Prozess: Humusbildung - BayCEER
Prozess: Humusbildung - BayCEER
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Bodenbildungsprozesse<br />
und<br />
Bodentypen
Bodengenese<br />
Bodenbildende Faktoren<br />
Bodenbildende <strong>Prozess</strong>e<br />
Bodenhorizonte<br />
Bodentypen
<strong>Prozess</strong>e der Bodenbildung<br />
Spätglazial<br />
Heute<br />
<strong>Humusbildung</strong><br />
Entkalkung<br />
Podsolierung<br />
Bioturbation<br />
Verbraunung<br />
Lessivierung
Definition der Bodenhorizonte<br />
Großbuchstabe = Horizont<br />
Kleinbuchstabe = Merkmale<br />
Organisch (> 30% org. Substanz)<br />
L = weitgehend unzersetzte Streu (Ol)<br />
F = teilweise zersetzte Streu (Of)<br />
H = Humus (Oh)<br />
L<br />
F<br />
H<br />
Ahe<br />
Mineralisch (< 30% org. Substanz)<br />
A = humose Mineraloberboden<br />
B = Unterbodenhorizont mit Bodenbildung<br />
C = unverwittertes, teilweise verwittertes Ausgangsgestein
Deutsche Bodensystematik<br />
Abteilungen<br />
Bodenklassen<br />
Bodentypen<br />
Subtypen<br />
Varietäten<br />
Subvarietäten
Abteilung: Terrestrische Böden
Terrestrische Rohböden<br />
Initiale Bodenentwicklung<br />
Syrosem: Ai/mC Profil<br />
Ai < 2 cm Mächtigkeit, i=intial<br />
mC=massives Festgestein,<br />
silikatisch oder carbonatisch<br />
Lockersyrosem: Ai/lC Profil<br />
Ai < 2 cm Mächtigkeit, i = intial<br />
lC = Lockergestein, silikatisch<br />
oder carbonatisch
Terrestrische Rohböden<br />
Syrosem<br />
Lockersyrosem<br />
Fotos: Zech
<strong>Prozess</strong>: <strong>Humusbildung</strong><br />
• Humifizierung:<br />
- Anreicherung und Synthese von mikrobiell schwer abbaubaren<br />
Stoffen (Ligninderivate, Proteine, etc.)<br />
- Stabilisierung der organischen Substanz durch Ton-Humus-<br />
Komplexe, Sorption an Oxiden/Hydroxiden<br />
• Mineralisierung:<br />
- Abbau von Streu und organischer Substanz<br />
- Freisetzung von Mineralstoffen (CO 2 , NH 4+ , SO 4<br />
2-<br />
etc.)<br />
‣ Humusreiche Horizonte:<br />
- >30% Humus (L, F, H)<br />
-
<strong>Prozess</strong>: Verwitterung und<br />
Mineralneubildung<br />
z.B. Entkalkung/Entsalzung<br />
Auflösung von Carbonaten durch Kohlensäure<br />
CO 2 + H 2 O HCO 3- + H +<br />
CaCO 3 + H + Ca 2+ + HCO 3<br />
-
Ah/C Böden<br />
Aus dem Syrosem oder Lockersyrosem entwickeln sich je nach<br />
Ausgangsgestein Ranker, Regosol, Rendzina, Pararendzina oder<br />
Pelosol (eigene Bodenklasse P der Pelosole).<br />
<strong>Prozess</strong>e: <strong>Humusbildung</strong>, physikalische und chemische Verwitterung<br />
(Entkalkung)
Ranker: Ah/imC Profil<br />
Ah 2-30 cm mächtig<br />
imC, i steht für carbonatfrei oder -arm (
Ranker<br />
O: 15 cm<br />
Ah: 0-5 cm<br />
Cw: 5-40 cm
Ah-C-Böden:<br />
Regosol<br />
Rendzina<br />
Humusauflage (O)<br />
Ah: humoser<br />
Oberboden<br />
Cv: kaum<br />
verwittertes<br />
Ausgangssubstrat
Pararendzina
Verwitterung und Mineralneubildung<br />
Verbraunung<br />
• Hydrolyse Fe-haltiger<br />
Silikate unter Bildung<br />
sekundärer Fe-Oxide<br />
• Fe 2+ Fe 3+ (z.B.<br />
Bildung von Goethit,<br />
Braunfärbung)<br />
• Bildung von Bv -<br />
Horizonten<br />
• Gleichzeitige<br />
Verlehmung, Bildung<br />
von Tonmineralen
Braunerde
Braunerde aus<br />
Phyllit (Hangschutt)<br />
Ap<br />
0 - 25 cm<br />
Ton<br />
12%<br />
Bv<br />
25 - 45 cm<br />
17%<br />
Bv-Cv<br />
45 -100 cm<br />
Profil 19, Marktredwitz, Wunsiedel<br />
R. Brandhuber, Bayerische LfL
Braunerde aus Keupersandstein, Steigerwald
Podsolierung<br />
Unterboden<br />
• Ausfällung der Komplexe<br />
(Hydrolyse bei höheren pH-<br />
Werten, Oxidation von Fe 2+ ,<br />
Polymerisation organischer<br />
Säuren zu höhermolekularen<br />
Strukturen, Abbau der<br />
organischen Liganden,<br />
Metallsättigung)<br />
• Anreicherung von Al, Fe, Mn<br />
und organischer Substanz in<br />
Bh, Bs, Bhs, ....... Illuvations-<br />
Horizonten
Podsol
Podsol aus Granit, Fichtelgebirge<br />
O<br />
Ahe<br />
Ae<br />
Bhs<br />
Bs<br />
Bv
Podsol: auf durchlässigem, basenarmem Ausgangsgestein bei<br />
hohen Niederschlägen und rohhumusbildender Vegetation<br />
L<br />
Of<br />
Oh<br />
Ahe: humoser Mineraloberboden<br />
Ae: gebleichter Mineraloberboden<br />
Bh: Humus-Anreicherungshorizont im Unterboden<br />
Bs: Fe-Anreicherungshorizont im Unterboden (Sesquioxid)<br />
(möglicherweise Ortsstein-Bildung)<br />
Cv: kaum verwittertes Ausgangsmaterial
Podsolierung<br />
• Sauerbleichung des Oberbodens, intensive Zerstörung primärer und<br />
sekundärer Minerale (Silikate, Tonminerale)<br />
• Bildung niedermolekularer org. Säuren (Fulvosäuren, Carbonsäuren,<br />
Polyphenole) in der Humusauflage und Komplexierung<br />
(metallorganische Komplexe) sowie Abwärtsbewegung von Fe, Al<br />
und Mn (Sesquioxide), Verlust an Nährstoffkationen<br />
Voraussetzungen:<br />
• durchlässiges Material (Grobporensystem)<br />
• basenarmes, quarzreiches Gestein (geringer Versauerungswiderstand)<br />
• schwer abbaubare Streu<br />
• Kühl-feuchtes Klima, hohe Niederschläge<br />
Al, Fe, Mn-Verarmung des Eluvialhorizontes (Ahe, Ae)
Tonverlagerung (Lessivierung)<br />
• Abwärtsverlagerung von Feinton (< 0, 2µm) mit dem<br />
Sickerwasser<br />
• Voraussetzung: Dispergierung des Tons, Auflösung in<br />
Einzelpartikel, die mit einer Hydrathülle umgeben<br />
sind (Kolloide) – Abreicherungshorizont: Al<br />
1. Geringe Salzkonzentration (Entsalzung und<br />
Entkalkung, pH-Wert 5.0 - 6.5 (stark saure<br />
Böden: hohe Al-Gehalte): Dispergierung der<br />
Aggregate in Einzelteilchen – große<br />
Doppelschicht<br />
2. Mittel- und Grobporen (periodische<br />
Austrocknungen)<br />
• Anreicherung des Tons durch Flockung oder<br />
Ende der Grobenporen (mechanische<br />
Ausfilterung, Ausflockung durch höhere<br />
Elektrolytgehalte)<br />
• 40 - 110 kg m -2 Tonverlagerung, Toncutane –<br />
Anreicherungshorizont: Bt
Parabraunerde
Parabraunerde aus<br />
Löss<br />
Ap<br />
0 - 30 cm<br />
Ton<br />
24%<br />
Bt<br />
30 - 60 cm<br />
34%<br />
Cv<br />
60 - 85 cm<br />
19%<br />
Cn<br />
85 - 100 cm<br />
17%<br />
Profil 2, Straßkirchen, Straubing-<br />
Bogen<br />
R. Brandhuber, Bayerische LfL
Pseudovergleyung:<br />
• Stauwasser beeinflusst<br />
• Sw-Horizont (reduktiv),<br />
gebleicht, stauwasserleitend<br />
• Sd-Horizont (z.T. oxidativ),<br />
marmoriert, wasserstauend,<br />
50-70% Rost- und<br />
Bleichflecken<br />
• Reduktion in Grobporen,<br />
Diffusion von Fe 2+ in<br />
Aggregatinneres und<br />
Oxidation zu Fe 3+ , Mn-<br />
Konkretionen
Pseudogley
Ah<br />
0 -10 cm<br />
Ton<br />
14%<br />
Pseudogley<br />
(pedogen) aus<br />
Lösslehm<br />
Sw<br />
10 - 45 cm<br />
21%<br />
Swd<br />
45 -70 cm<br />
23%<br />
Sd<br />
70 -100 cm<br />
37%<br />
Profil 4, Malgersdorf<br />
R. Brandhuber, Bayerische LfL
Ap<br />
0 -27 cm<br />
Ton<br />
21%<br />
Pelosol-Pseudogley<br />
(geogen) aus<br />
Deckschicht über<br />
Liaston<br />
IIP-Swd<br />
27 - 55 cm<br />
45%<br />
Sd1<br />
55 - 90 cm<br />
45%<br />
Sd2<br />
90 -100 cm<br />
51%<br />
Profil 14, Bayreuth-Eckersdorf<br />
R. Brandhuber, Bayerische LfL
Abteilung: Semiterrestrische<br />
Böden
Redoximorphose oder Hydromorphie<br />
Mobilisierung von Fe 2+ und Mn 2+ bei Wassersättigung<br />
Wechselfeuchte Böden: Rostflecken und Marmorierung:<br />
Vergleyung<br />
• Grundwassereinfluss<br />
• Gr-Horizont (reduktiv),<br />
10% Rostflecken<br />
verstärkt an<br />
luftgefüllten<br />
Grobporenwänden
Gleye
Pseudogley-Gley aus<br />
sandig-lehmigen<br />
Deckschichten<br />
Ah-Sw<br />
0 -20 cm<br />
Ton<br />
9%<br />
Go-Sd<br />
20 - 45 cm<br />
13%<br />
fAa<br />
45 - 60 cm<br />
13%<br />
Gr<br />
60 -100 cm<br />
6%<br />
Profil 43, Walkersbach, Pfaffenhofen<br />
R. Brandhuber, Bayerische LfL
Pseudovergley: Stauwassereinfluss<br />
• Wechselfeucht: Sommer - Winter<br />
• Reduktion in Grobporen, Diffusion von Fe 2+ in das<br />
Aggregatinnere und Oxidation zu Fe 3+ , Mn-Kongregationen<br />
• Sw-Horizont (reduktiv), gebleicht, stauwasserleitend<br />
• Sd-Horizont (oxidativ), Staukörper, kaum Grobporen,<br />
marmoriert, 50-70% Rost- und Bleichflecken<br />
Gley: Grundwassereinfluss<br />
Go-Horizont (oxidativ), kapillarer Aufstieg in kleinen Poren,<br />
>10% Rostflecken verstärkt an luftgefüllten Grobporenwänden<br />
Gr-Horizont (reduktiv),
Ferralsols (FAO) Oxisol (US Soil taxonomy)
Ferralisation<br />
‣ Humide Tropen<br />
‣ Zerstörung der verwitterbaren<br />
Silikate durch Hydrolyse<br />
‣ Intensive Auswaschung der<br />
Bruchstücke bzw. Ionen Si, Ca, Mg,<br />
K, Na (Desilifizierung),<br />
‣ Relative Anreicherung von<br />
Sesquioxiden<br />
‣ Neubildung von 2-<br />
Schichttonmineralen (Kaolinit,<br />
Halloysit)<br />
‣ Pseudosandstruktur (Reaktion<br />
zwischen negativ geladenen<br />
Tonmineralen und positiv geladenen<br />
Oxiden<br />
‣ Rotfärbung durch Entstehung von<br />
Hämatit
Ferralsols<br />
Verbreitung:<br />
tropische Regenwälder Afrikas, Südamerikas und Südostasien<br />
Nutzung:<br />
vorwiegend Agroforstwirtschaft<br />
Eigenschaften:<br />
häufig tiefgründig<br />
gute physikalische Eigenschaften<br />
geringe Nährstoffnachlieferung<br />
Nährstoffe vorwiegend an Huminstoffe gebunden