Substrate - Ein tiefer Einblick ins Erdreich (Pflanzen-Guide)

Substrate - Ein tiefer Einblick ins Erdreich

Es gibt unzählige Substrate und Erdmischungen für Pflanzen und wir wissen oft nicht, wieso ein bestimmtes Substrat für die eine Pflanze gut ist und für die andere tödlich sein kann. In diesem Beitrag führen wir dich in der Welt der Substrate ein. Wir zeigen dir, woraus sich Substrate zusammensetzen, welche Auswirkungen diese Zusammensetzung auf deine Pflanzen hat und wie du sie ändern kannst. Außerdem stellen wir eine Methode vor, um die Luftzirkulation in deinem Boden zu messen und zeigen dir wie sich die Bodentemperatur auf deine Pflanzen auswirkt.

Inhalt

Was ist ein Substrat?

Ein Substrat ist die Grundlage für einen Boden und ein Lebensraum für Mikroorganismen, Tiere und Pflanzen. Dabei muss ein Substrat nicht zwingend Erde oder eine Erdmischung sein. Holz zum Beispiel für Baumpilze und grobes Gestein für Meereslebewesen können ebenfalls als Substrate dienen. Darüber hinaus spricht man im Zusammenhang mit Substraten und Substratgemischen auch von Nährböden. Ein Nährboden stellt Mikroorganismen oder den Wurzeln von Pflanzen alle benötigten Nährstoffe bereit, um als Lebensraum und Grundlage zur Kultivierung zu dienen. Um als Nährboden zu gelten, muss das Substrat die Nährstoffe in verwertbaren Verbindungen, wie zum Beispiel in Form von Ionen bereithalten, sodass beispielsweise die Wurzeln einer Pflanze diese aufnehmen kann.

Ein fruchtbarer und wertvoller Boden trägt dazu bei, dass Pflanzen wachsen, Früchte tragen und sich vermehren können. Er dient dazu, der Pflanze Wasser, Nährstoffe und Halt in einem optimalen Zusammenspiel bereitzustellen.

Aus welchen Bestandteilen setzt sich ein gesundes Pflanzensubstrat zusammen?

Wir wollen herausfinden, wie du ein ideales Substrat für deine Zimmerpflanzen findest, das ihnen Halt, Nährstoffe und Wasser in einem optimalen Umfang bereitstellt. Deshalb schauen wir uns im Folgenden einmal an, woraus sich der Erdboden zusammensetzt, um zu erkennen, was die Eigenschaften einer guten Substratmischung ausmachen.

Der Erdboden besteht ungefähr zur Hälfte aus Poren, die mit Wasser und Luft gefüllt sind. Die andere Hälfte besteht aus mineralischen, also anorganischen Bestandteilen und organischer Substanz. Zu den mineralischen Bestandteilen gehören Ton, Schluff, Sand und Kies. Die Partikel werden nach ihrer Korngröße folgendermaßen gruppiert:

Kies: Durchmesser von mehr als 2 mm
Sand: Durchmesser zwischen 2 mm und 0,063 mm
Schluff: Durchmesser zwischen 0,063 mm und 0,002 mm
Ton: Durchmesser von weniger als 0,002 mm
Lehm: Mischung aus Sand, Schluff und Ton

Die organische Substanz besteht aus Humus, Wurzeln und Bodenlebewesen. Sie macht je nach Bodenart zwischen weniger als 5% bis zu über 25% des Bodens aus.

Alle genannten Bestandteile bilden zusammen ein Bodenaggregat. Das Bodenaggregat kann sich stark unterscheiden. So kennen wir zum Beispiel die fruchtbare Schwarzerde der Magdeburger Börde, aber auch die Sandböden der Lüneburger Heide. Dabei muss das eine nicht besser oder schlechter als das andere sein. Die Umgebung passt sich an den Boden an, sodass sich eine ökologische Vielfalt entwickeln kann.

Wieso liefern manche Böden für Pflanzen mehr Nährstoffe?

Der organische Bestandteil des Bodens spielt eine wichtige Rolle, um der Pflanze Nährstoffe zur Verfügung zu stellen und um die Bodenstruktur beziehungsweise das Bodenaggregat aufzuwerten. Humus ist dabei das Ergebnis der Zersetzung und Umwandlung von Pflanzenresten und abgestorbenen tierischen Elementen. Dafür zerkleinern und verdauen Erdbewohner wie Regenwürmer oder Asseln die Pflanzenreste und arbeiten diese tiefer in den Boden ein. Bakterien und Pilze arbeiten später daran die organischen Verbindungen zu recyclen und in anorganische Verbindungen umzuwandeln, die der Pflanze als Nährstoffe dienen.

Ein wichtiger Schritt der Zersetzung ist die Humifizierung. Hierbei wandeln die erwähnten Organismen die abgespaltenen organischen Stoffe wie Aminosäuren und Zucker in sogenannte Huminstoffe um. Diese Huminstoffe sind dunkelgefärbte Verbindungen, die die Fruchtbarkeit, Durchlüftung und den Wasserhaushalt des Bodens aufwerten. Huminstoffe werden in die folgenden drei Gruppen eingeteilt:

Fulvosäuren

Diese Gruppe entsteht, wenn eine geringe biologische Aktivität im Boden vorhanden ist. Fulvosäuren sind sehr saure Verbindungen. Mit 48% Kohlenstoffgehalt und 0,5-2,5% Stickstoffgehalt (was ist mit dem Rest?) sind sie in nährstoffarmen Böden wie zum Beispiel in Nadelwäldern vorzufinden. Diese Humusform wird als Rohhumus bezeichnet.

Huminsäuren

Huminsäuren sind sehr wertvolle Huminstoffe. Lignin, das in den Zellwänden von Pflanzen vorkommt und für Stabilität sorgt, sowie Zellulose sind die Hauptbestandteile von Huminsäuren. Beide werden sehr langsam abgebaut und bleiben demnach lange Zeit im Boden erhalten. Huminsäuren haben einen Kohlenstoffgehalt von 55% und einen Stickstoffgehalt von 4-5%. Sie sind in den nährstoffreichen Braun- und Schwarzerden vorzufinden. Mull ist die Humusform und zeichnet sich durch hohe biologische Aktivität und vorteilhafte Bodeneigenschaften aus.

Humine

Humine sind in allen Böden vorzufinden. Sie haben mit 58% und 5-8% den größten Kohlen- bzw. Stickstoffgehalt, sind allerdings nicht gut darin Wasser anzulagern und zu halten.

Bei der Mineralisierung im Gegensatz, werden aus Humus Nährstoffe für Pflanzen freigesetzt. Die beteiligten Bakterien und Pilze sind wahre Chemiker, denn sie spalten die organischen Verbindungen in ihre anorganischen Grundbausteine auf. Dieser Prozess führt dazu, dass zum Beispiel Stickstoff und Phosphor freigesetzt und der Pflanze in Form von Ionen als Nährstoff bereitgestellt wird. Bakterien wie zum Beispiel Azospirillum und Cyanobakterien sind dabei für die Stickstofffixierung verantwortlich. Dabei wird Stickstoff in Ammonium-Ionen umgewandelt, dass die Pflanze für ihr eigenes Wachstum verwenden kann.

Wie kommt es zu Bodenverdichtung und warum ist sie schlecht für deine Pflanzen?

Für die Gesundheit von Pflanzen sowie für den Boden beziehungsweise das Substrat kann die Bodenverdichtung (die Verkleinerung des Volumens des Substrates) sehr problematisch sein. Dadurch werden nämlich die Wasserleitfähigkeit, die Luftzirkulation und die Aktivität der Mikroorganismen im Boden gestört.

Untersuchungen haben gezeigt, dass die Wurzeln vieler Pflanzen mehr als 10% Luft im Substrat benötigen, um sich optimal zu entwickeln. Im Umkehrschluss bedeutet das, dass die Wurzeln umso weniger wachsen, je länger und stärker der Boden verdichtet wird. Hier wird in der Literatur auch vom Bonsai Effekt gesprochen: Blätter von Pflanzen, die mit dichtem und hartem Substrat auskommen müssen, bleiben kleiner.

Außerdem verschlechtert Bodenverdichtung die Bodenstruktur. Das heißt die Anordnung und das Zusammenwirken der verschiedenen Bodenpartikel, wie Sand, Ton und Humus werden negativ beeinflusst. Deine Pflanzen können dadurch weniger Nährstoffe aus dem Boden aufnehmen. So wird zum Beispiel der Transport von Stickstoff zu den Wurzeln verlangsamt. Außerdem wird es die Pflanze aufgrund ihres schwächeren Wurzelwachstums schwerer haben Phosphat und Kalium aufzunehmen, da sich beide im Boden kaum bewegen und so nur schwer zu den Wurzeln finden.

Wie bereits erwähnt kann es auch dazu kommen, dass die Lebewesen im Boden negativ durch Verdichtung beeinflusst werden. Das ist ein sehr kritischer Punkt, da das Ökosystem mit den Bodenorganismen steht und fällt. Während Bakterien noch sehr widerstandsfähig sind, kann die Verkleinerung der Poren im Boden für Nematoden fatal sein. Zudem wurde herausgefunden, dass bestimmte Mikroorganismen anfangen sich von Stickstoff zu ernähren anstatt von Sauerstoff, was der Pflanze wiederum lebenswichtige Nährstoffe entzieht.

Bodenverdichtung führt also dazu, dass das gesamte Bodenleben durcheinandergebracht wird und demnach auch weniger organische Substanz zersetzt und in Nährstoffe umgewandelt werden kann!

Dichter Boden führt durch weniger große Poren dazu, dass Wasser wesentlich langsamer durch das Substrat fließt und schlechter zu den Wurzeln gelangt. In einem gesättigten Boden, in dem alle Poren mit Wasser gefüllt sind, kann das überschüssige Wasser nicht oder nur sehr schlecht abfließen, was bei der Pflanze zu Wurzelfäule führen kann.

Wie kann man messen, wieviel Wasser/Luft das Substrat speichern kann?

Für deine Pflanze ist es sehr wichtig, dass sie sich in einem Substrat befindet, das eine gewisse Menge Wasser halten kann und dass sich das Wasser problemlos im Substrat bewegen kann. Ist die Substratmischung einerseits zu offen, das heißt der Anteil großer Körner überwiegt, kann nur eine sehr kleine Menge an Wasser in einem sehr kurzen Zeitraum gehalten werden. Das hat zur Folge, dass nicht genug Nährstoffe für die Wurzeln bereitgestellt werden können. Außerdem müsstest du wesentlich häufiger gießen. Andererseits ist ein Substrat mit überwiegend kleinen Partikeln mindestens genauso problematisch, da sich Wasser schwerer bewegen kann und es außerdem zu der besprochenen Bodenverdichtung führen kann.

Was ist die absolute und die effektive Porosität?

Substrat unter der Lupe Eine wichtige Kennzahl, die uns veranschaulicht wie die verschiedenen Bodenpartikel sich ergänzen, ist die absolute und die effektive Porosität. Die absolute Porosität ist das Verhältnis des Volumens aller Hohlräume, die mit Luft und Wasser gefüllt sind, zum Gesamtvolumen des Gesteins. Dieses Verhältnis ist bei Ton am größten und bei Kies beziehungsweise großem Gestein am kleinsten. Die effektive Porosität hingegen beschreibt den Anteil am Hohlraum, in dem sich Wasser frei bewegen kann. Demnach ist die effektive Porosität bei Kies am größten und bei Ton am kleinsten. Daraus folgt, dass Ton und Schluff Wasser und Nährstoffe besser halten und für die Pflanzen verfügbar machen können als Sand und Kies, allerdings auch anfälliger für Bodenverdichtung sind.

Du kannst dir an dieser Stelle merken, dass es den meisten Zimmerpflanzen gut gehen wird, wenn ein Anteil von 10 bis 20% Luft im Substrat vorhanden ist.

Ob dieser Anteil erreicht ist, kannst du folgendermaßen testen:

Wähle einen Behälter, der tiefer als die Höhe deines Blumentopfes ist (z.B. einen Eimer oder eine tiefe Schüssel)
Setze deinen, mit dem zu überprüfenden Substrat gefüllten, Blumentopf in den Behälter
Fülle den Behälter mit soviel Wasser, dass Substrat und Wasserspiegel auf einer Ebene sind
Warte, bis sich das Substrat vollständig mit Wasser vollgesaugt hat (gegebenenfalls musst du erneut Wasser nachlassen um Wasser und Substrat auf einer Ebene zu behalten)
Decke die Abflusslöcher deines Blumentopfes mit deinen Fingern ab und stelle den Blumentopf in einen 2. Behälter (am besten ein Messbehälter)
Lass alles Wasser ablaufen und miss im Anschluss wieviel ml abgelaufen sind
Berechne im Anschluss das Gesamtvolumen deines Topfes (Formel für das Volumen eines Kegelstumpfes V = 1/3⋅π x Höhe x (Radius oben^2+Radius oben x Radius unten + Radius unten^2)
Berechne das Verhältnis des Volumens des abgelaufenen Wassers und des Gesamtvolumens des Blumentopfes und erhalte den Anteil der Luft im Substrat (Wir veröffentlichen demnächst einen eigenen Beitrag mit Bildern und Beispielen zu dieser Berechnung).

Wie kann ich die Bodeneigenschaften für meine Pflanzen verbessern

Als ersten Schritt solltest du herausfinden, was du an deinem Boden optimieren kannst. Dabei hilft dir dieser Artikel. Braucht dein Boden mehr Nährstoffe, eine bessere Luftzirkulation oder einen anderen pH – Wert? Dann kannst du den Boden entweder verbessern in dem du zusätzliche Bestandteile hinzufügst:

Nährstoffe: Dünger ++

Ph-Wert: Kaffeesatz -- / hartes Wasser ++

Luftzirkulation: Perlite ++ / Ton --

Ein anderer Weg wäre das Umtopfen deiner Pflanze und der Austausch des Substrates. Im kommenden Beitrag unserer Substratreihe erklären wir ausführlich welche weiteren Möglichkeiten du zu Verbesserung der Bodeneigenschaften hast.

Was ist die beste Bodentemperatur für Pflanzen?

Das Wurzelsystem einer Pflanze und die Durchwurzelung des Substrates sind von der Temperatur abhängig. Bei einer optimalen Temperatur können Wurzeln schneller wachsen und länger werden, außerdem bilden sich mehr Wurzeln.

Untersuchungen mit Pflanzen wie Mais, Hafer und Raps haben ergeben, dass die optimale Temperatur für das stärkste Wurzelwachstum und damit das Wurzelgewicht bei 25-30 Grad Celsius liegt. Bei Temperaturen von weniger als 15 Grad und mehr als 35 Grad betrug das Wurzelgewicht bei sonst gleichen Bedingungen lediglich 25% des Optimums. Eine gute Temperatur im Substrat zu erreichen, stärkt deine Pflanze, da die Durchwurzelung direkt die Aufnahme von Nährstoffen beeinflusst.

Zusammenfassung

Substrate sind Nährböden für Pflanzen, Mikroorganismen und viele weitere Lebewesen
Sie geben Pflanzen Halt, Struktur und versorgen die Wurzeln mit Nährstoffen
Substrate bestehen aus mineralischen Bestandteilen wie Sand, Ton und Schluff, aus organischen Bestandteilen wie Humus und Bodenlebewesen sowie aus Wasser und Luft
Bodenverdichtung solltest du unbedingt für gesunde Pflanzen vermeiden
Ein Luftanteil von 10-20% ist für die meisten Pflanzen optimal, diesen Anteil kannst du mit der vorgestellten Methode überprüfen
Bei 25-30 Grad Celsius wachsen die Wurzeln der meisten Pflanzen am besten

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