WinterRapakivi_Di10/2

Edaphon: Gesamtheit der lebenden aktiven Organismen unterteilt in Bodenflora und Bodenfauna.

• –  Bodenflora: (pflanzliche Organismen und Bakterien): Bakterien, Archaeen, Pilze, Algen, unterirdische Pflanzenorgane

• –  Bodenfauna: (tierische Organismen): Protozoen, Nematoden, Mollusken, Anneliden, Arthropoden 

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Nach Art und Lebensweise lassen sich Regenwürmer in 3 Typen unterscheide:

epigäisch: besiedeln die Streuschicht / Humusauflage

änözisch: Vertikalbohrer

endogäisch: HorizontalbohrerX

5% des Edaphon

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Porenvolumen, Feuchte, Temperatur, Luft, pH(acidophil - alkaliphil), Salinität

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-Makro-/Megafauna: Primärzersetzung, mechanische Zerkleinerung und Einarbeitung in den Boden

-Mesofauna: ebenso Primärzersetzung

-Pilze: Abbau auch schwer abbaubarer organischer Substanz (Cellulose, Lignin, Huminstoffe) und setzen Nährstoffe (Mineralisierung) und niedermolekulare organische Verbindungen frei

-Prokaryonten: Mineralisierung der organischen Substanz, auch anaerob 

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Regenwürmer, (Wirbelloses Tier)
nehmen Bodensubstanz auf, verdauen enthaltene organische Materie, scheiden Mineralboden aus verfestigt mit Schleimstoffen u.a., erhöhen Aggregatstabilität bilden Makroporen (Grabgänge), beeinflussen Wasserversickerung, Belüftung etc. Bioturbation 

epigäisch: Streuschicht, Humusauflagen, Kompost etc., braun-rot, 10-30mm
anözisch: vertikale Gänge in große Tiefe, Nahrungsaufnahme an der Oberfläche; braun, 200-450mm; nicht in groben Bodenarten
endogäisch: horizontale Gänge im oberen Mineralboden (30-50cm Tiefe), farblos, 10- 150mm, nicht in groben Bodenarten 

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entmischen den Boden (konzentrieren bestimmte Bodeneigenschaften und Stoffe punktuell) 

Bau besteht z.T. aus Boden – Farbe abhängig vom Substrat
verändern Bodeneigenschaften nachhaltig so, dass im näheren Umkreis der (auch ehemaligen) Termitarien keine Pflanzen wachsen: pH-Wert und elektrische Leitfähigkeit stark erhöht.

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Sauerstoff, Stickstoff, CO2, NOx, pH, Bodenwasser, Predation    X

Bodenmikroorganismen bewohnen Poren im Größenbereich 0,5-200μm

Springschwänze bewohnen Poren im Größenbereich 150-5000μm

Haarwurzeln bewohnen Poren im Größenbereich 5-40μm

Pilze bewohnen Poren im Größenbereich 2-70μm

Bakterien bewohnen Poren im Größenbereich 0,5-5μm 

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• Aufbau von Biomasse:
  Nahrungsquelle für Arten der Bodenmesofauna bis Insekten

• Stickstofffixierung: ‚Düngung‘

• pH-Erhöhung: Nährstoffverfügbarkeit,

  Verwitterung

• Stabilisierung des Oberbodens: Verminderung des Bodenabtrags

  Verminderung der Keimung höherer Pflanzen

• Ausscheiden von Schleimhüllen:
  Bindung äolisch transportierter Partikel

• Verminderung der Wasserleitfähigkeit des Oberbodens: Erhöhung des lokalen Oberflächenabflusses (damit ggf. der Erosion)

• Veränderung der Bodenfarbe: Veränderung der Bodentemperatur 

Verklebung der obersten Bodenschicht durch Cyanobakterien, Flechten, ... besonders in Trockengebieten
Schutz vor Erosion, Stickstoffanreicherung, Festlegung äolischer Sedimente etc. 

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-Bioturbation
-Abbau organischer Substanz
-Nahrungs- und Nährstofflieferanten
-Veränderung der Bodenphysik und -Chemie 

• Organismen sind Teil der Nahrungsnetze, lebende Biomasse ist rasch verfügbares Nährstoffreservoir

• Ab- und Umbau der organischen Substanz, Aufbau von Humus / Humifizierung, Mineralisierung der organischen Substanz; Mobilisierung von Nährstoffen

• Steuerung der wichtigsten Stoffkreisläufe wie den Kohlenstoff-, Stickstoff-, und Schwefelkreislauf im Boden, z.B. globalen Kohlenstoffkreislauf, z.B. veratmen Mikroorganismen 80 % der Nahrung.

• Förderung der chemischen Verwitterung

• Umwandlung und Neusynthese von Stoffen, z.B. Stickstofffixierung oder Schadstoffabbau

• Teil und Driver von gekoppelten Reduktions- und Oxidations- Reaktionen , Steuerung pedogenetische Prozesse

• Durchmischung von Bodenpartikeln

• Stabilisierung des Bodengefüges, Strukturbildung, Regulierung von Wasser- und Lufthaushalt 

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-Reduzierung der Bodenverdichtung und –Versiegelung
-Reduzierung der Schadstoffbelastung
-naturnahe Nutzung der Flächen
-schonende Bodenbearbeitung 

• Erhalt / Schaffung einer vielfältig gegliederten Landschaft unter Berücksichtigung der „Trittsteinfunktion“

• Ökologischer Landbau: keine oder sehr stark eingeschränkte Anwendung von Mineraldüngern und Pflanzenschutzmitteln, vielgliedrige Fruchtfolge,

• Minimierung und schonende Verfahren der Bodenbearbeitung (Art der Maschinen, Häufigkeit und Zeitpunkt der Bearbeitung)

• Im Privatgarten sollte nicht jede Ecke zugepflastert werden.

• Es müssten Prüfwerte für schädliche Bodenveränderungen für den Pfad Boden-Bodenorganismen eingeführt werden. 

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Die Lagerungsdichte ist das Verhältnis der Trockenmasse zum Volumen des ungestörten Bodens. mittlere Lagerungsdichte: 1,4-1,6g/cm3

Das spezifische Gewicht betrachtet die vom Volumen eingeschlossene Gesamtmasse im Verhältnis zum Volumen. 

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-organische Substanz
-Tonpartikel
-ausgefällte Ca, Mg-Carbonate
-Oxide/ Hydroxide 

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Einzelkorngefüge

Kohärentgefüge

Kittgefüge

Chemische und physikalische Prozesse: -Flockung und Peptisation
-Quellen und Schrumpfen
-Kohäsion und Adhäsion

-Gefrieren und Auftauen (Hohlräume durch Eisbildung)
Biologische Prozesse:
-Wirkung der Wurzeln (Stabilisierung, Freisetzung organischer Substanz, Wurzelkanäle)
-Aktivität von Bodentieren (Höhlen und Gänge, Turbation, Ausscheiden stabilisierender Polymere) -Aktivität von Mikroorganismen (Lebendverbauung, Hyphen und Bindemittel, Abbau organischer Substanz, Humus als wichtiges Bindemittel)
Anthropogene Prozesse:
-Bodenbearbeitung und Düngung 

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Als Restschrumpfung bezeichnet man ein fortgeschrittenes Stadium der Schrumpfung, in dem die Schrumpfung nicht mehr im gleichen Maße proportional zur Wasserabgabe ist, sondern geringer ausfällt, da es zu Kornkontakten kommt. X

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Das Porenvolumen (oder Porosität n) ist das Verhältnis von Porenanteil (Vp) zum Bodenvolumen (Vg) während die Porenziffer (ε oder PZ) das Verhältnis von Porenanteil (Vp) zum Feststoffvolumen (Vf) ist. 

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Sekundäre Bodenporen sind Poren, die nachträglich im Boden entstanden sind, durch bodenbildende Prozesse wie:

-Quellung und Schrumpfung ton-schluff-haltiger Böden -Bioturbation
-Wurzel- und Tierröhren
-anthropogene Eingriffe (Pflügen)

Sekundäre Poren bilden oft das Grobporensystem (große Bedeutung für Luft- und Wasserhaushalt), können aber auch leicht zerstört werden. 

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Grobporen weit: >50μm (pF <1,8)
Grobporen eng: 50-10μm (pF 1,8-2,5)
Mittelporen: 10-0,2μm (pF 2,5-4,2)
Feinporen: <0,2μm (pF >4,2) 

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Der Äquivalentdurchmesser ist der Durchmesser einer Kugel, die sich in Bezug auf das Messverfahren genauso verhält wie das entsprechende Primärteilchen.
Er musste eingeführt werden, da in der Natur Teilchen wie Körner, Poren oder Mikroorganismen keine kugelförmige Gestalt besitzen. 

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Als Restschrumpfung bezeichnet man ein fortgeschrittenes Stadium der Schrumpfung, in dem die Schrumpfung nicht mehr im gleichen Maße proportional zur Wasserabgabe ist, sondern geringer ausfällt, da es zu Kornkontakten kommt. X

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Die KAK ist das Maß für den Kationenaustausch eines Bodens. Es ist die Summe der austauschbaren Kationen eines Bodens angegeben in Millimol pro Kilogramm.

Millimol= Atommasse * 10-3g /Wertigkeit
1 Millimol Ca= 40* 10-3g /2=20mg
Prozesse:
-Kationen aus der Bodenlösung sorbieren an den negativ geladenen Partikeloberflächen (TM, Huminstoffe) und gleichen Ladungen aus.

-Die Partikeloberflächen tragen permanente Ladungen, die durch ihren Aufbau bedingt sind (isomorpher Ersatz).
-Die Partikeloberflächen tragen auch variable Ladungen, die vom pH-Wert abhängig sind (funktionelle Gruppen [z.B. FeOOH] spalten bei viel H+ in der Lösung OH- ab sind dann positiv geladen [Anionentauscher] und bei wenig H+ in der Lösung werden H+ abgespalten, was zur negativen Ladung führt [Kationentauscher]).

Charakteristika:
-Transfer zwischen fester und flüssiger Phase
-ändert die Summe der Kationenladung nicht (äquivalente Mengen) -Voraussetzung: Vorhandensein von Wasser
-ist reversibel
-ist ein schneller Prozess 

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Oberfläche (aufsteigend):
Kaolinit, Illit, Smectit, Huminstoffe, Allophane

KAK (aufsteigend):
Kaolinit, Illit+Allophane, Smectit, Huminstoffe 

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potenzielle Kationenaustauschkapazität KAKpot: bei standardisiertem pH7 -höchstmögliche KAK, da variable Ladung maximal (Wasserstoff vollständig dissoziiert) effektive Kationenaustauschkapazität KAKeff: bei dem im Boden vorhandenen pH -Anteil der variablen Ladung abhängig vom sorbiertem Wasserstoff und pH
Bei pH<7 (saure Böden) ist KAKeff immer kleiner als KAKpot. 

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• Basensättigung oder S-Wert:
  Der prozentuale Anteil der Summe von Ca2+, Mg2+, Na+, K+ an der KAK

  BS% = ((Ca²⁺ + Mg²⁺ + Na⁺ + K⁺) /KAK)*100 

• Die Differenz der BS zu 100% wird v.a. von H+ und Al3+, NH4+, den sauer wirksamen Ionen, gebildet 

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-Ladung der Kationen: höherwertige Ionen werden stärker angezogen, bei Gleichwertigkeit größerer Radius entscheidend (Al3+>Mg2+>Na+)
-Hydrathülle: je kleiner die Hydrathülle, desto größer die Anziehung (K+>Na+>Li+). Bei Gleichwertigkeit gilt: je größer der Ionenradius, desto kleiner die Hydrathülle. Die Bindung der Hydrathülle ist bei kleinen Ionen stärker, die Hydrathülle muss aber bei der Sorption teilweise abgelegt werden. -Konzentration der Außenlösung: Die Kationen werden umso stärker an die Oberfläche gezogen, je höher die Konzentration in der Außenlösung ist.

Selektivitätsreihe: Na+<K+<<Mg2+<Ca2+<Al3+ 

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Al3+: auf Grund seiner hohen Wertigkeit
Ca2+: auf Grund seiner kleineren Hydrathülle (als Mg2+) 

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