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

Humusgehalt

gering

hoch

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.