Bodenentwicklung

Minerale sind einheitliche chemisch-physikalische Bestandteile der festen Erdrinde. Die regelmäßige Anordnung der verschiedenen Atome im Kristallgitter bestimmt die Dichte, die Schmelztemperatur und die Festigkeit eines Minerals. In den meisten gesteinsbildenden Mineralien bilden Silikate die Grundstruktur. Bei der Verwitterung bzw. durch Neubildung entstehen Tonminerale. An der Verwitterung sind physikalische, chemische und biologische Vorgänge beteiligt.

Die physikalische Verwitterung bewirkt einen Zerfall der Gesteine durch Temperatur-, Frost- oder Salzsprengung in kleinere Teilchen, ohne dass sich die Minerale chemisch verändern. Die entstehende Oberflächenvergrößerung bietet der chemischen Verwitterung nun eine wesentlich größere Angriffsfläche. Das Dickenwachstum von Pflanzenwurzeln weitet die Risse und Spalten zusätzlich und leistet der Gesteinsverwitterung so weiteren Vorschub.

Verringert die physikalische Verwitterung im wesentlichen die Korngrößen, so löst die chemische Verwitterung die Minerale völlig auf (Lösungsverwitterung) und verändert deren chemischen Aufbau. Die Lösung eines Minerals beginnt, indem sich Kationen und Anionen mit Wassermolekülen umgeben und eine Wasserhülle bilden (Hydratation). Diese ist die Ursache für Quellung von Feinböden (z.B. Ton), bzw. für die Auflockerung der Minerale. Schwerlösliche Ionen werden dabei durch leichter austauschbare ersetzt.

Zuerst verarmt das Gestein an den Elementen Na, Ca, und Mg, dann an K, Si und Mn. Unter den Anionen wird Chlorid (Cl-) leichter als Sulfat (SO42-) ausgewaschen. Da H+-Ionen mit um die Positionen an den Metallionen konkurrieren, sind saure Lösungen verwitterungswirksamer. Das CO2 der Luft bzw. von den Wurzeln und den Bodenorganismen löst sich permanent im Wasser und bildet Kohlensäure. Z.B. reagiert schwer löslicher Dolomit mit Kohlensäure zu leicht löslichen Hydrogencarbonaten.

Die Oberfläche des Minerals ist nun weniger stabil als vorher, sie zerfällt durch weitere Wasseranlagerung in Kieselsäure und Al-Oxid. Diese sind als sog. Bodenkolloide überwiegend gelartig lösbar und können durch Wassereinlagerung auskristallisieren und sekundäre Tonminerale bilden (hier das Kaolinit). Eisen(II)haltige Minerale bilden nach dem Herauslösen der Silikate rotbraunes Eisenyhdroxid, das die allgemeine Braunfärbung der Böden bedingt.

Die Bodenarten werden nach dem Gehalt der verschiedenen Korngrößen benannt:

• Ton mit Korngrößen < 2 µm,
• Schluff mit Korngrößen von 2 - 63 µm,
• Sand 63 µm - 2 mm,
• grobere Steine (kantig) und
• Kies (gerundet).

Feinböden besitzen Korngrößenfraktionen < 2 mm, Bodenskelette > 2 mm.

Die Bodenarten können im Boden optisch und fühlbar mit Hilfe der Fingerprobe unterschieden werden. Eine durchfeuchtete Bodenprobe wird zwischen den Fingern solange geknetet, bis mit dem Entfernen des überschüssigen Wassers jeder Glanz verschwindet.

• Ton ist bindig, klebrig und formbar;
• Schluff hat eine samtig-mehlige Beschaffenheit und ist nicht mehr bindig, haftet aber
  noch in den Fingerrillen;
• Sand haftet nicht und ist sichtbar körnig.

Da diese Bodenarten in den jeweiligen Korngrößenfraktionen selten rein vorliegen, wird der Hauptanteil um die vorherrschende Nebenfraktion als Eigenschaftswort ergänzt, z. B. schluffiger Ton.

Im Lehm sind die drei Korngrößen Sand, Schluff und Ton etwa gleich vertreten. Bei genauer Korngrößenanalyse im Labor wird zur Bestimmung der Bodenart das Dreiecksdiagramm benutzt.

Löß ist ein ausgewehtes im Vorland der Gebirge abgelagertes Windsediment aus trockengefrorenen Gletscherböden. Es besteht zu 70-80 % aus Schluff und läßt sich als flächiger Bereich im Dreiecksdiagramm ausweisen.

Der Humus ist die organische Sustanz, die sich im und auf dem Boden als abgestorbenes Pflanzen- und Tiermaterial (Streu) ansammelt bzw. sich zu anderen organischen Stoffen (Huminstoffen) umwandelt.

Der Abbau der organischen Substanzen beginnt, wenn Pflanzenteile (Blätter, Nadeln, Zweige, Wurzeln) und Bodentiere oder Mikroorganismen absterben. Dann zerlegen gewebeeigene Enzyme die Zellinhaltsstoffe in ihre Einzelbausteine, die dann von Bodentieren zerkleinert und gefressen werden. Dabei vergrößert sich die Oberfläche des Materials erheblich und die Mikroorganismen bekommen für ihre Enzyme eine größere Angriffsfläche. Die organische Substanz wird zum größten Teil vollständig zu Kohlendioxid, Wasser, Ammoniak und Phosphat abgebaut (Mineralisierung). Zum anderen entstehen aus den Zwischen- und Endprodukten neue bodeneigene hochmolekulare, organische Substanzen, die Huminstoffe (Humifizierung).
Die Streu wird mit den anderen Bodenpartikeln intensiv durchmischt, insbesonders durch die Aktivität von Regenwürmern. Die nur schwer abbaubaren Huminstoffe reichern sich an und färben die oberen Bodenschichten braun bis schwarz.

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