Boden über Fels hat auch bei bester Bodenart einen kleinen Speicher. Bodenart, Steingehalt und durchwurzelbare Tiefe zusammen entscheiden, wie viele Liter je Quadratmeter am Ende zur Verfügung stehen.

Humus und Wasser: was die Studien zeigen

Kaum ein Satz über Boden wird so oft wiederholt wie dieser: Ein Prozent mehr Humus speichert soundso viele Liter Wasser je Hektar. Eine Seite der Cornell University nennt 20.000 US-Gallonen pflanzenverfügbares Wasser je Acre für jedes Prozent mehr organische Substanz, umgerechnet etwa 187.000 Liter je Hektar oder knapp 19 Liter je Quadratmeter. Eine Bodentiefe wird dazu nicht genannt. Die Messdaten zeichnen ein deutlich kleineres Bild.

Budiman Minasny und Alex McBratney werteten 2018 in einer Meta-Analyse 60 veröffentlichte Studien und große Datenbanken mit mehr als 50.000 Messungen aus. Ein Prozent mehr organischer Kohlenstoff, also 10 Gramm je Kilogramm Boden, erhöhte das pflanzenverfügbare Wasser im Mittel um 1,16 Millimeter je 10 Zentimeter Boden. Drei Viertel der Studien lagen zwischen 0,7 und 2 Millimetern. Auf die obersten 30 Zentimeter gerechnet sind das rund 3,5 Liter je Quadratmeter. Der Effekt war in Sandböden am größten, in Lehmen kleiner und in Tonen am kleinsten. Die Autoren halten die Behauptung, man könne über Kohlenstoffaufbau den Wasserspeicher der Böden nennenswert vergrößern, für fragwürdig.

Zum selben Schluss kam eine Gruppe um Zamir Libohova vom US-Landwirtschaftsministerium, die die Bodendatenbank des National Cooperative Soil Survey auswertete. Bei Gehalten von 0 bis 8 Prozent organischer Substanz, dem Bereich der meisten Ackerböden, hing das pflanzenverfügbare Wasser nur schwach mit ihr zusammen. Rechnerisch ergab ein Prozent mehr organische Substanz etwa 1,5 bis 1,7 Volumenprozent mehr pflanzenverfügbares Wasser. Die Autoren beziffern das auf rund 10.800 Liter je Acre in einer 15 Zentimeter dicken Schicht, umgerechnet knapp 2,7 Liter je Quadratmeter. Auch hier war die Wirkung in sandigen Böden stärker als in schluffigen.

Beide Arbeiten messen leicht unterschiedliche Dinge, organischen Kohlenstoff die eine, organische Substanz die andere, und lassen sich nicht Zahl für Zahl vergleichen. Ihre Richtung ist dieselbe: Humus vergrößert den Wasserspeicher, aber um wenige Liter je Quadratmeter, nicht um Dutzende. Dazu kommt, dass ein Prozent mehr Humus im Oberboden in Jahren und Jahrzehnten entsteht, in warmem Klima eher langsamer.

Das macht Humus nicht weniger wertvoll. Seine größte Wirkung auf das Wasser liegt woanders. Er stabilisiert die Krümel, hält die Oberfläche offen und hilft dem Regen, einzusickern, statt abzufließen; Libohova und Kollegen nennen ausdrücklich bessere Versickerung und weniger Erosion. Ein Speicher, der nicht gefüllt wird, nützt nichts. In sandigen Böden, wo der Speicher klein ist, zählt auch der direkte Beitrag des Humus am meisten.

Den Speicher im Feld lesen

Bodenart. Die Fingerprobe sagt, ob ein Boden eher sandig, schluffig, lehmig oder tonig ist. Damit ist die Größenordnung des Speichers bekannt, bevor eine Zahl aus dem Labor vorliegt.

Tiefe und Hindernisse. Die Spatenprobe zeigt, wie tief Wurzeln reichen, wo eine verdichtete Schicht sie abbiegen lässt und wie viele Steine im Boden stecken. Ein Bohrstock oder ein tieferes Loch an einigen Stellen ergänzt sie.

Feuchte. Einige Tage nach einem durchdringenden Regen, wenn das überschüssige Wasser abgelaufen ist, liegt der Boden nahe der Feldkapazität. Die Fühlprobe des Natural Resources Conservation Service beurteilt eine Handvoll Erde danach, wie sie aussieht und ob sie sich zu einer Kugel drücken lässt. Erde, die einen feuchten Abdruck hinterlässt und ihre Form behält, hält noch reichlich Wasser; Erde, die zerkrümelt und durch die Finger rinnt, hat das meiste abgegeben. Wer das in derselben Tiefe über einige Wochen wiederholt, sieht, wie schnell sich der Vorrat leert.

Was den Vorrat schützt

Die Größe des Speichers lässt sich nur langsam ändern. Wie voll er wird und wie lange er hält, lässt sich dagegen sofort beeinflussen.

Füllen. Wasser, das an der Oberfläche abläuft, kommt nie im Speicher an. Bedeckter Boden mit offenen Poren lässt den Regen einsickern, nackter, verschlämmter Boden schickt ihn den Hang hinunter.

Bedecken. Eine Schicht Mulch beschattet die Oberfläche und bremst die Verdunstung, sodass das Wasser den Wurzeln bleibt. Mulch, der am Ende der feuchten Zeit liegt, trägt die Bodenfeuchte weiter in den Sommer.

Nicht verdichten. Nasser Boden ist am empfindlichsten. Wer ihn dann befährt oder oft am selben Ort betritt, presst Poren zusammen und nimmt Wurzeln Tiefe.

Schatten halten. Für den Schnitt gilt in diesem Wiki eine Regel, die aus der Wasserbilanz folgt: Geschnitten wird in der Regenzeit, vom ersten kräftigen Herbstregen bis ins zeitige Frühjahr; im Sommer bleibt jeder Schatten stehen. Das Schnittgut aus dem Chop and Drop wird so zum Mulch, bevor der Sommer kommt.

Wie Terra Humana die Wasserhaltefähigkeit versteht

Für Terra Humana ist die Wasserhaltefähigkeit die Größe, die entscheidet, wie lange ein Hang den Sommer aus eigener Kraft trägt. Bodenart, Steine und Tiefe sind gegeben, und wir lesen sie mit Fingerprobe und Spatenprobe, bevor wir pflanzen. Was wir beeinflussen können, ist, wie viel Regen in den Boden gelangt und wie viel davon bis in den Sommer bleibt: durch Bedeckung, Mulch, offene Poren und Schatten. Humus bauen wir auf, weil er den Boden lebendig und durchlässig macht. Als Wasserspeicher versprechen wir von ihm nur, was die Messungen hergeben.