(Fr.: pédologie; Du.: Bodenkunde; Eng,: soil science), de wetenschap die zich bezighoudt met het substraat bodem (grond). De eigenschappen hiervan worden in hoofdzaak bestudeerd met betrekking tot de plantengroei; zowel de natuurlijke vegetatie als de cultuurgewassen worden hierin betrokken. Het is een zeer uitgebreid vakgebied dat door toepassing van verscheidene disciplines wordt gekenmerkt, maar geïntegreerd een eigen karakter heeft.
Een eenvoudige indeling is die in de veldbodemkunde die in hoofdzaak op het veld wordt beoefend (regionale bodemkunde), en die welke vooral in een laboratorium wordt beoefend. De eerstgenoemde tak is ontstaan uit een geologische behandeling van de bovenste grondlaag, de tweede tak is van de landbouwscheikunde afkomstig. Een tamelijk volledige en overzichtelijke indeling, die een goede indruk van de omvang van het vakgebied geeft, is die welke de internationale bodemkundige vereniging in haar zeven commissies hanteert. Deze zijn: bodemfysica; bodemchemie; bodembiologie; bodemvruchtbaarheid en plantenvoeding; bodemgenese, -classificatie en -kartering (zie Bodemkartering); bodemtechnologie; en bodemmineralogie. Tussen deze onderdelen van het vakgebied zijn geen scherpe grenzen te trekken.
Bodemfysica.
De bodemfysica houdt zich vooral bezig met drie fysische eigenschappen van de bodem: de warmte-, de lucht- en de waterhuishouding. De warmtehuishouding is bepalend voor de temperatuur van de grond en is van invloed op de groei van de plant. Zij is geconcentreerd op de warmteinhoud (warmtecapaciteit, soortelijke warmte) en het warmtetransport (warmtegeleiding).
De warmtecapaciteit is een grootheid die additief is samengesteld uit de bijdrage van de vaste, de vloeibare en de gasvormige fase en bedraagt ca. 2...5 MJ kg−1 K−1.
De warmtegeleiding van de grond hangt eveneens van de verhouding der drie aggregatietoestanden af, nu echter volgens een ingewikkeld patroon dat bij volledige vulling van de poriën met water anders is dan bij een gedeeltelijke vulling. In dit laatste geval is het aantal contactpunten vloeistofvast van grote invloed. De warmtegeleiding is ca. 0,8...4 Wm− 1 K−1.
Zowel warmtegeleiding als warmtecapaciteit zijn van invloed op de ‘vroegheid’ van een grond: Hoe natter de grond hoe langer hij koud zal blijven met daarbij een vertragende invloed op de groei van het gewas. De luchthuishouding van de grond wordt eveneens door de verdeling van de drie fasen bepaald. De samenstelling van de bodemlucht die onder invloed van de ademhaling van plantenwortels en micro-organismen armer aan zuurstof en rijker aan koolstofdioxyde is dan de atmosferische lucht, wordt mede bepaald door de gasdiffusie door de poriën die met lucht gevuld zijn (volgens de wet van Fick). Wordt het luchtporiënvolume te klein, dan heeft niet voldoende gaswisseling plaats en wordt de grond anaëroob. Hierbij treden reductieverschijnselen van o.a. ijzerverbindingen op, die door het gevormde zwarte FeS de grond een blauwzwarte kleur geven. Deze kleur wordt vooral beneden de grondwaterspiegel waargenomen.
De waterhuishouding van de grond wordt eveneens door de verdeling van de drie aggregatietoestanden geregeld. Beneden de grondwaterstand zijn alle poriën met water gevuld, daarboven zullen in het algemeen de grote poriën gevuld zijn met lucht en de kleinere met water. Bij fijnere poriën wordt het water steviger vastgehouden dan bij grovere poriën. Men spreekt dan van een hogere matrix-zuigspanning van het water. Deze wordt meestal in de logaritme van de onderdruk in cm water uitgedrukt (zie afb.). Het gedeelte van het water met een pF groter dan 4,2 is niet voor de plant beschikbaar (verwelkingspunt), het water met een pF van ca. 2 zakt door de bodem weg; tussen deze beide waarden ligt het voor de plant beschikbare water. De gasbeweging in de grond is slechts afhankelijk van het totale met gas gevulde poriënvolume, de waterbeweging is ook afhankelijk van de poriëndiameter volgens de wet van Poiseuille.
Bodemchemie.
De bodemchemie houdt zich in het bijzonder bezig met de relaties tussen de vaste en de vloeibare fase. De vaste fase is namelijk de buffervoorraad van voedingselementen, die via de vloeibare fase door de plantenwortel worden opgenomen. Hierbij zijn drie systemen werkzaam. De kationen in de bodemoplossing (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) staan in evenwicht met de geadsorbeerde hoeveelheden in de dubbellaag van de vaste fase van de grond (kleimineralen, humus). Deze evenwichten van de uitwisselbare ionen kunnen beschreven worden met empirische vergelijkingen (bijv. die van Freundlich of Langmuir) en met behulp van thermodynamische modellen (bijv. van Donnan of Gapon). Behalve dit uitwisselingsevenwicht staat een deel van de ionen in de bodemoplossing in relatie tot onoplosbare stoffen van de vaste fase. Dit is in het bijzonder met het fosfaat het geval, dat in zure gronden vooral als Al- en Fe-fosfaten voorkomt en in alkalische gronden als Ca-fosfaten (apatieten). Fosfaationen worden daarnaast ook nog geadsorbeerd op de positieve plekken van de kleimineralen. Vele spoorelementen (Mn, Cu, Zn, Mo, B) staan bovendien in evenwicht met onoplosbare verbindingen.
Een derde buffersysteem betreft de relatie tussen de bodemoplossing en de organische stof van de grond. Door de afbraak van de organische stof van de grond door de micro-organismen komen stikstof (NH4 en NO3), fosfaat en sulfaat vrij, die via de bodemoplossing door het gewas kunnen worden opgenomen. Daarnaast nemen ook de micro-organismen zelf deze elementen weer op, zodat ze daarin worden opgeslagen. Er is hierbij sprake van een cyclus, waarvan de intensiteit sterk samenhangt met de warmte-, water- en luchthuishouding.
Naast deze evenwichten heeft de bodemchemie zich beziggehouden met de aard van de vaste fase van de grond. Het adsorberend materiaal, dat oorspronkelijk amorf werd voorgesteld, bleek wat het minerale deel betreft uit min of meer goed gekristalliseerde verbindingen van in hoofdzaak Al-Si-O te bestaan, die als kleimineralen uitvoerig beschreven zijn. Het organische deel (humus) is veel minder goed bekend. Het is nog het beste te omschrijven als een willekeurig opgebouwd polymerisaat van in hoofdzaak fenolen, aldehyden, ligninefragmenten en aminozuren. De willekeurigheid leidt tot een veelheid van humusverbindingen die van grootmoleculair (humuszuren), via matig-grootmoleculair (hymatomelaanzuren) naar kleinmoleculair gaan (fulvozuren).
De laatste jaren heeft men ontdekt dat in de grond humusachtige stoffen voorkomen, die chelaatvormend zijn. Sommige vormen onoplosbare chelaten, zoals in vele veengronden met koper het geval is. De gronden vertonen een gebrek aan koper. Soms worden goed oplosbare chelaten van de spoorelementen gevormd. Deze kunnen dan voor een belangrijk deel de verzorging van de hogere plant met spoorelementen op zich nemen.
Bodembiologie.
De bodembiologie omvat een tweetal onderwerpen: de bodemzoölogie en de bodemmicrobiologie. In feite zou daar ook de bodembotanie bijhoren, deze is echter bij de bodemvruchtbaarheid en plantenvoeding ondergebracht. De bodemzoölogie houdt zich bezig met de beschrijving van de in de bodem voorkomende dierenwereld en de functie die de verschillende vertegenwoordigers hiervan vervullen. Het bekendste zijn de aardwormen (regenwormen) die zich door de grond eten en daarbij de bodemdeeltjes ten dele verteren en ten dele van slijmstoffen en kalk voorzien, waardoor de structuur en structuurstabiliteit worden verbeterd. De systematische studie van de bodemfauna is in tegenstelling tot die van de andere onderdelen van de bodemkunde nog tamelijk jong.
In de bodemmicrobiologie heeft een viertal onderwerpen de speciale aandacht. De afbraak van de organische stof in de grond met de vorming van humus is een algemeen onderwerp. Een ander belangrijk gebied is dat van de nitrificatie van de ammoniumstikstof, een proces dat afhankelijk is van de zuurgraad en de water- en luchthuishouding van de grond. Een derde gebied is dat van de luchtstikstofbinding. Deze wordt zowel door vrij levende micro-organismen (Azotobacter, Clostridium) als door symbiotisch levende bacteriën (Rhizobium) bewerkstelligd. De fixatie van luchtstikstof door Azotobacter bedraagt ca. 10 kg stikstof per jaar per ha; die door Rhizobium, afhankelijk van gewasgroei en klimaat, enkele honderden kg.
Een vierde studiegebied is dat van de denitrificatie, een microbiologisch proces waarin door verschillende bacteriesoorten het nitraat tot luchtstikstof (N2) wordt gereduceerd. Dit voor de landbouw schadelijk proces, heeft in een anaëroob milieu plaats. De stikstofverliezen kunnen tot enkele tientallen kg stikstof per jaar per ha oplopen.
Bodemvruchtbaarheid, zie Bemesten.
Bodemgenese.
Onder de bodemgenese of bodemvorming vallen de processen die er de oorzaak van zijn dat uit een gesteente een bodem ontstaat. Het is de verwering van de mineralen die onder invloed van temperatuurverschillen, wind, water en begroeiing plaats heeft. Temperatuurverschillen en wind vergruizen, het water hydrolyseert, de vegetatie levert de humus, die met zijn zuur karakter de mineralen aantast. De fundamentele vraagstukken worden behandeld met gegevens van de bodemscheikunde en bodemmineralogie. De consequenties van de processen vindt men terug in de eigenschappen van de gevormde bodem, die zich vooral manifesteren in het bodemprofiel, dat gegevens levert voor de bodemkartering en de bodemclassificatie.
Bodemmineralogie.
In de bodemmineralogie bestudeerde men oorspronkelijk in zand- en stoffractie van de grond het voorkomen en sortiment van zware mineralen. Deze werden gebruikt voor de indeling van gronden in provincies, mede door het vaststellen van de aard van het oorspronkelijke materiaal. De laatste decennia heeft de bodemmineralogie zich zeer uitvoerig bezig gehouden met de mineralen die in de kleifractie (< 2 μm) van de grond voorkomen; deze zijn door hun chemische en fysische eigenschappen van veel belang voor de bodemvruchtbaarheid, maar ook voor de industrie (keramiek, katalysatoren). Vele kleimineralen zijn opgebouwd uit meer dan een ‘zuivere’ soort; men spreekt dan van interstratificatie. Naast de kleimineralen en de vele andere silicaten (veldspaten, mica’s, pyroxenen, amfibolen) komen oxiden en hydroxiden van ijzer en aluminium dikwijls in grote hoeveelheden voor. Ook calciumcarbonaat komt in vele gronden voor. De laatste jaren wordt vooral aan de stabiliteit van deze mineralen meer aandacht geschonken; men kan thans veelal voorspellen hoe het gedrag van een mineraal bij bepaalde verweringsomstandigheden is (vooral van belang voor de bodemgenese).
Bodemclassificatie.
Bij het indelen van de bodems of gronden volgens een bepaald systeem gaat men uit van de kleinste eenheid (pedon) die bij het bodemtype behoort; men voegt deze successievelijk te zamen, eerst tot bodemseries, dan tot families, subgroepen, groepen, suborden en tenslotte tot de grootste eenheid de orden. Bij de indeling kan men van verschillende gezichtspunten uitgaan; sommige gaan uit van klimaatzones, andere van landschapsvormen, of van fysische en chemische kenmerken van het bodemprofiel.
Bodemtechnologie.
Onder de bodemtechnologie wordt een aantal verschijnselen, verklaringen en gevolgen samengevat, die met de bodembehandeling nauw samenhangen. Hieronder vallen het gebruik, de erosie, de drainage (zie Cultuurtechniek) en de verzouting (zoute gronden).