3. Bodenentwicklung und Systematisierung • Kennzeichnung von Bodenhorizonten
- Hauptsymbole - Zusatzsymbole
• Pedogene Prozesse - Voraussetzungen für die Prozesse - Beschreibung der Prozesse - resultierende Bodenmerkmale
• Ableitung von Bodentypen
Grundsätzliches: Die Kennzeichnung von Böden erfolgt auf der Grundlage von pedogenen und geogenen Horizontmerkmalen. Horizonte und Horizontmerkmale werden durch Haupt- und Neben-symbole bezeichnet. Aus spezifischen Horizontabfol-gen (Bodenprofilbeschreibung) wird der Bodentyp abgeleitet.
Rendzina
100
[cm]
50
L - Ah - cC
CaCO3
Bodentyp
Horizontmerkmal
Haupt- und Nebensymbole
Kalknachweis mit Salzsäure: 2 HCl + CaCO3 CaCl2 + H2O + CO2
H aus Resten torfbildender Pflanzen (= Torf) H von Humus
L aus Ansammlung von nicht und wenig zersetzter Pflanzensubstanz
an der Oberfläche L von englisch litter = Streu
O aus Ansammlung stark zersetzter Pflanzensubstanz (soweit nicht H-
Horizont) O von organisch
Hauptsymbole für organische Horizonte (> 30% org. Substanz)
A Oberbodenhorizont mit Akkumulation organischer Substanz, häufig an (mineralischen) Stoffen auswaschungsbedingt verarmt
B Unterbodenhorizont mit Änderung von Stoffbestand und Farbe gegenüber dem Ausgangsgestein, häufig mit verlagerten Stoffen angereichert
C Untergrundhorizont
G Bodenhorizont mit Grundwassereinfluss; G von Grundwasser
S Bodenhorizont mit Stauwassereinfluss; S von Stauwasser
M Bodenhorizont aus sedimentiertem, holozänem, humosem Bodenmaterial M von lateinisch migrare = wandern
R Anthropogener Mischhorizont, entstanden durch tiefgreifende boden-mischende Meliorationsmaßnahmen (franz. rigole=Entwässerungsgraben)
Hauptsymbole für mineralische Horizonte (< 30% org. Substanz)
Zusatzsymbole für geogene und anthropogene Merkmale
f fossil, z.B. fA
j, y anthropogen umgelagertes Natursubstrat (j) bzw Kunstsubstrat (y)
m massives Substrat, nicht grabbar, z.B. mC
l Lockersubstrat, z.B. lC
x steinig (> 95% Steine), z.B. xlC
i kieselig, silikatisch (< 2 % Kalk), z.B. ilC
c carbonatisch (>75% Kalk), z.B. cC
e mergelig (2-75% Kalk), z.B. eC
r reliktisch, z.B. rG
II, III geologischer Schichtwechsel: 2., 3. Schicht
h, n Hochmoor, Niedermoor (nH, hH)
Diese Symbole werden dem Hauptsymbol vorangestellt
Zusatzsymbole für pedogene Merkmale (I)
f vermodert, fermentiert*), Of
i initial (beginnend), Ai
h humos, z.B. Oh, Ah, Bh
a anmoorig (15-30 % Humus), Aa
p gepflügt, Ap
v verwittert, verbraunt, verlehmt; Bv, Cv
b gebändert, z.B. Bbh
Diese Symbole werden dem Hauptsymbol nachgestellt
*) Fermentation = Zersetzung von organischen Stoffen durch Mikroorganismen, d.h. Pilze und Bakterien
Zusatzsymbole für pedogene Merkmale (II)
e ausgewaschen (eluvial), Ae
s angereichert mit Sesquioxiden (Al-, Fe-Oxide), z.B. Bs
o oxidiert, z.B. Go
r reduziert, z.B. Gr
m massiv (pedogen verfestigt), z.B. Bms, Gmo
l lessiviert, tonverarmt; z.B. Al
t tonangereichert; z.B. Bt
d dicht (wasserstauend), Sd
w stauwasserführend, Sw
Diese Symbole werden dem Hauptsymbol nachgestellt
Beschreibung der pedogenen Prozesse (1)
Humusakkumulation Ah-C-Böden
Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein ?
Vorhandensein organischer Substanz abgestorbener Lebewesen (Pflanzen, Tiere), Wurzeln, Bestandesabfall
= Streu; Humusakkumulation gefördert durch: • Luftmangel (Nässe), Kälte, Bodenazidität, Nährstoff-
mangel ( Auflagehumus) • hohe Biomasseproduktion, Bioturbation und Som-
mertrocknis ( Steppenböden) • schwer abbaubarer Bestandesabfall (Nadelholz,
Zwergsträucher)
Welche (bio-) chemischen Reaktionen laufen im Boden ab ?
Einmischen von Streu durch wühlende Tiere; Zerklei-nerung; Auflösen von Zellwänden und Gewebestruktur
durch Zersetzergemeinschaft (Verwesung); Synthese neuer hochmolekularer stabiler Huminstoffe
(Humifizierung); Bildung von Ton-Humus-Komplexen
Welche Merkmale dienen der Erkennung des Prozesses ?
Ausbildung einer Humusauflage; dunkle Verfärbung des mineralischen Oberbodens durch Huminstoffe
Kennzeichnung der betreffenden Horizonte: Of, Oh, Ai, Ah, Aa, H
Alter des Bodenhumus
Horizont 14C-Alter
Auflagehorizonte Jahre bis Jahrzehnte
Ah-Horizonte < 500 Jahre
tonreiche Unterbodenhorizonte
Ton-Humus-Komplexe Jahrtausende
- - - -
- - - - -
- -
- - -
- - - - - - -
- - - - - -
- - - - -
- - -
Ca2+
Ca2+
Ca2+ Ca2+
Ca2+
Ca2+ Ca2+
Ca2+
Ca2+ Ca2+
Ca2+
Ca2+
Ca2+ Ca2+ Ca2+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Huminstoff (negativ geladen)
Tonmineral (negativ geladen)
Calcium-Brücke (positiv geladen)
Regenwurmlosung: ein Ton-Humus-Komplex
10 kg/m²,a
Schwarzerde (Tschernozem)
Dieser Boden
hat
100
Punkte !*)
*) lt. Bodenschätzrahmen der Bundesrepublik Deutschland: 100 = „bestes Ackerland“ maximaler Ertrag
Ah
C
Mineral- bodenhumus („Dauerhumus“)
Waldhumus Akkumulation von Auflagenschichten
Fotos: R. Baritz
L L
Of
L
Of
Oh Mineralboden-
humus
MULL MODER ROHHUMUS
Oh
Kriterien der Humusformansprache
Diagnostische Humusmerkmale Beispielhafte Horizontabfolge Humusform
1. Oh-Lage nicht vorhanden
1.1 nur L-Lage vorhanden L-Ah L-Mull
1.2 L- und Of-Lage vorhanden L-Of-Ah F-Mull (Of-Mull)
2. Oh-Lage vorhanden
2.1 Oh-Lage sehr dünn (2-5 mm) bzw. stellenweise fehlend; sehr unscharfer Übergang zum Mineralboden
L-Of-(Oh)-A(e)h
mullartiger Moder
2.2 Oh > 0,5 cm; Oh-Material kaffeesatzartig und nicht aggregiert; unscharfe Horizontübergänge; Auflage schwer vom Mineralboden zu trennen
L-Of-Oh-Aeh
typischer Moder
2.3 Oh-Lage meist > 2 cm; Oh-Material grob bröckelig brechbar; scharfe Grenzen zwischen den Humushorizonten sowie zwischen Auflage und Mineralboden; Of-Lage in Schichten von der Oh-Lage lösbar
L-Of-Oh-Aeh-Bhv
rohhumusartiger Moder
3. Oh-Lage meist > 3cm Oh-Material scharfkantig brechbar; Of-Material stark verfilzt und dadurch biegefähig; sehr scharfe Grenzen zwischen den Humushorizonten sowie zwischen Auflage und Mineralboden; Of-Lage leicht in großen Schollen von der Oh-Lage lösbar
L-Of-Oh-Aeh-Ae-B(h)s
Rohhumus
Beschreibung der pedogenen Prozesse (2)
Entkalkung Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein ?
Niederschlag > Verdunstung Bildung von Sickerwasser
Welche (bio-) chemischen Reaktionen laufen im Boden ab ?
• Bildung von Kohlensäure im Boden durch Atmung der Bodenorganismen: CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3
- • Calciumcarbonat (Kalk, Calcit) reagiert mit
Kohlensäure zu Calcium-Hydrogencarbonat, welches gut wasserlöslich ist und mit dem Sickerwasser ausgetragen wird: CaCO3 + H2CO3 Ca(HCO3)2
• durch die Verwitterungsreaktion des Carbonates werden Säuren neutralisiert und in ihrer Wirkung abgepuffert („Carbonat-Pufferbereich“)
• Säure-Kompensationskalkungen im Wald dienen der Pufferung eingetragener Säuren
Welche Merkmale dienen der Erkennung des Prozesses ?
Kalknachweis mit verdünnter Salzsäure: 2 HCl + CaCO3 CaCl2 + H2O + CO2
nach Entkalkung häufig Beginn der Verbraunung Ausbildung von Bv-Horizonten
Klassifizierung von Ah- C- Böden (außer Schwarzerden)
Fest-gestein
Locker-gestein kalkhaltig kalkfrei
Bodentypen der Profilabfolge
Ah - C
+ + Rendzina
+ + Ranker
+ + Pararendzina
+ + Regosol
Ai – C - Profil
Syrosem Rohboden
Beschreibung der pedogenen Prozesse (3)
Verbraunung Braunerde
Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein ?
Vollständige Entkalkung des Ausgangssubstrates im Oberboden Absinken des pH-Wertes unter ca. pH 6.5 (sonst keine chemische Verwitterung
unter Beteiligung von H+-Ionen möglich)
Welche (bio-)chemischen Reaktionen laufen im Boden ab ?
Freisetzung und Oxidation von Eisen aus primären Mineralien im Zuge der Verwitterung;
gleichzeitig Bildung von sekundären Tonmineralen aus Verwitterungsprodukten
( „Verlehmung“)
Welche Merkmale dienen der Erkennung des Prozesses ?
Braunfärbung des B-Horizontes durch Eisen(III)oxid „Goethit“
Kennzeichnung der betreffenden Horizonte: Bv – C -Differenzierung
Beschreibung der pedogenen Prozesse (4)
Podsolierung Podsol
Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein ?
fördernd auf die Podsolierung wirken: quarzreiches Aus-gangsmaterial (z.B. Flugsand); hohe Sickerwasserraten;
ungünstige Humusformen ( niedermolekulare, wasserlösliche Huminstoffe); schwer zersetzbare Streu
(Nadelstreu); atmosphärischer Säureeintrag („saurer Regen“)
Welche (bio-) chemischen Reaktionen laufen im Boden ab ?
durch saures Milieu fehlen Bodenlebewesen der Makrofauna ( Auflagehumus); Pilze dominieren bei den Zersetzern; wasserlösliche Fulvosäuren werden als metallorganische
Komplexe (Chelate) in Verbindung mit Sesquioxiden (z.B. Al-, Fe-Oxide) in den Unterboden verlagert und dort bei geringerer
Bodenazidität wieder ausgefällt
Welche Merkmale dienen der Erkennung des Prozesses ?
Graufärbung des Oberbodens durch blanke Quarzkörner (Podsol = russ. „Ascheboden“, Bleicherde); rostbraun oder grau-schwarz gefärbter Unterboden (Eisen bzw. Humus);
Bildung von Orterde / Ortstein (Kittgefüge)
Kennzeichnung der betreffenden Horizonte: Ae, Ahe, Aeh, Bs, Bh, Bsh, Bhs
Podsol (подзол, von под pod „unter“, зола zola „Asche“, frei übersetzt „Ascheboden“)
Eluvialhorizont
L
Of Oh Ae
Bsh Bhs
Cv
C
Humusauflage
Mineralboden
Iluvialhorizonte
Ausgangsgestein (hier: Flugsand)
Profilaufbau eines Podsols mit Rohhumus
Beschreibung der pedogenen Prozesse (5)
Hydromorphierung (1) Vergleyung Gley Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein ?
Einfluss von Grundwasser
Welche (bio-)chemischen Reaktionen laufen im Boden ab ?
im ständig wassergesättigten Bereich führt Sauer-stoffmangel zu reduzierenden Bedingungen
(Reduktion = Sauerstoffentzug) Auflösung von Fe- und Mn-Oxiden; mobilisiertes Fe und Mn steigt
kapillar auf und fällt in luftführenden Grobporen als schwer lösliches Eisenoxid und Manganoxid aus
Welche Merkmale dienen der Erkennung des Prozesses ?
rotbraune Rostflecken im Go-Horizont; ggf. Bodenverhärtung durch Raseneisenstein (Eisenkon-
kretionen); Marmorierung (Rost- und Bleichflecke) im Gro- und Gor-Horizont; grau-blauer Reduktions-horizont Gr im grundwassergesättigten Bereich
Beschreibung der pedogenen Prozesse (6)
Hydromorphierung (2) Pseudovergleyung Pseudogley
Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein ?
Bildung von Stauwasser (=Niederschlagswasser, das auf-grund von stauenden Bodenschichten – z.B. aus dichtem
Lehm – vorübergehend am Versickern gehindert wird)
Welche (bio-) chemischen Reaktionen laufen im Boden ab ?
reduzierende Bedingungen durch Wasserstau Auflösung von Fe- und Mn-Oxiden; mobilisierte Fe- und
Mn-Ionen diffundieren in das Innere der Bodenaggregate*), wo sie durch eingeschlossene
Luftbläschen erneut oxidiert werden
Welche Merkmale dienen der Erkennung des Prozesses ?
typisch sind winterliche Nass- und sommerliche Trockenphasen; dichter meist tonreicher Sd-Horizont unter wasserleitendem Sw-Horizont mit deutlicher Marmorierung (Rost- und Bleichflecke); Rostflecken vorwiegend in den Bodenaggregaten zu finden; ggf.
Bildung von Raseneisenstein
*) Bodenaggregate: Zusammenlagerung einzelner Bodenpartikel (vgl. Bodengefüge)
Marmorierung, Rostfleckung, Reduktionsmerkmale als Indikatoren für Grund- oder Stauwassereinfluss
Grundwasserboden Ah / Go / Gro / Gor / Gr (Gley) Stauwasserboden Ah / Sw / Sd / C (Pseudogley) Raseneisenstein
Beschreibung der pedogenen Prozesse (7)
Lessivierung (= Tonmineralverlagerung) Parabraunerde
Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein ?
Bodenreaktion zwischen pH 5.0 – pH 6.5 für die Dispergierung der negativ geladenen Tonteilchen (sonst Aneinanderhaften von Primärpartikeln durch Ca2+-Brücken bei hohem pH- bzw. Al3+-
Brücken bei niedrigem pH-Wert); ausreichender Sickerwasserstrom; tonhaltiges Substrat (z.B. Geschiebelehm); periodisches
Austrocknen zur Bildung von Trockenrissen
Welche (bio-) chemischen Reaktionen laufen im Boden ab ?
Dispergierung (Feinverteilung in der Bodenlösung) und Mobilisierung von Tonmineralen mit dem Sickerwasser durch
Makroporen (Schwundrisse, Wurzelgänge); Wiederausfällung im Unterboden als glänzende Tonhäutchen an den Porenwänden
(„Tapeten“, Ton-Kutane) infolge von geringer werdenden Poren-durchmessern (Filtereffekt), versiegendem Sickerwasserstrom
(Transportmedium) oder aufgrund ansteigender Ca2+-Konzentration
Welche Merk-male dienen der Erkennung des Prozesses ?
Profildifferenzierung durch Verarmung des Oberbodens an Ton bzw. Anreicherung des Unterbodens mit Ton; Ton-Kutane (Lupe)
Kennzeichnung der Horizonte Al, Bt
Tonteilchen sind Kolloide, d.h. sehr kleine Teilchen (10-3 – 10-6 mm), die ein ganz bestimmtes chemisch-physikalisches Verhalten aufweisen ( Kolloid-Chemie). Kennzeichen: in einer wässrigen Suspension sedimentieren Kolloide nicht, weil sich die Brown´sche Wärmebewegung und die Gravitationskraft im Gleichgewicht befinden.
Chemische Grundlagen zur Tonmineralverlagerung
Dispergierung
Ausflockung
GEL-Zustand (Fest-Phase)
Primärteilchen (z.B. Feinton) liegen in geflocktem Zustand
vor; mehrere Teilchen kolloidaler Größe haften
zusammen infolge von anders geladenen Teilchen mit
Brückenfunktion.
SOL-Zustand (Lösungs-Phase)
Primärteilchen (z.B. Feinton) schweben in einer Lösung fein
verteilt (dispergiert) und stoßen sich dabei infolge ihrer
gleichen elektrischen Ladungen voneinander ab.
Vorgänge im Oberboden
Vorgänge im Unterboden
Substanz wird bei Wasserentzug (d.h. Entzug des Dispersionsmittels) sehr hart (vgl. ausgetrocknete Tonböden, Haargel, Dispersions-Wandfarbe …)
Profilaufbau einer Parabraunerde
L
Ah
Al
Bt
C
Tonmineral- mobilisierung
Tonanreicherung
Transport durch Makroporen
Auswahl an Böden, die Sie (er)kennen sollten:
Bodenbezeichnung Bemerkungen Prozesse Horizontabfolge (Bsp.)
Rendzina aus kalkhaltigem Festgestein
Humusakkumulation Ah / C
Ranker aus kalkfreiem Festgestein
Pararendzina aus kalkhaltigem Lockergestein
Regosol aus kalkfreiem Lockergestein, in Brandenburg z.B. auf jungen Dünenstandorten vorkommend
Braunerde Typischer Sandbodentyp Humusakkumulation Verbraunung Ah/Bv/C
podsolige Braunerde
häufiger Waldboden in Brandenburg auf Sand (Varietät der Braunerde)
Humusakkumulation Verbraunung „Kornpodsolierung“
Aeh/Bv/C
Podsol-Braunerde häufiger Waldboden in Brandenburg auf Sand (Übergangstyp der Braunerde)
Humusakkumulation Verbraunung Podsolierung
Ahe/Ae/Bsh/Bhs/Bv/C Verbraunungshorizont beginnt in < 15 cm Tiefe
Braunerde-Podsol häufiger Waldboden in Brandenburg auf Sand (Übergangsttyp des Podsol)
Humusakkumulation Verbraunung Podsolierung
Ahe/Ae/Bsh/Bhs/Bv/C Verbraunungshorizont beginnt in > 15 cm Tiefe
Podsol in Brandenburg verbreitet an Nordhängen von Flugsanddünen
Humusakkumulation Podsolierung Ahe/Ae/Bsh/Bhs/C
(reliktischer) Gley in Brandenburg durch Grundwasser-absenkung häufig reliktische über rezenten Go- bzw. Gr-Horizonten
Humusakkumulation Hydromorphierung
Ah/Go/Gr bzw. Ah/rGo/rGr
Auswahl an Böden, die Sie (er)kennen sollten:
Bodenbezeichnung Bemerkungen Prozesse Horizontabfolge (Bsp.)
Podsol-Gley Übergangstyp des Gleys Humusakkumulation Hydromorphierung Podsolierung
Ahe/Ae/Bsh/Bhs/Go/Gr
Pseudogley-Gley Übergangstyp des Gleys (früher: Amphigley)
Humusakkumulation Hydromorphierung Ah/Sw/Sd/Sd-Go/Gr
Pseudogley in Brandenburg klimabedingt relativ selten (Mangel an Nassphasen)
Humusakkumulation Hydromorphierung Ah/Sw/Sd/C
Parabraunerde auf nährstoffreichem Lehmsubstrat (unter Wald eher selten)
Humusakkumulation Lessivierung Ah/Al/Bt/C
Fahlerde auf lehmigem Substrat unter Wald häufiger als Parabraunerde
Humusakkumulation Lessivierung Podsolierung
Ah/Ael/Ael+Bt/Bt/C
Pseudogley-Fahlerde
Übergangstyp der Fahlerde; Pseudovergleyungsmerkmale (Marmorierung) im und über dem Bt-Horizont erkennbar
Humusakkumulation Lessivierung Podsolierung Hydromorphierung
Ah/Ael/Ael-Sw/Bt-Sd/C
Kolluvium aus verlagertem humosem Material (Wind-, Wassererosion); Ah+M müssen mächtiger als 40 cm sein
Humusakkumulation Erosion / Sedimentation Ah/M/II...
Niedermoor H-Horizonte müssen mindestens 30 cm mächtig sein
Humusakkumulation (Vertorfung) nH/...
weiterführende Literatur: AG Boden (2005) Bodenkundliche Kartieranleitung. Hannover.