boden tutorium

Mechanische Gründigkeit: Mächtigkeit des durchwurzelbaren Lockergesteins

Die Grenze der mechanischen Gründigkeit ist bei einem Steingehalt > 75% erreicht. Eine weitere Rolle spielen verdichtete (z.B. Pflugsohle) und verfestigte Horizonte (z.B. Ortsstein) 

Physiologische Gründigkeit: bestimmt durch Wasser-, Luft- und Nährstoffhaushalt

Die Leistungsfähigkeit von Wurzelsystemen hängt auch von der Durchwurzelungsintensität ab: Anzahl Feinwurzeln (< 2mm Durchmesser) je m2. Je höher die Durchwurzelungsintensität, desto besser kann der Wurzelraum für die Wasser- und Nährstoffaufnahme erschlossen werden. 

Ursachen für die Einschränkung der Durchwurzelung:

o Ungünstige chem. Eigenschaften (z.B. niedriger pH-Wert, Nährstoffmangel oder Al-Toxizität)

o Ungünstige Gefügeform (z.B. Plattengefüge, Prismengefüge) o Stauwasser (Sauerstoffmangel)
o Niedriges Grobporenvolumen (< 6 Vol.-%)
o Steingehalt

o Bodenverdichtung und Ortsstein (höhere Bodenfestigkeit) 

•    von Bedeutung für Keimung, Wachstum, Atmung, Nährstoffaufnahme höherer Pflanzen

• •  beeinflusst Geschwindigkeit chemischer Prozesse und Materialeigenschaften von Bodenbestandteilen (Oberflächenspannung, Viskosität, Dichte und Phasenzustände der Bodenlsg.)

• •  für das Bodenleben und damit für den Umsatz org. Substanz und die Bodenfruchtbarkeit von großer Bedeutung

• •  Die meisten Kulturpflanzen benötigen eine Mindesttemperatur von 5° C für Keimung und Wachstum

• •  Böden, die sich im Frühjahr schnell und früh erwärmen sind aus pflanzenbaulicher Sicht bevorzugte Standorte

• •  Niedrige Temperaturen lassen Pflanzen langsam wachsen, bei hohen kommt es zu Schäden.

• •  Der Optimalbereich der Bodentemperatur liegt bei ~25 – 30 °C. Bei 45 °C kommt es zum „Hitzetot“ von Wurzeln 

Wärmekapazität (cw): Wärmemenge, die notwendig ist, um eine Volumeneinheit Boden um eine Wärmeeinheit [C° od. K] zu erhöhen in J cm-3 K-1 

Wärmeleitfähigkeit (λ): Wärmemenge (I), die durch einen Querschnitt von 1 cm2 unter einem Temperaturgardienten (ΔT/Δx) von 1K cm-1 in einer Sekunde (s) fließt. Analog zur Darcy-Gl. lässt sich schreiben:

I=λ∙Δ𝑇/Δ𝑥 

Temperaturleitfähigkeit (λ/cw): Wird aus der Temperaturveränderung in Abhängigkeit der Zeit und Strecke berechnet. Sie berücksichtigt, dass ein Teil der Wärmemenge zur Erwärmung des Bodens verbraucht wird. 

• Lagerungsdichte • Mineralbestand • Gefüge 

Bestimmen die Anzahl der Berührungsstellen über die Wärme über- tragen wird 

Der Wassergehalt erhöht im Vergleich zur Luft die Wärmeleitfähigkeit aufgrund der Vergrößerung des wärmeleitenden Fließ- querschnitts 

Wärmeleitung (Konduktion): Übertragung von Wärmeenergie von Molekül zu Molekül

Konvektion: Transport von Wärme über einen beweglichen Träger (z.B. Wasser) 

Bodengenese: f = (Mensch, Relief, Organismen, Klima, Gestein) * Zeit

O-Horizont

überwiegend aus org. Stoffen bestehende Auflage über Mineralboden

A-Horizont

durch org. Substanz dunkel oder Auswaschung hell gebleichter mineralischer Oberbodenhorizont

B-Horizont

durch Stoffzufuhr geprägt

C-Horizont

nicht oder kaum beeinflusstes Ausgangsgestein der Bodenbildung

Prefix = geogene/anthropogene Merkmale (z.B. e für mergeliges Ausgangsgestein)

Hauptsymbol für Horizont = O, A, B, C etc.

Suffix = pedogene Merkmale (z.B. l für lessiviert = Tonverlagerung) 

prefix Hauptsymbol suffix 

Ah: Humifizierter Oberboden

Bv: Verbraunter Unterboden

C: unverändertes Ausgangsgestein

Rohhumus ensteht bei pH kleiner 4

Der Rohhumus ist die ungünstigste Humusform. Rohhumus besteht aus schwer zersetzbaren Vegetationsrückständen (Streu z.B. von Nadelbäumen). Auch ein zu kühles oder feuchtes Klima führt zu mangelhafter Umsetzung der Pflanzenabfälle.

kaum biologische aktivität

Ideale Humusform ist der Mull

Charakteristisch für die Humusform Mull ist leicht zersetzbares organisches Material (Laubstreu) und optimale Abbaubedingungen im mineralischen Oberboden.

Verbraunung: Freisetzung von Eisen(III) aus Fe(II)-haltigen Silikaten (z.B. Olivin, Pyroxen, Biotit, Amphibole) 

Verlehmung: Bildung von Tonmineralen u.a. aus K-Feldspäten durch K-Freisetzung bei der Verwitterung 

Tonteilchen sinken nach unten 

... oder durch fortschreitenden Austausch von K- durch H-Ionen wodurch die Schichtsilikate auplättern und in Tonminerale zerfallen ... 

Tonverlagerung / Lessivierung (fr. Lessivage = ausgewaschen)

• •  Mit dem Perkolationswasser abwärts gerichtete Verlagerung von Bestandteilen der Tonfraktion (<2 μm; besonders Feinton < 0,2 μm).

• •  Beteiligt sind Tonminerale, Oxide und an Mineralteilchen gebundene Huminstoffe

• •  Der Oberboden verarmt an Ton (Al-Horizont; l = lessiviert) während der Unterboden tonreicher wird (Bt-Horizont; t = tonangereichert)

•  Die Tonverlagerung kann in drei Teilprozesse unterteilt werden:

- Dispergierung

- Transport (Verlagerung)

- Ablagerung 

• •  mit dem Perkolationswasser abwärts gerichtete Verlagerung von gelösten niedermolekularen organischen Stoffen (v.a. Fulvosäuren), zusammen mit komplex gebundenem Al, Fe und Mn (metallorganische Komplexe) bei niedrigen pH- Werten

• •  Entwickelt sich auf primär nährstoffarmen Ausgangsgesteinen oder bei zunehmender Nährstoffverarmung durch Entbasung, Versaurung und Auswaschung z.B. aus Braunerden

• •  Ansiedlung acidophiler Vegetation, die an schlechte Nährstoffversorgung angepasst ist

• •  Drei Teilprozesse:

  Mobilisierung, Transport und Fällung (Immobilisierung) 

• Bildung „redoximorpher Merkmale“ bei wechselnden Sauerstoffverhältnissen (auch hydromorphe Merkmale)

grüne, blaue, oder schwarze Reduktionsfarben bei O2-Mangel

braune, rote und gelbe Oxidationsfarben, die als Konkretionen oder Flecken auftreten

• •  Tätigkeit von Mikroorganismen und Wassersättigung begünstigen Sauerstoffmangel

• •  Bei der Horizontansprache Symbol „r“ für reduzierend / reduktomorph

• •  Verbreitet bei Grundwasserböden (z.B. Gleye), Stauwasserböden (z.B. Pseudogleye), Unterwasserböden (z.B. Sapropel) 

Vergleyung

• •  Entsteht durch einen ständig nassen (Grundwasser) Unterboden (Gr-Horizont), der durch einen zeitweilig belüfteten Oberboden (Go-Horizont) überlagert wird.
  G = Grundwasserbeeinflusst, r = reduzierend/reduktomorph, o = oxidierend

• •  Fe und Mn werden im Gr-Horizont reduziert und dadurch mobil und wandern über Diffusion und Massenfluss nach oben, wo sie durch Luftsauerstoff als sog. extrovertierte Fe- und Mn-Oxide vorwiegend in Grobporen ausgefällt werden

  Die Oberflächen von Aggregaten, Wurzelröhren und Regenwurmgängen werden von außen verkitet

• Nährstoffe werden im Go-Horizont angereichert, allerdings z.T. in schlecht verfügbarer Form (z.B. okkludiert) 

Vergleyung bezeichnet in der Bodenkunde die Umverteilung von Eisen und Mangan in Böden, die durch Grundwasser beeinflusst sind.

Liegt Haft- oder Stauwasser vor, so wird von Pseudovergleyung gesprochen (Bodenklasse Pseudogleye). Dabei laufen prinzipiell ähnliche Vorgänge ab, allerdings mit zwei wichtigen Unterschieden:

• Es wird kein Reduktionshorizont ausgebildet.
• Die Marmorierung der Pseudogleye ist umgekehrt (Grobporen grau und Feinporen orange).

• Bildung „redoximorpher Merkmale“ bei wechselnden Sauerstoffverhältnissen (auch hydromorphe Merkmale)

grüne, blaue, oder schwarze Reduktionsfarben bei O2-Mangel

braune, rote und gelbe Oxidationsfarben, die als Konkretionen oder Flecken auftreten

• •  Tätigkeit von Mikroorganismen und Wassersättigung begünstigen Sauerstoffmangel

• •  Bei der Horizontansprache Symbol „r“ für reduzierend / reduktomorph

• •  Verbreitet bei Grundwasserböden (z.B. Gleye), Stauwasserböden (z.B. Pseudogleye), Unterwasserböden (z.B. Sapropel) 

Introvertiertes Eisen bei Pseudogley

Vergleyung

• •  Entsteht durch einen ständig nassen (Grundwasser) Unterboden (Gr-Horizont), der durch einen zeitweilig belüfteten Oberboden (Go-Horizont) überlagert wird.
  G = Grundwasserbeeinflusst, r = reduzierend/reduktomorph, o = oxidierend

• •  Fe und Mn werden im Gr-Horizont reduziert und dadurch mobil und wandern über Diffusion und Massenfluss nach oben, wo sie durch Luftsauerstoff als sog. extrovertierte Fe- und Mn-Oxide vorwiegend in Grobporen ausgefällt werden

  Die Oberflächen von Aggregaten, Wurzelröhren und Regenwurmgängen werden von außen verkittet

• Nährstoffe werden im Go-Horizont angereichert, allerdings z.T. in schlecht verfügbarer Form (z.B. okkludiert)

Pseudovergleyung

• Bedingt durch regelmäßigen Wechsel von Durchfeuchtung bis hin zur Wassersättigung (Stauwasser) und anschließender Wieder- austrocknung

• •  Umgewandelte Stoffe gehen dem Boden nicht verloren, sondern werden lediglich innerhalb der Horizonte umverteilt 

• Introvertierte Anreicherung von Oxiden:

  Eisen und Mangan werden bei der Pseudovergleyung ins Aggregat- innere verlagert und bilden dort Oxide sobald sie mit Luftsauerstoff in Kontakt kommen. 

Pseudogley:

• •  In Deutschland in Löss- und Moränenlandschaften mit hohen Jahresniederschlägen (>700 mm)

• •  Gehen häufig aus Parabraunerden hervor (sekundäre Pseudogleye)

• •  Im Bergland in Tieferen Lagen

• •  Gute Wiesen- und Waldstandorte. Für ackerbauliche Nutzung ungünstiger da anhaltende Frühjahrsvernässung

• •  Drainage erforderlich 

Gley

• •  Kommen auf sehr unterschiedlichen Ausgangsgesteinen vor in Gebieten mit hoch anstehendem Grundwasser

• •  Verbreitet in Senkenbereichen, häufig im Übergang zu Mooren

• •  Forstliche Nutzung gut (insbesondere bei Baumarten mit hohem Wasserverbrauch)

• •  Bei nicht zu hoch anstehendem Grundwasser auch als Wiesen oder Weiden nutzbar

• •  Ackerbaulich ohne GW-Absenkung nicht geeignet. 

Kryoturbation 

durch frieren / tauen 

fester gebundenes Wasser (in Feinporen) und Wasser, das unter Spannung
steht (niedriges Matrixpotenzial) gefriert erst bei Tieferen Temperaturen 

• Vorgänge bei denen Bodenmaterial vermischt wird (turbatio = Verwirbelung) und sich dabei Horizontgrenzen verwischen.

• Wesentliche Prozesse der Turbation:

- Bioturbation
- Peloturbation
- Kryoturbation
- (Bodenbearbeitung) 

Schwarzerde

Schwarzerde, Ranker, Rendzina, Pararendzina

Zeitliche Entwicklungsreihe von Böden:

Watt = Rohmarsch = Kalkmarsch = Kleimarsch = Knickmarsch 

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