Was ist Humus
Definition: Humus ist die Gesamtheit abgestorbener Substanz pflanzllicher und tierischer Herkunft im Boden. Humus unterteilt sich in organische Auflage und Mineralbodenhumus (den Mineralbodenhumus kennen wir als „schwarze Erde“ mit bis zu 15 cm Mächtigkeit).
Humusformen im Wald
Die Humusbildung im Wald ist von den Baumarten und dem Boden abhängig. Der so geannten Auflagehumus (Blätter, Nadeln, Zweige etc.) ist unter Nadelbäumen sehr viel mächtiger als unter Laubbäumen. Da im Auflagehums sehr viel Nährstoffe gespeichert sind, dauert es im Nadelwald viel Jahre länger, bis sie den Pflanzen wieder zur Verfügung stehen.
Das Ausgangsmaterial zur Humusbildung sind organische Materialien im Wald wie Äste, Blätter, tote Tiere, Geweihstangen etc. Das organische Ausgangsmaterial wird durch Bodenorganismen in drei Schritten zu Humus umgebaut. Das Endprodukt ist die „schwarze Erde“.
Der Humus im Wald wird unterschieden in Mull – Moder – Rohhumus.
Mull ist eine einjährige Streuschicht, zeigt also eine sehr schnelle Abbauaktivität. Moder besteht aus mehrjähriger Auflage mit unterschiedlichen Zerfallsstadien der organischen Auflage wie Blätter, der Abbau ist gehemmt. Rohhumus entsteht in der Regel auf sauren Böden. Der Abbau der organischen Substanz ist durch die stark saure Bodenreaktion gehemmt. Unter stark sauren Bedingungen fehlen die für den Abbau der organischen Substanz verantwortlichen Bodenlebewesen weitgehend. Rohhumus bildet sich fast immer unter Nadelwäldern.
Prozesse der Umwandlung
1. Biochemische Initialphase
Kurz vor und nach dem Absterben der Pflanzenorgane, ohne sichtbare Zerstörung des Zellverbandes; Hydrolyse und Oxidationsvorgänge; hierbei teilweise Aufspaltung hochpolymerer Stoffe (Stärke in Zucker, Eiweiß in Peptide und Aminosäuren etc.). Oxidation bewirkt auch Verfärbungen, die oft schon am Baum einsetzen.
2. Phase der mechanischen Zerkleinerung
Einarbeitung in den Mineralboden durch Bodenlebewesen vor allem durch Gliederfüßler und Regenwürmer! Zerstörung der Zellverbände durch Zerbeißen, Zernagen, teilweise oder völlige Aufnahme in den Darm, Ausscheidung als Kleintierlosung (im Magen werden nur leicht abbaubare organische Substanzen verdaut, wenig chemischer Abbau von schwer abbaubaren Substanzen, die, z.T. mit Mineralboden vermischt, ausgeschieden werden . Dabei auch Einarbeitung der Streu in den Boden.
3. Mineralisierung
Erfolgt durch heterotroph und saprophytisch lebende Bodenorganismen. Bakterien und Pilze zerstören die pflanzlichen Strukturen völlig durch enzymatische Aufspaltung der organischen Verbindungen in ihre Grundbausteine. Über zahlreiche Zwischenstufen erfolgt die Umwandlung der C0- und H-haltigen org. Substanzen zu C02 und H20 unter Freisetzung von Energie zum Aufbau der eigenen Körpersubstanz. Dabei gleichfalls Freisetzung von Pflanzennährstoffen
Abbauintensität
Die Abbauintensität ist abhängig von den Standortfaktoren sowie Art und Umfang der zur Verfügung stehenden org. Substanz. Diese besitzt eine unterschiedliche Abbaugeschwindigkeit infolge der unterschiedlichen Zusammensetzung aus leicht oder schwer zersetzbaren Pflanzenstoffen. Entscheidend ist das Verhältnis Kohlenstoff (C) zu Stickstoff (N), das sog. C/N-Verhältnis. Je niedriger es ist, desto schneller der Abbau.
Am leichtesten werden Zucker, Stärke, Proteine abgebaut. Am schwersten abbaubar sind Lignin, Harze, Wachse und Gerbstoffe.
Auch die verschiedenen Pflanzen haben dementsprechend eine unterschiedliche Abbaugeschwindigkeit:
Beim Laub von Erle, Esche, Robinie und Ulme liegen diese C/N-Werte in einem tiefen Bereich zwischen 12 und 25. Deshalb wird deren Streu rasch abgebaut. Das C/N-Verhältnis beim Laub von Bergahorn, Birke, Linde, Hagebuche, Pappel und Spitzahorn liegt in einem mittleren Bereich (zwischen 25 und 40), so dass deren Streu bereits deutlich langsamer abgebaut wird. Den langsamsten Abbau verzeichnet das Laub von Buche und Eiche und die Nadeln der Nadelbäume, denn deren C/N-Werte erreichen Werte bis 77. (Quelle: Waldwissen.net)
Die Art der Humusform hängt entscheindent von der Baumartenzusammensetzung ab. Unter Nadelholzmonokulturen nimmt die Vielfalt der Bodenlebewesen stark ab und die Versauerung steigt. Es sind somit weniger Mikroorganismen vorhanden, die zur Freisetzung pflanzenverfügbarer Nährstoffe beitragen. In Nadelholzbeständen sind vor allem Pilze dominierent. Pilze benötigen anteilig mehr Kohlenstoff als Stickstoff für ihren Stoffwechsel, vermögen kohlenstoffreiche und schwerer abbaubare Streu besser aufzuschließen und sind aufgrund dieser Eigenschaften überproportional auf sauren Waldböden unter Nadelbäumen anzutreffen.
Humusform und CO2
Aktuelle Studien (Bico2 Projekt) legen nahe, dass der CO2-Ausstoß unter Nadelholzwäldern höher ist, als unter Laubholzwäldern. Der erhöhte CO2-Ausstoß könnte auf Ernährungsstress bei den Mikroorganismen hindeuten.
Umweltbedingungen, die den Abbau der org. Substanz beeinflussen:
- Art und Menge
der org. Substanz – Blätter werden schneller abgebaut als Nadeln. - Temperatur
Je wärmer, desto schneller die Abbautätigkeit. - Wasser
Trockenheit hemmt Aktivität der Bodenlebewesen, Wasserüberschuss führt zu Sauerstoffmangel -> aerobe Bodenorganismen können nicht mehr arbeiten. - Durchlüftung
Gute Durchlüftung führt zu günstigen Abbaubedingungen, da die meisten Bodenorganismen aerob leben. - Bodenreaktion
Bei zunehmender Versauerung starker Rückgang der für den Abbau wichtigen Regenwürmer und Bodenbakterien. - Einfluss des Menschen, z.B.Streunutzung
Durch Entzug der org. Auflage kam es zu solch starken Nährstoffverlusten (besonders auf „ärmeren Böden“), dass die Wuchsleistungen erheblich nachließen und z.T. nur noch anspruchslose Baumarten wuchsen (Birke, Kiefer z.B. Nürnberger Reichswald, Podsol). Nach Beendigung der Streunutzung ist eine langsame Erholung zu beobachten (Nährstoffanreicherung durch Zunahme der Humusvorräte).