Aus dem agrikulturchemischen Institut der Eidg. Techn. Hochschule in Zürich
Böden auf sedimentären Mischgesteinen im schweizerischen Mittelland
Von Felix Richard
Einleitung und Problemstellung
Die Böden des schweizerischen Mittellai1des sind in mancher Beziehung sehr ver- schieden, zur Hauptsache gehören sie aber zur Braunerde, die unter dem herrschen- den Klima den zonalen Bodentyp darstellt. Charakteristische Unterschiede in den physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften sind sehr oft auf ver- schiedenen Entwicklungsgrad der Böden zurückzuführen. Dieser ist aber nicht bloß eine Funktion seines Alters, sondern hängt auch vom Muttergestein und vom Relief ab.
Das Muttergestein ist besonders unter gemäßigt-humidem Klima, wie es im Mittel- land herrscht und für Braunerdeböden charakteristisch ist, von nachhaltigem Einfluß auf die Bodeneigenschaften , während das unter extremeren Klimabedingungen, z. B.
im Podsolgebiet , weniger der FaH ist.
Den verschiedenen Böden entsprechen unter natürlichen Bedingungen bestimmte Pflanzengesellschaften, die als empfindliche Standortsindikatoren auch auf Boden- veränderungen reagieren. Verschiedenen Bodenentwicklungsstadien entsprechen des- halb verschiedene Stadien der Vegetationsentwicklung.
Die Böden derselben Pflanzengesellschaft müssen aber nicht in allen Eigenschaf- ten übereinstimmen, sie sind - gleiches Klima vorausgesetzt nur an a 1 o g, d. h.
sie bieten gleiche, Wuchsbedingungen. Die gleiche Pflanzengesellschaft kann deshalb auf Böden verschiedener Muttergesteine vorkommen. So stockt z. B. das Querceto- Carpinetum luzuletosum auf Moräneböden, Molasseböden und auf Schotterböden.
Diese Böden haben verschiedene Eigenschaften, die entscheidenden Einfluß auf den Bestand, seine Massen- und Qualitätsleistung , ausüben. Aus wirtschaftlichen Ueber- legungen muß der Waldbauer auf Laubholzstand orten oft auch nichtstandortsgemäßes Nadelholz beimischen. Dieses wirkt in unserem humiden Klima bodenversauernd, doch ist sein Ejnfluß je nach der physikalischen und chemischen Beschaffenheit des Muttergesteins , sowie nach dem Entwicklungsgrad des Bodens, verschieden.
Anmerkung: Die gute Illustration wurde möglich durch einen verdankenswer.ten Beitrag des Verfassers.
Für den standort sgemäßen Waldbau ist deshalb die Kenntnis der Böden not- wendige Voraussetzung. Da aber nicht jeder Quadratmeter Roden aufgenommen wer- den kann, muß sich die Untersuchung auf charakteristische Lok a 1 formen be- schränken. Die Lokalform ist durch ein Musterprofi 1 charakterisiert , dessen Bodeneigenschaften , wie Tongehalt, Humusgehalt, Umtauschkapazität, Sättigungs- grad, Nährstoffverhältnisse , Tonverlagerung , Gefügezustand, biologische Bodenaktivi- tät, Gründigkeit , usw., zu untersuchen sind. Die Eigenschaften der Lokalform können zu jeder Zeit am gewach senen Profil im Gelände gezeigt werden.
Durch den Vergleich mit bekannten Musterprofilen können die Eigenschaften neu auf genommener Profile angenähert angegeben werden. Für genaue Standortsangaben darf die örtliche Detailuntersuchung an keinem Einzelstandort unterbleiben. Die eingehende morpholo gische Analyse von Bodenprofilen im Feld und der Vergleich mit bekannten Lokalformen bilden die Grundlage für die Bodenbeurteilung in der forstlichen Praxis , wie sie der Waldbauer für die Festlegung von Art und Menge der Holzarten nötig hat.
Es ist der Zweck dieser Arbeit, einige Böden zu charakterisieren , die einerseit s für bestimmte sedimentäre Mischgesteine kennzeichnend sind und anderseits ver- schiedenen Bodenentwicklungsstadien entsprechen. Hiezu sind folgende Muster- profi 1 e ausgewählt worden:
a) Entwickelte Braunerden
1. auf tonreicher Würm-Grundmoräne des Reußgletschers, Profil «Ur d o r f » ; 2. auf lehmiger Würm-Grundmoräne des Rheingletschers, Profil «Kreu z-
lin gen »;
3. auf Lößlehm , Profil « A 11 s eh w i 1 ».
b) Vorstadien der Braunerdebildung
1. auf sehr junger Sand-Alluvion , Profil «Umiken »;
2. auf junger Grobsand-Alluvion , Profil «Schinznach ».
c) Degradierte Braunerden
1. ziemlich pod soli erte Braunerde , auf sandig-lehmiger Würm-Seiten- moräne des Reußgletschers , Profil «Stetten » ;
2. z i ern 1 i eh p o ds o l i e rt e Brauner de , auf sandiger Meeresmolasse , Profil
«Lenzburg »,
3. stark p o d so li e rte Braun er de: auf Niederterrassenschotter, Pr.ofi~ «Irchel »,
4. marmorierter , gleiarti ger Bod en, auf Riß-Grundmoräne , Profil «Mur genthal ».
I. Bodenbildungsfaktoren und Bo_ dentypen des Mittellandes
A. Faktoren der Bodenbildung
1. Klima
Niederschläge, Temperatur und Luftfeuchtigkeit sind für die Bodenbildung wich- tige Klimafaktoren. Ihr Einfluß kann nach dem jahreszeitlichen Verlauf viel besser beurteilt werden als nach den Jahresmitteln. Um den für das Mittelland (Zürich) be- sonderen Witterungsverlauf noch deutlicher zu charakterisieren, wird er mit jenem der subalpinen Stufe des Podsolgebietes (Arosa) und mit jenem des W_alliser Trok- kengebietes, der steppenartigen Böden (Sitten), verglichen (Tab. 1, Fig. 1, 2).
Relativ niederschlagsarmen und kühlen Wintern ( die Temperatur sinkt im Mittel nur im_ Januar knapp unter den Nullpunkt ) stehen im Mittelland niederschlagsreiche und warme Sommer gegenüber. Dies bedingt gegenüber dem wärmern aber bedeutend regenärmern Wallis und gegenüber dem niederschlagsreichem aber kältern subal- pinen Gebiet eine wesentlich intensivere chemische Verwitterung der Gesteine .. Die N/S-Quotienten charakterisieren die wesentlichen Hurniditätsunterschiede und damit 9-ie verschiedene Auswaschungsintensität in den drei Klimagebieten. Während im W allis die Auslaugung sehr klein ist und durch die Verdunstung zeitweise sogar Salze an die Bodenoberfläche gehoben und dort ausgeschieden werden, ist die Auswaschung in der subalpinen Stufe sehr hoch, so daß in den Umtauschkörpern die basischen Kationen fast vollständig durch Wasserstoffionen ersetzt sind. Für das Mittelland ist mittlere bis hohe Sättigung der Ton- und Humusteilchen ( vg.l. Tab. 5, °Fig. 8) charakteristisch, weil bei mäßiger Auswaschungsintensität aus den sedimentären Mischgesteinen reichlich Basen nachgeliefert werden. Die biologische Bodena~t.ivität ist in der Regel so intensiv, daß die in der natürlichen Waldvegetation anfallende Streue alljährlich abgebaut wird und es nicht zur Anhäufung von Rohhumus kommt, wie es im sub.alpinen Klima des Podsolgebietes der Fall ist, wo zudem die Streue der natürlichen Nadelwaldvegetation äußerst schwer abbaubar ist. Entwickelte Brauh- erden enthalten im Mullhorizont durchschnittlich 3-8
%
milden Humus. Die_ pio- 1 ogische Bodenaktivität fördert auch die mechanische Bodenschichtenmischung(Pallmann 52) und arbeitet der klimabedingten Profilauswaschung wirksam ent- gegen. Zwischen' Auswaschung und Horizontenmischung entsteht praktisch ein Gleichgewicht, das bei vergleichbarer petrographischer Unterlage im Sätti- gungsgrad des Bodens zahlenmäßigen Ausdruck findet (vgl. Tab. 5, 6, 7; Fig. 8). Unter natürlicher Waldvegetation bleibt dieses Gleichgewicht über Baumgenerationen erhalten; natürliche Eichen-Hagebuchenwälder haben sich auf entwickelten Braun- erden seit Generationen halten können. Auf Braunerdeböden mittleren Tongehaltes (vgl. Tab. 6) geht die weitere Versauerung des Profils unter standortsgemäßer .Be-
Monatliche und jährliche Lufttemperaturen, relative Luftfeuchtigkeiten und Niederschläge von Klimastationen des Mittellandes, der subalpinen Stufe und des W alliser Trockengebietes
(Langjährige Mittel von 1901 bis 1940, mitgeteilt von der Schweizerischen
Tab. 1 Meteorologis chen Zentralanstalt in Zürich)
Mittelland
1 1
1
1 1 1 1 1 1 1 1 1
1. 2. 1 1 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
Station Zürich 1
1
Lufttemp.
°
C. 1-0,11~ 4,6 8,3 13,1 16,1 \ 17,7117,1 13,9 8,9 4,0 0,8- - ---- Rel. Luft-
70 72 1 75
feuchtigkeit
o /o
83 79 74 71 70 80 83 84 85-- -- -- -- -- - - -- -- -- -- -- --
Niederschl. mm 63 54 71 86 105 127 130 121 97 81 63 74
-- -- -- -- - - - - -- -- - - - - - -
N/S-Quotient 82 53 43 36 31 31 31 33 41 56 64 102
Subalpine Stufe
1 1 1
1
1
1 1 1 1
1
1 1
1. 2. 3.
1
4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
Station Arosa
1 1
~ , 5,6
1
Lufttemp. 0 C. -4,6 -4,6 -2,2 8,9 10,7 10,6 7,9 3,8 -0,6 -3,6
·- -- -
Rel. Luft-
o /o
61 60 63 66 1 67 69 69 69 69 66 62 62 feuchtigkeit- - -- 1
97 1113 --
1741170
- - - - -- - -
Niederschl. mm 78 66 85 146 121 105 88 90
N/S-Quotient 64 53 60 59 1 50 55 58 1 57 49 51 53 70
i
1
1 1
1 1
1 1 1 1
Walliser Trocken- 1
1
1 1
gebiet 1. 2.
1 3.
1
IJ .• 5. 6. 7.
1
8. 9. lO. 11. 12.
Station Sitten
Lufttemp. o C. l-0,111,6 j 5,8 1 9,8
i
14,6 11,8 [ 19,2- --
18,4115,1 11 -
9,8~1~
Rel. Luft-
o ;o
1 73 67 ! 63 i 60 59 60 1 62 65 71 74 73 1 76 feuchtigkeit- 1- - - 1- 1- -- -- 1--
_ J _
Niederschl. mm 48 41 ! 46 42 40 1 47
!
52 -60 - --461
- 54 - ---49 63 -N/S-Quotient . 39 24 1 14 1 12 8 8 1 8 11 12 . 23 28 56
Nach Köppen (23) gehören die verschieden en Stationen zu folgenden Klimatypen:
Zürich : Cf b sommerkühles Buchenklima Ar o s a : 'Df winterf euchtkaltes Fichtenklima
Sitte n: BSk Anklänge an das Klima für Schwarzerde ( winterkaltes Steppenklima, stark kontinental)
1 Jahr
8,8 77 ,_
1072
-- -
550
1
Jahr
2,7 65
- --
1333 690
Jahr .
9,8 67 588 296
stockung so langsam vor sich, daß eme grundlegende Aenderung der Bodeneigen- schaften erst in geologischen Zeiträumen zu erwarten ist. Solche Zeitspannen fallen für bodengenetische Untersuchungen außer Betracht, da in derselben Zeit a,uch gene- ralklimatische Aenderungen eintreten können, die die Boden- und Vegetationsent- wicklung ohnehin anders gestalten.
Fig. 1
Monatliche Mittel der Lufttemperatur und der Niederschläge im Mittelland (Station Zürich), in der subalpinen Stufe (Station Arosa) und im Walliser Trockengebiet (Station Sitten).
E E
C
g O'l
.c. u c.. (Jl
-c:, a,
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u
i
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c.. d
(l) 0.
E a,
Mittel 1901-1940. (Mitgeteilt von der Schweizerischen Meteorologischen Zentralanstalt, Zürich.)
0 20
40 .0.. .-J:>---0...
O"' --o- "o.--0... /A....~...-o.._
60 'et"' '" Sitten
Zürich
80 />-·-o Arosa
100
/
120
~
140 I
160 180
20
10
Sitten
0 Zürich
~--<:!""' ~ Arosa
1- -10 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
Monate
Weil das Klima im Mittelland gemäßigt ist, hat das Muttergestein einen bedeutenden Einfluß auf die Bodenbildung, während unter extremen Klimaten nur Gesteine mit sehr geringer Durchlässig- keit oder sehr hohem Karbonatgehalt den Klimaeinfluß modifizie - ren können.
2. Gestein
Ueber die geologischen Formationen des Mittellandes und ihre Gesteine gibt fol- gende Zusammenstellun g Aufschluß (vgl. Tab. 2).
Fig. 2
Monatliche N/S-Quotienten für das Mittelland (Station Zürich),
für die subalpine Stufe (Station Arosa) und für das Walliser Trockengebiet (Station Sitten).
C
.~
.o :::,
a
1
... Cf)
z
Mittel von 1901-1940 (berechnet nach Angaben der Schweizerischen Meteorologischen Zentralanstalt Zürich).
100 90
80 70 60 50 40 30 20 10 0
Zürich
f Arosa
... .i / f
SittenI I
Q,. /
' I
\' ~,~
'
\,._-0.... ..../ /'o-...o---0""'....,o-
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12., Monate
a) Kalkgesteine. Im Mittelland treten reine Kalkgesteine selten auf. Bei Olten, an der Lägern und im Randen, wo J uraformationen bodenbildendes Muttergestein sind, beeinflussen sie durch ihren extremen Chemismus (Karbonat) die Bodenbil- dung viel stärker als alle anderen Umweltfaktoren. Auf hartbankigem Karbonat ent- stehen Humuskarbonat- und auf Mergel Rendzinaböden, die hier nicht wei- ter behandelt werden.
b) Die sog. sedimentären Mis eh gesteine. Die sedimentären Mischge- steine des Mittellandes sind Verwitterungsprodukte der Alpen und des Jura (Heim 18, S. 39ff. und Früh 11, S. 69ff.). Durch die Erosionskraft der Bäche ist das teil- weise vorverwitterte und zerkleinerte Gesteinsmaterial aus den Alpen ins Mittelland transportiert worden, wo es als See- oder Meeressediment oder als Schuttfächer ab- gelagert worden ist. Je nach Transportdistanz und Flußgeschwindigkeit ist während der Ablagerung eine Trennung in grobe, mittlere und feine Teilchen eingetreten. Im allgemeinen lagerten sich nahe des Alpenfußes die groben, gegen den Jura zu mehr die feinem Fraktionen ab. In den Moränen sind die verschiedensten Fraktionen ge- mischt, wobei in den Grundmoränen die feinen, in den W allmoränen die groben vor- herrschen, während die Endmoränen gemischtkörnig sind.
Geologische Formationen des Mittellandes und ihre Gesteine
( vgl. S t a u b , S u t e r , J ä k 1 i , 58) Tab. 2
Quartär Alluvium
Postglaziale Ablagerungen: Hangrutschmaterial, Bachschutt, Talbodenlehm, Torf- bildungen, Seekreide, Deltas, Wildbachablagerung Diluvium
Würmeiszeit Interglazialzeit Rißeiszeit Interglazialzeit Mindeleiszeit Interglazialzeit Günzeiszeit
Tertiär Miocän
Obere Süßwassermolasse Obere Meeresmolasse Oligocän
Untere Süßwassermolas se
Untere Meeresmolasse
Mesozoikum Kreide Jura: Olten:
Lägern:
Randen:
Seiten-, End- und Grundmoränen, Drumlins, Nieder- terrassenschotter
Mittelterrassens chotter, Lößablagerungen End- und Grundmoränen
Hochterrassenschotter
Jüngerer Deckenschotter, . Grundmoränen Schotterablagerungen
Aelterer Deckenschotter (löcherige Nagelfluh)_, Grundmoränen
Süßwasserkalk, Sandstein, vulkanische Tuffe, Mergel, bunte Nagelfluh, Ka1k-Nagelfluh, Seekreide
Muschelsandstein, Graupensande, Kalk-Nagelfluh, Mergel, graue Sandsteine, Muschelbreccien
Granitische Sandsteine; Knauersandstein, polygene Nagel·
fluh, Sandsteine, Süßwasserkalk, bunte Nagelfluh, bunte Mergel
Süßwasserkalk, Molasse alsacienne, Kalk-Sandsteine, Mergel
Harte, gelbe Kalksteine und Mergel Massige Kalke, Mergel
Oolithische Kalke, sandige Kalke, massige Kalke Spätige Kalke, sandige Kalke, Mergel
Im gemäßigten Klima hat die petrographische Zusammensetzung des Mutter- gesteins wesentlichen Einfluß auf die Bodenentwicklung und auf die Profileigen-.
schaften. Besonders augenfällig ist die Wirkung der Körnung und des Karbo- n .a t g eh a 1 t s.
c) Gestein sk ö rn un g und Bodenbildung. Die Gesteinskörnung ist deshalb von großer Bedeutung, weil die Durchlässigkeit des Bodens in hoh~m Grade
von ihr abhängig ist. Die Durchlässigkeit des Muttergesteins nimmt m folgender Reihe zu:
Flyschtone Molassemergel Grundmoränen Flyschsande
Durchlässige Randmoränen Molassesande
Sandige Flußalluvionen Terrassenschotter Deckenschotter Alluvialer Grobkies
zunehmende Durchlässigkeit
Die Bodenbildung geht auf diesen Muttergesteinen nicht gleicp. schnell und nicht in der gleichen Weise vor sich:
a) Im humiden Klimagebiet begünstigt unter sonst gleichen Verhältnissen das durch- lässigste Gestein die Auswaschung am meisten.
b)
Je
nach dem Sand- und Tongehalt entstehen Böden mit verschiedener Gründig- keit, mit verschiedenen Gefügeeigenschaften, mit verschiedenem Wasserhaushalt und mit kleiner oder großer Umtauschkapazität ( vgl. Fig. 3, 7).Der große Einfluß, den das Muttergestein im Braunerdegebiet auf die Bildung und die Eigenschaften der Böden ausübt, hat dazu geführt, daß viel weniger von Braunerdeböden, als von Lößlehmböden, Schotterböden, Sandböden, Lehmböden, Steinböden, Kiesböden, Skelettböden, Molasseböden, Buntsandsteinböden, Moräne- böden gesprochen wurde. Diese Art der Namengebung bezieht sich zum Teil auf die Körnung oder auf die ge o 1 o gi sehe Herkunft des Muttergesteins. Iü beiden Fällen kommt zum Ausdruck, daß der Einfluß des anorganischen Boden- materials besonders stark wirkt und den Klimaeinfl uß auf die Eo~
denbildung modifiziert. Vergleiche hiezu Krauß (27, S. 141/142). Die Mo- difikation ist aber nicht so stark, daß über sie hinaus nicht die Zugehörigkeit zum
·Braunerdetyp ( vgl. Braunerdetyp Ab sehn. I. B. 2) festgestellt werden könnte. In der allgemeinen Bodenklassifikation ist die Bodenart aber die unterste Stufe der Bodeneinteilung.
d) Gesteinschemismus und Bodenbildung. Von den chemischen Ei- genschaften der sedimentären Mischgesteine ist es in erster Linie der Kar b o n a t - geh a 1 t, der die Bodenbildung beeinflußt. Wie sehr die sedimentären Mischgesteine im Kalkgehalte variieren können, geht aus Tabelle 3 hervor:
Ist der Boden sehr arm an Kalk, so wird er rasch·vollständig ausgewaschen und alle Folgen der Bodenversauerung zeigen sich. Der Karbonatrückgang von 1
%
auf O%
kann eine pH-Aenderung von 7 auf 4 zur Folge haben, eine Karbonatabnahme von 80
%
auf 5%
braucht unter Umständen im pH-Wert nicht zum Ausdruck zu kommen.Fig.3
Ein/ luß der Filterdurchlässigkeit auf die Bodenbildung.
Gleiches Generalklima
(Niederschläge, Temperatur und Luftfeuchtigkeit gleich) z. B. feucht-gemäßigtes Klima des Mittellandes, Station Zürich,
N = 1072 mm, T = 8,8
°
C, RF = 77 %t
000000 000000 Muttergestein
in der Körnung
verschieden sehr grobkörnig Schotter
D urchlä ss ig ke it und Auswaschung
verschieden
I
sehr starkt
0 0 0 0 0 0 000000
mittelkörnig Moränen Löss Alluviale Feinsande
!
mittelnach gleicher Zeil gebildete
Profilmäch- tigkeit
T)-p:
Untertyp:
Varietät:
sehr tiefgrün - dig (:,, 120 cm)
Braunerde
podsolierte Braunerde sehr tiefgründig, kleiner Sättigungsgrad, sehr sauer, zerstörtes und verdichtetes Gefüge.
m ittelg ründ ig (60-120 cm)
Braunerde
entwickelte Braunerde mittelgründig, mittel- hoher Sättigungsgrad, schwach sauer, sehr hoch entwickeltes Schwamm- gefüge
... t
••••••
feinkörnig Tone Mergel
!
sehr scnwachBodenprofile
f lachg rü ndig C< 60 cm)
Braunerde
mäßig entwickelte Br.
flachgründig, hoher Sättigungsgrad, neutral, Schwammgefüge
Solange Karbonatreserven in der Feinerde vorhanden sind, wird die Versauerung ver- zögert. Die durch die Lösungsverwitterung freiwerdenden Ca-Ionen halten den hohen Sättigungsgrad der Ton- und Humusteilchen aufrecht. Die Anlagerung der Wasser- stoffionen wird stark herabgesetzt; vergleiche Fig. 14. Ist CaC03 nur noch im Skelett vorhanden, so kann die Feinerde versauern, weil die Auswaschung von Ca-Ionen
Tab . . J
Karbonatgehalt einiger sedimentärer Mischgesteine ( vgl. N i g g l i , d e Q u e r Y a i n und W i n t e r h a 1 t e r , 45)
Sandstein e Muschelsandstein, marine Tviolasse Mägenwil . Bernersandstein, marine Molasse Freiburg Bernersandstein, marine Molasse Ostermundig en Arkosesandstein, Oberbolligen
Arkosesandstein, Zugersan dstein, l\tlenzingen .
Mergel Molassemergel Zürich-Binzhof Molassemergel bei Biel . Molassemergel bei Frauenfeld Molassemergel Schüpfen bei Bern
Tone Molasseton Ersigen bei Burgdorf Molasseton Bern Hinterkappelen Ylolasseton Schüpfen bei Bern
58,7- 76,2 % CaC03 25,2-27,0 % CaC03 18,8-22,8 % CaC03 17,9- 7,0 % CaC03 9,1 % CaC03
20,0-45,0 % CaC03 18,0-34,0 % CaC03 4,3-40,0 % CaC03 13,0 % CaC03
1,0--11,0 % CaC03 0,5- 7,0 % CaC03 0,7- 1,7 % CaC03
rascher vor sich geht als die Nachlieferung aus dem Skelett. Ueber den Einfluß der Profilversauerung auf die Profilei genschaften vergleiche Abschn. III. D. 2.
Auch die kolloid-chemischen Eigenschaften der Tone (Strukturverhältnisse , Ober- flächenentwicklun g, Quellbarkeit , Umtauschkapazität ) sind vom Chemismus des Muttergestein s abhängig. Geer in g ( 13) hat die Tonfraktionen von Molasse-Sand - stein-Braunerden kolloidchemi sch und röntgenographisch untersucht. Tonuntersuchu n- gen von anderen Gesteinen fehlen bis heute fast ganz.
3. Geländeform
Weil das Mittelland stark hügelig ist, haben viele Böden Eigenschaften , die auf den Reliefeinfluß zurückzuführen sind. Besonders trifft das für die Waldböden zu, weil die Wälder vorzüglich auf Kuppen , Hängen und Plateaurändern stocken, wäh- rend die ebeneren Lagen landwirtschaftlich genutzt werden. Die Geländeform be- einflußt vor allem die Auswaschung und die mechanische Bodenschichtenverlagerun g
(Abtra g, Aufschüttung). Die Bodenprofile besonderer Geländepartien erhalten da- durch charakteri stische Eigenschaften. Kuppenlage begünstigt die Versauerung und die Austrocknun g der Böden. Gleichzeitig mit der Bodenverarmung vollziehen sich wichtige Veränderungen innerhalb einzelner Bodenhorizonte , wie Untergrundabdich- tung und Abnahme der physiologischen Gründigkeit. Im gleichen Sinne wirken Schulter- , Kanten- und Rippenlagen . In Talsohlen und auf Hangausläufen finden sich nährstoffreiche , feuchte Böden, weil dort das Hangwasser austritt , das in den Böden auf Kuppen an Basen angereichert worden ist.
Je steiler em Hang ist, um so intensiver wirkt aber die Erosion, die die Böden m der Entwicklung aufhält oder zurü~kwirft. Auf Gräten und Steilhängen finden . sich deshalb oft sogar Rohböden. Wird am Fuß von solchen Steilhangen entbaste s
Bodenmaterial in genügender Mächtigkeit abgelagert, so können auch primär saure Böden entstehen.
Mit der Orographie im engen Zusammenhang steht der Einfluß der Exposition.
Diese verursacht lokal-klimatische Sonderbildungen, die stark von dem· general- klimatisch bedingten Normalboden abweichen. Auf Nordhängen ist das Lokalklima humider , die Böden sind daher tiefgründiger und weiter entwickelt als auf Süd- hängen, wo das Lokalklima ·trockener ist.
In Mulden entstehen auf undurchlässigem Untergrund Naßböden , die ganz andere Eigenschaften haben als die normal drainierten, zonalen Böden. Solche Naßböden , die von der normalen Braunerdebildung des Mittellandes abweichen, finden sich z. B. am Standort des Macrophorbieto-Alnetum , wo auf dem undurchlässigen Unter-
boden ein niederungsmoorähnlicher Oberboden entsteht, oder am Standort des
Cariceto remotae-Fraxinetum mit stark schwankendem Wasserstand.
4. Vegetation
Unter natürlichen Bedingungen bestehen zwischen Boden- und Vegetationsentwick- lung enge Wechselbeziehungen , d. h. Boden- und Pflanzengeselb,chaft beeinflußen sich gegenseitig sehr st~rk. Vielen Bodenentwicklungsstadien entsprechen bestimmte Pflanzengesellschaften , die auf Veränderungen des Bodens sehr empfindlich rea- gieren. Umgekehrt werden v~ele Bodeneigenschaften von der Vegetation bestimmt.
Man kann daher von der natürlichen Pflanzengesellschaft auf bestimmte . Boden- eigenschaften schließen , nicht aber auf ein bestimmtes Profil , weil die Böden ein und derselben Pflanzengesellschaft nicht gleich, sondern nur (gleiches Klima vor- au·sgesetzt) analog sind (Pallmann 51, Pallmann und Mitarbeiter 54).
Die natürliche Vegetation des Mittellandes wird von Laubmischwäldern , wie Eichen-Hagebuchenwäldern (Querceto-Carpinetum), 'Ahorn-Eschenwäldern ( Acereto- Fraxinetum) und Buchenwäldern (Fagion-Gesellschaften) , gebildet. Von den land- wirtschaftlich bedingten Pf.lanzengesellschaften seien die Fromentalwiesen ( Arrhena-
theretum) ~nd Bromuswiesen {Xerobrometum und Mesobrometum) erwähnt. Von
diesen Pflanzengesellschaften liegen eingehende Untersuchungen vor von Koch ( 22) , Etter ( 5, 6) , B rau n -B 1 an q u et ( 1) , M o o r (43) , L ü d i ( 39), S t am m (57), u. a.; hie·r soll nicht weiter d.arauf eingegangen werden.
Durch die landwirtschaftliche Bearbeitung wird die natürliche Bodenbildun g sehr stark beeinflußt. Durch die mechanische Bodenbearbeitung werden die obersten Bodenschichten immer wieder intensiv durchmischt , durch Düngung mit basischen Kationen wird d~r klimabedingten · Bodenversauerung wirksam· entgegengearbeitet.
Der durch die Nutzung verbrauchte -Humus wird durch ·organische Dünger nur teil- weise ersetzt. Die Bodeneigenschaften werden durch die landwirtschaftliche Nutzung im Mittelland in der Regel nicht grundsätzlich verändert.
Sehr deutlich zeigt sich hingegen· der Einfluß ,der Vegetation auf die Bodeneigen- schaften bei künstlicher Aufforstung mit standortsfremden Holzarten. Durch die vor etwa 100 Jahren eingeführte reine Fichtenwirtschaft sind im Mittelland sehr große Waldflächen mit Nadelholz bestockt. Auf vielen tausend Hektaren muß heute festgestellt werden, daß die Zuwachsleistungen der reinen Fichtenbestände sehr stark abgenommen haben, weil die Böden vielfach unter dem Einfluß dieser Monokultur verdichtet und versauert worden sind, wie in Abschn. III. D. 1. d. an einem prak- tischen Beispiel dargelegt wird.
Die folgenden Untersuchungen sollen auch einen Beitrag leisten zur Lösung der Frage, ob und wieviel Nadelholz dem natürlichen Laubmischwald beigemischt werden darf, ohne daß eine Verschlechterung des Bodens befürchtet werden muß.
5. Zeit
Ein Boden ist um so weiter entwickelt, je länger die gegebenen Bildungsfaktoren auf ihn eingewirkt haben, sofern er nicht durch ständige Erosion oder Aufschüttung jung erhalten wird. Im Mittelland hat die Bildung der heutigen Böden maximal nach der vorletzten Eiszeit begonnen. Weil durch die letzte Eiszeit und ·durch die nacheiszeitliche Erosion und Ablagerung die Bodenbildung auf jüngerer Unterlage eingesetzt nat, sind aber nur wenige Böden so alt. Im Verlaufe der Bildung dieser Böden hat sich das Klima wiederholt verändert (postglaziale Wärmeschwankungen).
Wieweit diese Klimate die heutigen Bodeneigenschaften mitbestimmt haben, kann aber nicht festgestellt werden. Auf den bereits erwähnten Einfluß anderer Faktoren als der Zeit auf den Entwicklungsgrad der Böden wird in Abschn. I. B. 2. b. noch zurückzukommen sein.
B. Bodentypen
· 1. Allgemeines
Bis_ heute hat man sich über die Klassifikation der Böden noch nicht geem1gt.
Deshalb gibt es auch vom Begriff Bodentyp noch keine allgemeingültige Definition, da diese durch die Merkmale gegeben ist, na:ch denen die Böden klassiert werden.
Nach Pallmann (49), Pallmann und Mitarbeiter (54) ist ein Bodentyp
durch folgende Merkmale definiert:
1. durch die Verlagerungsrichtung;
2. durch den Bauschalchemismus des Bodengerüstes;
3. durch den Chemismus der mineralischen Gerüstbestandteile und
4. durch die kennzeichnenden Perkolate (Verwitterungs- und Humifizierungspro- dukte, deren Filtrationsverlagerung für das Profil kennzeichnend ist).
Die Vielfalt der bodenbildenden Faktoren, wie sie im Vorausgegangenen dar- gelegt worden ist, hat zur Folge, daß i~ Mittelland verschiedene Bodentypen zu finden sind.
Unter dem gemäßigten Klima entstehen bei normaler Draina ge folgende Boden- typen:
a) Auf hartem Ka 1 ks tein: Humuskarbonatböden.
Böden, die aus Kalk (CaC03) und Mull bestehen und der Kalkauswaschun g unterliegen, oft auch nur «Kalkböden » genannt (im System nach Pa 11 man n endo perkolativer organo-petrogener terralkitischer Terralk-Boden).
b) Auf Mergel: Rendzina.
Böden, die aus Ton und Kalk ( CaC03) und Mull bestehen und der Kalkaus- waschung unterliegen , oft auch nur «Mergelböden » genannt (im System nach Pa 11 man n endo perkolativer organo-minerogener siallit-terralkitischer · Terralk- Boden).
c) Auf sedimentären Mischgesteinen: Braunerde.
Mullhaltige Böden aus silikatischem Material und freigelegtem Eisen, Karbonat aus dem Oberboden ausgewaschen (im System nach Pa 11 man n endoperkolativer organo-minerogener ferri-siallitischer Terralk-Boden).
Uebergänge zwischen verschiedenen Bodentypen
a) V erb raunte Hum u skar b on a tb'ö den : Uebergangsstadien von Humus- karbonatböden zu Braunerd~.
b) Verb raunte Ren d z in a : Uebergangsstadien von Rendzina zu Braunerde . . c) F 1 u ß t er ras s e n b öden : U ebergangsstadien von Aueböden zu Braunerde.
d) Po d so 1 i er t e Brauner den : U ebergangsstadien von Braunerde zu Podsolen.
e) Ver näßte Brauner den : U ebergangsstadien von Braunerden zu verschiedenen Naßböden,
z. B. · ver gleite Braunerde, marmorierte Braunerde,
marmorierte, vergleite Braunerde.
Im folgenden sollen die Braunerden und damit verwandte Böden noch näher besprochen werden; diese sind auch flächenmäßig von größter Bedeutung.
2. Braunerden
a) Charakterisierung als Bodentyp
Ra man n ( 55), der als erster von Braunerde spricht, bezeichnet sie als Boden- bildung des gemäßigten Klimas, mit langsamer Zersetzung der organischen Stoffe.
Der Humusgehalt beträgt ca. 3-12
%,
er verleiht dem Mullhorizont eine unreine braune . Farbe. Der Mineralboden ist gelb bis rotbraun , weil das Eisenoxydhydratwohl freigelegt, aber nicht ausgewaschen _wird. Weil im Braunerdegebiet das Klima gemäßigt ist, kommt der Einfluß des Muttergesteins auf die Bodeneigenschaften viel deutlicher zum Ausdruck als in anderen zonalen Bodenbildungen. '
G 1 in k a ( 15) bezeichnet die Braunerden als «typisch podsolige Böden», die in der Uebergangszone vom humiden Klima des Podsols zum mediterranen Klima der Roterde entstehen.
Stremme (64) gibt eingehende morphologische Profilbeschreibungen von Braun- erden oder «braunen Waldböden», die er als Degradationsstufen der Steppen- schwarzerde zu humideren Bodentypen bezeichnet. Er betont aber, daß nicht alle Braunerden durch Degradation aus Schwarzerden entstanden sein müssen, sondern daß sie unter Wald humiderer Klimate auch direkt entstehen können.
Wiegner (68) bezeichnet die Braunerde als erstes Glied der humiden Bodenreihe im gemäßigten Klima.
Ta mm ( 66) bezeichnet die Braunerde «gewisser~aßen als Anfangsglied der
Bodenbildungen vom Podsolcharakter». ·
Kr au ß (27) nennt die Braunerden «braune Waldböden». Sie «erleiden in der Hauptsache lediglich infolge mechanischer Durchschlämmung, d. h. ohne erkenn- baren Einfluß von saurem Humus, eine Verlagerung der Sesquioxyde, bei denen also die färbenden Eisenverbindungen im wesentlichen nur als Bestandteile der feineren Bodenteilchen mit diesem abwärts gewandert sind» (Kr au ß 27, S. 143/144).
Nach Geer in g ( 13) sind die Kolloidtone von schweizerischen Molassebraun- erden einheitlich zusammengesetzt, auch wenn der Totalchemismus des Ausgangs- materials verschieden ist. Die Kolloidtone können mechanisch verlagert werden, ohne daß eine chemische Veränderung eintritt. Die Si02/Me203-Quotienten der Kolloid- tone sind in den A- und B-Horizonten der Braunerde gleich. In Podsolböden, wo mit . der Verlagerung eine chemische Veränderung der Kolloidtone stattfindet, ist der SiOiMe 203-Quotient für die Horizonte A und B verschieden (Profilcharakter- zahl A : B für Brauerden
=
1,0 und für Podsolböden 2,5 bis 4,0).Der schwachen, aber ständig wirkenden Auslaugung durch die Niederschläge wirkt in den Braunerden die intensive biologische Bodenaktivität entgegen (Pa 11- m an n 52, Richard 56) . Besondere Eigenschaften der Braunerden werden in den folgenden Untersuchungen eingehend behandelt.
b) Verschiedene Entwicklungsstadien bei der Braunerdebildung
Unter dem Einfluß der Umweltsfaktoren ist ein Boden in ständiger Umwandlung begriffen, die je nach den örtlichen Bedingungen rascher oder langsamer erfolgt.
Beispiele von Bodenumwandlungen sind schon oben gegeben worden bei der Dar- legung der Bodenbildungsfaktoren des Mittellandes. Weil bei der Braunerde alle Bildungsfaktoren ungefähr von gleich starkem Einfluß sind, stellt sie ein äußerst ' labiles Gleichgewicht dar, das schon durch kleinste Veränderungen in der Umwelt gestört wird, wodurch neue Entwicklungen ausgelöst werden.
Es wäre deshalb wünschenswert, die Entwicklung der Braunerden von den An- fängen der Bodenbildung bis zum voll entwickelten Typ und weiter alle Möglich-· keiten der Degradation zu kennen. Da die Entwicklung gewöhnlich nicht am gleichen Profil untersucht werden kann, weil sie zu langsam vor sich geht, ist man genöti'gt, sie aus verschiedenen Profilen abzuleiten, die im Gelände nebeneinander vorkom- men und sich nur durch ihr Alter unterscheiden. Praktisch stoßen Untersuchungen über die Bodenentwicklung auf große Schwierigkeiten, weil es selten vorkommt , daß auf der gleichen petrographischen Unterlage alle genetisch verwandten Ent- wicklungsstadien von den jüngsten bis zu den ältesten Böden zu finden sind.
Die Anfänge der Bodenentwicklung können auf rezenten Flußalluvionen oder im Gletschervorfeld untersucht werden. Auf . älteren sedimentären Mischgesteinen können meistens nur ä 1 t er e Entwicklungsstadien beobachtet werden. Hier fehlen die jüngeren Sukzessionsglieder. Die Böden auf Moränen der verschiedenen Eiszeiten oder Zwischeneiszeiten dürfen genetisch aber nicht direkt miteinander verglichen werden, weil die petrographische Zusammensetzung dieser Moränen und Schotter verschieden ist. Meist sind sie auch noch mit jüngeren (z. B. aeolischen) Sedimenten vermischt.
Auf gleichem Muttergestein können Böden verschiedenen Alters dadurch ent- stehen, daß das Gestein zu verschiedenen Zeiten freigelegt, d. h. erodiert worden ist.
Praktisch ist es im Mittelland aber so, daß zwischen den ganz alten Böden der noch ungestörten Schichten und den initialen Böden der Erosionsstellen die Ue~ergangs- stadien fehlen, weil die Erosion, die erst nach der letzten Eiszeit eingesetzt hat, ständig fortschreitet und die Weiterentwicklung der jungen Böden verhindert.
Da die Untersuchung einer lückenlosen Reihe von Böden verschiedenen Ent- wicklungsgrades auf demselben Gestein im Mittelland praktisch unmöglich ist, muß man versuchen, die Bodenentwicklung an Profilen verschiedenen Entwicklungsgrades auf verschiedenem Muttergestein zu bestimmen . Zu diesem Zweck müssen die em- zelnen Profile mit ihrem Muttergestein verglichen werden, woraus sich ihr Ent- wicklungsgrad festlegen läßt. Das genetische Entwicklungsstadium der Braunerde- böaen kann an folgenden Profileigenschaften bestimmt werden:
1. Verwitterungsgrad der anorganischen Bodenteilchen, Tongehalt , 2. Humusgehalt und Humusart (Frei 8),
3. Gründigkeit des Bodenprofils ,
4. Differenzierung des Profils in Horizonte , 5. Sättigungsgrad und Nährstoffverhältnisse , 6. Gefügeentwicklung und Gefügestabilität , 7. Intensität der biologischen Bodenaktivität.
Unter Ausschluß von Gesteinen extremer Körnung und extremen Chemismus können die Entwicklungsstadien der Braunerden wie folgt beschrieben w~rden:
Sehr schwach entwickelte Böden (Vorstadien der Braunerde): Auf dem Rohboden stellen sich initiale Pflanzengesellschaften ein. Schwache Anreicherung von Feinerde durch Wurzelverbau. Vegetatio~ schützt Boden vor Erosion. Boden
extrem flachgründig, leicht austrocknend. Der Einfluß des Muttergesteins dominiert.
Einzelkornstruktur, Schwemmsand, lockeres Primitivgefüge.
_Wenig e n t w i ck e 1 t e Böden : Durch Verwitterung beginnende Aufbereitung des Gesteinsmaterials, Vergrößerung der inneren und äußeren Oberflächen , stärkere Hum.usproduktion, festerer Wurzelverbau durch die Vegetation, beginnende Gefüge- entwicklung in der Feinerde, beginnende Horizontentwicklung, wenig Adsorptions- flächen, meist Karbonat bis an die Bodenoberfläche. Beginnende Verbindung von Einzel- zu Vielfachteilchen.
Diese beiden Entwicklungsstadien zeigen den typischen Braunerdecharakter noch nicht.
Mäßig entwickelte Braunerde: Ausbildung schütterer Aggregatgefüge, durch physikalische und chemische Verwitterung entstehen zahlreichere Adsorptions- oberflächen (Ton, Humus, Ton-Humuskomplexe) , mächtigere Bodenhorizonte , mitt- lere Profilgründigkeit , deutlichere Horizontdifferenzierung , beginnende Entkarbo- natung und Eisenfreilegung in den obersten Profilanteilen.
Braunerdecharakter sch,vach ausgeprägt.
En twi ekelte Braun erde: Bei genügendem Tonanteil stabiles Schwamm- gefüge mit großer mechanischer Widerstandskraft, hohe biologische Bodenaktivität mit alljährlichem Abbau der Streue, keine Rohhumusauflage , deutliche Horizont- entwicklung im Profil , aber sehr verwischte, unscharfe Horizontgrenzen, Aus- waschung der Erdalkalisalze aus dem Oberboden meist vollständig, in gröberen Bo- denfiltern schwache mechanische Tonverlagerung , aber keine saure Tonzerstörung, mittlerer Sättigungsgrad der Umtauschkörper, Sesquioxyde bleiben am Ort der Aufbereitung ausgeflockt ohne verlagert zu werden.
Braunerdecharakter deutlich ausgeprägt ( vergleiche Charakterisierun g nach dem System von Pallmann 54) .
Durch besondere Standort seinflüsse können Braunerden Eigenschaften anderer Bodentypen annehmen. Durch Grundwassereinfluß können sie Eigenschaften von Naßböden erhalten; durch sehr starke Versauerun g können sie Podsoleigenschaften annehmen: Anhäufung von Mor, Ausbleichung des Oberbodens, Gefügezerstörung usw.; bei sehr geringen Niederschlägen (z.B. Walliser Trockengebiet) können Eigen- schaften von Steppenböden auftreten. Beispiele von vernäßten und versauerten Braunerden werden weiter unten behandelt.
Da alle bodenbildenden Faktoren , namentlich die petrographische Zusammen- setzung des Muttergesteins , auf die Braunerdebildung einen starken Einfluß haben, weicht im Mittelland die Entwicklung der Böden im Einzelfall oft bedeutend von der eben erwähnten Norm ab. So zeigt die Bodenbildung charakteristische Besonder- heiten, je nachdem das Muttergestein verfestigt ist oder lose, grob oder fein, kalk- reich oder kalkarm, ob das Profil auf Kuppe oder in Mulde, auf Krete oder am Hangfuß, in Nord- oder in Südexposition liegt, und je nach der besonderen Vege- tation ( vergleiche Beispiele sub. III.).
Die systematische Bezeichnung eines Bodens sagt nichts darüber aus, ob der Boden mit der Umwelt im Gleichgewicht ist, oder ob er sich noch weiterentwickeln
wird, da sie auf festgelegten Bodenmerkmalen beruht. Im Verlaufe der Entwicklung ein und desselben Profils können dessen Eigenschaften so verändert werden, daß es systematisch anders bezeichnet werden muß. Es ist auch möglich, daß eine syste- matische Einheit bei der einen Bodenentwicklung ein junges Stadium, bei einer anderen ein a'1tes Stadium darstellt. (Tab. 4.)
Systematische Einteilung verschiedener Entwicklungsstadien eines Bodenprofils auf bestimmtem Muttergestein in der kollinen und subalpinen Klimazone Tab. 4
Einheiten des Systems .1
nach möglichem gene- tischem Zusammen- I!
hang angeordnet
Natürliche Bodenent- 1 wicklung im Mittelland
Natürliche Bodenent- wicklung in der sub- alpinen Stufe
Karbonat- Karbonathal- Braunerde Podsol
haltiger Sili- tiger Humus- ,venig voll
degradiert wenig voll katboden Silikatboden entwickelt entwickelt entwickelt entwickelt
1 1 1 1 1 1 1
't 't 't 't 't 't 't
wenig entwik-
Rohboclen -~keltes Stadium~ hoch entwickeltes Stadium
1 1 1
't 't 't
wenig entwik- mäfüg entwickeltes ziemlich hoch.
Rohboden~ k 1 S c1· ~ S c1· ~ entwickeltes -~ entwickeltes
·e tes ta rnm ta nun Stadium Stadium
II. Untersuchungs1nethoden
1. Allgemeines
Da die vorliegende Arbeit die Untersuchung von Böden zum Gegenstand hat, die für verschiedene sedimentäre Mischgesteine charakteristisch sind, kommt der Aus- wahl der Profile größte Bedeutung zu. Für einen Boden ist nämlich nicht die geologische Formation entscheidend, der das Muttergestein des Profils angehört, sondern die petrographische Zusammensetzung des Muttergesteins und die Dauer der Bodenbildung.
Im Mittelland ist es nun so, daß für die quartären Sedimente (Moränen und Schotter) jene Böden charakteristisch sind, deren Bildung bis in die Zeit der Ab- lagerung zurückreicht; unter dem Ausdruck «Deckenschotterboden» wird gewöhn- lich also ein Boden verstanden, der sich nicht nur auf Deckenschotter entwickelt hat, sondern dessen Bildung auch schon in der ersten Zwischeneiszeit begonnen hat.
Daß die Bezeichnung «Deckenschotterboden» aber sehr ungenau ist und sich nur auf bestimmte Böden bezieht, geht daraus hervor, daß erstens die petrographische Zusammensetzung der Deckenschotter je nach dem Einzugsgebiet des Urstroms, von
dem sie abgelagert worden sind, verschieden ist, und daß zweitens auf Deckenschotter auch sehr junge Böden zu finden sind, nämlich dort, wo durch spätere Erosion die alten Böden erodiert worden sind. Dasselbe gilt von den Moränen und jungen Schottern.
Der Ausdruck «Molasseboden» gibt weder über die petrographische Zusammen- setzung des Muttergesteins, noch über das Alter der Bodenbildung Auskunft; es kann sich also ebensogut um einen Rohboden auf Mergel oder um eine podsolierte Braunerde auf Nagelfluh handeln.
Die Äuswahl eines Profils, das man für ein bestimmtes sedimentäres Mischgestein des Mittellandes als besonders charakteristisch betrachtet (sogenannte Normal- profile), stützt sich auf die statistische Auswertung einer möglichst großen Zahl von Einze I p rof i 1 auf nahmen im ganzen Verbreitungsgebiet. Nur die Normal- profile der verschiedenen Gesteine werden vollständig beschrieben; bei den anderen genügt die Angabe der Abweichung. Eingehende Untersuchungen beschränken sich auf jene Merkmale, in denen sich die charakteristischen Profile wesentlich unter- scheiden. Als solche sind folgende ausgewählt worden:
a) Körnung ,
b) Umtauschkapazität,
c) Gehalt an Ca, Mg, Na, K, in der Umtauschgarnitur , d) Bestimmung des Sättigungsgrades ,
e) Gefüge.
Innerhalb einer Versuchsreihe müssen die charakteristischen Merkmale nach den- selben Methoden untersucht werden. Im folgenden Abschnitt sind jene beschrieben , nach denen die erwähnten Merkmale bestimmt worden sind.
2. Beschreibung der Methoden
a) Ein z e 1 pro f i 1 aufnahm e : Diese erfolgt nach dem im agrikulturchemischen Institut der ETH bei Feldarbeiten üblichen Schema.
b) Korngrößenbestimmung: Es werden nur die Korngrößen der Fein- erde ( (/) kleiner als 2 mm) bestimmt. In 25 g lufttrockener Feinerde zerstört man mit 30prozentigem H202 die kolloiden Humusstoffe. Nach Beendigung der Oxydation wird die Probe in einem 800 cc Becherglas mit 3prozentiger Calgonlösung
(Na4 [Na2 (P03) 6]) 30 Minuten gekocht, wodurch eine sehr gute Dispergierung des Bodens erreicht wird. Nach dem Erkalten wird die Suspension in den sogenannten Pipett-Apparat eingefüllt , wo nach dem Sedimentationsprinzip die Trennung in
bestimmte Kornfraktionen durchgeführt wird (Wie g n er-Pa 11 man n 69, S. 14 7 ff.). Der Zusatz von Calgon ist bei der Berechnung der Bodenfraktionen in Abzug zu bringen. Im Resultat wird der Gehalt in den Fraktionen in Prozenten der Ein- waage angegeben.
c) Um tau s c hk a p a z i t ä t : Es muß eine Methode gewählt werden, die sowohl in sauren wie in alkalischen Böden angewendet werden kann. Hiezu eignet sich das schnell arbeitende Perkolationsverfahren von A. Mehl ich ( 41).
Prinzip: Die Bodenprobe wird mit Barium gesättigt. Darauf wird das Barium mit Calcium vom Boden verdrängt, in einer Vorlage auf gefangen und als BaCrO 4 gefällt. Die in mva) ausgedrückte Bariummenge ist das Maß für die Umtausch- kapazität der Feinerde.
Analysengang: 5 g einer tonreichen, oder 10 g einer tonarmen lufttrockenen Feinerde werden mit ca. 30 g reinem Quarzsand vermischt und in ein 20 cm langes Per k o 1 a t i o n s roh r von 3 cm (/) gebracht. Die Bodenprobe wird mit 100 cc 0,25 n BaCl2-Lösung bei pH 8,1 (Triaethanolamin-Salzsäure Puffer) ge- sättigt. Die Perkolationsgeschwindigkeit ist so einzustellen , daß die 100 cc BaCI2 in 8 Stunden ( d. h. ca. alle 12 Sekunden 1 Tropfen) durch die Probe fließen.
Mit 0,75 n CaC12-Lösung (mit Ca [OH] 2 auf pH 8 gebracht) wird der barium- gesättigte Boden erneut perkoliert, das verdrängte Bariumion wird als BaCr0 4 gefällt. Den ausgewaschenen Niederschlag löst man in 10 cc HCl ( 1 Teil HCI conc. auf 4 Teile Wasser). Kolorimetrisch bestimmt man aus dieser Lösung den Gehalt an Barium, der, in m v a 1 j e 100 g Fein erd e um g er e c h n et, d i e Um tau s c h k a p a z i t ä t angibt.
d) Gehalt an Ca, Mg, Na und K: Es muß eme Methode gewählt werden, die sowohl in sauren wie in alkalischen Böden verwendet werden kann. Hiezu eignet sich ein Bodenauszugsverfahren, das mit folgenden Lösungen arbeitet:
.Prinzip: Die Feinerdeprobe wird in einer Mischlösung von NH4Cl
+
NH40Hvon pH 8,1 ausgeschüttelt. · Die Lösung hat den Vorteil, daß sie unverwitterte Mineralien in der Feinerde praktisch nicht angreift. Im Filtrat werden nach gangbaren Methoden Calci~m, Magnesium, Natrium und Kalium bestimmt.
Analysengang: 50 g Feinerde werden mit 1000 cc einer n/2 NH4Cl
+
NH40H - Mischlösung von pH 8,1 48 Stunden geschüttelt. Im klaren Filtrat zerstört man mit 30prozentigem H202 die kolloiden Humusstoffe , fällt nachJ
a•kob (19) die Kieselsäure und die Sesquioxyde, bestimmt titrimetrisch das Calcium und gravimetrisch das Magnesium. Ein aliquoter Anteil des Bodenauszuges wird ein- gedampft, durch Abrauchen von den Ammonsalzen befreit, in verdünnter HCI aufgenommen und spektralanalytisch auf den Gehalt von Kalium und Natrium(Ha s l er 17) untersucht. In den podsolierten und marmorierten Böden waren die Gehalte an Kalium, Natrium und Magnesium in einigen Horizonten so gering, daß sie oft nicht mehr bestimmbar waren.
e) Sättigungsgrad : Der Sättigungsgrad wird m Prozenten angegeben und wie folgt berechnet, er bezieht sich auf pH 8,1:
.. . . (Ca+ Mg+ Na+ K)mval • 100 Sattigungsgrad m
% = - - ---- ----
UKmval
f) Gefüge: Zur physikalischen Untersuchung des ungestörten Boden- gefüges eignet sich die von Kubiena (32) und Frei (8, 9, 10) ausgearbeitete Bodendünnschliff methode sehr gut. Bei bestimmer optischer Vergrößerung können unter dem Mikroskop oder unter einer Binokularlupe Krümel, Gestalt und Form der Bodenhohlräume, Humusform, Vermengung von organischen und anorganischen Bodenteilchen, gewisse Tonverlagerungsprozesse usw. untersucht werden.
Aus den zu analysierenden Bodenhorizonten sticht man mit einem Blechrahmen von 80 X 65 X 40 mm in natürlicher Lagerung eine Bodenprobe heraus und schließt den Rahmen mit einem Boden und mit einem Deckel. Im Laboratorium trocknet man die Proben während 48 Stunden an der Luft (humus- und tonreiche Proben während 5 bis 6 Tagen) und nachher bei 30-40
°
C nochmals 1 bis 2 Tage im Trockenschrank. Auf dem Sandbad (tonreiche Böden im Vacuumtrockenschrank) tränkt man die Probe bei 120°
_C mit einem Spezialharz für Bodendünnschliff e( «Vernicolor» Nr. 8410, hergestellt durch die Lack- und Farbenfabrik AG. Meilen, Zürich) bis die Probe vollständig mit dem dünnflüssigen Harz durchdrungen ist.
Die Proben läßt man langsam abkalten und poliert die eine Fläche der Probe zu- nächst auf Stahlplatten {50 X 50 cm) mit Karborundpulver verschiedener Körnung (Nr. 60, Nr. 120, Nr. 320) und zuletzt auf Schmirgelpapier (SIA Nr. 500A und 6/0).
Mit der polierten Fläche wird die Dünnschliffprobe auf einen mit Karborundpulver Nr. 320 plan geschliffenen und mit Aether gereinigten Objektträger geklebt. Das Aufkleben erfolgt mit dem oben verwendeten Spezialharz, wobei keine Luftblasen zwischen Objektträger und polierter Fläche der Bodenprobe entstehen dürfen. Mit Karborundpulver derselben Körnungen und mit dem gleichen Schmirgelpapier, wie oben angegeben, wird die Bodenprobe auf ca. 0,05 mm Dicke geschliffen und zuletzt mit · Kanadabalsam und mit einem Deckglas zugedeckt.
III. Profile auf verschiedenen sedimenträen lvfischgesteinen
, A. Allgemeines
Von den Profilen, die für die verschiedenen sedimentären Mischgesteine bezeich- nend sind, sind solche ausgewählt worden, die zugleich charakteristische Boden- entwicklungsstadien darstellen.
Im folgenden werden zuerst die Braunerden beschrieben, die den zonalen Boden- typ des Mittellandes darstellen. Nachher werden wenig entwickelte Böden, die Vor- stadien der Braunerdebildung sind, beschrieben und mit einer entwickelten Braun- erde auf tonreicher Grupdmoräne verglichen. Zuletzt werden degradierte Braunerden untersucht und mit der gleichen entwickelten Braunerde verglichen. Von jedem Profil werden der St an dort kurz charakterisiert, die Mo r p h o 1 o g i e beschrieben und die Analysendaten wiedergegeben. In der Diskussion der Profileigen- schaften werden die besonders untersuchten Merkmale zueinander in Beziehung gebracht und aus dem Standort zu deuten versucht. Anschließend werden in einem besonderen Abschnitt «Standort und Holzartenwahl » aus den Standorts- und besonders den Profileigenschaften praktische Folgerungen für den Waldbau gezogen.
B. Entwickelte Braunerden
l. Beschreibung der Profile
a) Profil «Urdorf» auf tonreicher Würm-Grundmoräne des Reußgletschers
Standort: Aufnahme 66, vom 12. Mai 1948, Gemeinde Oberurdorf bei Zürich.
Top. Atlas 160, Koord. 675 900/247 900. 550_m ü. M., Exposition WSW, Neigung 9-13
% ,
Waldkomplex «Hau», im «Kleibersmätteli», W der Straße Uitikon - Schlieren.K 1 im ad a t e n (Beobachtungsstation «Zürich» der MZA in Zürich, Mittel 1901 bis 1940): 1072 mm Jahresniederschlag, 77
%
rel. Luftfeuchtigkeit, 8,8° C mittlere Jahrestemperatur.Muttergestein: Tonreiche Würm-Grundmoräne des Reußgletschers.
Vegetation: Querceto-Carpinetum aretosum (Etter 5).
cmO
20
40
60
80
100
120
140
160
Fig. 4
Entwickelte Braunerde auf tonreicher Würm-Grundmorän e des Reußgletschers (Profil «Urdorf»).
Streue; wird innert Jahresfrist abgebaut.
Biologisch hochaktiver Mullhorizont, nach unten diffus in bA2 übergehend.
Mineralerdeverwitterungshorizont, ohne wesentliche Humus- beimischung, gut durchwurzelt.
Karbonathaltiger Unterboden, nach unten diffus in das Muttergestein übergehend.
Morphologische Profilbeschreibung:
In nachstehender Aufnahme sind die morphologischen Eigenschaften des Profils dargestellt (Fig. 4).
bA0: In der biologisch sehr aktiven, entwickelten Braunerde wird die Bestandes- streue alljährlich vollständig abgebaut. Anfangs Juni e!nes Normaljahres sind abgebaut: Schwarzerle, Ulme, Esche, Birke, Hagebuche, Kirschbaum, Berg- ahorn. Ende August sind abgebaut: Zitterpappel , Stiel eiche und meistens Buche. Vom Juni an deckt die Streue weniger als die Hälfte der Bodenober- fläche.
bA1: Braunerde-Mullhorizont mit intensiver biologischer Durchmischung der Fein- erde. Die große Wurmtätigkeit vermengt den Humus mit mineralischer Fein- erde und erzeugt zahlreiche Röhren, die den tonreichen Boden lockern. Das Schwammgefüge ist stabil, die Luftporen bleiben erhalten. Karbonat ist aus der Feinerde ausgewaschen.
bA2 : Mineralerdeverwitterungshorizont mit sehr geringer Humusbeimischung. Die Wurmtätigkeit ist kleiner, doch ist die Bodenlockerung groß genug, daß die Baumwurzeln wachsen können. Karbonat ist aus der Feinerde ausgewaschen.
Trotz hohem Tongehalt gute Profildrainage. Keine Vernässung.
Signaturen für die Profilzeichnungen
VVVVV\.
-, ..., --, --, --, --,
www
Streuauflage
Mull (milder Humus) Mor (saurer Humus) Wurmtätigkeit im Bodenprofil Karbonatfreier Sand Karbonatfreier Ton Karbonathaltiger Sand Karbonathaltiger Ton Freigelegte Sesquioxyde
(nicht verlagert)
Anreicherung von Sesquioxyden
Ausgebleichter Sand
Bodenverdichtung
Gle iausscheidu ngen
Marmorierungen
Wasseraustritt
Grundwasserniveau Cmit Zeitangabe)
Karbo natg renz e
bB: Karbonathaltiger Unterboden mit emem Schwammgefüge, das ärmer ist an großen Luftporen als der Oberboden. Geringe mechanische Tonverla gerung.
Die Wurmtätigkeit lockert die Feinerde so, daß Nebenwurzeln wachsen kön- nen. Keine Horizontvernässung. Nach unten wird das Schwammgefüge immer mehr und mehr durch ein dichtes Primitivgefüge ersetzt. Die tonreiche Grund- moräne (ab 180-200 cm), die noch nicht der aktuellen Bodenbildung unter- worfen ist (Muttergestein), hat ein dichtes Betongefüge.
Im Klassifikationssystem von Pa 11 man n ( 54) kann das Bodenprofil wie folgt eingeordnet werden:
Bodentyp: Braunerde.
Untertyp : entwickelt.
Varietätsmerkmale: Tonreich, physiologisch tiefgründig , biologisch sehr aktiv, stabiles Gefüge, schwache mechanische Tonverlagerung , Karbonat ab 110 cm.
