Anteil der Bodenluft
Die Grafik zeigt u. a. den durchschnittlichen Anteil der Bodenluft am Gesamtboden. ©Alexander Stahr

Boden setzt sich aus vier Komponenten zusammen: Mineralische Bestandteile (z. B. Tonminerale, Sand, Steine), organische Substanz (Humus = postmortale organische Substanz und lebende Organismen) sowie Wasser und Luft (= Gasgemisch). Das trifft für alle Böden zu. Denn auch rein organische Böden wie Moore oder etwa Felshumusböden der Mittel- und Hochgebirge enthalten zumindest einen gewissen Anteil an mineralischen Bestandteilen aus äolischer Zufuhr. Der Bodenluft kommt hinsichtlich der Atmung von Pflanzenwurzeln und aeroben Mikroorganismen eine wichtige Bedeutung zu, sie ist zudem ein wesentlicher Faktor bei der Bodenentwicklung, da sie Reduktions- und Oxidationsvorgänge (Ausmaß des Redoxpotentials) beeinflusst. Durch die Atmung von Wurzeln und Mikroorganismen wird im Boden Sauerstoff verbraucht und Kohlenstoffdioxid (CO2) erzeugt. Im Boden ist daher der CO2-Gehalt gegenüber der Atmosphäre insbesondere in den humosen Oberböden terrestrischer Böden um ein etwa zehnfaches erhöht.

Gasaustausch zwischen Atmosphäre und Boden

Da der Boden ein offenes, natürliches System ist, erfolgt ein permanenter Gasaustausch zwischen Boden und Atmosphäre. Dabei werden zwei Prozesse wirksam: Bewegungen der Bodenluft infolge von Druckunterschieden zwischen Boden und freier Atmosphäre. Das kann durch Winddruck, Luftdruckschwankungen oder z. B. durch die Verdrängung der Bodenluft während der Infiltration von Niederschlagswasser der Fall sein (= Konvektion oder Massenfluss). Bedeutender für den Gasaustausch zwischen Atmosphäre und Boden ist der Prozess der Diffusion. Er beruht auf unterschiedlichen Partialdrucken von molekularem Sauerstoff (O2) und Kohlenstoffdioxid (CO2) als Bestandteile der Luft. O2 diffundiert aus der Atmosphäre in den Boden, da der Partialdruck von O2 in der Atmosphäre höher und der CO2-Partialdruck dort geringer ist als im Boden. Umgekehrt gelangt dadurch CO2 aus dem Boden in die Atmosphäre. Diese Wechselwirkung zwischen Boden und Atmosphäre wird auch als Bodenatmung bezeichnet.

Der Umfang bzw. die Bedeutung der jeweiligen Vorgänge der Bodenatmung ist je nach Standortverhältnissen abhängig von der Transportdistanz, von der aktuellen Wassersättigung des Bodens, von der Textur (Bodenart) und Art des Porenraums (Kontinuität, Luftdurchlässigkeit). Bei sandigen Böden ist das Ausmaß des Gasaustausches naturgemäß höher als bei tonreichen Böden.

Bei Mangel an Luftsauerstoff im Boden entstehen reduzierende Bedingungen. Dies ist etwa bei Pseudogleyen und Gleyen durch die Anwesenheit von Stau- und Grundwasser sowie bei Reduktosolen durch den Einfluss natürlicher oder anthropogen verursachter Gase (Reduktgase) wie Methan (CH4), Kohlenstoffdioxid (CO2) oder Schwefelwasserstoff (H2S) der Fall, wodurch z. B. der Geruch von faulen Eiern entsteht.