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Station 5: Boden- und Gesteinskunde

Allgemeine Infos

Das Erste, was euch wahrscheinlich ins Auge gefallen ist, als ihr das Leinbachtal betreten habt, sind, neben dem Leinbach selbst, die vielen Bäume und Sträucher. Aber habt ihr euch mal Gedanken gemacht, was unter euren Füßen liegt? Woraus besteht der Boden, wann ist er entstanden und welche Unterschiede gibt es? Diese Fragen werden euch hier beantwortet.

Funktionsweise der Station

In der durchsichtigen Röhre befindet sich ein zwei Meter tiefer Ausschnitt des Bodens des Leinbachtals. Hier könnt ihr euch die einzelnen Schichten des Bodens genauer anschauen und lernen, aus was er besteht.

 

1. Gestein

1.1 Buntsandstein

 

2. Bodentypen

2.1 Braunerde

2.2 Parabraunerde

2.3 Gley

2.4 Pseudogley

2.5 Podsol

 

 

1. Gestein

1.1 Buntsandstein

Der Buntsandstein ist vor 230 bis 215 Millionen Jahren entstanden und besteht hauptsächlich aus Quarzsandsteinen (rot/rotbraune Färbung, teilweise gelb, weiß oder violett). Die typische rotbraune Farbe erhält der Stein durch eine dünne Eisenoxid- bzw. Eisenhydroxidhaut, die ihn umgibt.

In Mitteleuropa erstreckt sich die Ablagerung des Gesteins von Frankreich und Luxemburg im Westen bis nach Polen und Weißrussland im Osten. Die Schweiz bildet die südliche und Skandinavien die nördliche Abgrenzung.

In der Buntsandsteinzeit schwankte das Klima zwischen wechselfeucht und trocken. Die wüstenhaften Verhältnisse hinterließen in Tonsteinen häufig Trockenrisse. Aus dieser Zeit stammen nur wenige Fossilien, darunter waren Pflanzenreste von Farnen, Schachtelhalmen oder Koniferen, Fährten und Skelettreste von Wirbeltieren, einige Süßwassertiere und Wohnbauten. Anhand des Fossilienmangels wird das Gestein nach der Sedimentationsfolge gegliedert, diese bilden drei Schichten:

  •           Oberer Buntsandstein mit einer Mächtigkeit von 100 bis 190 m
  •           Mittlerer Buntsandstein mit einer Mächtigkeit von 140 bis 240 m
  •           Unterer Buntsandstein mit einer Mächtigkeit von 200 bis 310 m

[www.themenpark-umwelt.baden-wuerttemberg.de]

Abbildung Buntsandstein: [www.data6.blog.de] 

 

Oberer Buntsandstein

Gegen Ende der Buntsandsteinzeit (Zeit des oberen Buntsandsteins) hinterließ das Meer marine Ablagerungen wie zum Beispiel Meeresmuscheln oder Panzer von Pfeilschwanzkrebsen. Das Gestein erzeugt einen etwas fruchtbareren tonigsandenen Boden als im mittleren Buntsandstein.

Die Gesteinsschicht lässt sich in Plattensandstein und die auflagernden Röttonsteine untergliedern. Im unteren Bereich des Plattensandsteins sind Karneol- und Dolomitkonkretionen vorhanden, welche häufig zur Grenzziehung genutzt werden. Mittelkörnigen Sandstein mit Glimmeranreicherungen auf Schichtflächen, welche eine plattige Absonderung hervorrufen, sind hauptsächlich im Plattensandstein zu finden. In kleineren Steinbrüchen wird dieser noch als Bausandstein oder Naturwerkstein abgebaut.

Die Röttonsteine werden in untere und obere Röttonsteine durch Rötquarzit getrennt. Rötquarzit ist ein über 10 m mit Spurenfossilien verkieselter Sandstein. Bei den Röttonsteinen handelt es sich um rotbraune Ton- und Siltsteine mit Reduktionshorizont, Sandsteinzwischenlagen und lokal vorkommenden Gips- und Steinmergellagen. Im obersten Bereich belegt ein dolomitischer Kalk mit marinbrackischen Fossilien, den zum muschelkalküberleitenden Meeresvorstoß.

 

Mittlerer Buntsandstein

Mit dem unteren Geröllhorizont, einer Sandsteinserie mit eingelagerten Geröllen, beginnt die mittlere Buntsandsteinschicht. Die darüber liegenden Schichten des Hauptbuntsandsteins sind geröllfrei. Diese lassen sich in zwei Abteilungen untergliedern durch das Auftreten bzw. Fehlen von lockersanddigen, bräunlichen Flecken, die zu Löchern auswittern. Der Hauptbuntsandstein ist teilweise durch dünne Schlufflagen getrennt und besteht aus dicken Sandsteinbänken. In zahlreichen Steinbrüchen werden bzw. wurden die Sandsteine abgebaut. 

 

Untere Buntsandstein

Der untere Buntsandstein ist im Wesentlichen tonig, sandig und bunt, mit tiefroter gleichmäßiger Färbung, selten gelblich-grau. Das Gestein wurde vermutlich in einem Randmeer (Ästuar) unter flachmarinen Bedingungen gebildet. Als Kugelhorizont wird der obere Bereich stellenweise ausgebildet, worin die Kugelsandsteine enthalten sind. Als eine Schichtfolge des Zechsteins stellen die Tigersandsteine eine Besonderheit dar. Dieser ist durch gelbe bis grauschwarze Flecken von Manganoxiden gekennzeichnet.[www.themenpark-umwelt.baden-wuerttemberg.de]
 

Abbildung Kugelsandstein und Tigersandstein:[www.themenpark-umwelt.baden-wuerttemberg.de]

 

2. Boden

2.1Braunerde

In den gemäßigten Breiten sind Braunerde sowie ihre Subtypen die wohl am häufigsten und weitesten verbreiteten Bodentypen. Über große zusammenhängende Areale erstrecken sie sich nur selten und sind durch eine große Vielfalt des Ausgangsgesteins gekennzeichnet. Braunerden sind junge, nacheiszeitliche Bildungen (wie alle mitteleuropäischen Böden) und entwickeln sich oft aus Rankern oder Renzinen (das sind flachgründige Böden), die Profiltiefe beträgt 1,5 Meter. Der obere Horizont ist ein humoser A-Horizont, dem folgen ein verbraunter B-Horizont und schließlich der C-Horizont mit dem Ausgangsgestein. Diese entstehen aus den unterschiedlichsten Locker- und Festgesteinen (Flugsanden, Lössen) sowie aus Sandstein, Granit, Basalt, Gneis oder steinhaltigen Fließerden. Neben einer Humusanreicherung im Oberboden bildet die Verbraunung den prägenden Prozess der Braunerde. Durch eine Freisetzung von Eisen kommt es zu einer Bildung von bräunlichen Eisenoxiden und Eisenhydroxiden. Kurz gesagt es bildet sich Rost. Ein weiterer Prozess, der ebenfalls im Ah-Horizont abläuft ist die Tonmineralneubildung (Verlehmung). Beide Prozesse erfolgen im Ah-Horizont, sind jedoch nicht erkennbar, da sie durch den Humus mit seiner dunklen Farbe überdeckt werden. Ein dritter wichtiger Prozess ist die Entbasung. Durch noch nicht zersetze Gesteinsbrocken besitzt der verlehmte und typisch Braune Bv-Horizont Nährstoffreserven und geht ohne eine gut sichtbare Grenze in den C-Horizont über. Humus- und Nährstoffreiche Braunerden entstehen meist aus Basalt oder Geschiebelehm. Sie sind schwach sauer bis neutral, gut durchlüftet und durchfeuchtet und weisen somit ein hohes Produktionspotenzial auf. Aus Granit oder Sand entstehende Braunerden sind hingegen sauer, basenarm und grobkörnig. Durch einen günstigen Wasserhaushalt sind sie ebenfalls etwas modrig. Durch Düngung kann man diesen Zustand jedoch verbessern um dann den Boden effektiver nutzen zu können. Trotz des unscheinbaren Aussehens ist die Braunerde ein vielseitiger bzw. vielschichtiger und interessanter Bodentyp. [www.hypersoil.uni-muenster.de] [www.bodenkunde.uni-hohenheim.de] [www.bodenwelten.de]

Abbildung Braunerde: [www.hypersoil.uni-muenster.de]

 

2.2 Parabraunerde

Parabraunerden gehören ebenso wie die Braunerde zu den am verbreitetsten Böden der in Eurasien und Amerika gemäßigt-humiden Klimagebiete. Sie gehört zu den Böden der Mergelserie und entwickelt sich meist aus Pararendzinen oder Braunerden, bei denen eine schwache Versauerung sowie eine Auswaschung von Kalk eine Tonverlagerung ermöglichen. Zu den Ausgangsgesteinen zählen feinkörnige, meist lockere, nicht zu saure Substrate wie Löss oder Geschiebemergel. Der helle, saure Al-Horizont (Auswaschungshorizont) und der nachfolgende rötlichbraune Bt-Horizont (Tonanreicherungshorizont) sind typisch für Parabraunerden. Im humusreichen Oberboden kommt es bei der Entstehung, zur Ausbildung des Al-Horizontes und zu einer Tonverarmung. Der Al-Horizont entsteht aus einer Verlagerung von Bodenteilchen, wodurch sich der Horizont erhellt. Anhand der Verlagerung der Teilchen durch einen Stoffstrom kommt es zu einer Tonanreicherung im Bt-Horizont, was sich durch schwach glänzende Tonhäutchen an den Wänden der Hohlräume kenntlich macht. Des Weiteren führt die Tonanreicherung zu einer verstärkten Dunkelfärbung. Der C-Horizont besteht aus dem Ausgangsgestein. Besonders unter Wald ist es möglich, dass sich der Boden durch eine starke Versauerung zu Podsol-Parabraunerden und Podsolen weiterentwickelt. Durch Tonverlagerung sowie in niederschlagsreichen Gebieten kann sich Staunässe bilden, wodurch es zu einer Entwicklung über Pseudogley-Parabraunerden zu Pseudogleyen kommen kann. Parabraunerden sind tiefgründige, ertragreiche und leicht zu bearbeitende Ackerböden. Diese Eigenschaften werden durch die hohen Restmineralgehalte, den hohen Humusgehalt, austauschstarke Dreischichttonminerale sowie einer günstigen Bodenstruktur erreicht. Jedoch neigen die Böden zur Erosion, welche auf eine ungenügende Bodenbedeckung zurückzuführen ist. Auch das Befahren mit zu schweren Maschinen führt zur Verminderung der Eigenschaften und zur Verdichtung des Bodens. Durch ungenügende Bodenbedeckung neigen sie zur Erosion und das Befahren mit zu schwerem Gerät führt zur Verdichtung und Verminderung der günstigen Eigenschaften. [www.hypersoil.uni-muenster.de] [www.bodenkunde.uni-hohenheim.de]

Abbildung Parabraunerde: [www.hypersoil.uni-muenster.de]

 

2.3 Gley

Abb: [www.hypersoil.uni-muenster.de]

Gleyböden sind vom Grundwasser stark beeinflusst und durch einen hohen Wasserstand ausgezeichnet. Sie werden demgemäß als hydromorphe Böden bezeichnet. Gleye weisen eine hohe Austauschkapazität auf, die auf den hohen Tongehalt zurückzuführen ist. Bei Trockenheit kann es zu tiefen Rissen kommen und bei Feuchtigkeit ist der Gleyboden nur schwer bearbeitbar. Durch die Grundwasserproblematik, einer langsamen Erwärmung, eine hohe Mobilität der im Grundwasser gelösten Nährstoffe sowie den eingeschränkten Wurzelraum sind die Böden für den Ackerbau kaum attraktiv. Der Ah-Horizont ist zwischen 20-30 cm mächtig, humos und meist kalkarm. Der als G-Horizont bezeichnete, ton- und lehmreiche Unterboden entsteht durch chemische Verwitterung. Aufgrund von Sauerstoffmangel im nassen Grundwasserbereich, werden rostfarbige Eisen- und Manganhydroxide reduziert und somit zu löslichen zweiwertigen Eisen- und Manganoxiden. In dem darüber liegenden Bereich, in dem das Grundwasser schwankt werden diese durch Luftzufuhr als fleckige Bänder ausgeschieden. Im darunter liegenden Horizont (Reduktionshorizont) wird die „Fleckigkeit“ von grün-blau-grauen Schichten abgelöst. [www.hypersoil.uni-muenster.de]

Abbildung Gley: [www.hypersoil.uni-muenster.de]

 

2.4 Pseudogley 

Pseudogley ist hauptsächlich auf tonreichen und feinsand- und schluffreichen Substraten in Verebnungen und Geländemulden zu finden. Der Boden besteht aus einem Zweischichtprofil, dem Primär und dem Sekundär Pseudogley. Der Primäre Pseudogley entsteht durch Sedimentation. Es ist eine wasserleitende Schicht mit einer recht groben Textur im Al-Horizont. Der Sekundär Pseudogley entsteht dagegen aus Parabraunerden mit starken Tonverlagerungen und bildet eine wasserstauende und tonarme Schicht im Bt-Horizont. Damit die zwei Schichten entstehen, wird ein Wechsel zwischen unterschiedlich langen Nass-, Feucht- und Trockenphasen benötigt. Das Profilbild ist, wie für den Pseudogley typisch „marmorisiert“, im Bt-Horizont wird dieses zusätzlich durch rötlich-rostbraune Farben mit grauen Streifen und Flecken durchsetzt. Das Schichtsystem ist Voraussetzung für die Entstehung des Bodens. Das Niederschlagswasser dringt durch den durchlässigen Al-Horizont und bildet über dem undurchlässigen Bt-Horizont einen flachstehenden Stauwasserkörper. Dieser trocknet erst aus, wenn sommerliche Temperaturen vorherrschen und die Pflanzen das gestaute Wasser verbraucht haben. Die zeitliche Begrenzung der Nass- und Trockenphasen hängen von verschiedenen Indikatoren ab: Tiefenlage des Staukörpers, Textur des Al-Horizont, dem Relief der Oberfläche des Wasserstauers sowie der Bodenoberfläche, Niederschlagsmenge und deren Verteilung, Temperatur und Luftfeuchtigkeit.

Während der Nassphasen ist das Bodenleben stark eingeschränkt aufgrund des Luftmangels. Die Durchwurzelung findet weitgehend nur im Al-Horizont statt, da dieser lockerer, gut durchlüftet und wasserdurchlässig ist. Ohne Meliorationsmaßnahmen, also eine Verbesserung der Eigenschaften des Bodens (z.B. durch Drainagen, Kalkung, Entwässerung, Düngung usw.) ist der Pseudogley ackerbaulich nicht oder nur wenig nutzbar.

[www.hypersoil.uni-muenster.de] [www.bodenkunde.uni-hohenheim.de]

Abbildung Pseudogley: [www.hypersoil.uni-muenster.de]

 

2.5 Podsol

Podsol bedeutet so viel wie „aschefarbener Boden“. Der Horizont der namensgeben ist und eine gebleichte sowie violettstichig-hellgraue Färbung hat, folgt unter einer Rohhumusauflage und einem dünnen Humushorizont. In dem „aschefarbenen“ Horizont sind Humus und Eisen ausgewaschen, lagern sich jedoch mit braunschwarzer und rotbrauner Färbung im darunterliegenden Bereich wieder an. Der Bereich ist oftmals sehr fest und ist oft durch braunschwarze bis rostbraune Bänder im Untergrund begleitet. Die Böden sind typisch für humide kühlgemäßigte Klimagebiete, sie sind in den subpolaren jedoch die am meisten verbreiteten Böden. Die Entwicklung des Bodens findet auf Standorten mit nährstoffarmem Ausgangsgestein statt, dazu gehören Sandstein, Granit, Flugsand und andere. Des Weiteren sind die Standorte von hohen Niederschlägen, einer hohen Luftfeuchtigkeit und einer geringen Jahresmitteltemperatur geprägt. Mit einer starken Versauerung ist die Podsolierung verbunden, wodurch Streurückstände auf Heide- oder Nadelwaldstandorten von Mikroorganismen nur schwer abgebaut werden können. Dies führt zu mächtigen Humusauflagen woraus organische Säuren freigesetzt werden. Diese verbinden sich mit Aluminium und Eisen der verwitterten Minerale zu wasserlöslichen Stoffen. Die Stoffe werden anschließend in den Unterboden ausgewaschen, wo die typische Horizontalabfolge - durch die Ausfällung der Stoffe aufgrund geänderter chemischer Bedingungen - der Podsole entsteht. Es besteht die Möglichkeit, den Boden durch Kalkdüngung, Aufbrechen des festen Gesteins, intensive Humuspflege und Bewässerung wieder ackerbaulich nutzbar zu machen. [www.hypersoil.uni-muenster.de] [www.bodenkunde-online.de]

Abbildung Podsol: [www.hypersoil.uni-muenster.de]

 

 

 

 

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