Kolloquium

 

Boden, Wasser, Luft

16 ct  - 18 Uhr
Hörsaal Fahnenbergplatz

bis Ende 2018: donnerstags

ab 2019: mittwochs !!!

 

--- 22. November 2018 ---
Prof. Dr. Markus Weiler,
Universität Freiburg

Naturnaher Wasserhaushalt in Städten – eine Illusion oder ein reales Ziel

 

Aktuelles

 

Posterpreis

Thomas Laemmel erhält den Outstanding Student Poster and PICO (OSPP) Award auf der Jahrestagung 2018 der European Geoscience Union (EGU) für die Arbeit Effect of local airflow on flux chamber measurements

"Literatur-Marathon" in unserer Bibliothek

Das Freiburger Literaturhaus veranstaltete zur Eröffnungen Lesungen u.a. in unserer Bibliothek (mehr Informartionen).

Posterpreis

Caroline Löw erhält den DBG Sonderposterpreis der Kommission II auf der Jahrestagung der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft (mehr Informationen)

Sieg beim 1. Soil Contest

Simon Stahr, Marcus Bork, Thomas Laemmel und Kenton Stutz gewinnen für die Universität Freiburg den 1. Soil-Contest im Rahmen der Jahrestagung der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft 2017 (mehr Informationen)

 

Neue Publikationen

 

Adjustment of a weather generator to represent actual rain erosivity in the northern Black Forest - Germany in CATENA von Julian Haas et al.

Available nutrients can accumulate in permanent skid trails in Forests von Kenton P. Stutz et al.

Does Juncus effusus L. and Carex brizoides L. help to regenerate a sufficient aeration in compacted forest soils? in AFJZ von Johannes Haas et al.


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Zusammenfassung Heft 10


Freiburger Bodenkundliche Abhandlungen

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


Heft 10


Helio Olympio da Rocha


Die Böden und geomorphologischen Einheiten der Region von Curitiba
(Paraná-Brasilien)


Freiburg im Breisgau 1981

ISSN 0344-2691


Zusammenfassung:


Die vorliegende Arbeit verfolgt zwei Hauptziele:
a)    morphologische und analytische Charakterisierung von Böden auf verschiedenen Ausgangsmaterialien zur Darstellung ihrer Genese,  ihres Verwitterungszustandes sowie zu ihrer systematischen Einordnung;
b)    Untersuchung der Beziehungen zwischen geomorphologischen Einheiten, hauptsächlich den Pediplains und Pedimenten,  und dem Vorkommen bzw. der Verbreitung verschiedener Bodengruppen.
Diese genannten   Beziehungen wurden in zwei Gebieten des Sedimentbeckens von Curitiba (Parana - Brasilien) untersucht.
Zur bodenkundlichen Charakterisierung der Untersuchungsgebiete wurden aus verschiedenen Bodengruppen 21 repräsentative Profile ausgewählt,  die einen unterschiedlichen Entwicklungsgrad aufweisen und in unterschiedlichen topographischen Situationen lokalisiert sind.
Neben den Bodenproben wurden auch Gesteinsproben der Formation Guabirotuba gewonnen, die für die verschiedenen geomorphologischen Einheiten die typischen Ausgangsmaterialien darstellen.
Die Boden- und Gesteinsproben wurden chemisch,  physikalisch und mineralogisch untersucht, darüber hinaus wurden die Böden: durch Profilbeschreibungen nach den  Richtlinien des Sistema Brasileiro de Classificacäo de Solos morphologisch charakterisiert.
Zur Analyse des Bodenmaterials wurden folgende Methoden angewandt: Gesamtaufschluß (HF/HC1O4 ); pedogene Oxide (Fe, AI und Mn) durch Extraktion mit Dithionit-Citrat, Ammonium-Oxalat und Natrium-Pyrophosphat; austauschbare Kationen (Ca,  Mg und AI mit KC1 und H+Al mit Calcium-Acetat);   Tonminerale (Röntgenbeugung und Differentialthermoanalyse); Schwerminerale (Bestimmung in der Fraktion 0, 2 - 0, 05 mm durch Flotation mit Tetrabromäthan und Bromoform, Identifizierung und Auszählung unter Polarisationsmikroskop); Korngrößenverteilung (Tonbestimmung durch die Pipettmethode,  Sand durch Naßsiebung und Schluff als Differenz).
Die topographische Situation bzw. die geomorphologischen Einheiten wurden charakterisiert durch eine Beschreibung der Eigenschaften der Gesteinskomponenten und der wesentlichen geomorphologischen Komponenten, z. B.  Pediplains,  Pedimente und Erosionsflächen an den Abhängen.   Diese geomorphologischen Einheiten wurden voneinander abgegrenzt durch eine Kombination unterschiedlicher Kriterien,  die aus Luftbildauswertungen aus dem Feldbegang und aus den Analysenergebnissen des Ausgangsmaterials abgeleitet wurden.
Ergänzend dazu wurden topographische Karten und geologische Karten ausgewertet. Die typischen geomorphologischen Einheiten des Untersuchungsgebiets werden gebildet aus alten Pediplains.

6. 1     Geomorphologische Einheiten und Bodenbildung
Die Bedeutung der geomorphologischen Einheiten für die Untersuchung der Böden wurde in zahlreichen Arbeiten hervorgehoben, wobei häufig die Notwendigkeit einer integrierten Untersuchung beider Aspekte betont wird, da beide Forschungszweige in vielen Aspekten gemeinsame Wurzeln haben.
Die Untersuchung der Wechselbeziehung zwischen Morphogenese und Pedoge-nese kann mit dazu beitragen,  kleinmaßstäbliche Bodenkartierungen bei der Verwendung von Luftbildern in ihrer Aussagekraft abzusichern.   Dieser Gesichtspunkt hat insofern für Brasilien eine besondere Bedeutung,  als in verschiedenen Regionen des Landes Bodenübersichtskartierungen mit unterschiedlicher Intensität durchgeführt wurden,  und daß zur optimalen Ausschöpfung der Nutzungsmöglichkeiten solcher Gebiete dringend eine kleinmaßstäbliche Bodenkartierung erforderlich wäre.
Das Untersuchungsgebiet, d. h. die Umgebung von Curitiba, ist Teil des ersten Hochplateaus von Parana, in dem sich mehrere ältere Erosionsniveaus nachweisen lassen, die meist als Pediplain-Flächen ausgebildet sind (Pd2,  Pdl).   Die orographisch am niedrigsten gelegene (und jüngste) Pediplainfläche Pdl ist die sog. Curitiba-Fläche. Im Bereich dieser Pediplainfläche und der ihr zuzuordnenden Pedimentflächen bzw.  Erosionsniveaus wurden die vorgestellten Untersuchungen durchgeführt.
Die Entstehung der Erosions- und Ablagerungsflächen in der Region von Curitiba müssen auf das Wechselspiel zweier hauptsächlich quartärzeitlicher morphogenetischer Prozesse zurückgeführt werden.  In semiariden Klimaphasen (Glazial) war die Morphogenese gekennzeichnet durch mechanische Umlagerungsprozesse,  die eine topographische Verebnung verursachten.  In wärmeren,  humiden Klimaphasen (Interglazial) herrschten starke chemische Verwitterung und Grabenerosion vor,   die eine erosions-geprägte Gliederung der Landoberfläche verursachten (BIGARELLA und SALAMUNI, 1959,1962).
Ein anderer Faktor,  der die Oberflächengestaltung der Region beeinflußt hat,   sind tektonische Brüche in den Gesteinsabfolgen dieser Region (MARINI, 1967).   Der mehrmalige Wechsel des Klimas und der morphogenetischen Prozesse bewirkte eine erosiv bedingte Absenkung und Gliederung der ehemaligen Pediplains,   insbesondere des Pdl -Pediplains,  der heute nur noch als residuale Pediplainfläche am Landschaftsaufbau beteiligt ist.
Nach der Erosion und dem Abtransport der Sedimente des Pdl-Pediplains unter feuchtem Klima entwickelten sich zwei pedimentä re Flächen (P2 und Pl) in einem tiefer liegenden Erosionsniveau des alten Pdl-Pediplains.  Die Bildung dieses Pediments vollzog sich in verschiedenen semiariden klimatischen Phasen.  Dabei ist die P2-Pedimentfläche in der Anlage etwas älter und auch höher gelegen.  Sie erreicht teilweise das Niveau des Pdl-Pediplains und kann deshalb im Gelände mit diesem verwechselt werden.    Das Pedisedimentmateril    des P2-Pediments ist korrelierbar mit demjenigen des residualen Pediplains. In gleicher Weise ist das Material des Pl-Pediments mit den Materialien von Pdl und P2 verwandt.
In jüngerer Zeit wurden unter warm-humiden Klimabedingungen auch die Pedimentflächen nochmals durch stärkere Grabenerosion morphologisch umgestaltet.  Da die Erosionsbasis im Gebiet von Umbara niedriger lag als in Canguiri,  war die Wirkung der Grabenerosion in der Region von Umbara stärker,   so daß dort das Pedisedimentmaterial nur inselförmig erhalten blieben. Dies trifft insbesondere für die Pl-Flache zu, die nicht nur zerschnitten, sondern auch flächenhaft abgesenkt wurde, so daß dort heute jüngere Bodenbildungen überwiegen.
Die bodenbildenden Substrate der geomorphologischen Einheiten,  die im Untersuchungsgebiet an der Bodenbildung beteiligt sind,  sind Tone,  Tone mit Arkosebeimengung, Arkosen, Migmatite, Pedisedimente, Kolluvien und Alluvien. Als Pedisedimente (vgl. Kap. 5. 1. 2) werden Ablagerungen bezeichnet,  die unter semi-ariden Klimabedingungen transportiert wurden und zur Pedimentbildung beitrugen. Ihre Entstehungsgeschichte und ihre Materialeigenschaften ermöglichen eine Unterscheidung von den Kolluvien, die meist jünger,  stärker gemischt und verwittert sind.  Außerdem sind Kolluvien im Untersuchungsgebiet häufig durch sog.  "stone lines" von unterlagernden reliktischen Bodenbildungen in situ bzw.  von unterlagernden Ausgangsmaterialien getrennt.
Die zuvor skizzierte Landschaftsgeschichte spiegelt sich in der Verteilung und Ausbildung der Böden wider.
Für die residualen Reste der Pdl-Pediplainflache sind intensiv verwitterte Latosole kennzeichnend.  Das unterste Pediment (P2) trägt dort, wo in jüngerer Zeit die Erosion nicht so stark wirkte, Latosole mit geringerem Entwicklungsgrad als auf der Pdl -Fläche - besonders im Gebiet von Canguiri.  Die Entwicklung auf den in jüngerer Zeit stärker erosiv beeinflußten bzw.   durch Erosion entstandenen Reliefkomponenten (abgesenkte Pedimentflächen, Erosionshänge) führte zur Bildung von Böden mit B-Textural-Horizont und Cambisolen. Dabei ist wiederum zu unterscheiden zwischen Böden mit B-textural-Horizont der Pedimentflächen, die in ihrer Entwicklung weiter fortgeschritten sind und weniger entwickelten Böden gleichen Typs auf Erosionshängen.  Andererseits ist das Vorkommen von Cambisolen praktisch auf die Erosionshänge beschränkt,  wobei es primär von der Art des Ausgangsmaterials abhängt,  ob sich in vergleichbarer Reliefposition ein Cambisol oder ein Boden mit B-textural-Horizont entwickelt.

6. 2       Chemische Eigenschaften der Böden
Der Titangehalt (Totalanalyse) ist in den Boden der Latosol-Gruppe hoher als in den übrigen untersuchten Böden.  Innerhalb der Latosol-Gruppe gibt es jedoch deutliche Unterschiede.  So enthalten am meisten Ti die Varianten, die sich aus Ton mit Arkosebeimengung entwickelten,  während in den Latosolen aus migmatitischem Material der Ti-Gehalt am geringsten ist.
Die Latosole sind ferner gekennzeichnet durch niedrige Gehalte an SiO2 und Basen sowie durch eine Residualanreicherung von Fe-,  Mn- und Al-Oxiden.  Alle untersuchten Latosole zeigen einen Quotienten Dithionit-lösliches Eisen : Gesamteisen (Fed :Fet ),  der über 0,8 liegt.  Diese hohen Werte sind nicht nur repräsentativ für die Latosole, sondern auch für Böden mit B-textural-Horizont,  die auf den Pedimentflächen liegen.
Das bedeutet,   daß der Vorrat an silikatisch gebundenem Eisen in diesen Böden sehr gering ist bzw. die Verwitterung der Primärsubstanz sehr weit fortgeschritten ist,  was auch in einem sehr niedrigen Aktivitätsgrad der Eisenoxide bzw.   in einem niedrigen Quotienten röntgenamorphes Fe : dithio-nitlösliches Fe zum Ausdruck kommt, der im allgemeinen kleiner als 0, 03 ist.  Innerhalb der Latosol-Gruppe haben wiederum die Böden aus migmatitischem Material die niedrigsten Gehalte an Fe- und Mn-Oxiden. Sie unterscheiden sich von den übrigen Varianten auch durch niedrige Ki-Werte.
Die Böden mit B-textural-Horizont zeigen im Vergleich zu den Latosolen höhere Gehalte an Basen und SiO2.  Dieser Befund ist   im wesentlichen auf ihren im Vergleich zu den Latosolen geringeren Verwitterungsgrad zurückzuführen.
In den Varianten,  die sich aus Ton und mit Arkosebeimengung entwickelten, sind die Gehalte an Basen und SiO2   höher als in den Varianten,  die sich aus migmatitischem Material bildeten. Diese Unterschiede spiegeln damit typische Eigenschaften ihres jeweiligen Ausgangsmaterials wider.
Die Gehalte an Titan sind in den   Böden mit B-textural-Horizont niedriger als in den Latosolen.  Der Ti-Gehalt ist nicht mit den Vorräten an Rutil, Anatas oder Titanit korrelierbar.
Die Cambisole findet man auf erosiv verjüngten Flächen.   Dieser Tatbestand äußert sich in zahlreichen physikalischen, chemischen und mineralogischen Befunden.  Diese Böden zeigen im Vergleich zu den Latosolen und den Böden mit B-textural-Horizont wesentlich niedrigere Titangehalte und höhere Ki-Werte.
Der Vorrat an silikatisch gebundenem Eisen ist in den Cambisolen größer als in allen anderen untersuchten Böden.  Innerhalb dieser Gruppe sind die Gehalte an Gesamt-Fe bei den Varianten mit Arkosebeimengung wesentlich geringer als in den Varianten,  deren Ausgangsmaterial reiner Tonist.
Die Cambisole sind ferner gekennzeichnet durch hohe Feo  :Fed- Werte,  die in Übereinstimmung mit der relativ niedrigen Entwicklungsstufe dieser Böden einen niedrigen Kristallisationsgrad der Oxide anzeigen.  Von dieser Regel weichen die Profile 15 und 17 ab, in denen ein höherer Kristallisationsgrad der Fe- und Mn-Oxide festgestellt wurde. Dies kennzeichnet sie neben anderen Analysenergebnissen als Übergangsstadien,  die zwischen den Cambisolen und den Latosolen einzuordnen sind.
Die höchsten Gehalte an Mangan (Mnt) wurden in den C-Horizonten der Cambisole festgestellt.  Vom Durchschnitt abweichend hohe Mnt – und Mntd-Gehalte treten in Profil 16 auf als Folge überdurchschnittlich hoher Mn-Vorräte des Ausgangsmaterials (Tone der Guabirotuba-Forma-tion).
Latosole,  Böden mit B-textural-Horizont und Cambisole unterscheiden sich auch signifikant hinsichtlich der Austauschkapazität und der Basensättigung des Mineralbodens.  Beide Kenngrößen nehmen von den Cambisolen zu den Latosolen erheblich ab.
Alle untersuchten Latosole besitzen eine Austauschkapazität,  die kleiner ist als 13 mval/100 g Ton. Die Böden mit B-textural-Horizont, die sich aus Migmatitmaterial entwickelten,  zeigen ähnlich niedrige Austauschkapa-zitäts-Werte (z. B.  Profil 15).  Die Austauschkapazität der übrigen Varianten der Böden mit B-textural-Horizont liegt im Schnitt bei 24 mval/100 g Ton. Die Cambisole besitzen entsprechend ihrem höheren Gehalt an Dreischicht-Tonmineralen die größte Austauschkapazität. Obwohl der Basenvorrat gering ist,  besitzt der größte Teil der Latosole keine alico-Eigenschaft, d.h. die Sättigung des Sorptionskomplexes im B-Horizont mit austauschbarem Aluminium liegt unter 50 %.   Der Basenvorrat reicht hier zu einer erheblichen Sättigung der ebenfalls geringen Auschtausch-kapazität noch aus.  Im Gegensatz dazu weist die Mehrzahl der Böden mit B-textural-Horizont und der Cambisole einen "alico11-Charakter trotz höherer Basenvorräte auf.

6. 3    Schwermineralspektren und -gehalte der Böden
Die Böden,   die sich aus Ton mit Arkose-Beimengung entwickelt haben, zeigen ein Schwermineralspektrum,  in dem Zirkon dominiert und Turmalin, Anatas und Disthen eine untergeordnete Rolle spielen.
Die Schwermineralzusammensetzung des Profils 1 weicht von diesem typischen Muster ab auf Grund der geringen Arkose-Beimengung im tonigen Ausgangsmaterial.  Die Böden aus Ton besitzen ähnliche Gehalte an Zirkon und Turmalin.   Daneben tritt auch Disthen mit mittleren Werten auf. Gelegentlich dominiert im Schwermineralspektrum auch Epidot, z.B. im Profil 11 und im C-Horizont des Profils 6,  der auch erhebliche Mengen an Zirkon und Turmalin enthält.  Man beobachtet darüber hinaus,  daß die Gehalte an extrem stabilen Schwermineralen in den Tonen und im alluvialen Material geringer sind als in anderen Ausgangsmaterialien. In den Böden aus Migmatiten wird das Schwermineralspektrum beherrscht von extrem stabilen Schwermineralen,  wobei besonders Zirkon dominiert, gefolgt von Anatas.  Turmalin und Epidot sind in geringen Mengen vorhanden,  wobei letzterer häufiger im Regolith (verwitterter Migmatit) auftritt.
Das alluviale Material besitzt die größte Vielfalt an Schwermineralen.
Die Ergebnisse der Schwermineralanalysen erwiesen sich in Verbindung mit der chemischen Bauschanalyse als sehr brauchbar für die Differenzierung der Böden nach ihrem Ausgangsmaterial.   Zunächst scheinbar widersprüchliche Ergebnisse der chemischen Analyse konnten in vielen Füllen durch die Zusammensetzung des Schwermineralspektrums erklärt werden. Diese Analyse erlaubte darüber hinaus die Erkennung der Unterschiede in den Ursprungsgebieten der Sedimente und Pedisedimente in der Region von Canguiri und Umbara.

6. 4    Tonminerale der Böden
In den Böden der Pedimentflächen wird das Tonmineralspektrum von Kaolinit beherrscht,  gefolgt von Gibbsit.
Wechsellagerungsminerale und Tonminerale des Typs Chlorit-Vermiculit sind ebenfalls vorhanden,  spielen aber nur eine untergeordnete Rolle.  In den Latosolen und den Böden mit B-textural-Horizont aus Ton mit Arkose-Beimengung treten darüber hinaus noch kleine Mengen an Illit im Unterboden auf.  Die Böden der Erosionsflächen an den Hängen zeigen geringere Gehalte an Kaolinit. Im Oberboden tritt Gibbsit auf,  während in größerer Bodentiefe Illit und Montmorilonit überwiegen.
Das Auftreten von Tonmineralen des Typs Kaolinit und Gibbsit in Vergesellschaftung mit Wechsellagerungsmineralen der Gruppe Chlorit-Vermiculit in Materialien mit fortgeschrittenem Verwitterungsgrad ist auf die erosiv bedingte Beimengung von jüngerem Material zurückzuführen.

6. 5    Körnung der Böden
Die Latosole sind überwiegend in die Bodenarten-Klasse "Ton" einzureihen. Die Varianten,  die sich aus den tonigen Pedisedimenten im Gebiet von Canguiri entwickelt haben,  sind tiefgründiger und zeigen eine höhere morphologische Gleichförmigkeit als die Latosole aus Migmatiten im Gebiet von Umbara.   Die Böden mit Arkose-Beimengung im Ausgangsmaterial ¦ weisen einen Quotienten Grobsand : Feinsand auf, der grüßer ist als 1, während die Böden aus Ton einen entsprechenden Quotienten aufweisen, der immer kleiner ist als 1.
Die Beziehung Schluff : Ton erweist sich als sehr brauchbar für die Einschätzung des Verwitterungsgrades der verschiedenen Ausgangsmaterialien der geomorphologischen Einheiten.
So zeigen die tonigen Pedisedimente und die Pedisedimente aus Migmatit-matenal,   die die Ausgangssubstrate für die Latosole bilden,  einen Schluff : Ton-Quotienten zwischen 0,2 3 und 0, 24,  während die weniger verwitterten Substrate höhere aufweisen.
In Regolith aus verwitterten Migmatiten beträgt dieser Quotient 1, 98,  in den Kolluvien 0, 50 und in den Tonen 0, 33.

6. 6    Systematische Stellung der Böden
Die systematische Einordnung der Böden (vgl.  Tab. 14) erfolgt nach den Kriterien des brasilianischen Klassifizierungssystem und auch nach der 7. Aproximation bzw.  der FAO-Klassifikation (vgl.  Tab. 13 und 14).
Tab. 14:    Klassifikation der Böden   (vgl.  auch Tab. 13)

Profil Brasilianische Klassifikation " 7 - Aproximation'' FAO/UNESCO
P 3 Latosol Vermelho Escuro Haplohumox Rhodic Ferralsol
P 4-5-8-14
Latosol Vermelho Escuro Sombrihumox Rhodic Ferralsol
P 9 Latosol Vermelho Escuro Haplohumox Humic Ferralsol
P 19 Latosol Vermelho Amarelo Haplohumox Humic Ferralsol
P 18-20 Latosol Vermelho Amarelo Haplohumox Orthic Ferralsol
P 1-2-10-12 Rubrozem Palehumult/ Haplohumult
Humic Acrisol
P 15-17-21 Podzolico Vermelho Amarelo Palehumult Humic Nitosol
P 16 Podzolico Vermelho Amarelo Argiudoll Luvic Phaeozem
P 6-7-11 Cambisol Haplumbrept Humic Cambisol


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