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Bodenkunde

GEO241 FS18

GEO241 FS18

14
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Kartei Details

Karten 14
Sprache Deutsch
Kategorie Geographie
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 26.05.2018 / 18.12.2019
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Nenne 4 chemische Verwitterunsarten und erkläre diese.

  • Lösungsverwitterung: Wasser bildet eine Hydrathülle um Salze, welche deshalb in Lösung gehen 
  • Hydrolyse: H+ Ionen kommen in Kontakt mit Kristallen, welche Kationen an ihrer Oberfläche besitzen, die nicht komplett ins Gitter eingebunden sind (Gitter ist im Ungleichgewicht). Wasserstoffionen ersetzen Kationen, diese gehen in Lösung. Anionen gehen dann ebenfalls in Lösung. Kationen gehen neue Bindungen ein mit z.B. OH- Ionen --> wichtigster Vorgang der Mineralverwitterung im humiden Klima, besonder in kalkfreien Gesteinen
  • Säureverwitterung (Entkarbonatisierung): Wasser und CO2 verbinden sich zu Kohlensäure H2CO3, Kohlensäure überführt schwer lösliches Kalziumkarbonat CaCO3  in leichter lösliches Ca(HCO3)2, Kalziumhydrogencarbonat kann dann ausgewaschen werden 
  • Oxidationsverwitterung (Verbraunung): Elemente können in einer reduzierten Oxidationsstufe vorkommen (Fe2+ anstelle von Fe3+). Sauerstoff löst Elektronen aus diesem Gitter heraus --> Eisen wird zu Fe3+ und aus dem Kristallgitter ausgestossen, das Eisen geht nun mit dem Sauerstoff und den OH- Ionen eine Bindung zu Goethit ein (Tonmineral). Das verbleibende Wasserstoff fördert die Hydrolyse, weshalb Schwefelsäre frei werden (versauert den Boden). Goethit färbt den Boden braun. 

Aufbau der Tonminerale und Grund für deren ökologischen Bedeutung

Schichtsilikate, haben hauptsächlich Eisen, Aluminium, Magnesium und Kalium-Ionen als Zentralatom in ihr Gitter eingebaut. Sind aufgebaut aus Tetraeder und Oktaeder-Schichten (entweder T-O oder T-O-T). Das Zentralatom kann durch ein gleich grosses Atom ausgetauscht werden (isomorpher Austausch) --> eingebautes Atom weniger wertig --> Tonminerale sind negativ geladen (=permanente Ladung), durch diese negative Ladung können sich Kationen (Nährstoffe) an den Tonmineralen anlagern und durch die TOT-Schicht kann sich Wasser zwischen die Schichten einlagern 

Den Beitrag verschiedener Minerale an den Korngrössenfraktionen abschätzen.

  • Sand: 80% Quarz, 15% Feldspat, evt. 5% Glimmer
  • Schluff: 50% Quarz, 20% Feldspat, 20% Glimmer, 10% Tonminerale und Oxide
  • Ton: 10% Sand, 3% Feldspat, Rest: Tonminerale und Oxide

Beispiele für die häufigsten organischen Ausgansmaterialien der Bodenbildung. 

Im ganzen Boden (vom Volumen her) 7% organische Substanz. Davon ist 85% abgestorben, 8.5% Wurzelmasse und 8.5% Edaphon (50% Bakterien und Ascomyceten, 14% Megafauna, 25% Pilze, etc.) 

- Führen zur Durchwülung (Verlagerung der Stofe, Belüftung des Bodens) =Bioturbation

- Humusbildung 

 

Einfluss der Bodenorganismen auf die Bodenbildung. 

  • Humusbildung
  • Torfbildung in Mooren
  • Bioturbation 
  • Zersetzen Biomasse (Stoffumwandlung, Mineralisierung)

Sie verstehen das Prinzip des Abbaus organischer Substanz und die dazugehörigen Prozesse.

  1. Biochemische Initialphase: Stärke wir in Zucker umgewandelt, Eiweiss in Peptide und Aminosäruen zerlegt
  2. Primärzersetzung: Physische Zerkleinerung der Bestandteile durch Makrofauna, Mesofauna und Pilze
  3. Sekundärzersetzung (Verwesung): Durch Mikroben und Pilze, hierbei kommt es entweder zur Humifizierung, wobei Pflanzenrückstände, Streustoffe und Rückstände von Bodenorganismen in Huminstoffe umgewandelt werden (Synthese, Oxidation, Reduktion), ein Teil wird von den Organismen zum Körperaufbau benötigt (Speicher), ein Teil als Energiequelle genutzt (-->Mineralisierung folgt) ; oder es kommt zur Mineralisierung wobei die Mikroben die Stoffe in Enprodukte umwandeln, welche dann verbraucht werden. 

Sie können die Bildung und den inneren Aufbau von Aggregaten, sowie deren Bedeutung für den Boden erklären. 

Pflanzenreste werden durch Bodentiere mit mineralischen Bestandteile des Bodens vermischt --> organische Substanz in grösseren Aggregaten

Mikroorganismen bauen leicht verfügbare Substanzen ab --> Stabilität der verbleibenden organischen Rückstände, die nun in kleineren Aggregaten lokalisiert sind, erhöht sich

Mikroorganismen bauen einen Teil der org. Substanz in ihre eigene Biomasse ein (grosser Einfluss auf Nährstoff- und Wasserspeicherfähigkeit vom Boden, da sie oberflächenaktiv sind und über ein grosses Wasseranbindungsvermögen verfügen) 

Bindung zw. organischer Bodensubstanz und mineralischen Komponenten führt zu einem stabilen Aggregatgefüge, was vor Erosion und mikrobiellem Abbau schützt. 

Gibt Kohärentgefüge, Einzelkorngefüge, Aggregatgefüge (Aufbau- oder Absonderunsgefüge oder Fragmentgefüge) 

Sie verstehen die Entstehung der Horizontierung der versch. Humusformen und können sie mit charakteristischen biologischen, chemischen, physikalischen und ökologischen Eigenschaften verknüpfen. 

  • Rohhumus: Schichten (L, Of, Oh), viel Niederschlag, Versauerung und Streuakkumulation, kleine Gefügestabilität, wenig Streuabbau, wenig biol. Aktivität und wenig Nährstoffe, im Nadelwald und Heide, vor allem Pilze, C/N 30 - 40 hoch (schlecht abbaubar), pH <4, plattige Struktur
  • Moder: L, Of und Oh (mittlere Werte) v.a. Bakterien, C/N 20 - 30, pH 3 - 7, Struktur ist bröckelig
  • Mull: nur noch L, hohe Gefügestabilität, hoher Streuabbau und biol. Aktivität, viel Nährstoffe, im Laubwald, Wiese, Regenwurm, C/N 10 -15, pH > 5, krümeliges Gefüge

L = Litter, Of = fermentiert, Oh = humifiziert 

Typische Gefügeformen, ihre ökologische Bedeutung und wie sie zustande kommen. 

  • Einzelkorngefüge (Primärgefüge), ton und humusarm
  • Kohärentgefüge (Primärgefüge), werden durch Säuren (z.B. Kieselsäure) oder org. Stoffen zusammengehalten --> ungegliederte Masse
  • Aggregatgefüge: Absonderungsgefüge z.B. Polyeder, Supolyeder, Prismengefüge in tonreichen Stau- und Grundwasserböden (insbesondere durch Schrumpfung und Kontraktion, abiotisch), Aufbaugefüge z.B. Krümelgefüge war einmal Wurmlosung ist aber getrocknet oder durch andere Lebewesen verändert worden, Wurmlosungsgefüge durch Kot von Regenwürmer(biogene Aggregierung), Fragmentgefüge z.B. Splitter, Bröckel etc. durch anthropogene Einflüsse 

--> Gut strukturierter Boden hat viele Poren, das Wasser ist pflanzenverfügbar, krümelig und erlaubt den Sämlingen ein Wurzelsystem auszubilden 

--> Schlecht strukturierter Boden hat einen kleinen Porenraum, kann kompaktiert sein und zu Staunässe führen, ist schlecht entwässert und schlecht belüftet, zerfällt und erosionsgefährdet

Sie verstehen die Zusammenhänge zwischen den Kennwerten des Bodenwasserhaushaltes im Dreiphasensystem Boden.

  • Dreiphasensystem Boden da Festsubstanz (mineralisch oder organisch), Bodenwasser und Bodenluft
  • Korngrösse der Fragmente sehr grosser Einfluss auf Speicherkapazität, Eroderibarkeit, Wasserleitfähigkeit
  • Je kleiner die Poren desto grösser ist die Kapillarkraft (Wasser steigt weiter nach oben, hohe Kohäsionskräfte) ist das Kapillarwasser, Adsorptionswasser ist durch elektrostatische Kräfte an Oberfläche der Bodenbestandteile gebunden 
  • Feldkapazität = Wassergehalt, der ein Boden gegen die Schwerkraft halten kann 
  • Totwasser = Matrixpotential pF hoch, unter permanentem Welkepunkt --> nicht Pflanzenverfügbar 
  • Nutzbare Feldkapazität = Feldkapazität - Totwasser --> Pflanzenverfügbares Wasser 

Wasserspannung = Wie fest das Wasser gehalten wird, Sand z.B. tiefe Wasserpannung, Ton hohe Wasserspannung

Matrixpotential = Pflanzenverfügbarkeit des Wassers, je pF über 4.2 --> Wasser nicht mehr Pflanzenverfügbar (Totwasser) 

Erkläre den Prozess der Entkarbontaisierung, welcher Boden dabei entsteht und einge dessen Mermale. 

  • Mittels Wasser und CO2 wird Kalk gelöst, wandert nach unten, kann unten wieder ausföllen
  • Vorherrschend für Leptosole (zusätzlich Humusakkumulation und Entbasung)
  • Festgestein noch vorhanden, hat je nach Ausgangsmaterial viel Calciumcarbonat (unten höherer pH), da noch nicht verwittert
  • KAK nimmt nach unten ab, da wir oben eine Humusakkumulation (mehr OS) haben. 

Erkläre den Prozess der Verlehmung, sowie der Verbraunung und nenne den typischen Boden der daraus entsteht, sowie einige dessen Eigenschaften. 

  • Fe2+ haltige Silikate werden verwittert (durch Hydrolyse und Entkalkung) es entstehen leicht lösliche Ionen (K, Ca). Zusätzlich verbinden sich Al-Hydroxide mit Kieselsäure wodurch neue Tonminerale gebildet werden (=Verlehmung). Fe3+ bildet braun gefärbte Fe3+ Hydroxide (=Verbraunung, Oxidationsverwitterung da Elektronen abgegeben werden von 2+ zu 3+ -> produziert H+ Ionen -> pH Absenkung) 
  • Beide Prozesse beginnen erst, wenn der Boden entkalkt wurde
  • Dabei entsteht ein Cambisol, nach unten höherer pH Wert da noch nicht verwittert, OS nimmt drastisch ab, BS nimmt nach unten zu, Eisenkonzentration und KAK nehmen nach unten hin ab 

Erkläre den Prozess der Lessivierung, zu welchem Bodentyp dies führt und einige Eigenschaften dieses Bodentypes. 

  • Lessivierung = Tonverlagerung, bei einem pH Wert zwischen 5 und 6.5 werden die Tonminerale verlagerbar, wandern in Grobporen nach unten
  • Führt zu einem Luvisol, der charakteristischer Bt Horizont hat, hier lagern sich die Tonminerale ab, da der pH hier wieder zunimmt und die Porengrösse abnimmt. KAK konstant, organische Substanz und C/N-Verhältnis nimmt nach unten ab, Eisenkonzentration im Bt Horizont einen Peak, pH nimmt nach unten zu
  • Voraussetzungen: pH nicht zu tief, nicht zu hoch, Niederschlag > ET, Entkalkter Boden, kann zu Stauwasser führen 

Erkläre den Prozess der Podsolierung, was für ein Boden dabei entsteht und einige Merkmale des Bodens. 

  • Podsolierung: tiefer pH, primäre und sekundäre Minerale werden zerstört, Bruchstücke werden zusammen mit Humus nach unten verlagert, Rohhumus lagert sich an, bildet Säure, diese lösen Sesquioxide aus den Mineralgitter, werden nach unten verlagert, Oberboden wird arm an Schwermetallen und OS, wird deshalb grau =Bleich, bzw. Elluvialhorizont, wegen steigendem pH Wert werden zuerst die Tonminerale wieder ausgefällt, anschliessend die Sesquioxide 
  • Ein Podsol ensteht, bei E Horizont nehmen alle Paramter ab, bei I Horizont nehmen diese wieder zu 
  • Basische Kationen werden ausgewaschen , braucht sehr viel Niederschlag, nährstoffarmer Boden 

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