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Zusammenfassung Heft 1


Freiburger Bodenkundliche Abhandlungen

Schriftenreihe des
Institut für Bodenkunde und Waldernährungslehre
der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg i.Br.
Schriftleitung: F. Hädrich


Heft 1


Winfried E. Blum


Sedimentogene und pedogene Entwicklungsmerkmale
von Böden auf Karbonatgestein - am Beispiel des südlichen Oberrheins


Freiburg im Breisgau 1968

ISSN 0344-2691


Zusammenfassung:

In vorliegender Arbeit sollte Art und Geschwindigkeit der Bodenentwicklung auf Karbonatgestein durch Vergleich sedimentogener und pedogener Bodenmerkmale verschiedener Bodenentwicklungsstadien unter definierten Bedingungen "bestimmt werden. - Dazu wurde die Veränderung der Tonminerale und Oxide des Nichtkarbonatanteils der Sedimentgesteine bei der Bodenentwicklung ermittelt, und untersucht, inwieweit die Humusmetabolik mit der Veränderung der Mineralkomponente parallel geht, und ob genetische Beziehungen zwischen Humus zustand und der Veränderung des Nichtkarbonat-auteils bestehen.
42 Bodenprofile auf verschiedenen Sedimentgesteinen wurden dazu ausgewählt und für die genetischen Untersuchungen, unter besonderer Berücksichtigung der bodenbildenden Faktoren, konstante Versuchsbedingungen eingehalten, wobei nur der Gesteins- und Relieffaktor variiert wurde, um die Ergebnisse bei wenigen Variablen möglichst sicher interpretieren zu können.
Zur Bestimmung der sedimentogenen Merkmale wurden die Gesteine, insbesondere der Nichtkarbonatanteil mit röntgenographischen, differentialthermoanalytischen bzw. -kalorimetrischen, optischen, chemischen und kolloidchemischen Methoden untersucht. Analytische Bestimmungen zur Ermittlung der Verwitterung sedimentogener und Neuentstehung pedogener Minerale wurden am Gesamt— boden, Feinboden und an verschiedenen Korngrößenfraktionen desselben durchgeführt. - Außerdem wurde die biologische Aktivität während verschiedener Jahreszeiten untersucht.
Heben der Bestimmung von Körnung, pH, Karbonat-%, Ct, Nt, Sorption wurde die Extrabilität der Elemente K, Ca, Mg, Fe, AI, Mn, Si u. P in verschiedenen Feinbodenauszügen ermittelt. - Die Verwitterung sedimentogener Tonminerale und Oxide wurde zusätzlich an einzelnen Korngrößenfraktionen mit röntgenographischen, ther-moanalytischen bzw. -kalorimetrischen, optischen, chemischen und kolloidchemischen Methoden untersucht.
Humusanalysen unter besonderer Berücksichtigung organo-minerali-scher Komplexe wurden mittels dispersiver Extraktion mit Na4P2O7 und NaOH bei 3 verschiedenen pH-Stufen und Bestimmung von C und Fe in den säure- und nicht säurefällbaren Fraktionen sowie IR-Untersuchungen der säurefällbaren Fraktionen durchgeführt. Die säurefällbaren Huminstoffe wurden papierelektrophoretisch weiter getrennt und neben dem Fe-Gehalt auch optische Eigenschaften im IR-Bereich der einzelnen elektrophoretisch getrennten Fraktionen "bestimmt.
Die bodendynamischen Prozesse werden unter besonderer Berücksichtigung der angewandten Untersuchungsmethodik an 9 ausgewählten Profilbeispielen auf Kalk- und Dolomitgestein diskutiert. Dabei sind folgende Ergebnisse von besonderer Bedeutung:

-    Bei der Bodenentwicklung wurden die Tonminerale umso stärker umgewandelt, je weniger die Bodenentwicklung fortgeschritten ist.Dabei besitzt die Umwandlung des Illits (im Gestein detritisch aus 2M-Muskovit), über verschiedene Aufweitungsstufen (Vermi-culit-, Montmorillonit- und Wechsellagerungsminerale) bis zu sekundären Chloriten in oberen Bodenhorizonten, besondere diagnostische Bedeutung (wobei Hinweise vorhanden sind, daß neben AI sehr wahrscheinlich auch Fe über organische Komplexverbindungen in die Zwischenschichten eingelagert wird). Diese röntgenographischen Befunde werden durch DTA bzw. DTK, chemische und kolloidchemische Untersuchungsergebnisse bestätigt. - Eine Hauptursache für die Mineralumwandlung dürfte der K-Entzug durch die Vegetation sein, da der Illit die einzige K-Quelle darstellt. Dies wird durch K-Bestimmungen bestätigt. Weitere Ursachen für die Mineralumwandlung werden an Hand zusätzlicher Ergebnisse diskutiert.

-    Parallel dazu wurde der "Erz"-Anteil der Schwermineralfraktion (im wesentlichen Fe-Oxide) bei schwach entwickelten Böden stärker abgebaut. Diese optischen Befunde werden durch die Extrabilität von Fe, AI, Mn u. Si in verschiedenen Auszügen bestätigt, wobei die Mobilität der einzelnen Elemente in den Profilen von unten nach oben unterschiedlich stark ansteigt und so innerhalb der Profile, wie beim Vergleich zwischen verschiedenen Profilen und dem Nichtkarbonat der Gesteine, den unterschiedlichen Verwitterungsgrad der sedimentogenen Oxide kennzeichnet.

-    Die unterschiedliche Verwitterung sedimentogener Minerale wird durch die Ergebnisse der Humusuntersuchungen erklärbar, wobei sich zeigt, daß die Bikarbonatmetabolik mit diesen Verwitterungstendenzen nicht in ursächlichem Zusammenhang steht.

-    Der Humusgehalt des Feinbodens steigt mit abnehmendem Entwicklungsgrad der Böden an, ebenso die Gesamtmenge extrahierbarer Huminstoffe, während der Humifizierungsgrad bei gleichzeitiger Zunahme niedermolekularer (nicht säurefällbarer) Huminstoffe abnimmt.

-    Gleichzeitig steigt der Anteil an humusgebundenem Fe in % vom Peinboden und ist in den am schwächsten entwickelten Böden am höchsten, was auf eine gleichsinnig verlaufende Zunahme der Verwitterungsintensität sedimentogener Oxide hindeutet.

-    Parallel dazu nimmt mit abnehmendem Entwicklungsgrad der Böden die Stabilität der Fe-Humus-Bindung zu und läßt damit auf eine intensivere Bildung organo-mineralischer Komplexe schließen. - Diese Befunde werden durch Ergebnisse der pa-pierelektrophoretischen Trennung und IR-spektroskopischer Untersuchungen bestätigt, wobei aus der Art der metall-organischen Bindung auf die Beteiligung niedermolekularer organischer Säuren an der Verwitterung sedimentogener Minerale geschlossen werden kann.

Die pedogenen Bodenmerkmale sind umso stärker ausgeprägt, je weniger die Böden entwickelt sind; bei fortgeschrittener Bodenentwicklung sind umgekehrt die sedimentogenen Merkmale stärker erhalten.
Die unterschiedlich intensive Verwitterung und Umwandlung der Nichtkarbonate, die mit der Humusmetabolik eng korreliert ist, erlaubt bei Vergleich sedimentogener und pedogener Merkmale in verschiedenen Böden (unter vergleichbaren Versuchsbedingungen) Aussagen über Art und Geschwindigkeit der Bodengenese.
Danach ist zu achließen, daß die Entwicklung der verschiedenen Böden unterschiedlich schnell vor sich ging, da wie die Ergebnisse zeigen, die Mchtkarbonate umso stärker verwittern, je langsamer die Bodenentwicklung voranschreitet, und die konvergente Humusmetabolik diese Tendenz noch verstärkt. Diese induktiv gewonnenen Ergebnisse werden durch die Auswertung der Versuchsanlage bestätigt, wobei bewiesen werden konnte, daß im Untersuchungsgebiet in historischer Zeit (in ebener Lage, unter natürlicher Vegetation) bereits das Rendzina-Braunlehm-Stadium entwickelt sein kann.



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