Böden der trockene Mittelbreiten

(1)

Das Programm

1. Einführung BODENBESTANDTEILE

2. Mineralische Bestandteile der Böden 3. Organische Bestandteile der Böden BODENBILDUNG

4. Faktoren und Prozesse der Bodenbildung 5. Bodenbildung auf verschiedenen Gesteinen 6. Klassifikation und Kartierung von Böden BODENFUNKTIONEN

7. Wasser, Luft und Wärme 8. Bodenreaktion und Nährstoffe 9. Erhaltung und Gefährdung der

Bodenfruchtbarkeit BÖDEN UND KLIMA 10. Böden und Klima

Bodenklassifikation Heute

Nationale Systeme: Deutschland, Frankreich, Schweiz, England, Österreich, Spanien, USA, Canada, etc.

US Soil Taxonomy: USA, aber auch in vielen anderen Ländern ohne eigene Klassifikation, auch in

wissenschaftlichen Publikationen dominierend

World Reference Base: Forschung, internationale Projekte, wissenschaftliche Publikationen, u.a.

S 72

Klassifikationssysteme a.) Bodengenetische Systeme:

• Deutschland, Schweiz, Frankreich, u.a.

• Bodenkartierer innerhalb des Verwendungsgebietes haben ähnlichen ErfahrungsschatzÆ quantitative Definitionen weniger kritisch

• Systeme eignen sich nicht als internationale Klassifikation, da nicht alle Klimazonen abgedeckt sind und die Definitionen nicht konsequent auf objektiven Kriterien beruhen.

b.) Quantitativ definierte Systeme

• US Soil Taxonomy, FAO-UNESCO, WRB

• konsequente quantitative Definition von “diagnostischen

Eigenschaften” und “diagnostischen Horizonten”, dadurch objektiv und kaum abhängig vom Erfahrungsschatz des Kartierers.

• eignen sich für alle Böden weltweit, auf unterschiedlichem Massstab.

(2)

Deutschland: Bodenkundliche Kartieranleitung, 4. verbesserte und erweiterte Auflage, Hannover 1994

“KA4”

4 Abteilungen (nach Wasserhaushalt):

Terrestrische Böden Semiterrestrische Böden Moore

Semisubhydrische Böden

Klassen, z.B. für Terrestrische Böden (Bodentypen)

O/C Böden (Felshumusboden, Skeletthumusboden) Terrestrische Rohböden (Syrosem, Lockersyrosem)

Ah/C Böden (Ranker, Regosol, Rendzina, Pararendzina) Schwarzerden (Tschernosem, Kalktschernosem)

Pelosole (Pelosol)

Braunerden (Braunerde)

Lessivés (Parabraunerde, Fahlerde)

Podsole (Podsol, Staupodsol)

Terrae Calcis (Terra Fusca, Terra Rossa) Ferrallitische Paleoböden (Ferralit, Fersialit)

Stauwasserböden (Pseudogley, Haftnässepseudogley,Stagnogley)

Reduktosole (Reduktosol)

Terr. anthropogene Böden (Kolluvisol, Plaggenesch, Hortisol, Rigisol, u.a.)

S 73

Bodentypen werden weiter in Subtypen unterteilt, z.B.

Bsp. 1

Abteilung: Terrestrische Böden Klasse: Podsole

Typ: Podsol

Subtypen: (Eisenhumus-) Podsol Ahe/Ae/Bh/Bs/C

Eisenpodsol Ahe/Ae/Bs/C

Humuspodsol Ahe/Ae/Bh/C

Braunerde-Podsol Ahe/Ae/Bh/Bs/Bv/C Parabraunerde-Podsol Ahe/Ae/Bh/Bs/Bt/C Pseudogley-Podsol Ahe/Ae/Bh/Bs/Sw/Sd

Gley-Podsol Ahe/Ae/Bh/Bs/Go/Gr

u.a.

Bsp. 2

Abteilung: Terrestrische Böden Klasse: Lessivés

Typ: Parabraunerde

Subtypen: (Norm-) Parabraunerde Pseudogley-Parabraunerde Parabraunerde-Pseudogley Klasse: Stauwasserböden

Typ: Pseudogley

Subtypen: (Norm-) Pseudogley ...

zunehmende Staunässe-

merkmale Übergang zwischen Bodentypen ist fliessend, deshalb

gibt es entsprechende Subtypen S 73

(3)

Abteilung Semiterrestrische Böden

Klassen (Bodentypen)

Auenböden (Rambla, Paternia, Kalkpaternia, Tscherniza, Vega) Gleye (Gley, Nassgley, Anmoorgley, Moorgley) Marschen (Rohmarsch, Kalkmarsch, Kleimarsch,

Haftnässemarsch, Dwogmarsch, Knickmarsch, Organomarsch)

Anthropogene Böden im semiterrestrischen Milieu (s.t. Kultosole)

Abteilung Semihydrische und Subhydrische Böden

Semisubhydrische Böden (Watt)

Subhydrische Böden (Protopedon, Gyttja, Sapropel, Dy)

Abteilung Moore

Natürliche Moore (Niedermoor, Hochmoor) Kultivierte Moore

Schweiz: Klassifikation der Böden der Schweiz (FAP, 1992)

http://www.soil.ch/bgs/

Klasse (8) Ordnung (5) Verband (10) Typ (10)

Bodentyp, Code (KOVT)

Klasse: Wasserhaushalt, Redox Ordnung: Art der festen Bodensubstanz Verband: Mineralogie, Verwitterungszustand Typ: Perkolation, Verlagerung, Auswaschung S 74

8 Klassen: Wasserhaushalt, Redox

regelmässig überschwemmt 8

fremdnass, verdunstend, N<ET 7

fremdnass, N>ET 6

staunass, verdunstend, N≤ET 5

staunass, N≥ET 4

nicht perkoliert, N<ET 3

selten perkoliert, verdunstend, N≈ET 2

perkoliert, N>ET 1

Klasse

Code: 1xxx S 74

(4)

5 Ordnungen: Art der festen Bodensubstanz

Organische Böden (Moore) 5

Sekundärmineralböden (sehr stark verwittert) 4

Verwitterungsböden 3

Humus-Gesteinsböden, O-C oder A-C Profil 2

Gesteinsböden, AC-C Profil (Rohböden) 1

Ordnung

Code: 13xx S 74

10 Verbände: Mineralogische und chemische Kriterien

reduziertes Fe permanent gelöst 8

Organische Substanz residual 9

Fe und Al Oxide residual 0

Fe und Mn oxidiert / reduziert 7

Fe-Al-Humatbildung 6

Ton-Fe-Oxid Komplexbildung 5

Ton-Humuskomplexbildung 4

Carbonatgestein dominiert 3

Mischgestein dominiert 2

silikatisches Gestein dominiert 1

Verband

Code: 135x

10 Typen: Art der Perkolate, Verlagerungen

Al-Fe-Humate, Verlagerung 8

Na-Ton, Verlagerung 9

Huminstoff-Auswaschung 0

Si-Auswaschung 7

reduziertes Fe in Lösung 6

Tonverlagerung 5

Na-Ionen, Verlagerung 4

Ca-Bicarbonat, Auswaschung 3

Ca-Ionen, Auswaschung 2

Al-Ionen, Auswaschung 1

Typ

Code: 1351 = saure Braunerde

(5)

Moor 6592

Parabraunerde 1355

Rendzina 1233

Moor 6592

Buntgley 6376

saure Braunerde 1351

Bodentyp Code

weitere Beispiele...

Æ jeder Bodentyp hat einen 4-stelligen Code, der digital verarbeitet werden kann.

Ausschnitt aus der Bodenkarte Zürich (1:25000) sW1b

s = tiefgründig, mineralisch, selten bis zur Oberfläche Porengesättigt W = Buntgley 1 = neutraler pH

b = gleichmässig geneigt, -10%

401a

401 = Komplex aus Braunerde- Pseudogley und Braunerde, schwach pseudogleyig, im Wald z.T. schwach sauer bis sauer a = eben

US Soil Taxonomy

(US Department of Agriculture, Soil Survey Staff) Ziel: Schaffung eines ganz neuen, auf quantitative und damit objektiv messbaren Merkmalen beruhendem System, das weltweit anwendbar ist.

Prinzip: quantitativ definierte “diagnostische Horizonte”

und “diagnostische Eigenschaften”, nach denen die Bodentypen eingeteilt werden.

Einteilung beruht auf bodengenetischen Kriterien und Nutzungskriterien, Bezeichnungen der Bodentypen werden aus Komponenten zusammengesetzt.

http://www.statlab.iastate.edu/soils/keytax/

S 75

(6)

sehr schwach entwickelte Böden ohne Horizonte Entisols

Böden mit nur schwach entwickelten Unterbodenhorizonten Inceptisols

Böden mit Tonverlagerung, >35% Basensättigung im Unterboden Alfisols

Böden mit lockerem, humosen Oberboden und >50%

Basensättigung Mollisols

saure, kaolinitische Böden mit Tonverlagerung, <35%

Basensättigung im Unterboden Ultisols

carbonathaltige Böden arider Klimazonen, bereits mit Horizonten Aridisols

tonige Böden mit starker Quellung und Schrumpfung Vertisols

sehr stark verwitterte Böden der Tropen und Subtropen Oxisols

Böden aus vulkanischen Aschen, meistens dunkel Andosols

saure Böden mit Humus- und Fe/Al Anreicherung im Unterboden Spodosols

Organische Böden mit Torfanreicherung Histosols

Böden mit Permafrost in < 2m Tiefe Gelisols

Kurze Beschreibung Soil Order

US Soil Taxonomy: 12 Soil Orders S 75

Argiaquoll mit einer sandigen Textur (arenic) über dem Tonanreicherungshorizont ArenicArgiaquoll

Subgroup

Aquoll mit einem Tonanreicherungshorizont (Argi)

Argiaquoll Great Soil Group

Mollisol mit Stau- oder Grundwassereinfluss (Aqu) Aquoll

Suborder

Boden mit lockerem, humosen Oberboden und hoher Basensättigung (>50%) (Molli) Mollisol

Soil Order

Beschreibung Bezeichnung

Kategorie

12 Soil Orders ÆSuborders ÆGreat Groups ÆSubgroups

Æ Boden mit sandigem, lockerem, humosen Oberboden, neutral bis maximal schwach sauer, einem tonigeren Unterboden, zumindest zeitweise Vernässt.

Beispiel:

S 75

(7)

alle anderen (orthic) Spodosols Orthod

Spodosols mit stark humic Bh Horizont (=Humuspodsol)

Humod

Spodosols mitcryic temperature regime (=sehr kalt)

Cryod

Spodosols mitaquic moisture regime (=sehr nass)

Aquod

Beschreibung Suborder

Beispiel für Suborders: Spodosols (D, CH = Podsole) S 76

World Reference Base for Soil Resources (ISSS-ISRIC-FAO, 1998)

Vorläufer war die FAO-UNESCO Legend of the World Soil Map, 1:5000000. Dieses System ist zu grob für Karten auf kleinerem Massstab.

Ziel: Internationales, weltweit anerkanntes Klassifikations- system schaffen.

Prinzip: ähnlich wie FAO-UNESCO System, aber feiner untergliedert. Quantitative Definition von diagnostischen Horizonten, Eigenschaften, und Materialien.

2 Ebenen: 30 Reference Soil Groups, die dann weiter in 9- 30 Soil Types (Bodentypen) unterteilt werden.

S 77

salzhaltige Böden Solonchak

Böden mit periodischer Überflutung Fluvisol

saure, sehr stark verwitterte Böden ohne Tonverlagerung Ferralsol

Böden mit Permafrost Cryosol

tiefgründig sandige Böden Arenosol

Böden aus vulkanischen Aschen Andosol

Tonreiche Böden mit starkem Quellen und Schrumpfen Vertisol

stark saure Böden mit Podsolierungshorizonten Podzol

Böden mit Tonverlagerung und hoher KAK Luvisol

Organische Böden mit >40 cm Torfanreicherung Histosol

Böden mit Grundwassereinfluss in <50 cm Tiefe Gleysol

Schwarzerden Chernozem

Böden mit Verbraunungshorizont Cambisol

Kurze Beschreibung WRB

Einige Beispiele der 30 Reference Soil Groups nach WRB S 77

(8)

Das Programm

1. Einführung BODENBESTANDTEILE

2. Mineralische Bestandteile der Böden 3. Organische Bestandteile der Böden BODENBILDUNG

4. Faktoren und Prozesse der Bodenbildung 5. Bodenbildung auf verschiedenen Gesteinen 6. Klassifikation und Kartierung von Böden BODENFUNKTIONEN

7. Wasser, Luft und Wärme 8. Bodenreaktion und Nährstoffe 9. Erhaltung und Gefährdung der

Bodenfruchtbarkeit BÖDEN UND KLIMA 10. Böden und Klima

Polare - Subpolare Zone: Tundra, Permafrostböden

Steinstreifen auf aktiven Solifluktions- decken (Nordspitzbergen)

Cryosol (nach WRB) Gelic Leptosol (nach FAO) Permafrost ab 70 cm Tiefe

Ah Cw

Cf

(aus Eitel, 2001)

(9)

Polare - Subpolare Zone: Tundra, Permafrostböden

Cryosols, Polygonnetz aus Thufuren

Gelic Histosol, Eislinse

Durch Frost gebildete Steinringe

Gelic Histosol-Landschaft

Boreale Zone: Nadelwälder und Moore (Taiga)

Podsol Stagnic Albeluvisol Histosol

Boreale Zone: Westsibirische Taiga

(10)

Feuchte Mittelbreiten: Luvisol – Cambisol Zone

Rendzic Leptosol Dystric Cambisol Haplic Luvisol Stagnic Luvisol

Eutric Gleysol Histosol

Rendzina Saure Braunerde

Stagnogley

Parabraunerde -Pseudogley

Gley

Schwarzerde Paternia

Podsol

Bodengesellschaft im Niedersächsischen Lössgebiet (aus Zech und Hintermaier-Erhard, 2002)

(aus Zech und Hintermaier-Erhard, 2002)

Haplic Phaeozem – Chernozem – Kastanozem – Solonetz – Solonchak 500 – 700 mm 350 – 500 mm 250 – 400 mm 100 - 250 mm

Trockene Mittelbreiten: Kontinentale Steppengebiete

Subhumid --- Semiarid --- Arid

(11)

Böden der trockene Mittelbreiten

Phaeozeme

• Bildung im Übergangsbereich Waldsteppe – Langgrassteppe (subhumid, ca. 500 mm NS), häufig auf Löss

• mächtiger Ah Horizont, BS>50%

• Hohe Biomasseproduktion im Frühjahr bis Frühsommer

• Intensive Bioturbation (ÆKrotowinen)

Eigenschaften:

• Humusreich, hohe Nährstoffvorräte und Verfügbarkeit

• pH 5.5 – 7.0

• Hohe Strukturstabilität, hohe Porosität

• Hohe nutzbare Wasserspeicherkapazität ÆSehr fruchtbare Ackerböden !

Chernozeme

• Bildung in kontinentalen Langgrassteppen (subhumid, 350 – 500 mm), häufig auf Löss

• Böden mit mächtigem Ah (oft > 100 cm) direkt über dem carbonathaltigen C-Horizont (meist Löss)

• Hohe Biomassenproduktion im Frühjahr (Gräser)

• Intensive Bioturbation (ÆKrotowinen)

• Sekundäre Kalkausscheidungen im C Horizont

Eigenschaften:

• Sehr Humusreich, hohe Nährstoffvorräte und Verfügbarkeit

• pH 6.5 – 7.5

• Hohe Strukturstabilität, hohe Porosität

• Hohe nutzbare Wasserspeicherkapazität ÆSehr fruchtbare Ackerböden !

Kastanozeme

• Bildung in kontinentalen Kurzgrassteppen (subhumid bis semiarid, ca. 250 - 400 mm NS), häufig auf Löss

• Humusreicher Ah Horizont, Kastanienbraun, weniger mächtig als bei Chernozemen

• Intensive Bioturbation

• Im Unterboden oft sekundäre Kalk- und Gipsanreicherungen

Eigenschaften:

• Humusreich, hohe Nährstoffvorräte und Verfügbarkeit

• pH 7.0 – 8.5, oft beginnende Na⁺ Anreicherung

• Mittlere nutzbare Wasserspeicherkapazität ÆPotentiell fruchtbare Ackerböden (aber

Wassermangel), oft als extensives Weideland genutzt.

(12)

Solonetze

• Bildung in (semi)ariden Klimagebieten

• Na⁺-reicher, toniger Unterbodenhorizont mit typischen Säulengefüge

• Häufig zwischen dem Ah und Bnt ein gebleichter Horizont (E)

• Im Unterboden oft Salzanreicherungen

Eigenschaften:

• Geringe Aggregatstabilität, stark dispergiert

• Schlechte Wasserdurchlässigkeit im Bnt

• Trockenrisse und hartes Säulengefüge in Trockenperioden, Wasserstau in feuchten Perioden

• pH > 8.5, hohe Na⁺-Sättigung

ÆAckerbau nur beschränkt möglich, Nutzung vorwiegend als Weideland

Solonchak

Solonchake:

• Böden (semi)arider Klimate

• Vorkommen häufig in Senken, mit Grundwassereinfluss

• hohe Salzgehalte

• Lockere, stabile Struktur

• pH 7 – 10

• Wasserstress wegen osmotischem Potential

• Cl und B Toxizität möglich

(aus Zech und Hintermaier-Erhard, 2002)

Haplic Phaeozem – Chernozem – Kastanozem – Solonetz – Solonchak 500 – 700 mm 350 – 500 mm 250 – 400 mm 100 - 250 mm

Trockene Mittelbreiten: Kontinentale Steppengebiete

Subhumid --- Semiarid --- Arid

(13)

Calcisol – Cambic Arenosol – Solonetz Zone

Calcisol (N-Namibia) Epipetric Calcisol (SW-Namibia) Termitenhügel auf Kalkkruste,

NW-Namibia

Bioturbation verändert den

Boden (aus Eitel, 2001)

Trockene (Sub)tropen: Halbwüsten und Wüsten

Arenosol-Landschaften

Arenosol Landschaft, W-Kalahari Beweidung führt zu grossflächigen Verwehung der oberen Sandlagen.

Leptosol – Arenosol – Solonchak Zone

Regosol mit Wüstenpflaster,

NW-Namibia Gypsisol mit Wüstenpflaster, NW-Namibia

Kalahari, Arenosol-Landschaft

Trockene (Sub)tropen: Halbwüsten und Wüsten

(14)

Immerfeuchte Subtropen: Alisole, Acrisole

Rhodic Alisol, Costa Rica

Alisole

• Saure Böden der humiden Subtropen (und Tropen)

• Humusarmer oder saurer, humoser Oberboden

• Tonreicher, dichter Unterbodenhorizont (Bt)

• 2:1-Schicht Tonminerale (Illit, Vermiculit), deshalb hohe KAK

• Basensättigung <50%, hohe Al-Sättigung

• Erosionsgefährdet, da dichter Unterboden und geringe Aggregatstabilität im Oberboden

• Sauer, Nährstoffarm, Al-Toxizität

ÆGeringe natürliche Fruchtbarkeit, Ertragssteigerung durch Kalkung und Düngung (P)

Acrisol, North Carolina, USA

Acrisole

• Saure Böden der humiden Subtropen (und Tropen)

• Tonreicher, dichter Unterbodenhorizont (Bt)

• 1:1-Schicht Tonminerale (Kaolinit, Halloysit), deshalb geringe KAK

• Erosionsgefährdet, da dichter Unterboden und geringe Aggregatstabilität im Oberboden

• Sauer, sehr Nährstoffarm, Al-Toxizität

ÆGeringe natürliche Fruchtbarkeit, Ertragssteigerung durch Kalkung und Düngung (P)

Immerfeuchte Subtropen: Alisole, Acrisole

(15)

Ferralsol

Ferralsole

• Sehr stark und tiefgründig verwitterte Böden der humiden Tropen, auf alten

Landoberflächen, rote bis gelbliche Farbe

• 1:1-Schicht Tonminerale (Kaolinit), deshalb geringe KAK

• Hohe Gehalte an sekundären Oxiden (Goethit, Hämatit, Gibbsit)

• Stabile Bodenstruktur, gute Durchlässigkeit

• Sauer, sehr Nährstoffarm

ÆGeringe natürliche Fruchtbarkeit, sehr geringe Nährstoffvorräte

Immerfeuchte Tropen: Ferralsole

Nutzung von Ferralsolen

• Shifting cultivation

• Bodenfruchtbarkeit sinkt sehr schnell, Nährstoffverluste sind hoch

• Nach 2-3 Jahren Anbau ist eine Brachezeit von 10-20 Jahren erforderlich

• Hoher Landbedarf, führt zur Zerstörung von natürlichen Ökosystemen

• Intensive Landwirtschaft

• Sehr hoher Input an Kalk und Düngemitteln erforderlich (P, u.a.)

• Gute Erträge, günstige bodenphysikalische Eigenschaften

• Führt auch zur Zerstörung von natürlichen Ökosystemen (Bsp.

Cerrados, Brasilien)