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Allgemeine Bodengeographie – Zusammenfassung Klausur 1 Einführung in die Bodengeographie Boden oder Pedosphäre o o o

Boden = oberster Grenzbereich der Erdoberfläche (Lithosphäre, Hydrosphäre, Atmosphäre, Biosphäre überlagern + durchdringen) Unter Einfluss von Umweltfaktoren  Umwandlungsprodukt moralischer + organischer Substanzen Lebensgrundlage für Tiere + Menschen

Boden = Umwandlungsprodukt der Lithosphäre an Ort und Stelle unter dem Einfluss von Atmosphäre und Organismen 2 Faktoren der Bodenbildung:

Boden = f (Klima, Ausgangsgestein, Relief, Vegetation, Bodenlebenswelt, Mensch) x Zeit  F (K, A, R, V, L, M) x Z Begriffsdefinitionen: o o o o o o o

Zonale Böden: primär von Klima beeinflusst (Bodenzonen der Erde) Intrazonale Böden: Dominanz von Ausgangsgestein, Topographie, Wasserhaushalt, Klima Azonale Böden: wenig entwickelt, junges Alter  keine bestimmte Klimazone für Bodenprofil Bodencatena: reliefbedingte Abfolge von Böden (Boden – Toposequenz) Rezenter Boden: Boden, der sich durch momentan herrschende Faktorenkombi erklären lässt Reliktischer Boden: heutigen Umweltbedingungen ausgesetzt, weist aber Merkmal auf, die auf frühere, veränderte Faktorenkonstellation der Bodenbildung schließen lässt Fossiler/begrabener Boden: durch Überschüttungen im Untergrund konserviert

Pedogenese (Bodenbildung) besteht aus vier grundlegenden Bodenbildungsprozessen: 1) Verwitterung + Mineralneubildung = Verwitterung der Ausgangsgesteine u. Herausbildung eines charakteristischen geogenen u. pedogenen (u.a. Eisenoxide, Tonminerale) Mineralkörpers. Bei der Verwitterung freigesetzte Ionen dienen als Nährstoffe oder werden mit dem Sickerwasser ausgewaschen 2) Humusbildung (Mineralisierung und Humifizierung) = Abbau organischen Streu (Mineralisierung) und Neubildung (Humifizierung) von Huminstoffen 3) Gefügebildung = typische Bodenstruktur (Gefüge) entsteht  Bodengefüge beeinfluss Stabilität  Ergebnis chemischer + biologischer Aggregierung, Gefrieren und Auftauen von Boden 4) Verlagerung: Tonmineralen, Fe- und AL -Oxiden, Huminstoffe, Salze Textureigenschaften von Böden Bodentextur = Körnung = Korngröße  Textur des Bodens aus Mischung verschiedene Korngrößen (= Bodenskelett „Grobboden“ und Feinboden)  Bodenskelett = Groberde (größer als 2mm) = Blöcke, Steine, Kies G (gerundet), Grus X (eckig)  Feinboden = Matrix (kleiner als 2mm) = Sand S, Schluff U, Ton T Bestimmung der Korngrößenzusammensetzung des Feinbodens 1) Fingerprobe (im Gelände, Schätzung) 2) Laboranalyse a) Absieben des Bodenskeletts b) Sieb- oder Pipettenverfahren Bodenart – Korngrößenzusammensetzung und Textur     

Kies: > 50% oder 75% Skelett Sand: > 50% Sand, < 18% Ton Schluff: > 50% Schluss, < 18% Ton Ton: > 45% Ton Lehm: 19-45% Ton und Schluff und Sand

Bodenphysikalische Eigenschaften:  Je sandiger, desto durchlässiger, desto geringer Wasserspeicherung, weil grobporenreich  Je toniger, desto undurchlässiger, desto höher Wasserspeicherung, desto mehr Totwasser, weil feinporenreich  Je schluffiger, desto größer Speicherfähigkeit für pflanzenverfügbares Wasser, weil mittelporenreich Bodenchemische Eigenschaften:  Je sandiger, desto nährstoffärmer + geringe Pufferfähigkeit  Je toniger, desto nährstoffreicher + größere Pufferfähigkeit  Schluffböden: Mittelstellung zwischen Sand- und Tonböden Mineralische Bestandteile des Bodens = Minerale + Gesteine in Böden resultieren aus Verwitterung magmatischer, metamorpher oder sedimentärer Gesteine  durch Pedogenese entstehen aus aufgelösten Primärmineralien neue Minderale o o

Tonminerale Chemische bzw. biochemische Ausfällungen (Carbonate, Eisen, Al – Oxide/Hydroxide)

Tonminerale Bedeutung:

Tonminerale = Schichtsilikate; Zweischicht- und Dreischichtminerale (Für Pflanzen) negativ geladen und Träger von positiv geladenen Nähstoffen (Mg, Ca, K) = pflanzenverfügbar Tonminerale = ladungsaktive Oberfläche uns gehen stabile Verbindungen mit Humussubstanzen (Ton – Humus) ein Organische Bestandteile des Bodens Organische Substanz = alle im und auf dem Mineralboden befindlichen abgestorbenen pflanzlichen und tierischen Stoffe + deren organischen Umwandlungsprodukte  Humus = Auflagehumus + Humus in Mineralboden  entsteht durch Mineralisierung (Abbau organischer Substanz zu anorganischen Stoffen, Freisetzung von K, Ca, Mg, Fe, N, P, S)  und Humifizierung (Synthese organischer Materialien zu Huminsäuren + Huminstoffen wie Fulvosäuren) Humusformen:  Rohhumus: Streu: unzersetztes Ausgangsmaterial saure, nährstoffarme wenig aktive Standorte (Nadelwald) mächtige L- und Of – Horizonte Hohe Gehalte von FUlvosäuren Verbreitung: kühlfeuchtes Klima auf silikatischem Ausgangsgestein  Moder: weitgehend zersetzte organische Substanz durchmischt und belebt Zwischenform zw. Mull und Rohhumus Saurer, basen- und nährstoffarmer Boden  Mull: Streu weitgehend abgebaut nährstoffreicher Boden, frischer Erdgeruch mehr oder weniger stark durchwurzelt Ah – Horizont dominiert Steppen- und Laubwaldvegetation, Wiesen, Acker

Bodenorganismen = Bodenlebenswelt = Edaphon  Flora und Fauna Bodenflora: Bakterien, Pilze, Algen, Flechten Bodenfauna: o o o

Mikrofauna (1cm)  Regenwürmer

Zusammenfassung: Boden besteht aus 50% Wasser (abhängig vom Porenvolumen + Größe) + 50% Substanzen (primäre + pedogene Minerale, Gesteinsbruchstücke) + organischen Substanzen (Streustoffe, Huminstoffe, Edaphon, lebende Wurzeln) Wichtigsten Silikate: Muskovit, Feldspat, primärer Chlorit, Biotit, Olivin 3 Bodenbildende Prozesse 3.1 Abbauprozesse = Prozesse der Verwitterungs- und Mineralisierung (organische Substanzen + Neusynthese v. Huminstoffen

Chemische Verwitterung: Bewirkt eine Lösung oder Umwandlung von Mineralien durch Wasser; in ariden weniger chemische V., weil weniger Wasser; je größer Oberfläche, desto intensiver

Physikalische Verwitterung: Mechanische Zerkleinerung d.

Bodenpartikel  Ergebnis: Eckige Partikel + Kornoberflächenvergrößerung (dadurch größere Angriffsfläche für chemische Verwitterung)

Verwitterungsstabilität abhängig von: Spaltbarkeit, Wasserlöslichkeit (leicht: Salt, Gips, Kalk, Dolomit), Struktur d. Silikate

Quarz (sehr verwitterungsstabil) Olivin (sehr verwitterungsinstabil)

3.2 Aufbau- bzw. Transformationsprozesse Pedogene Oxide (Verbraunung, Rubefizierung, Ferallitisierung) = Teilprozesse der SIlikatverwitterung o

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Verbraunung: zweiwertiges Eisen in Kristallgittern von Silikaten (Feldspat, Glimmer)  Freisetzung des Eisens (Fe) + Oxidation  gemäßigtes/humides Klima: Ferrihydrit + Goethit  rotbraun + gelbbraun Rubefizierung: Hämatit (Fe2O3) und Ferrihydrit  rot  tropische/subtropische Böden Ferralitisierung: Anreicherung von Fe- Oxiden (Hämatit) und Al – Oxiden (Gibbsit)  rotbraun  warme Klimate (feuchttropisch)

Treibendes Agens von Verbraunung, Rubefizierung + Ferralitisierung = Versauerung des Bodens Quellen der Versauerung = Kohlensäure, Schwefelsäure, organische Säuren, anthropologische Säureeinträge (Regen, Dünger) Tonminerale (Verlehmung) o o o o

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SIlikatverwitterung (Feldspat, Glimmer)  Bildung pedogener (bodeneigener) Schichtsilikate sog. Tonminerale Folge = Erhöhung des Tongehalts im Bodensubstrat (Verlehmung) Bestimmung der Verlehmung durch Fingerprobe Tonminerale + Huminstoffe können Kationen binden  insbesondere Dreischicht Tonminerale (Speicher von Nährmitteln + Wasser für Pflanzen)  Schlüsselrolle für Bodenfruchtbarkeit Zweischichttonminerale: Al – Silikat  Wasser kann nicht eindringen  kaum Kationenbindung Dreischichttonminerale: wichtig für Ernährung von Pflanzen, Austausch von K – Kationen Landwirtschaft: Tonanteil beeinflusst Fruchtbarkeit + Stabilität im Bauwesen

Humus + Huminstoffe (Humusbildung) o o o

Mineralisierung organischer Substanzen (mikrobieller Abbau zu anorganischen Stoffen)  Freisetzung enthaltener Nährelemente (Mg, Fe, N, P, S) Humus = abgestorbene Tiere + Pflanzen + Auflagehumus (im Boden vermengt) Humifizierung = Synthese organischer Bruchstücke (pedogene Neubildungen) zu Fulvosäuren, Huminsäuren + Huminstoffen

3.3 Verlagerungsprozesse 3.3.1 Lessivierung bzw. Tonverlagerung o

Transport von gelösten Bestandteilen (Kationen + Anionen) + Kolloiden (Tonminerale, Metalloxide) + kleine Tonpartikel ( 300 Tage nass) o Pseudovergleyung: stauwasserbedingte Redoximorphie – Pseudogley: Ah – Sw – Sd - Periodischer Wechsel von Staunässe + Austrocknung - Reduktive Mobilisierung der Metalle an Aggregatsoberflächen

-

Bleichung der Aggregatsoberflächen Transport von Metallen in Porenraum: oxidative Ausfällung, Rostflecken + Konkretionen im Aggregatsinneren

Entkarbonatisierung + Karbonatisierung Versalzung + Entsalzung

3.4 Vermischungsprozesse (Bio-, Kryo-, Pelo- und Technoturbation) o

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Vertisole (Schrumpfrisse durch Peloturbation) - Humusreiche Böden, wechselfeuchte Tropen, basenreiche Ausgangsgesteine (Kalk, Basalt): reich an Dreischichttonmineralen (Smektite) - Trockener Zustand: Schrumpfrisse, humoses Oberbodenmaterial fällt rein  Wiederbefeuchtung  Quellen der Tone Folgen: - Quellungsbedingte Schwerbewegungen + fettglänzende Schwerflächen - Selbstmulcheffekt: Schrumpfen + Quellen des Tons  Humus vermischt sich mit Unterboden  dunkel gefärbt Ergebnis: kleinflächige Hebungs- und Senkungszonen (Gilgai – Relief)

4 Bodensystematik, Bodenentwicklungen + Paläoböden in der BRD 4.1 Bodensystematik der BRD (Bodenhorizonte)

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Horizonte sind durch Großbuchstaben symbolisiert Pedogene Merkmale werden durch nachgestellte Kleinbuchstaben symbolisiert. Horizonte mit mehreren Merkmalen (= Übergangshorizonte) werden durch Kombination von Hauptsymbolen und/oder Zusatzsymbolen dargestellt. Betonung liegt jeweils auf dem letzten Symbolteil. verschiedene Horizontmerkmale innerhalb eines Verzahnungshorizontes werden durch Pluszeichen (+) verbunden. Horizontabfolgen eines Bodentyps werden durch Schräg- oder Bindestrich voneinander abgegrenzt. in Klammern gesetzte Symbole bezeichnen eine schwache Ausprägung des Horizontes. geogene Zusatzsymbole stehen vor dem Hauptsymbol Wechsel einer geologischen Schicht wird durch eine römische Zahl vor dem Hauptsymbol dargestellt. ein fossiler Bodenhorizont wird durch den vorangestellten Kleinbuchstaben f dargestellt. ein reliktischer Bodenhorizont wird durch den vorangestellten Kleinbuchstaben r gekennzeichnet

Bodentypen Syrosem: AI – mC (humoser Horizont < 2cm, Rohboden) o o o o o

Genese: Humusakkumulationen, kaum chemische Verwitterung des Gesteins Weiterentwicklung: Rendzina, Ranker Eigenschaften: extrem wechseltrocken, Pioniervegetation (Moose, Flechten) Verbreitung: Erosionslagen Nutzung: keine

Locker Syrosem: AL – IX, Lockermaterial > 30cm o o o

Weiterentwicklung: Regosol, Pararendzina Eigenschaften: ökologisch echter Boden (tief durchwurzelbar) Verbreitung: Anfangsstadium

Rendzina: Ah – (Cv) – mC (oder IC) o o

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Flachgründig, Eigenschaften abhängig von Ausgangsgestein, Tiefgründigkeit, Skelettanteil, Bodenreaktion Generell: Trockenstandorte, stark wasserdurchlässiges Gestein, kaum verwitterte Gesteine, hoher Tongehalt, hohe Aggregatsstabilität, hohe Humusgehalte, hohe Ca + Mg Gehalte, biologisch aktiv (Ah überwiegend)  gute Durchlüftung Bei basischer Reaktion = starke Fixierung von Metallen (Mn, Fe, Cu, Pb) + Nährstoffen Düngung: kaum sinnvoll | geringer Phosphatgehalt Verbreitung: karbonatische Sedimentgesteine Nutzung: Grünland, Wald

Pararendzina: Ah – IC

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Ausgangsgestein: Löss, Flusskies, Auensedimente, Geschiebelehm, Schluffdecken Prozesse: Humusbildung, Bioturbation, Karbonatverarmung Verbreitung: semiaride Gebiete, Mitteleuropa, Erosionslagen (landwirtschaftlich) Nutzung: C – Horizont als Lockergestein  durchwurzelbar  Landwirtschaft - Ah (0-25cm) = schwarzbraun, steinig, sandig – schluffig - Cv (25-50cm) = hellbraungrau, kalkreich, sandiger Kies - C (50-100cm): kalkreicher, sandig – schluffiger Kies

Braunerde: Ah – Bv – C (mC oder IC) o o o

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Ausgangsboden: Ranker, Regosol, Pararendzina Prozesse: Entkalkung, SIlikatverwitterung, Verbraunung (Goethit), Verlehmung (Tonmineralneubildung) Weiterentwicklung: - Basenreiches Ausgangsgestein (Braunerde)  Parabraunerde - Basenarmes Ausgangsgestein (Braunerde)  Podsol Nutzung: Wald (basenarm) | Ackerbau (basenreich)

Basenreiche Braunerde auf lösshaltiger Gneisschuttdecke:    

Ap (0-20c): dunkelgraubraun, humos, lehmiger Sand, krümelig Bv (20-40cm): gelbbraun, schwach steinig, stark lehmig, porös, durchwurzelt BvCv (40-55cm): braungelb, schluffiger Sand, porös, durchwurzelt Cv (55-100cm): grüngrau, dichter Gesteinsschutt

Parabraunerde: Ah – Al – Bt – (Bv) – (Cv) – C o o o o

Entwicklung: Entkarbonatisierung, pH 6,5 – 5,5, Oberboden (Dispergierung, Verlagerung von Tonmineralen + Humus), aufgehellter Al – Horizont Erhöhung des pH Werts in Bt  Kolloidenanreicherung Verbreitung: gemäßigte humide Gebiete (Nordamerika, Mitteleuropa) Nutzung: fruchtbare Ackerstandorte (hohe Nährstoffe + Puffer)

Fahlerde (Übergang zum Podsol): Ah – Ael – Bt – C o o

Einsetzender Prozess der Podsolierung: tonverarmter Boden, Auswaschung von Huminsäuren, sehr aufgehellt, fahlgrau Ael Versauerung, beginnende Zerstörung der Tonminerale

Schwarzerde (Tschernosem): Ah – C o o o o o

Hohe Anteile von Ton – Humus – Komplexen Genese: Unter Wald entstanden, intensive Bioturbation, kontinentales Klima (trockene Sommer + kalte Winter), hohe Biomassenproduktion, Mineralisierung + Humifizierung Verbreitung: Steppen, Börden, Gäulandschaften Eigenschaften: Wasser + Lufthaushalt günstig, humusreich, stabiles Krümelgefüge Nutzung: Acker, sehr fruchtbar

Ranker (Steilhang): Ah – mC, Festgestein o o o

Verbreitung: junge Böden, landwirtschaftliche Erosionslagen Eigenschaften: geringe Wasserspeicherung, nährstoffarm Nutzung: basenreich (Basalt), nährstoffarm (Sandstein)  Wald oder Grünland

Regosol: Ah – IC, Lockergestein  wie Ranker Podsol: Ol – Of – Oh – Ahe – Ae – Bh (s) – Bs – C o o o o o o

Prozess: Podsolierung (Sauerbleichung) Entwicklung: hohe NS, niedrige Jahresmitteltemperatur, basenarme Gesteine Primär aus Ranker, Regosolen | sekundär aus Braunerden, Parabraunerden | anthropogen bedingt Verbreitung: kalte/gemäßigte Zone (Nadelwald), N- Deutschland, basenarmer Sandstein Eigenschaften: niedrige Wasserspeicherung, nährstoffarm Nutzung: Hanglagen, Wald...