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Bodenkunde (Fach) / Neu (Lektion)

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Aufbau der Erde Erdkruste oberer Mantel unterer Mantel äußerer Kern (flüssig) innerer Kern (fest; 6300km tief)
Bodenkunde/ Podologie Wissenschaft von den EIgenschaften, der Entwicklung und der Verbreitung der Böden. Untersucht die ökologischen Wechselbeziehungen zu den anderen Umweltsystemen, sowie die Möglichkeit der Nutzung und Verbesserung der Böden durch den Menschen
Wesen & Bedeutung von Boden (Biosphäre) Böden stehen im Mittelpunkt der Biosphäre Biosphäre = belebte Umwelt, besteht aus:Luft: AtmosphäreBoden: PedosphäreGestein: LithosphäreFeurer: EnergieWasser: Hydrosphäre
Wesen und Bedeutung von Böden (Bedeutung) oberste (2m) biologisch belebter Teil der Erdkruste äußerst komplexes Ökosystem offenes, dynamisches System, welches zwischen Vegetation und Atmospähe auf der einen Seite und Ausgangsgestein auzf der anderen Seite liegt Quelle und Senke für Nähr- und Schadstoffe Lebens- und Versorgungsraum für Pflanzen, Tiere und den Menschen
Welchen Bereich der Erdkruste bezeichnet man als Boden, wodurch zeichnet er sich im Vergleich zum unverwitterten Gestein aus? Die oberste, zwei Meter starke, im Vergleich zum Ausgangsmaterial veränderte Schicht der Erdkruste wird Boden oder Pedosphäre genannt. Sie besteht aus einem Naturkörper, bei dem Gestein durch bodenbildende Prozesse umgewandelt wurde und wird. Boden besteht meist aus 47% mineralischer Substanz, 25% Luft; 23% Wasser und 5% organischer Substanz. Diese Bestandteile ordnen sich räumlich zum Bodenkörper. Die morphologische Differenzierung des Bodenkörpers in einzelne Bodenhorizonte führt im Verlauf der Bodenentwicklung zu verschiedenen Bodentypen.
Erklären sie in kurzen Worten die Entstehung des mitteleuropäischen Lößgürtels? Der Lößgürtel ist eine von der Eiszeit beeinflußte Erscheinung, welche auch periglaziale Erscheinung genannt wird. Lößböden entstehen, wenn über einem Gletscher ein Hochdruckgebiet liegt und über einem Gebirge ein Tiefdruckgebiet. Der Wind weht vom Gletscher zum Gebirge und nimmt damit Sand und Tonteilchen mit. Wenn der Wind beim Gebirge aufsteigt, entledigt er sich seiner Fracht. Dabei wird zuerst der Sand abgelagert und dann die Tonteilchen. Durch die abgelagerten Tonteilchen bilden sich die Lößgebiete.
Was ist unter dem Begriff „Hydrolytische Verwitterung “ zu verstehen, welche Bedeutung trägt dieser Verwitterungsablauf für die gemäßigten Breiten? Die Hydrolyse ist eine chemisch Verwitterung, bei der eine Zerlegung der Minerale durch Reaktion mit H+ und OH- Ionen stattfindet. Die Hydrolyse ist in gemäßigten Breiten die bedeutungsvollste Verwitterung. Beispiel: Kalifeldspart: Beim Kontakt der Mineraloberfläche mit Wasser werden die rundlichen Ionen des Kristallgitters, vor allen die K+ Ionen hydratisiert, was zu einer Lockerung der Bindungen führt. Die Protonen des Wassers spalten die K+ Ionen ab. KAlSi3O8 + H+ +OH- à HAlSi3O8 + K+OH- Die weitere Anlagerung von Protonen und OH- Ionen an das Kristallgitter des Feldspats führt zu einer Lösung der Si-O und Al-O-Bindungen innerhalb der Tetraeder. Schließlich wird die Mineralstrucktur, unter Bindung von Aluminiumhydoxid und Kieselsäure ,die die Endprodukte der Silicatverwitterung darstellen, zerstört. HAlSi3O8 + 7H2O à Al(OH)3 + 3H4SiO4
Erläutern sie kurz den Unterschied zwischen „potentieller“ und „aktueller“ Acidität? Die potentielle Acidität wird auch Gesamtacidität genannt und setzt sich wie Folgt zusammen: H+ Ionenkonzentration in der Bodenlösung + H+Ionenkonzentration an den Adsorbern + austauschbare Al+++Ionenkonzentration an den Absorbern. (da Al+++ in Bodenlösung = Al+++ + 3H2O à Al(OH3) + 3H+) Die aktuelle Acidität wird auch pH-Wert genannt und enthält im Gegensatz zur potentiellen Acidität nur die H+Ionenkonzentration in der Bodenlösung.
Was versteht man beim Kationenaustausch unter „Austauschäquivalenz“? Die an den Absorbern angelagerten Kationen, können durch äquivalente Kationenladungen ausgetauscht werden. ( äquivalent = vollwertiger Ersatz) Beispiel: 1Ca++ gegen 2K+ Ionen.
Wie wirken Carbonate als Puffer bei Säureeinträgen in den Böden (Carbonatpuffer)? Die Wirkung des Carbonatpuffers am Beispiei1 von saurem Regen (Eintrag von Schwefelsäure). Die Reaktion ist nicht reversibel, da das CO2 gasförmig entweicht CaCO3 + H2SO4 -> Ca2+ + SO4 2- + H2O + CO2
Was versteht man unter „Mineralisation“ und was unter „Humifikation“ in Böden, welche Mikroorganismengruppen bewirken hauptsächlich Mineralisation und welche Humifikation? Die Mineralisation und Humifikation beginnen nach der Zersetzung der Streustoffe (Nährhumus), durch 1. Biochemische Initialphase (Zerlegung der Organischen Substanz durch Hydrolyse oder Oxidationsvorgänge) 2. Mechanische Zerkleinerung ( Zerkleinerung der Organischen Substanz durch Meso- und Mikrofauna, (fressen, nagen)) 3. Chemische Umsetzung (Umsetzung der Pflanzenteile in ihre Ausgangsstoffe durch Mikroorganismen). Bei der Mineralisation wird die Organische Substanz vollständig in ihre anorganischen Bausteine zerlegt, z.B. CO2, H2O,NH4,Ca,Mg usw.. Dies geschieht mit Hilfe von Bakterien. Der Vorgang spielt besonders als Stickstoffmineralisation eine große Rolle. Bei der Humifizierung werden aus den zersetzen Nährhumus hochmolekulare organische Stoffe aufgebaut. Als Produkte der Humifizierung fallen Fulvosäuren, Huminsäuren und Humine an. Die Humifizierung läuft mit Hilfe der Strahlenpilze ab.
Was versteht man unter „nutzbarer Feldkapazität“, welchen pF-Wert-Bereich entspricht die „nutzbare Feldkapazität“? Der Wasserhaushalt eines Bodens wir in zwei Teile unterteilt, Sickerwasser und Haftwasser. Nach einer Wassersättigung des Bodens verläßt das Sickerwasser nach kurzer Zeit den Boden und steht den Pflanzen nicht mehr zur Verfügung. Das übrige Wasser nennt man Haftwasser oder Feldkapazität. Die Feldkapazität ist aber auch nur zum Teil für die Pflanzen nutzbar, da ein Teil des Wassers so stark ,durch Adsorptions- und Kapillarekräfte, an den Boden gezogen wird das der Wurzelsog der Pflanzen nicht mehr ausreicht um es aufzunehmen. Der Teil des Wasser der dann noch übrig bleibt nennt man dann „nutzbare Feldkapazität“. Die Wasserspannung mit der das Wasser im Boden gehalten wird nennt man pF-Wert. Das Sickerwasser hat einen pF-Wert von unter 2,5, das nicht verfügbare Haftwasser, welches auch Permanenter Welkepunkt genannt wird, hat eine Wasserspannung über pF 4,2. Die nutzbare Feldkapazität liegt also zwischen pF 2,5 und 4,2.
Unter welchen Klimatischen und bodengegebenen Voraussetzungen findet Podsolierung in Böden statt? Der Podsol entwickelt sich bei hohen Niederschlägen , hoher Rel. Luftfeuchte und geringen Temperaturen aus Kalk armen, Quarz reichen Ausgangsgestein mit einer Vegetation, die geringe Nährstoffreserven im Boden hinterläßt ( Heide, Nadelbäume). Nach Abschluß der Vorgänge stellt er dann einen Klimaxboden dar. Der Podsol wird in primären und sekundären Podsol unterscheiden. Der primäre Podsol hat sich direkt aus einem Ranker, wenn von Anfang an ein niedriger pH-Wert vorhanden war, entwickelt. Der sekundäre Podsol entwickelte sich aus einer Braunerde oder Parabraunerde. Er ist der häufigste Podsol in Mitteleuropa. Bei der Podsolierung läuft aufgrund des geringen pH-Wertes hauptsächlich die Humifizierung, bei der Umsetzung der organischen Substanz, ab. Bei dieser Umsetzung werden Komplexe mit Eisenoxiden gebildet, welche stark der Auswaschung unterliegen. Die Eisenoxide (und Humus) werden da wieder eingewaschen wo der pH-Wert ansteigt (Bs-Horizont). Hier bildet sich unter feuchten Bedingungen eine weiche Humusorterde und unter trockenen ein harter Ortstein.
Beschreiben Sie die geologische Entstehung, die Eigenschaften und die landwirtschaftlichen Nutzungsmöglichkeiten folgenden Boden. Benennen sie auch den Bodentyp, dem die Horizontabfolge entspricht. Das hier dargestellte Bodenprofil beschreibt einen Braunerde-Podsol. Der oberste Horizont ist ein Ap-Horizont womit ein humusreicher, mineralischer Oberboden gemeint ist, der landwirtschaftlich genutzt wird. Der Ae-Horizont ist ein Bereich in dem Auswaschung stattgefunden hat. Der Bh-Horizont weist auf einen humusreichen Unterboden hin. Als Bs-Horizont bezeichnet man den Teil des Unterbodens in den Eisenoxide eingewaschen werden. Der Bv-Horizont ist der verwitterte Unterboden. Der Cv-Horizont ist der verwitterte Untergrundhorizont. Der Podsol entwickelt sich bei hohen Niederschlägen , hoher Rel. Luftfeuchte und geringen Temperaturen aus Kalk armen, Quarz reichen Ausgangsgestein mit einer Vegetation, die geringe Nährstoffreserven im Boden hinterläßt ( Heide, Nadelbäume). Nach Abschluß der Vorgänge stellt er dann den Klimaxboden dar. Der Braunerde-Podsol ist der häufigste Podsol in Mitteleuropa. Bei der Podsolierung läuft aufgrund des geringen pH-Wertes hauptsächlich die Humifizierung, bei der Umsetzung der organischen Substanz, ab. Bei dieser werden Komplexe mit Eisenoxiden gebildet, welche stark der Auswaschung unterliegen. Die Eisenoxide (und Humus)werden da wieder eingewaschen wo der pH-Wert ansteigt (Bs-Horizont). Das Substanzvolumen des Podsol besteht, bedingt durch die Entwicklung fast nur aus Grobsand. Der Feinsandanteil ist ebenfalls relativ hoch, Ton und Schluff sind fast nicht vorhanden. Das Porenvolumen besteht fast nur aus Grobporen es sind kaum Mittel- und Feinporen vorhanden. Der Podsol hat nur eine sehr geringe Feldkapazität, weist aber gute Redoxpotentiale, durch eine gute Belüftung, aus. Die KAK ist gering und liegt bei 9-14 mmol/100g Boden. Die geringe KAK erklärt sich dadurch, daß der Podsol fast keine Tonsorbtionsträger hat und der Humus nur von schlechter Qualität ist. Durch Ortsteinschichten kommt es nicht zum Wasserstau, da die Ortsteinschichten einen hohen Anteil an Grobporen aufweisen. Der Anbau von tiefwurzelden Pflanzen ist durch die Ortsteinschicht jedoch nicht möglich. Auf Podsole wurden früher, auf Grund der Unfruchtbarkeit, fast ausschließlich als Grünland genutzt. Heute ist jedoch durch hohe Nährstoffzufuhr und evtl. Beregnung eine Ackerbauliche Nutzung mit akzeptablen Erträgen möglich. Auf Grund des hohen Sandanteils und somit gutem Wärmehaushalts ist der Podsol für z.B. den Kartoffel- oder Spagelanbau gut geeignet.
Wodurch unterscheidet sich ein Boden (Pedosphäre) von unverwittertem Gestein (Lithosphäre)? Der Boden ist durch bodenbildende Prozesse z.B. Verwitterung aus dem Gestein Entstanden. Boden besteht meist aus 47% mineralischer Substanz, 25% Luft; 23% Wasser und 5% organischer Substanz. Diese Bestandteile ordnen sich Räumlich zum Bodenkörper. Die morphologische Differenzierung des Bodenkörpers in einzelne Bodenhorizonte führt im Verlauf der Bodenentwicklung zu verschiedenen Bodentypen.
Was ist unter basaltischer und was unter granitischer Struktur eines Gesteines zu verstehen, wie wirkt sich diese Struktur auf die physikalische Verwitterungsstabilität aus? Das granitische Tiefengestein ist plutonischen Ursprungs, es ist grobkristallin aufgebaut und sauer. Der Granit ist meist mit anderen Mineralien verbunden. Er besteht aus schwer verwitterbarem Mineral. In gemäßigt-humiden Gebieten verwittern sie tiefgründig, sind aber im Mineralbestand wenig verändert. Der Basalt hat eine feinkristalline Struktur und ist basisch, welche für Gesteine vulkanischen Ursprungs typisch ist. Er ist relativ rein und bestehen aus leicht vewitterbarem Mineral. Sie verwittern flachgründig, sind aber mineralogisch stark verändert.
Wodurch unterscheidet sich ein Zweischicht-Tonmineral im Aufbau von einem Dreischicht-Tonmineral? Merkmale des Zweischicht-Tonmineral: 1. so gut wie kein isomorpher Ersatz 2. keine Aufweitbarkeit 3. Kein Zugang zu inneren Oberflächen 4. KAK ca. 5-15 mmol/100g Boden 5. Bindung zwischen den Paketen ist sehr fest, durch O – OH – Bindungen 6. Ionenanlagerung und Abgabe nur an Bruchstellen und Außenoberflächen. 7. Hauptvertreter Kaolinit und Halloysit 8. Morphologischer Aufbau im Tonmineral Paket: Tetraeder Oktaeder Merkmale des Dreischicht-Tonminerals: 1. isomorpher Ersatz hauptsächlich in den Tetraedern 2. sehr hohe Aufweitbarkeit 3. Innere Oberfläche sehr gut zugänglich 4. KAK 100-150 mmol/100g Boden 5. Bindung zwischen den Paketen locker durch austauschbare Ionen 6. Ionen austauschbar zwischen den Schichtpaketen und an der Oberfläche. 7. Hauptvertreter Illit, Vermiculit und Montmonillonit 8. Morphologischer Aufbau im Tonmineral Paket : Tetraeder Oktaeder Tetraeder
Wodurch unterscheiden sich heterotrophe anaerobe Mikroorganismen von autotrophen aeroben Mikroorganismen? Heterotrophe anaerobe Mikroorganismen ernähren sich von organischer Substanz, saprophytisch von abgestorbenen Lebewesen, und parasitisch von noch lebenden Lebewesen. Ihre Lebensweise ist anaerob, daß heißt sie leben nur in Abwesenheit von Luft. Autotrophe aerobe Mikroorganismen ernähren sich von anorganischer Substanz. Ihre Lebensweise ist aerob, daß heißt sie leben nur in Anwesenheit von Luft.
Welche Puffersysteme wirken hauptsächlich im Boden, wenn der pH-Wert zwischen 6,5 und 5,0 liegt? Welche Puffersysteme wirken in diesem pH-Wertbereich schon nicht mehr? 1. Pufferung durch variable Ladungen : Die H+Ionen werden an der variablen Ladungen der Austauscher angelagert und so der Bodenlösung entzogen. Die am Austauscher angelagerten Kationen werden an die Bodenlösung wieder abgegeben, und können evtl. ausgewaschen oder von den Pflanzen aufgenommen werden. Wenn die H+Ionenkonzentration in der Bodenlösung wieder abnimmt, können die H+-Ionen von den Austauschern wieder abgegeben werden. Böden, die reich sind an organischer Substanz, Allophanen und Oxiden, verdanken einen Großteil ihres Pufferungsvermögens deren funktionellen Gruppen. -COOCa + H+ <-> -COOH + Ca++ -AlOHCa + H+ <-> -ALOH2 + Ca++ 2. Pufferung durch Silikate: Im Gegensatz zur schnell verlaufenden Pufferung durch variable Ladungen steht die langsam verlaufende, meist irreversible Pufferung durch Silikate. An den Silikatoberflächen werden K+Ionen irreversibel gegen H+Ionen ausgetauscht. Nicht mehr wirksam sind dagegen die Carbonatpuffer (pH >7) und die Pufferung durch Al und Fe- Hydroxide (pH<4,2).
Wodurch unterscheidet sich ein Krümelgefüge von einem Prismengefüge. Krümelgefüge: (Aufbau- Ballungsgefüge) rundliche, lose miteinander verbundene Ballungen von Bodenteilchen (<10mm Durchm.) mit rauher, poröser Oberfläche, sehr stabil. Beste biogene Gefügeform humus- und tonhaltiger Böden optimaler Reaktion und hoher biologischer Aktivität, vorwiegend im Ah-Horizont von Schwarzerden, Rendzinen und Gartenböden. Prismengefüge: (Absonderungsgefüge) 5 bis 6 raue Seitenflächen oft mit Tonhäutchen, Längsachsen > Querachsen (2:1), Feinprismen(<20mm), Grobprismen (>100mm) senkrecht im Unterboden tonreicher, kalkarmer Gleye, Marschen, Bt- Braunerde, in Subpolyeder/Feinprismen aufteilbar.
Was verstehen sie unter dem pF-Wert, bei welchen pF-Wert tritt der permanente Welkepunkt ein? Der pF-Wert ist eine Maßeinheit für die Wasserspannung mit der das Wasser im Boden gehalten wird. Der pF-Wert ist der log. cm Wassersäule. z.B. 1 bar = 10³ cm WS = pF3. Ab einem pF-Wert von 4,2 (15 bar) tritt der permanente Welkepunkt ein, ab dieser Wasserspannung sind die Pflanzenwurzeln nicht mehr in der Lage dem Boden des Wasser zu entziehen, und die Pflanzen vertrocknen.
Nennen sie eine typische Bodenentwicklungssequenz quarz- und silikatreicher Sande der Geestgebiete Norddeutschlands? Lockersyrosem -> Regosol -> Braunerde -> Parabraunerde -> Podsol Aus einem Lockerosyrosem entsteht durch physikalische Verwitterung ein Regosol. Je stärker die physikalische Verwitterung fortschreitet, desto stärker wird die chemische Verwitterung greifen. Dabei werden Pflanzennährstoffe freigesetzt. Durch Humifizierung entsteht aus der aufgelagerten organischen Substanz ein Ah-Horizont. Die chemische Verwitterung geht weiter in die Tiefe (Lösungsverwitterung). Es erfolgt eine Nährstoffverlagerung in den B-Horizont mit verbraunung. Da Calcium fehlt, sinkt der pH-Wert und es kommt zu einer Tonauswaschung. Bei den Parabraunerden sinkt der pH-Wert unter 5 ab und die Tonauswaschung kommt zum Stillstand. Beim Podsol kommt es aufgrund einer Sauerhumusauflage zu einer Auswaschung von Humus und Fe. Es bildet sich ein Ae-Horizont. Eine Bodenentwicklungssequenz verläuft erst sehr stürmisch, verlangsamt sich dann aber und kommt mit dem Klimaxstadium zum Stillstand. Die Bodenentwicklung ist dann aber immer noch nicht abgeschlossen, da der Boden noch degradieren kann. Böden sind häufig in Vergesellschaftung mit anderen Böden zu finden. So tritt z.B. ein Podsol in Vergesellschaftung mit einer Terra fusca oder einem Pelosol auf.
Welche Unterscheidungsmerkmale gingen bei der Reichsbodenschätzung in den Grünlandschätzrahmen ein? Der Grünlandschätzrahmen setzt sich aus den Bodenarten, den Zustandsstufen, den Klimastufen und den Wasserverhältnissen zusammen.
Beschreiben Sie die geologische Entstehung, die Eigenschaften und die landwirtschaftlichen Nutzungsmöglichkeiten folgenden Standortes: Braunerde Braunerden entstehen in gemäßigt humiden Klimata aus Lößanwehungen.. Durch den Humusabbau wird die Farbe des Ap-Horizontes heller. Im Laufe der Zeit wird auch der Ah-Horizont durch den Humusabbau heller und es bildet sich ein Bv-Horizont unter dem Ah-Horizont, womit aus dem Lockersyrosem eine Braunerde-Schwarzerde geworden ist. Der Ap-Horizont hat durch den sehr kalkhaltigen Löß als Ausgangsgestein einen sehr hohen pH-Wert. Die KAK ist sehr hoch und das Porenvolumen ist mit 51% im Ap-Horizont im idealen Bereich. Diese Böden zeichnen sich durch eine sehr hohe Nährstoffverfügbarkeit und einen sehr guten Wasserhaushalt aus. Aufgrund der hohen Fruchtbarkeit werden solche Böden stark Landwirtschaftlich genutzt.