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Bodenkunde (Fach) / 14 (Lektion)

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• 01. Hydromorphe Böden entstehen durch die Wirkung von Zuschusswasser. Erläutern Sie 3 Formen von Zuschusswasser und benennen Sie mit wenige Stichworten die dabei ausgelösten Prozesse der Bodenbildung.   Grundwasser: steht dauerhaft im Solum des Bodens - Reduktive Mobilisierung unterhalb des Grundwasserspiegels + oxidative Immobilisierung oberhalb des Grundwasserspiegels : Redoximorphie Beim Stauwasser liegt die Stausohle im Solum. Daher kommt es zur Wechselfeuchte: Im Winter bis zum Frühsommer ist der Stauwasserleiter gesättigt, im Hochsommer/Herbst trocknet er aus. Dadurch besitzten Stauwasserböden sehr ungünstige ökologische Eigenschaften.(phasenweise Sauerstoffmangel /Trockenheit) - introvertierte Redoximorphose Episodisches Zuschusswasser: Übertretende Flüsse tragen Sedimentfracht mit sich → Sedimentation, Schichtung
• 02. Erläutern Sie 3 Gruppen hydromorpher Böden, die in der deutschen Klassifikation eine Rolle spielen. Grundwasserböden Stauwasserböden Auenböden
• 03. Warum spricht man grundsätzlich von Redox-Reaktionen und nicht getrennt von Oxidation und Reduktion, was ist dabei das Redoxpotential? Redoxreaktionen, da eine Reduktion nie ohne eine Oxidation ablaufen kann und umgekehrt. Freie Elektronen kommen so nicht vor und werden sie irgendwo abgegeben, müssen sie auch irgendwo aufgenommen werden. Das Redoxpotential ist ein Messelement um quantitive Aussagen über Redoxreaktionen machen zu können. Man nimmt Wasserstoff als Referenz-Redox-Partner in der Reaktion. Reaktionspartner, die an Wasserstoff ein Elektron abgeben, haben ein negatives Potential; nehmen sie dem Wasserstoff ein Elektron ab, haben sie ein positives Potential.
• 04. Definieren Sie die Begriffspaare Oxidation/Reduktion, Oxidationsmittel/ Reduktionsmittel. Ordnen Sie die Begriffe „Elektronendonator“ und „Elektroneakzeptor“ diesen Definitionen mit einem Beispiel aus dem Boden zu.   Oxidation: Elektronenabgabe Reduktion: Elektronenaufnahme Ox.-mittel: Stoff, der Reaktionspartner oxidiert (Partner gibt Elektronen ab) und dabei selbst reduziert wird (Elektronenakzeptor) - im Boden z.B. O2 Red.-mittel: Stoff, der Reaktionspartner reduziert (Partner nimmt Elektronen auf) und dabei selbst oxidiert wird (Elektronendonator) – im Boden z.B. organische Substanz
• 05. Erläutern Sie den Begriff der Redoximorphose, wo kommt sie vor, welche Stoffe und Prozesse sind daran beteiligt? Redoximorphose ist der Vorgang, bei dem ein Boden durch die Reduktion /Oxidation von Eisen und Mangan in verschiedenen Oxidationsstufen und durch Transport- und Akkumulationprozesse der Eisen /Manganionen charakteristisch gefärbt wird. Dieser Vorgang passiert bei unterschiedlicher Sauerstoffverteilung → Fe/Mn als alternative anaerobe Elektronenakzeptoren. Reduktive Mobilisierung: unlösliches Fe(III) und Mn(ox) dienen anaeroben Bakterien als e-Akzeptoren, werden zu löslichem Fe(II) und Mn(red) und können mit der Bodenlösung transportiert werden → schwarz, grün/blau Oxidative Immobilisierung: Fe(II) und Mn(red) dienen aeroben Bakterien als Elektronendonatoren in ihrem Stoffwechsel → Oxidation zu unlöslichem Fe(III) und Mn(ox) → Anreicherung bei wieder mit Sauerstoff versorgten Bereichen des Bodens →rötliche, orangene, braune Färbung
• 06. Wie und wo entsteht eine „extrovertierte Redoximorphie“? Extrovertierte Redoximorphose in Grundwasserböden: Gleyen: → reduktive Mobilisierung→ Aggregatinneres ist gebleicht durch Fe-Mangel → oxidative Immobilisierung→ Wurzelkanäle und Aggregatsoberflächen sind mit oxidierten roten und orangenen Eisenverbindungen überzogen, an der Oberfläche des Aggregats Belüftung
• 07. Beschreiben Sie die Merkmale der extrovertierten und die introvertierten Redoximorphie. Nennen Sie Bodentyp/Horizont(e) die, von von diesen Prozessen maßgeblich geprägt sind.   Extr. Redoximorphose: Wurzelkanäle und Aggregatoberflächen sind mit oxidierten roten und orangenen Eisenverbindungen überzogen, das Aggregatinnere ist gebleicht durch Verlust von Eisen; besonders in Gleyen/Gr - Go Intr. Redoximorphose: die Wurzelkanäle und die Aggregatoberflächen sind gebleicht während im Intraaggregatbereich Oxidanreicherungen auftreten; besonders in Pseudogleyen/ im Staukörper Sd
• 08. Welche Faktoren begünstigen die Entstehung der introvertierten Redoximorphose in Pseudogleyen? Die Introvertierte Redoximorphose wird begünstigt durch intensive Wechsel von Temperatur und Niederschlag → Trockenphasen und Sättigungsphasen → Schrumpfungsrisse, die im Winter/Herbst wassergefüllt sind.
• 09. Beschreiben Sie den Bodentyp Pseudogley und seine Horizontierung.   Pseudogley (Stauwasserboden), redoximorphe Merkmale in Sw und Sd entstehen durch gestautes Niederschlagswasser: unter der Humusschicht (Ah) befindet sich ein Stauwasser leitender Horizont (Sw), der nach unten durch eine Verdichtung begrenzt ist: dem stauwasserundurchlässigen Horizont (Sd) (bzw. vorher noch ein Übergangshorizont Sdw).
• 10.Beschreiben Sie den Bodentyp Gley und seine Horizontierung. Gley (Grundwasserboden): Vom Grundwasser geprägte Horizontabfolge: vom GW unbeeinflusster Ah-Horizont, darunter rötlicher Go-Horizont (Oxidationshorizont, von Fe(III) geprägt), je nachdem mit/ohne Übergangshorizont folgt der stets nasse graue Gr-Horizont (durch reduktive Mobilisierung an Fe verarmt)
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• 11. Pseudogleye gelten als unfruchtbar. Nennen und erläutern Sie 2 Gründe.   Extreme Härte und Trockenstress durch vollständige Austrocknung des Sw-Horizonts im Sommer Bodentemperatur (Sollzustand: möglichst warm) ist bestimmt durch Wärmekapazität des Wassers. Nach dem Winter wird die Kälte im überfluteten Pseudogley lange gehalten. Nach dem Sommer ist er ausgetrocknet → keine Wärmespeicherung in den Herbst/Spätherbst
• 12.Erläutern Sie kurz 3 Oxidationsmittel/Elektroneaktzeptoren, die im Boden eine Rolle spielen und damit verbundenen Prozesse.   O2 : Wichtigstes Oxidationsmittel für Bioturbation, Mineralisierung und Wurzelatmung NO3, N2O: Teilelement des Stickstoffkreislaufes, Denitrifizierung Fe(III) : reduktive Mobilisierung bei der Redoximorphose
• 13.Erläutern Sie kurz 3 Reduktionsmittel/Elektronendonatoren, die im Boden eine Rolle spielen und damit verbundenen Prozesse.   Org.Substanz bei nahezu allen Bodenprozesse (Bioturbation, Denitrifizierung, Sulfidbildung, Fermentierung, Wurzelatmung…) NH3, NO2- : Nitrifizierung Fe (II) : oxidative Immobilisierung
• 14.Erläutern Sie 3 Bodentypen mit Grundwasserstand 50, 10 und 0 cm unter GOF auf einem sonst gleichen Substrat (sandig-schluffige fluviale Ablagerungen) die Sie dort erwarten können.   50cm: Normgley: bis vielleicht 10 cm: Ah-Horizont; bist 50cm: Go-Horizont (verrostet, da Oxidationshorizont von Fe(III) geprägt, extrovertierte Redoximorphose; unter 50cm: Gr-Horizont (durch reduktive Immobilisierung an Fe verarmt, nass, grau) 10cm: Nassgley: bis 10 cm: Aoh-Hoizont (humusangereicherter Oberboden, der stark oxidiert ist, da der Go-Horizont mit seine Eigenschaften im Ah-Horizont aufgeht); darunter: Gr-Horizont (s.o.) 0cm: je nach Standort Moorgley oder Anmoorgley: je nach Bodentyp entweder Torf (Moorgley) oder von Auendynamik geprägter Mineralboden Aa, darunter rGo/rGr-Horizont
• 15.Erläutern Sie 3 Merkmale von Marschböden.   Merkmale von Auenböden wie Sedimentation durch episodische Überflutung Merkmale von Grundwasserböden wie Gr-Horizont durch anstehendes Grundwasser Merkmale von Stauwasserböden wie undurchlässige Stausolen in Form von dicht gelagerten tonigen Sedimenten
• 16.Erläutern Sie, wie und wo in einem Boden mit Schichtung fein auf grob bei episodischer Wassersättigung (z.B. Auendynamik) ein Eisenbändchen (z.B. Nadis-Boden, Ferillo) entstehen kann Fließt die episodische Wassersättigung wieder ab, hält sich das Wasser länger in den feineren Poren der feinen Schichtung während es in der groben Schichtung schnell abfließt. → in der noch wassergesättigten Feinschicht mangelnde Belüftung → org.Substanz wird hier mithilfe von Fe(III) oxidiert (reduktive Mobilisierung), welches an der gut belüfteten Grenze zur groben Schicht oxidativ immobilisiert wird und eine Rostlinie (Fe(II)3O2) „Ferillo“ entsteht
• 17.Eine Spatenprobe aus einer Fahrspur riecht nach „faulen Eiern“. Welcher Prozess und welche chemische Verbindung ist dafür verantwortlich? Sulfidbildung als Bodenprozess, bei dem SO4 als alternatives Oxidationsmittel im Stoffwechsel von Bakterien genutzt wird, da durch die Verdichtung des Bodens durch die Fahrspur O2-Mangel herrscht → es entsteht H2S – Schwefelwasserstoff.
• 18.Was versteht man unter einem „primären“, was unter einem „sekundären“ Pseudogley? Ist die Stauschicht geogenen Ursprungs (also nicht durch Bodenprozesse entstanden): Primärer Pseudogley Ist die Stauschicht pedogen durch Einlagerungsverdichtung (z.B. bei Parabraunerde - Lessivierung) entstanden: Sekundärer Pseudogley
• 19.Ein Bodenprofil weist einen Horizont auf mit Oxidkrusten auf Aggregatoberflächen und gebleichten Aggregatinnenbereichen. Um welchen Horizont und um welchen Bodentyp handelt es sich? Gley Go-Horizont
• 20.Erläutern Sie einige Charakteristika der Auenböden. Was unterscheidet sie von Gleyen und Niedermooren?   Episodisch überflutet  Gley – nicht überflutet, Pseudogley – halbjährig überflutet Keine Horizonte sondern eine feine Schichtung → Sedimentation der jährlichen Hochwässer  Gley: Ah-Go-Gr, Pseudogley: Ah-Sw-Sd Keine Redoximorphiemerkmale, da Wasser nur kurz überflutet und dabei sehr sauerstoffreich ist (O2 als primäres Oxidationsmittel statt Fe(III))  Gley: extrovertierte R., Pseudogley: introvertierte R. Sedimentation als qualitatives und zeitliches Spiegelbild der Nutzung der Erodierten Flächen  

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