Der Kohlenstoff im Boden verändert sich stetig. Verantwortlich dafür sind meist Mikroorganismen, zusätzlich laufen viele physikalische und chemische Prozesse ab (Übersicht 2 auf Seite 66). Dabei entsteht ein Kreislauf: Frisches organisches Material gelangt über Pflanzen- und Wurzelreste in und auf die Böden. Dort dienen sie zunächst als Nahrung für verschiedene Lebewesen, aus Mineralstoffen und Kohlenstoff bauen sie Körpersubstanz auf. Andere Lebewesen ernähren sich von nach der Verdauung direkt ausgeschiedenen Teilen und auch von Körpern verstorbener Lebewesen.

Wie schnell und auf welche Art organisches Material wie Erntereste oder verstorbene Organismen abgebaut und zu Humus aufgebaut werden, bestimmt vor allem die Zusammensetzung der organischen Substanz. Sind viele Proteine, viel Stärke und wenig Lignin enthalten, geht der Abbau sehr zügig vonstatten. Ein hoher Anteil an Lignin verzögert hingegen den Abbau.

Erst abgebaut…

Bei allen Prozessen des Abbaus bleiben schwer abbaubare Stoffe übrig. Diese werden über Jahre zu Dauerhumus, durch Oxidationen und Polymerisationen (Übersicht 3 auf Seite 68). Unter günstigen Bedingungen bildet sich aus der zugeführten organischen Substanz pro Jahr etwa 0,5% Dauerhumus. Auch dieser unterliegt einer weiteren Mineralisation. Ein hoher Anteil an Tonmineralen im Boden bringt zwar Stabilität – doch im Ton-Humus-Komplex gebundener Humus mineralisiert nur sehr langsam. Dauerhumus in Sandböden mineralisiert vergleichsweise zügig.

Alle Prozesse im Abbau und in der Mineralisation der organischen Substanz werden stark von endogenen Faktoren beeinflusst – an vielen Prozessen sind Lebewesen beteiligt. Deren Anspruch an Wärme und Feuchtigkeit ist relativ hoch. Zudem braucht Mineralisation viel Sauerstoff durch die beteiligten, meist aeroben, Mikroorganismen sowie für die Oxidationsprozesse. Fehlt Sauerstoff, stockt die Mineralisation. Diesen Zusammenhang kennt man von nassen Niedermoorböden. Auch Trockenheit und Kälte hemmen die Mineralisation. So entstanden z.B. die klassischen Schwarzerdeböden auf den trockenen Standorten der Welt oder die humosen Böden in kalten Steppen.

…dann mineralisiert

Die nachhaltig ertragsfähigsten Standorte sind nicht die Schwarzerden und Niedermoorböden, sondern gut durchlüftete, feuchte Parabraunerden. Denn Humus allein reicht für das Pflanzenwachstum nicht aus! Erst die Mineralisation bringt Nährstoffdynamik und Leben in einen Boden und macht Mineralstoffe und Kohlenstoff pflanzenverfügbar.

Unter warmen und feuchten Bedingungen werden mehr Nährstoffe zur Verfügung gestellt, als unter kühlen und trockenen Bedingungen. Damit wird das Nährstoffangebot dem Pflanzenwachstum angepasst – besser als es eine mineralische Düngung schaffen kann.

Sofern das bei der Mineralisation entstehende CO2 aus dem Boden entweichen kann, nehmen es die unteren Blattetagen auf. Die Pflanze baut daraus Masse auf, insbesondere Wurzeln und unterirdische Sprossen. Vorausgesetzt, dass der Boden möglichst schnell und vor allem lange mit wachsenden Pflanzen bedeckt ist. Aber: Kann das CO2 nicht aus dem Boden entweichen, hemmt es das Wurzelwachstum und führt so zu Ertragsdepressionen. Stark mineralisierende Böden reagieren daher sehr drastisch auf eine Verschlämmung oder auf Dichtlagerung.