|
Gefluteter Reisfeldboden ist charakterisiert durch die Limitierung von Sauerstoff. Da die Diffusion von Gasen in Wasser etwa 10.000-fach langsamer ist als in der Gasphase, wird der verfügbare Sauerstoff in den tieferen Bodenschichten durch chemische Prozesse und die Veratmung durch aerobe Mikroorganismen rasch verbraucht.
Wenn kein Sauerstoff mehr vorhanden ist, werden so genannte alternative terminale Elektronenakzeptoren (organische und anorganischen Verbindungen) in einer spezifischen Reihenfolge durch bestimmte Bakteriengruppen reduziert dienen. Die Reduktionsvorgänge folgen einer bestimmten Reihenfolge. Danach werden sukzessiv Nitrat > Mangan > Eisen(III) > Sulfat als Elektronenakzeptor genutzt und reduziert. Hierdurch kommt es zu einer Absenkung des Redoxpotenzials im gefluteten Boden, bis schließlich nach dem überwiegenden Verbrauch dieser Verbindungen eine Methan-Bildung stattfinden kann.
In gefluteten Reisfeldböden kommt es zu einer Zweiteilung in eine nur wenige Millimeter mächtige, oxische Oberflächenschicht und in eine darunter liegende, reduzierte Bodenschicht. Sauerstoffmangel an sich schadet dem Reis nicht. Reispflanzen haben zur Anpassung an den überfluteten Standort ein von den oberirdischen Sproßteilen bis tief in die Wurzeln reichendes Aerenchymsystem ausgebildet. Über dieses werden die Wurzeln und unteren Sprossabschnitte mit Sauerstoff versorgt und darüber hinaus wird durch die radialen Sauerstoffverluste des Wurzelsystems ein oxisches Milieu um diese herum, in der so genannten Rhizosphäre, erzeugt.
Ein Ergebnis der Reduktionsvorgänge ist, dass mehr Phosphat in pflanzenverfügbarer Form vorliegt. Auch die Verfügbarkeit von Kalium und einigen anderen Kationen steigt als indirektes Ergebnis der Reduktions-vorgänge im Boden.
In gefluteten Reisfeldern ist jedoch die Effektivität der Stickstoff-Düngung gering. Weniger als 40 % des eingesetzten Stickstoff-Düngers finden sich in den Reispflanzen wieder. Stickstoffverluste im gefluteten Reisfeldboden entstehen durch NH3-Ausgasung und mikrobiell bedingte Oxidation / Reduktion des Stickstoffes.
Innerhalb des Reisfeldbodens ist die Nitrifikation ein Schlüsselprozess des Stickstoff-Kreislaufes. Ammonium-Ionen (NH4+), die direkt oder in Form von Harnstoff als Stickstoff-Dünger eingesetzt oder bei der Mineralisierung der organischen Substanz entstehen, werden von den Nitrifizierern über Ammoniak (NH3) zu Nitrat (NO3-) oxidiert. Die oxidierten Stickstoff-Verbindungen können ausgasen (Ammoniak), ausgewaschen werden (Nitrat) oder in die darunterliegende, reduzierte Bodenschicht diffundieren, wo sie von Denitrifikanten zu Distickstoffmonooxid (N2O) und Stickstoff (N2) reduziert werden.
Die Reduktionsprozesse können auch zu toxischen Konzentrationen schädlicher Substanzen führen, so dass die Nährstoffversorgung des Reises gestört wird, was allgemein als „physiologische Störungen“ bezeichnet wird. Solche Störungen (u.a. Eisentoxizität) sind auf schlecht dränierten Böden mit reichlich organischer Substanz häufig.
|
