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Umweltwissenschaften (Subject) / Kapitel 6 (Lesson)
Böden und Landnutzung (State, Impact)
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- Was sind Böden? Böden sind die belebte oberste Erdkruste des Festlandes Nach unten begrenzt durch festes oder lockeres Gestein Nach oben begrenzt durch die Atmosphäre (Vegetationsdecke) Bestehen aus Mineralen unterschiedlicher Größe und organischen Stoffen (= Humus) - Anordnung der Minerale im Raum bildet das Bodengefüge - Hohlraumsystem, gefüllt mit Bodenlösung und Bodenluft Böden gehen räumlich gleitend in andere Bodenformen über
- Organische Substanz: Humus Humusbildung: Organische Substanz (z.B. Pflanzenreste) wird im Boden unter Mitwirkung von Mikroorganismen abgebaut. Im Verlauf des Prozesses werden Sie in stabile Humusstoffe umgewandelt (Humifizierung). Humusformen: Rohhumus, Moder, Mull (abhängig von Klima, Relief, Bodenfaktoren)
- Bodenwasserhaushalt Ein Teil des Niederschlagswassers wird im Boden durch das Porensystem gegen die Schwerkraft gehalten (Matrixpotenzial). Sickerwasser Wasser, welches das Bodenprofil verlässt; kann nicht von den Bindungskräften im Boden zurückgehalten werden. Haftwasser (Bodenfeuchte) Das im Boden verbleibende Wasser pflanzenverfügbares Wasser: mittels der Saugkraft der Wurzeln für die Pflanzen verfügbar nicht-pflanzenverfügbares Wasser: wegen starker Bindungskräfte den Pflanzen nicht verfügbar Lehmböden (Mischung aus Ton und Sand) → höchste Wasserverfügbarkeit für Pflanzen
- Nährstoffe im Boden Hauptnährstoffe: Stickstoff, Phosphor, Kalium, Kalzium, Magnesium und Schwefel. Spurenelemente: Bor, Eisen, Kupfer, Mangan, Molybdän und Zink.
- Bindungsformen von Nährstoffen mineralische Bindung: Nährstoffe gebunden im Kristallgitter von Mineralen oder in Molekülen amorpher Verbindungen, wie bspw. Eisenoxid (amorphes Material: Atome weisen keine geordneten Strukturen auf, im Gegensatz zu Kristallen), Freisetzung bei Verwitterungsprozessen. organische Bindung: Nährstoffe gebunden in organischen Verbindungen; Freisetzung bei der Zersetzung der organischen Substanz (z.B. Nucleinsäuren: N und P; Proteine: N und S; Chlorophyll: N und Mg). sorptive Bindung: Nährstoffe gebunden als austauschbare Anionen und Kationen an mineralischen oder organischen Bodenpartikeln (Austauscher) adsorbiert. nicht gebunden: Die Nährstoffe liegen als ungebundene Ionen in der Bodenlösung vor und können von den Pflanzen direkt aufgenommen werden.
- Sorptive Bindung Bodenpartikel mit hoher Austauschkapazität: Tonminerale, Humusstoffe
- Bodenentwicklung Boden als Funktion genetischer Faktoren (Dokucaev, 1883): Ausgangsgestein, Klima, Organismen, Relief, Zeit, Menschliche Nutzung
- Bodentypen (Definition) Definition: Unter Bodentyp versteht man die Zusammenfassung von Böden gleichen Entwicklungsstandes, bei denen Prozesse der Pedogenese - durch bestimmte Faktorenkonstellationen ausgelöst und gesteuert - übereinstimmende Merkmale und damit ähnliche diagnostische Horizonte und Horizont-Kombinationen erzeugt haben (Schröder 1992, S. 98). Pedogenese: Prozess, der Entstehung von Böden (Bodenbildung)
- Bodenfunktionen (Bundesbodenschutzgesetz) 1.) Natürliche Funktionen als Lebensgrundlage und Lebensraum für Menschen, Tiere, Pflanzen, Bodenorganismen Bestandteil des Naturhaushalts, insbesondere mit seinen Wasser- und Nährstoffkreisläufen Abbau-, Ausgleichs- und Aufbaumedium für stoffliche Einwirkungen auf Grund der Filter-, Puffer- und Stoffumwandlungseigenschaften, insbesondere auch zum Schutz des Grundwassers 2.) Funktionen als Archiv der Natur- und Kulturgeschichte 3.) Nutzungsfunktionen als Rohstofflagerstätte Fläche für Siedlung und Erholung Standort für die land- und forstwirtschaftliche Nutzung Standort für sonstige wirtschaftliche und öffentliche Nutzungen, Verkehr, Ver- und Entsorgung.
- Bodendegradation Definition: Herabsetzung bzw. Verschlechterung bestimmter Bodeneigenschaften, meist verbunden mit einer Änderung des Bodentyps. Physikalische Bodendegradation: Bodenerosion durch Wind oder Wasser Bodenversiegelung (Siedlungsfläche) Bodenverdichtung: Aufgrund schwerer landwirtschaftlicher Maschinen wird der Boden zusammengedrückt. Wasser kann daher schlechter infiltrieren und die Bodenatmung wird herabgesetzt. Chemische Bodendegradation: Nährstoffverlust und Verlust organischer Substanz: Meist durch Monokulturanbau hervorgerufen zeigen die angebauten Pflanzen Wachstums- und Vitaminmängel. Versauerung: Mit Herabsetzung des pH-Wertes des Bodens sinkt die Fruchtbarkeit des Bodens (Sinken der Austauschkapazität). Bodenversalzung: Eine Versalzung des Bodens führt dazu, dass der osmotische Druck das Wasser vom Innern der Pflanze nach außen drückt. Vergiftung: Kontamination der Böden mit anorganischen und organischen Schadstoffen.
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- Bodenerosion Wassererosion tritt nur bei Gefälle auf. Winderosion tritt hauptsächlich bei ebenen Flächen auf. Bei starker Winderosion kann es zu Bodenverlusten von bis zu 170 t/ha im Jahr kommen. Die Bodenneubildungsrate ist vergleichsweise gering und kann die Verluste an Bodenmaterial nicht ausgleichen. Als tolerierbaren Betrag gibt die Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft Werte zwischen 1 und 10 t/ha pro Jahr an (entspricht ca. 0,6 mm Krumentiefe).
- Auswirkungen Bodenversiegelung Bedrohung der menschlichen Gesundheit Vergrößerung des Oberflächenabflusses Eintrag von schädlichen Substanzen in Gewässer Gefahr von lokalen Überflutungen Auswirkungen auf Agrarproduktion Verlust an fruchtbarer Ackerfläche Auswirkungen auf Ökosysteme Verlust an naturnahen Ökosystemen Fragmentierung von Ökosystemen Eintrag von schädlichen Substanzen in Gewässer
- Auswirkungen Bodenerosion Bedrohung der menschlichen Gesundheit Verringerung der Hangstabilität – verstärkte Gefahr von Hangrutschen Auswirkungen auf Agrarproduktion (ökonomische Effekte) Beeinträchtigung der Bodenfruchtbarkeit und Produktivität Verstärkter Einsatz von Dünger wird erforderlich In ariden Gebieten Gefahr der Desertifikation (Verlust an Ackerfläche durch fortschreitende Wüstenbildung) Störung von Ökosystemfunktionen Verlust der natürlichen Pflanzendecke Verringerung der Wasserspeicherfähigkeit Eintrag von Nährstoffen und PBSM (Pflanzenbehandlungs- und Schädlingsbekämpfungsmittel) in Gewässer
- Auswirkungen Bodenkontamination Wirkungspfade: 1.) Aufnahme von Spurenelementen aus dem Boden durch Pflanzenwurzeln und Akkumulation in der Pflanze. 2.) Akkumulation von Schwermetallen & organischen Substanzen im Bodenwasser und im Grundwasser. 3.) Organische Substanzen werden in Humus gebunden. Bedrohung der menschlichen Gesundheit: Schwermetalle in Grundwasser → Inaktivierung von Enzymen; verändern Erbgut; wirken krebserregend Auswirkungen auf Agrarproduktion In Feldfrüchten: Aufnahme und Akkumulation von toxischen Substanzen Störung von Ökosystemfunktionen Pflanzen und Tiere: Bioakkumulation von toxischen Substanzen Einfluss auf die Funktionsfähigkeit des Bodens als Filter für Schadstoffe und als pH-Puffer.