Böden erkunden

Auf den Spuren der Bodenlebewesen

Boden ist Grundlage jeglichen Lebens auf der Erde. Boden dient Pflanzen und Tieren als Lebensraum, den Menschen als Produktionsmittel in der Land- und Forstwirtschaft. Trotzdem beschäftigen wir uns selten mit dem Boden. Welche Lebewesen besiedeln die Böden? Was ist eine Bodenart und wie wirkt sich der Kalkgehalt bzw. der pH-Wert auf Böden aus? Lassen Sie Ihre Schülerinnen und Schüler den Boden erkunden.

Spatenstich in Boden
Informationen über grobe Bodeneigenschaften können bereits vor Ort gewonnen werden. Foto: walkersalmanac on Pixabay/CCO Creative Commons

Was ist eigentlich Boden?

Boden ist die oberste, lockere und belebte Schicht der Lithosphäre, der Gesteinshülle der Erde. Boden wird durch Verwitterungs-, Humusbildungs- und Verlagerungsprozesse gebildet. Zusätzlich zum verwitterten Ausgangsgestein wirken als weitere Bodenbildungsfaktoren vor allem die Sonnenstrahlung als Energielieferant, Niederschläge, Bodenlebewesen, Reliefmerkmale und weitere Naturfaktoren. Boden gilt als das integrativste unter den sechs Komponenten einer Landschaft, da er durch das Zusammenwirken von Merkmalen der anderen fünf Landschaftskomponenten – Klima, geologischer Bau, Wasserhaushalt, Relief und Bios – entsteht.

Maulwurf
Bodenlebewesen, beispielsweise der Maulwurf, lockern den Boden. Foto: Beeki on Pixabay/CC0 Creative Commons

Den Boden erkunden

Informationen über grobe Bodeneigenschaften können die Schülerinnen und Schüler bereits im Feld durch verschiedene Fingerproben und einfache Untersuchungsmethoden vor Ort erhalten. Für die Analyse des Bodens wird eine Bodengruben ausgehoben. Bei der Anlage muss im Vorfeld geklärt sein, dass der Grundstückseigentümer einverstanden ist. An einer Schattenseite der Bodengrube werden die einzelnen Horizonte abgegrenzt, die an der unterschiedlichen Färbung des Bodens erkennbar sind. Diese Horizonte werden dokumentiert, zudem weitere Bodeneigenschaften wie Bodenart, Porosität, Bodenfeuchte, Wasserhaltevermögen, Humus- und Kalkgehalt sowie pH-Wert. Wie die Schülerinnen und Schüler untersuchen können, welche Tiere im Boden leben, welche Bodenart die jeweiligen Horizonte haben und welchen Kalkgehalt und pH-Wert die Böden haben, wird im Folgenden dargestellt. 

Bodenlebewesen

Bodenlebewesen sind für die Bodenentwicklung von großer Bedeutung. Sie zerkleinern organische Substanz, arbeiten Pflanzenreste in den Untergrund ein und lockern den Boden auf, wodurch sie für eine gute Belüftung sorgen. Besonders Regenwürmer gelten als Bodenverbesserer, weil sie Hohlraumsysteme bilden, in die Wasser, Luft, aber auch Pflanzenwurzeln eindringen können. Viele Bodentiere lassen sich bereits mit einer Lupe erkennen. Dafür benötigt werden:

  • Bodenproben,
  • Trichter,
  • Sieb,
  • Lampe,
  • Becherglas,
  • Lupe.

Die Schülerinnen und Schüler gehen folgendermaßen vor, sie

  1. legen einen Trichter auf ein Sieb.
  2. füllen die Bodenprobe in das Sieb ein und stellen den Trichter auf ein Becherglas.
  3. beleuchten den Trichter mit der Lampe. Sie untersuchen die Bodentiere mit der Lupe bzw. bestimmen die im Becherglas aufgefangenen Bodentiere.
  4. vergleichen die Anzahl und Artenvielfalt von Bodentieren in unterschiedlichen Bodenarten. Nach der Beobachtung werden alle Tiere wieder in die Natur entlassen.

Bodenarten

Der Boden besteht überwiegend aus mineralischen Bestandteilen unterschiedlicher Korngröße (Sand, Schluff, Ton), welche die Bodenstruktur und damit die Eigenschaften des Wasser- und Nährstoffhaushalts prägen. Bodenarten entstehen durch die Verwitterung des Ausgangsgesteins. Die Bodenarten werden aus den Anteilen der unterschiedlichen Korngrößen abgeleitet. Sie sind jedoch nicht einheitlich gegeneinander abgegrenzt, sondern werden durch bestimmte Begriffe (z. B. Lehm) oder durch die Benennung nach hervorstechenden Bestandteilen (z. B. Moor) erweitert. Unterschieden werden folgende Hauptbodenarten:

  • Sand: Durchmesser 0,063–2 mm
  • Schluff: Durchmesser 0,002–0,063 mm
  • Ton: Durchmesser < 0,002 mm
  • Lehm: Gemisch von Sand, Schluff und Ton mit etwa gleichen Anteilen

Mit der Fingerprobe können die Schülerinnen und Schüler eine erste grobe Einschätzung zu den Bodenarten geben. Hier werden sich die Eigenschaften der Korngrößen-Fraktionen zunutze gemacht: Sand fühlt sich rau an und haftet nicht in den Fingerrillen, Schluff ist samtig-mehlig, hat stumpfe Schmierflächen und haftet stark in den Fingerrillen und Ton ist bindig-klebrig, gut formbar und hat glänzende Schmierflächen. Dafür benötigt werden:

  • Bodenprobe,
  • Wasser.

Die Schülerinnen und Schüler gehen folgendermaßen vor, sie

  1. nehmen eine Probe in die Hand, befeuchten die Bodenprobe leicht. Dann rollen sie die Bodenprobe zwischen den Fingern und versuchen, die Probe auf halbe Bleistiftdicke auszurollen.
  2. stellen fest, ob die Rolle
    • sehr gut formbar, dünn ausrollbar ist und glänzende Flächen hat = Ton
    • gut roll- und knetbar ist, Körner aber nicht fühlbar sind = Lehm
    • deutlich roll- und formbar ist und Körner fühlbar sind = sandiger Lehm
    • schwer formbar ist und Körner nicht fühlbar sind = lehmiger Sand
    • etwas formbar ist und Körner nicht fühlbar sind = Schluff
    • nicht formbar und bröckelig ist und Körner fühlbar sind = Sand
Zeitschrift
geographie heute Nr. 337/2018 Boden in Gefahr – Heft

Es ist wichtig, bei den Schülerinnen und Schülern ein Verständnis für den Boden und seine Funktionen sowie für die Gefährdungen zu wecken. Die Unterrichtsbeiträge greifen verschiedene Gefahren für den Boden auf und gehen der Frage nach, ob sich ein geschädigter Boden reparieren lässt.

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Kalkgehalt des Bodens

Der Kalkgehalt des Bodens ist wichtig für die Nährstoffversorgung der Pflanzen, für die Bodenfruchtbarkeit, Ertragsleistung und das Wachstum der Bodenorganismen. Der Kalk versorgt die Pflanzen mit dem Nährstoff Calzium. Böden mit zu geringem Kalkgehalt müssen gedüngt werden, um einer Versauerung des Bodens entgegenzuwirken. Bodenorganismen meiden saure Böden. Aber erst durch die Tätigkeit der Bodenbewohner werden Pflanzenreste und Blätter abgebaut und Humus freigesetzt, wodurch der Boden locker, krümelig und nährstoffreich wird.

Geben die Schülerinnen und Schüler Salzsäure auf eine kalkhaltige Bodenprobe, wird Kohlenstoffdioxid freigesetzt, der Boden braust auf. Über die Stärke und Dauer des Aufbrausens kann der Kalkgehalt näherungsweise bestimmt werden. Dafür benötigt werden:

  • Bodenprobe,
  • Glas- oder Porzellanschälchen,
  • 10%-ige Salzsäure (HCl 10%),
  • Saugpipette.

Die Schülerinnen und Schüler gehen folgendermaßen vor, sie

  1. geben einen Esslöffel der Bodenprobe in das Glas- oder Porzellanschälchen.
  2. beträufeln mithilfe der Saugpipette die Bodenprobe mit einigen Tröpfchen der Salzsäure und beobachten, was passiert:
    • keine Reaktion = kein Kalk enthalten
    • schwaches Aufbrausen = niedriger Kalkgehalt (1–3%)
    • deutliches, aber kurzes Aufbrausen = mittlerer Kalkgehalt (3–5%)
    • anhaltendes Aufbrausen = hoher Kalkgehalt (>5%)

pH-Wert des Bodens

Der pH-Wert bezeichnet die saure, neutrale oder basische Eigenschaft des Bodens. Ein niedriger pH-Wert deutet auf einen sauren Boden hin. Je höher der pH-Wert, desto weniger Säuren sind im Boden vorhanden. Der Säuregehalt des Bodens ist zusammen mit anderen Faktoren entscheidend für biologische Prozesse und die Bindigkeit des Bodens. Ein niedriger pH-Wert und damit hoher Säuregrad des Bodens wirkt sich beispielsweise ungünstig auf die Bodenfruchtbarkeit aus. Durch die Bodenversauerung wird zudem Kalk ausgewaschen und damit die Struktur und Bindigkeit des Bodens negativ beeinflusst.

In Mitteleuropa liegen die pH-Werte der Böden in der Regel zwischen pH 3 und pH 8 mit den häufigsten Werten zwischen pH 5 und pH 7. Sie sind also von Natur aus überwiegend leicht bis mäßig sauer.

Wie können die Schülerinnen und Schüler den pH-Wert bestimmen? Mit dem pH-Indikatorpapier können sie den pH-Wert des Bodens bestimmen, indem sie eine Bodenprobe auflösen und das Indikatorpapier in die Flüssigkeit tauchen. Anhand der Färbung können sie den pH-Wert ablesen. Dafür benötigt werden:

  • Bodenprobe,
  • Becher,
  • pH-Indikatorpapier,
  • destilliertes Wasser,
  • Esslöffel.

Die Schülerinnen und Schüler gehen folgendermaßen vor, sie

  1. geben einen Esslöffel der zerkleinerten Bodenprobe in den Becher.
  2. füllen den Becher halbvoll mit destilliertem Wasser und rühren die Probe mit dem Löffel kurz um.
  3. tauchen das Indikatorpapier 2–3 Minuten (je nach Anleitung) in die Flüssigkeit.
  4. beobachten die Verfärbung des Indikatorstreifens und vergleichen sie mit der Farbskala.

In Abhängigkeit vom pH-Wert auftretende Farben:

pH-Wert

Beschreibung

Farbe

< 3

stark saure Lösung

Rot

3–6

saure Lösung

Orange/Gelb

7

neutrale Lösung

Grün

8–11

basische Lösung (Lauge)

Blau

> 11

stark basische Lösung
(starke Lauge)

Violett

 

Diese Untersuchungsmethoden geben einen ersten Einblick in den jeweiligen Boden. Detaillierte Untersuchungen zu Bodenproben müssen dagegen in einem Labor stattfinden. 

Weitere Beiträge zum Thema Boden finden Sie in der Ausgabe "Boden in Gefahr"

Zur Ausgabe "Boden in Gefahr"

Fakten zum Artikel
Fachwissen Schuljahr 5-10