Bodenkunde :) (Fach) / Bodenkunde (Lektion)

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• Bodenbildungsfaktoren bestimmen Richtung und Geschwindigkeit der Bodenbildung und die Bodeneigenschaften - Relief - Vegetation - Mensch - Zeit - Klima - Grundwasserverhältnisse - Gestein
• Ökologische Bodenfunktionen 1. ÖKOLOGISCHE BODENFUNKTIONEN a) Land und forstwirtschaftliche Produktionsfunktion - Nahrungsquelle, erneuerbarer Rohstoff, Nährsubstrat für Pflanzenwachstum, also lebenssichernde Funktion b) Filter- Puffer und Transformationsfunktion - physikalisch: Speicherkapazität für Wasser - physio-chemisch: Reinhaltung des Grundwassers und der Nahrungskette durch Filterung von Schwermetallen und Pestiziden - biologisch/biochemisch: Unschädlichmachung von Schadstoffen durch mikrobiellen Abbau c) Genschutz und Genreservefunktion - Artenvielfalt von Bodenorganismen (3-4 Mal so mehr als alle oberirdischen Arten zusammen)
• Technisch-industrielle, sozio-ökonomische und kulturelle Funktionen a) Infrastrukturfunktion - Nutzung als Fläche für Siedlungen, Verkehr, Industrie, etc. b) Rohstofffunktion - Bereitstelling von Bodenmaterialien wie Tone, Sande, Kiese, Minerale c) Kulturfunktion - Zeitzeugen, Archöologie und Paläontologie
• Definition Boden - von der Erdoberfläche zum Gestein - gegliedert in Horizonte - Lockerdecke, durchsetzt mit Wasser, Luft und Lebewesen - komplexes System, keine klare Abgrenzung möglich - entstanden durch Umwandlung organischer und anorganischer Ausgangsstoffe unter Zufuhr von Stoffen und Energien aus der Athmosphäre - Umwandlungsprozesse laufen ab, dynamisches, dreiphasiges System - Pedons als kleinste gleiche Bodenkörper - Bodenprofil: senkrechter Schnitt durch Pedon, bzw. Pedosphäre
• Bodenbildungsprozesse (werden durch die Bodenbildungsfaktoren beeinflusst) - Verwitterung - Humifizierung - Verbraunung - Tonverlagerung - Podsolierung - Hydromorphierung - Salzverlagerung - Stoffneubildungen - Bodendurchmischung
• Kreislauf der Gesteine a) Pedogenese (Verwitterung + Transport + Ablagerung) b) Diagenese (Verfestigung von Lockersedimenten) c) Metamorphose (Umwandlung der mineralogischen Zusammensetzung) d) Aufschmelzung e) Kristallisation
• Gesteine - bestimmen die physikalischen Standorteigenschaften - bestehen aus verschiedenen Mineralen, sind also Mineralaggregate
• Sedimente - Absatzgesteine - machen nur 5 Prozent der Erdkruste aus, aber 75 Prozent der Erdoberfläche - Sedimente im Meer: Lockergestein - Sedimente auf dem Festland: Festgestein - Sich geschichtet und bergen oft Fossilien
• Korngrößen Steine: größer als 63 mm Kiese: 2 bis 63 mm Sande: Einzelkorn noch sichtbar Schluff und Tone: Kleiner als 0,063 mm, Einzelkörner nicht mehr sichtbar
• Biogene Sedimente (marin, limnisch) - Kalkschalen, Mudden, Torfe: Locker - Kalkstein, Kieselschiefer, Feuerstein: Fest    
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• Klastische Sedimente Trümmergesteine (Verwitterung, Transport, mechanische Ablagerung) a) marin/limnisch: Ton, Lehm, Schlick, Sand: locker Schieferton, Schieferstein: fest b) fluviatil/fluviiglazial: Ton, Lehm, Kies, Schotter, Geröll: locker Sandstein, Konglomerat: fest c) Hangrutschung:  Grus, Schutt, Fließerden: locker Breccie: fest d) glazial: Geschiebelehm, Endmoräne e) äolisch: Löss, Sandlöss, Vulkanasche  
• Chemische Sedimente aus Lösungen ausgefällt - marin/limnisch:  Kalk: locker Kalkstein, Dolomit: fest   Kalke und Dolomite: Carbonate Salzgesteine: Evaporite
• Magmatite Erstarrungsgesteine. Kristallisation aus flutflüssigen Gesteinsschmelzen a) Unterscheidung nach SiO2-Gehalt: Si-reich/sauer/nährstoffarm: Plutonite Si-arm/basisch/nährstoffreich: Vulkanite
• Plutonite Tiefengesteine, Magma langsam erstarrt, grobkörnig - Granit - sauer, si-reich, nährstoffarm
• Vulkanite Ergussgesteine, schnell erstarrt, feinkörnig - Basalt -basisch, si-arm, nährstoffreich
• Metamorphite hoher Druck und hohe Temperatur, umgewandelte Gesteine nur Teilaufschmelzung, haben nicht so viel Zeit zum Ausbilden   a) aus Sandstein oder Graniten entstehen Gneise b) aus Tonstein entsteht Schiefer c) aus Kalkstein entsteht Marmor
• Orthogesteine (Metamorphite) sind entstanden aus Magmatiten - Phyllit - Glimmerschiefer - Orthogneis
• Paragesteine (Matemorphite) entstanden aus Sedimenten - Tonschiefer - Phyllit - Glimmerschiefer - Paragneis - Quarzit - MRmor
• Torf (organischer Körper) - geringe Erosionsstabilität - hohe Wasserspeicherung - hoge Wasserleitfähigkeit - hohe Durchwurzelbarkeit - sehr hohe Oberfläche
• Minerale - liefern Material für die Bildung der Böden - bestimmen chemische Standorteigenschaften
• Ausfällungsminerale - Sekundäre Bodenminerale - fallen aus wässrigen Lösungen aus - Salze (Kalk, Dolomit, Gips) ionische Struktur großes Kation, das mit einer sauerstoffhaltigen Anionengruppe umgeben ist
• Kalk häufig eingelagert in weitere Sedimentschichten wie Schiefer und Tongestein - Carbonate lösen sich gut, bilden Karstformationen - Sekundäre Kalke: Überzug aud anderen Materialien    
• Dolomite - Kalk, wo Ca teilweise durch Mg ersetzt ist - härter, weniger löslich als Kalk
• Sorption wichtiger Prozess, der an den Grenzflächen zwischen Fest- Gas und Lösungsphasen in Böden abläuft Adsorption: Anlagerung gelöster oder gasförmiger Ionen an Oberflächen von Festphasen Desorption: Ablösung gelöster oder gasförmiger Ionen an Oberflächen von Festphasen
• Primäre Silikate (= wichtigste Primären Minerarale) etwa 90 Prozent der Magmatite Gerüststruktur als Merkmal für die chem. und physik. Verwitterungsempfindlichkeit a) Gerüstsilikate  - sehr stabil, hohe Ritzhärte, hohe Verwitterungsstabilität - Feldspäte (hellgrau)  b) Schichtsilikate - Glimmer (hellgrau, dunkelbraun) c) Bandsilikate - Hornblenden d) Kettensilikate - Augite e) Inselsilikate - Olivin         - durch Verwitterung entstehen sekundäre Neubildungen und Nährstoffe werden freigesetzt
• Aufbau primärer Silikate - Grundbauelement: Si-O-Tetraeder, 4 O-Ionen um ein Si-Zentralion - Verknüpfung über gemeinsame Sauerstoffatome  
• Mineralneubildungen Oxide, zusammen mit Silicaten Primäre Bodenminerale Tonminerale als sekundäre Bodenminerale
• Oxide Goethide: - thermodynamisch stabil - verwitterte Tonfraktion - typisch bei uns - Eisen Hämatit - eher im Süden, warm-aride Bedingungen - Rotfärbung - Eisen Ferrihydrit - amorph (keine Strukturen unterm Mikroskop erkennbar) - Eisen Pyrolusit - Mangan - Indikator für Staunässe Pyrolusit
• Tonminerale entstehen... entstehen... - aus Glimmern durch Veränderung der Zwischenschichtbesetzung - aus Endprodukten der Silikatverwitterung am Ort der Verwitterung oder nach Transport  
• Tonminerale - Bestandteil bei der Gefügebildung - 2-Schicht-Tonminerale: Kaolinit geringe Oberfläche wenig reaktiv nicht quellbar weil Wasserstoffbindung 1:1 Tonminerale (Si-Al-Verhältnis bei der Entstehung) Tetraeder-Oktaeder-Schicht - 3-Schicht-Tonminerale: Illit, Smectit, Clorit, Talk quellbar reaktiv neg. geladen 2:1 Tonminerale (Si-Al-Verhältnis bei der Entstehung) Tetraeder-Oktaeder-Tetraeder-Schicht  
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• Oxide und Tonminerale entstehen.... Oxide und Hydroxide entstehen bei der Verwitterung und Mineralneubildung im gemäßigten Klima gemeinsam mit Tonmineralen. Grundbausteine sind Si-, Al-, Fe-, Mn-Verbindungen, die während der Verwitterung von primären Silikaten frei gesetzt werden.
• Eisenoxide - Ergebnis von Verwitterungsprozessen - umhüllen oft andere Minerale - große Oberfläche und positive Ladungen - dadurch Sorption von Anionen und Schwermetallen - reagieren empfindlich auf den Sauerstoffstatus in Böden - Indikatioren für bodenbildende Prozesse
• Physikalische Verwitterung (Volumenzunahme, -abnahme, Bildung von Rissen, etc.) a) Druckentlastung nach Abtragung - bis zu 50 MPa b) Temperaturwechsel - bis zu 50 MPa c) Frostsprengung/Kyroklastik - bis zu 200 MPa d) Wurzelsprengung - bis zu 1 MPa e) Salzsprengung in trockenen Gebieten durch Ausdehnung bei der Kristallisation - bis zu 50 MPa
• Auswirkungen der physikalischen Verwitterung - Zerfall der Gesteine und Minerale in kleinere Partikel, - Vergrößerung der spezifischen Oberfläche - dadurch auch größere Anfälligkeit für chemische Verwitterungsprozesse
• Verwitterungsstabilität Eigenschaft der Minerale, auf chemische Verwitterung unterschiedlich stark mit Auflösungserscheinungen zu reagieren - dargestellt durch die Ritzhärte - abhängig von 1. der Silikatstruktur 2. der Größe (größere Kristalle verwittern schneller) 3. vom Siliziumgehalt/Gehalt von oxidierbarem Eisen 4. Plutonite verwittern schneller als Vulkanite 5. Lockersedimente schneller als Festgesteine 6. Klüftung und Schieferung 7. karbonatische Bindemittel sind anfälliger als tonige/oxidische Bindemittel
• Hydratation (chemische Verwitterung) Übergang in eine wässrige Lösung ohne chemische Reaktion i.e.S.  - Anlagerung von H2O-Dipolen an das Kristallgittter, dadurch werden Ionen aus dem Kristallverband herausgelöst - Gipsgestein, Entsalzung von Salz-Böden
• Hydrolyse Hydrolyse - wichtiger Prozess der chemischen Verwitterung von Silikaten - Spaltung einer chemischen Verbindung durch Reaktion mit Wasser - Silikate reagieren mit dem dissoziierten (=aufgeteilten) Wasser und die Stoffe zerfallen, bzw. werden gespalten durch das Wasser - Durch die Hydrolyse werden leicht und schwer lösliche Salze zersetzt oder z.B. Kalkstein
• Oxidation als chemischer Verwitterungsprozess Bindungen im Mineral werden gesprengt und das oxidierbare Eisen und Mangan freigelegt. Je höher der Anteil oxidierbarer Metallionen desto geringer ist die chem. Stabilität z.B. Basalt
• HORIZONTE A  mineralischer Oberboden B mineralischer Unterboden Bv Eisenoxidation, Verbraunung C Ausgangsgestein G Mineralboden mit Grundwassereinfluss, typisch für Gley i initial (=beginnend) S Mineralboden mit Stauwassereinfluss, typisch für Pseudogley m vorangestellt: massiv l vorangestellt: locker h hinten: humos p hinten: Pflug, mechanisch bearbeitet L Streuauflage Of Moderauflage Oh humifizierter Auflagehorizont x  gemischt
• Ranker - AC-Boden aus festem Silikat- oder Quarzitgestein - Varietätem nach Humusform (Mullranker, Moderranker, Rohhumusranker) - kalkfreies, bzw. kalkarmes Festgestein
• Rendzina - A-Horizont über Kalkgesteins-Horizont Varietäten nach Humus-Form (z.B. Moderrendzina) - schwarz bis braunschwarz - kalkreiches Festgestein: Carbonatgestein - A-C Boden
• Pararendzina - Boden aus carbonatisch-silikatischem Mischgestein - kalkreiches Lockergestein - A-C Boden
• Regosol - kalkreiches, kalkarmes Lockergestein - A-C Boden
• Tschernosem - tiefhumoser Boden aus kalkhaltigem, feinkörnigem Lockergestein - Schwarzerde - A-C Boden
• Terra Fusca - Kalksteinbraunlehm, Boden aus Verwitterungsrückständen von Kalkstein und Dolomit - meist sehr tonreich, aber gute Wasserdurchlässigkeit, da stabiles Polyedergefüge - hohe Basensättigung - Ah, T, cC T Terra c vorangestellt: Carbonat
• Lockersyrosem Rohboden aus Lockergestein - Ai - lC - Bedingung für die Bildung: Erosion der Bodenoberfläche oder Ablagerung, Auftragung - tiefer durchwurzelbar, Wasserspeicherung möglich - meist in steilen Hanglagen, da die Erosion die fortschreitende Bodenentwicklung behindert
• Syrosem Rohboden aus Festgestein (Rohboden ist ein Anfangsstadium der Bodenentwicklung, die durch extrem schwache A-Horizonte (Ai) über dem Ausgangsgestein (C) gekennzeichnet sind) - Ai - mC - Bedingung für die Bildung: Freilegung der Gesteinsoberfläche - sehr flachgründig - trocknet rasch aus - meist in steilen Hanglagen
• Bodenversauerung Durch Säureeintrag (H+ Ionen) werden die gebundenen Nährstoffe gelöst.  Durch Niederschläge etc. werden diese gelösten Nährstoffe ausgewaschen und der Nährstoffgehalt im Boden sinkt, der Boden versauert.
• Redoximorphe Böden auch hydromorphe Böden   1. Stauwasser: Pseudogley 2. Grundwasser: Gley 3. Überflutung: Auenböden/Marschböden, Moor- und Unterwasserböden
• Pseudogley Böden mit teilweise auftretender Staunässe   primär: toniges, verwittertes Ausgangsgestein sekundär: fortgeschrittene Tonverlagerung, Verdichtungen

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