Mit dem pH-Wert lässt sich die Bodenreaktion bestimmen: Bei pH 7 (neutral) halten sich saure und basisch wirkende Bestandteile die Waage. Mit steigendem pH-Wert befinden sich mehr basisch wirksame Ionen und weniger H+-Ionen in der Bodenlösung. Anders gesagt: Bei niedrigem pH-Wert wirkt die Bodenlösung wie eine essigsaure Salatsauce, bei hohem wie eine Seifenlauge.

Idealerweise sollte der Boden leicht sauer bis neutral mit pH-Werten zwischen 5,8 und 7,0 sein. In stark humosen Böden ist ein niedrigerer pH-Wert vorteilhaft, um den Humusabbau zu verlangsamen. Je höher der Tongehalt ist, umso höher muss der pH-Wert sein. Tonige Böden sollten Werte über pH 7 aufweisen. Wie nicht zum Boden passende pH-Werte wirken, entnehmen Sie der Übersicht 2. Das Wichtigste:

Oxidation und Reduktion: In einem lockeren Boden mit hohem pH-Wert herrschen oxidative Bedingungen. Das führt dazu, dass Schwermetalle wie Mangan (Mn) unlösliche Oxide bilden. Die Folge ist Mn-Mangel auf überlockerten Böden mit hohem pH. Bei niedrigem pH-Wert und Sauerstoffmangel wird Mn reduziert – es ist besser pflanzenverfügbar. Ein Überschuss ist für die Pflanze aber schädlich. Gleiches gilt für Eisen und insbesondere für Aluminium, das bei pH-Werten unter 5,5 verstärkt reduziert und freigesetzt wird – es wirkt dann als Wurzelgift. Speziell Gerste reagiert darauf ausgesprochen empfindlich.

Phosphor: Im Boden wird Phosphor (P) durch zwei- und höherwertige Kationen sehr schnell festgelegt. Bei pH-Werten zwischen 6 und 7 ist Phosphor am besten verfügbar. Über pH 7 wird es als Kalzium- oder Magnesiumphosphat festgelegt. Die P-Verfügbarkeit kann man bei höheren pH-Werten durch eine Düngung mit Schwefelsaurem Ammoniak (SSA) oder Gips verbessern. Versauert der Boden jedoch zu stark, bilden sich Aluminium- und Eisenphosphate. Bei zu niedrigen pH-Werten kann eine Kalkung Phosphor besser pflanzenverfügbar machen.

Humus: Der pH-Wert beeinflusst auch die Humusbildung im Boden stark. Bei niedrigeren Werten unter pH 5,5 sind die Mikroorganismen im Boden deutlich inaktiver. Dadurch reichern sich nährstoffarme Humusformen (Fulvosäuren) mit weitem C:N-Verhältnis an. Böden mit einem C:N-Verhältnis über 14:1 legen mehr Stickstoff fest, als sie freisetzen. Erfolgt eine Zufuhr über organische Substanzen wie Erntereste, Zwischenfrüchte, Mist, Gülle oder Gärreste, ist eine ausreichende Versorgung mit Kalzium (Ca2+-Ionen) erforderlich. Nur so können die nach außen negativ geladenen Huminsäuren stabile Brücken zwischen den Humus- und Tonteilchen aufbauen – es entstehen stabile Ton-Humus-Komplexe. Das Kalzium stabilisiert den Boden wie Mörtel.

N-Freisetzung: Unterhalb von pH 5,5 wird kaum noch (Nitrat-)N freigesetzt – denn die Mikroorganismen sind gehemmt. Der pH-Anstieg eines mittelschweren Bodens von 5,6 auf 6,0 durch Kalkung bewirkt eine zusätzliche Mineralisation von 18 kg/ha N. Steigt der pH-Wert über 7, ist dagegen mit einer verstärkten Ammoniakverflüchtigung zu rechnen.

Krankheiten: Im Raps und generell in Kreuzblütlern tritt bei niedrigen pH-Werten (unter pH 6) verstärkt Kohlhernie (Plasmodiophora brassicae) auf. Abhilfe schafft freier Kalk in der Bodenlösung – er schränkt die Aktivität der Zoosporen der Kohlhernie stark ein. Ist kein freier Kalk vorhanden, hilft es, in die oberen 5 cm des Bodens vor der Saat von Raps oder kreuzblütigen Zwischenfrüchten 300 bis 500 kg CaO/ha (Branntkalk, Femikal, schnell umsetzbarer Kreidekalk) einzuarbeiten. Der Erreger der Schwarzbeinigkeit (Gaeumannomyces graminis) fühlt sich dagegen bei hohen pH-Werten von über 7 im lockeren Boden am wohlsten. Durch versauernde Dünger (z.B. SSA) lässt sich das Befallsrisiko verringern. ▶

Herbizide: Sulfonylharnstoffe sind bei pH-Werten von über 7 deutlich besser löslich als bei zu niedrigen (unter pH 6). Dadurch erklärt sich, warum über den Boden gegen Ungräser wirksame Sulfonylharnstoffe auf Böden bei niedrigen pH-Werten schlechter wirken und warum ein nachfolgender Raps nach der Kalkung verstärkt Schadsymptome zeigt, die auf die Nachwirkung von ALS-Hemmern hinweisen.

Natürliche pH-Schwankungen

Generell versauert ein Boden durch ...

• Kohlensäure (am stärksten): Der Abbau von Biomasse und die Atmung von Wurzeln und Bodenlebewesen setzen Kohlendioxid (CO2) frei. Daraus entsteht im Boden Kohlensäure (H2CO3).
• organische Säuren: Diese werden entweder von Pflanzenwurzeln ausgeschieden oder entstehen beim Abbau organischer Substanz.
• Säureeintrag aus der Atmosphäre.
• Kalziumauswaschung nach Niederschlägen.
• überwiegend aufgenommene positiv geladene Kationen. In der Zelle erfolgt dann ein Ladungsausgleich, die Pflanze gibt H+-Ionen ab. Dadurch sinkt der pH-Wert in der Wurzelzone. Ursache ist der verstärkte Eintrag von Kationen aus (organischen) Düngern.

Der pH-Wert kann dagegen auch auf natürliche Weise ansteigen: So war in den mitteldeutschen Trockengebieten nach der Wende ein Anstieg auch ohne Kalkung zu beobachten. Dies ließ sich auf den kapillaren Aufstieg von Kalzium- und Magnesium-Ionen aus dem Unterboden zurückführen.

Der pH-Wert wird neben dem Kalziumgehalt im Boden auch durch Magnesium, Kalium oder Natrium beeinflusst, die ebenfalls als basisch wirksame Kationen den pH-Wert steigen lassen. Neigt ein Boden trotz eines hohen pH-Wertes stark zur Verschlämmung, ist das ein Hinweis auf eine hohe Magnesium- und/oder Natrium- oder auch Ammoniumsättigung (NH4). Im Gegensatz zum Kalzium verringern Magnesium, Natrium, Kalium und Ammonium die Aggregatstabilität. Der NH4-haltige Dünger AHL trägt zur Verschlämmung der Bodenoberfläche bei, genauso wie hohe Mengen Kali-Dünger oder der Einsatz von Biogas-Gülle mit hohen Gehalten von Kalium, NH4 und Natrium. Letzteres ist der Fall, wenn Essensreste mitvergoren wurden.