Pedosphäre Bodenbildung: Faktoren und Prozesse

1. Gestein: beeinflusst Körnung, Mineralzusammensetzung, Verwitterbarkeit, Gründigkeit
2. Klima: beeinflusst die physikalischen und chemischen Verwitterungsprozesse
3. Organismen: beeinflussen Kalkauflösung, Mineralverwitterung, Poren, Bodenaggregate, Bioturbation
4. Relief: beeinflusst Mikroklima, Wasserhaushalt, Bodenerosion, Bodenfliessen
5. Zeit: Bodenbildung läuft langsam ab

1. Verwitterung: Physikalische und chemische Verwitterung,Verbraunung/ Verlehmung
2. Umwandlung: Humusbildung, Gefügebildung
3. Verlagerung: Entcarbonatisierung, Tonverlagerung, Podsolierung
4. Anreicherung: Carbonatisierung und Salzanreicherung
5. Redoximorphose: Vergleyung, Pseudovergleyung
6. Turbation: Bioturbation, Kryoturbation, Peloturbation (Wasserturbation)

• Prozesse: Druckentlastung (Tektonik), Temperatursprengung, Frostsprengung (Eisbildung), Salzsprengung, Hydration, Abrasion (bei Transport), Wurzelsprengung
• Auswirkungen auf Bodeneigenschaften: Vergrösserung der spezifischen Oberfläche, Beschleunigung der chemischen Verwitterung, Vergrösserung des Porenraums, Zunahme der Wasserspeicherfähigkeit
• entstehende Bodentypen: Syrosem, Ranker, Schuttfächer in Alpen,
• begünstigt folgende Bodenfaktoren: Frost und Temperaturschwankungen

•  Prozesse:

1. Hydratation und Auflösung: leicht lösliche Salze (NaCl, KCl, MgCl₂) und Gips relativ schnell aufgelöst und mit dem Sickerwasser ausgewaschen.
   Versalzung von Böden in ariden und semiariden Klimazonen.
   Entscheidend ist die Wasserlöslichkeit der Minerale und die Abfuhr der Löslichkeitsprodukte
2. Hydrolyse und Protolyse
   Hydrolyse: Bestandteile von Mineralen reagieren chemisch mit den H⁺ oder OH^- Ionen des dissoziierten Wassers.
   Protolyse: Verwitterungsreaktion unter der Beteiligung von Protonen (H⁺)
   in humiden Klimazonen, da saurer Boden --> je saurer der Boden desto schneller die Verwitterung
   Protolyse von Carbonaten: Kalkauflösung durch Kohlensäure (CO₂ aus Atmosphäre & Regenwasser -->spaltet H⁺ und HCO₃^- ab) ==> CaCO₃ + H⁺ -->Ca²⁺ + HCO₃^- ==> Säurepufferungsprozess
   Protolyse von Silikaten: kalkfreier Boden mit sauren Bedingungen
   Verwitterung von K-Feldspat zu Kaolinit und Kieselsäure:
   2KAlSi₃O_{8 (K-Feldspat)} + 2H⁺ +9H₂O --> 2K⁺ + Al₂Si₂O₅(OH)_{4 (Kaolinit) +} 4H₄SiO₄(aq) (ausgewaschen)
   Verwitterung von Glimmern zu Vermiculit: : Protonen -->Herauslösen von K⁺ aus den Zwischenschichten von Glimmern und führen zu einer Reduktion der negativen strukturellen Ladung im Kristallgitter. Ränder und Zwishenschichten weiten sich auf --> Vermiculit mit austauschbaren hydratisierten Kationen

4.Humusbildung: totes organisches Material wird durch Tiere und Mikroorganismen abgebaut und teilweise in Huminstoffe umgewandelt -->Akkumulation von Humus, bis sich ein Gleichgewicht zwischen Biomasseproduktion und Abbau einstellt
==>Je stärker die Abbauprozesse gehemmt sind, desto mehr organische Substanz reichert sich im Boden mit der Zeit an.
5.Gefügebildung: 
biologische Aktivität-->Krümelgefüge
Quellung und Schrumpfung-->Polyeder- und Subpolyedergefüge
==>wichtig für ökologische Eigenschaften des Bodens:Grobporen bilden Lebensraum für Organismen, Durchlüftung, Schnelle Infiltration von Wasser

• Folgende Eigenschaften der Minerale bestimmen die Verwitterbarkeit:

1. Wasserlöslichkeit (z.B. leicht lösliche Salze>Gibs>Calcit>Dolomit)
2. Struktur (z.B. die Verwitterbarkeit der Silikate nimmt ab in Richtung Insel>Ketten>Band>Schicht>Gerüstsilikate
3. Oxidierbarkeit (z.B. verwittern Fe(II)-reiche Biotite schneller als Fe(II)-arme Muskovite, Fe(II) zu Fe(III) oxidiert und die Kristallstruktur dabei destabilisiert wird)

Verwitterbarkeit von Gesteinen und Mineralen:

Basische Gesteine: höheren Anteil an leicht verwitterbaren Mineralien (Olivine, Amphibole, Pyroxene, Biotite) als saure Gesteine (mehr Quarz und Muskovit) -->verwittern chemisch schneller

Dolomit: viel schwerer löslich als Calcit --> langsamere Bodenbildung, flachgründige Böden

• begünstigt durch folgende Bodenfaktoren: humides Klima, Boden ph < 7

3.Verbraunung und Verlehmung: Braunfärbung des Bodens als Folge der chemischen Verwitterung silikatischer Bestandteile; Freisetzung von Fe(III)-Oxiden und -Hydroxiden. Verbindung mit Verlehmung: sekundäre Tonminerale entstehen durch die chemische Verwitterung von primären Silikaten aus Sand- und Schlufffraktion
==> Diese laufen verstärkt nach diener Entcarbonatisierung und damit verbundenen Versauerung ab.

3.Oxidation: Die Oxidation von Fe(II) zu Fe(III), Mn(II) zu Mn(III) oder Mn(IV), S(-II) zu S(VI) kann zur Destabilisierung und Verwitterung solcher Minerale führen.
oxidative Verwitterung von Pyrit: Pyrit entsteht unter anoxischen Bedingungen. Wenn pyrithaltige Materialien unter oxische Bedingungen gebracht werden, verwittern sie unter Oxidation von Fe und S.
4FeS₂ (Pyrit) + 10H₂O + 15O₂ --> 4FeOOH (Goethit) + 8H₂SO₄
==> Problematik: extrem saure Sickerwässer und Schwermetallbelastung
oxidative Verwitterung von Fayalit (Olivin, Inselsilikat):
2Fe₂SiO₄ (Fayalit) + O₂ + 6H₂O --> 4FeOOH (Goethit) + 2H₄SiO₄ (Kieselsäure gelöst)
==>gelblich-braun bis rötlich-braune Farbe durch Oxidation von Fe(II) zu Fe(III); Fe(III) wird frei und als Fe-Hydroxid ausgefällt

4.Komplexierung: niedermolekulare organische Säuren von Pilzen, Bakterien und Pflanzenwurzeln lösen Minerale durch Komplexierung von Al, Fe, Mn durch die organischen Liganden.
==>beschleunigen die Mineralverwitterung und die Bodenbildung

5.Neubildung von sekundären Mineralien

6.Tonverlagerung (Lessivierung): Abwärtsverlagerung der Tonfraktion in kolloidalem Zustand (in Wasser dispergierte Partikel) -->Al-Horizont an Ton verarmt, darunter ein Bt Unterbodenhorizont mit Ton angereichert
==>Wasserleitfähigkeit sinkt durch Einlagerung von Ton in grossen Poren
- Teilschritte der Tonverlagerung:
a)Dispergierung der Partikel im Oberboden -->starke Niederschläge, geringe Aggregatsstabilität, niedrige Konzentration von mehrwertigen Kationen(Ca²⁺, Al³⁺), pH 5-7
b)Transport von Partikeln mit dem Sickerwasser -->Verlagerung vo Feinton (Tonminerale, Fe-, Al-, Si-Oxiden, gebundene Huminstoffe) durch rasche Versickerung von Wasser
c)Ablagerung von Partikel im Unterboden (Bt-Horizont) -->Grund: steigende Ca²⁺-Konzentration, sinkende Fliessgeschwindigkeit

- Folgen der Tonverlagerung:

• obere Horizonte verarmen an Ton und Eisenoxiden -->Al-Horizont
• untere Horizonte werden mit Ton und Eisenoxiden angereichert -->Bt-Horizont und Tonhäutchen an Porenwänden
• Einlagerungsverdichtung des Unterbodens-->Wasserleitfähigkeit sinkt-->Staunässe-->Pseudogley

typische Horizontabfolge: (L)-Ah-Al-Bt-Cv -->Mull ((L)-Ah); A-Horizont lessiviert (Al); B-Horizont tonverlagert (Bt); C-Horizont verwittert (Cv)

Podsolierung:Abwärtsverlagerung von gelösten organischen Substanzen zusammen mit komplexiertem Al und Fe und deren Anreicherung im Unterboden
- Voraussetzungen:
1.Auswaschung von gelösten org. Säuren -->niedriger pH, gehemmter Abbau (kühles Klima), Humusform Moder oder Rohhumus
2.Transport von Sickerwasser-->humides Klima, ungehemmte Versickerung (sandige Böden)
3.Bleichung im Ae, Ausfällung im Bh & Bs-->sandige Textur, niedriger pH, Fe- & Al-Sättigung (Ausflockung), Fe & Al werden noch etwas weiter transportiert (bis rötlich-braunen Bs-Horizont)
- typische Horizontabfolge Podsol: L-Of-Oh-Ah-Ae-Bh-Bs-C
L-Of-Oh-Ah -->Moder
Ae -->gebleichter saurer A-Horizont
Bh --> mit org. Substanz angereicherter schwärzlich gefärbter B-Horizont
Bs --> Ausgefälltes Fe und Al bildet rötlich-braunen B-Horizont
C-Horizont --> sandiges Ausgangsmaterial