Bodenkunde: Pedogenese, Bodentypen, Degradation & Schutz

Bodenbildung und Pedogenese: Prozesse & Faktoren

Chemische und Biologische Verwitterung

• Erhöhung des Anteils der Tonmineralfraktion durch chemische Verwitterung von Mineralien und Sedimenten, gelegentlich auch durch geologische Agenten.
• Die Menge an toter organischer Materie und Humus erhöht sich, wobei ein Gleichgewicht zwischen erzeugter und mineralisierter Nekromasse durch Zersetzer hergestellt wird.
• Die Menge und Vielfalt des Lebens im Boden nimmt zu.
• Die Bodenporosität steigt ebenfalls infolge der schwammigen Humustextur und der Aktivität von Lebewesen.

Bodenentwicklung und Horizontdifferenzierung

Der Wasserdurchfluss verursacht die fortschreitende Differenzierung der Horizonte durch Auswaschung (A) und Akkumulation (B). Die Dicke dieser Horizonte nimmt progressiv zu, und das Ausgangsmaterial (Muttergestein) befindet sich immer in größerer Tiefe. Auch die Dicke des Übergangshorizonts nimmt durch intensive chemische Verwitterung und biologische Aktivität, der das Grundgestein ausgesetzt ist, zu.

Ökologische Sukzession auf Bodenoberflächen

Auf der Oberfläche kommt es tendenziell zu einer ökologischen Sukzession.

Zonale Bodentypen: Klimatisch Gesteuert

Zonale Böden sind reife Böden, bei denen eine Differenzierung der Horizonte stattgefunden hat. Ihre Eigenschaften werden hauptsächlich durch die Klimazone bestimmt, in der sie sich entwickelt haben; andere Einflussfaktoren auf ihre Struktur sind von untergeordneter Bedeutung.

Böden der Polar- und Periglazialregionen

Niedrige Temperaturen halten das Bodenwasser ganzjährig gefroren und bilden den Permafrost. Im Sommer taut nur die oberste Schicht auf, das sogenannte Mollisol, das sich im Tundra-Ökosystem entwickelt. Die organische Substanz zersetzt sich sehr langsam und reichert sich an, weshalb Permafrost große Vorkommen an Kohlenstoff (C) enthält.

Böden kalter, feuchter Klimazonen (Podsole)

Die reichliche Infiltration und geringe Evaporation führen zu einem Wasserfluss, der eine intensive Auswaschung des A-Horizonts bewirkt. Die organische Substanz bleibt als graue Schicht in den obersten Zentimetern des Bodens erhalten (Podsole), die sich in der Taiga entwickeln.

Böden gemäßigter Klimazonen

Sie zeichnen sich durch eine Fülle von Humus und eine Mischung aus A- und B-Horizonten aus, da in Regenzeiten die Auswaschung und in Sommern der kapillare Aufstieg dominiert.

Schwarzerden der Prärien

Die Schwarzerden sind Prärieböden, die reich an organischen Stoffen sind, was ihnen eine dunkle Farbe verleiht.

Braunerden der Laub- und Mittelmeerwälder

Braunerden in den Laubwäldern haben eine dicke Humusauflage (Horizont O). In den mediterranen Wäldern mit trockenem Klima bilden sich mediterrane Braunerden, die reicher an Lehm sind.

Wüstenböden: Trockenheit und Salzkrusten

Das extrem trockene Klima führt dazu, dass die Infiltration nahezu null ist, während der kapillare Aufstieg, wenn Wasser in der Tiefe verfügbar ist, der einzige große Wasserstrom ist. Die Auswaschung von Kationen ist sehr langsam und findet an der Oberfläche statt, was schließlich zur Bildung einer Salzkruste oder eines Caliche-Horizonts führt. Organisches Material ist aufgrund der geringen Primärproduktion sehr spärlich.

Böden der Tropen: Intensive Auslaugung

Die hohen Niederschläge erzeugen eine intensive Auslaugung, die zu einem Horizont führt, der sehr an Nährstoffen verarmt ist. Die hohe Temperatur begünstigt eine intensive Zersetzung, sodass praktisch keine organische Substanz im Boden verbleibt. Regenwasser führt dazu, dass der C-Horizont eine feste, gesteinsähnliche Konsistenz annimmt und eine Lateritkruste bildet.

Azonale Bodentypen: Gesteinsabhängig

Azonalböden sind unreife Böden, die sich in einem frühen Entwicklungsstadium befinden und stark von der Art des Grundgesteins beeinflusst werden. Struktur und Dynamik werden bestimmt durch:

Lithosole: Gering entwickelte Böden

Diese Böden sind nur schwach entwickelt; das Grundgestein erscheint als dünne A-Horizont-Decke und ist immer noch der ausschlaggebende Faktor für ihre Zusammensetzung und Eigenschaften.

Ranker auf Silikatgestein

Ranker: Lithosole, die sich auf silikatischen Gesteinen wie Granit, Schiefer und Gneisen entwickeln.

Rendzinen auf Kalkgestein

Rendzinen: Lithosole auf Kalkfelsen (Kalkstein und Dolomit), die einen reichen, unlöslichen Tonrückstand bieten.

Halomorphe Böden: Salz- und Gipsgebiete

Sie entwickeln sich in steilen und manchmal salz- oder gipshaltigen Gebieten. Diese Böden sind sehr durchlässig und weisen eine geringe Porosität auf. Sie weisen eine sehr hypertone Umgebung auf, in der die biologische Aktivität stark eingeschränkt ist. Sie bilden eine Salzwüste und sind unfruchtbar.

Hydromorphe Böden (Gleyböden)

Sie entstehen in ständig überfluteten Gebieten. Alle Bodenporen sind mit Wasser gesättigt. Die bakterielle Aktivität ist sehr schnell erschöpft, wodurch stark anoxische Bedingungen entstehen, die dem Boden eine grünlich-graue Farbe verleihen. Bei der Entwicklung in Bodensenkungsbereichen haben sich Röhren gebildet.

Negative Umweltauswirkungen auf Böden

Als Folge der Übernutzung des Bodens durch Landwirtschaft, Viehzucht, Forstwirtschaft und Landnutzung ergeben sich eine Reihe von Umweltauswirkungen.

Bodenerosion: Ursachen und Folgen

Menschlicher Einfluss auf Erosion

Durch menschlichen Einfluss: Intensive Landwirtschaft, die die Bodenfruchtbarkeit mindert, und landwirtschaftliche Maschinen, die die Struktur zerstören, führen zu Bodenerosion.

Überweidung und Abholzung

Überweidung verursacht erhöhte Erosion durch Trittschäden, da die Vegetation in mediterranen Wäldern spärlich ist. Abholzung und unangemessene Aufforstung sowie Waldbrände beschleunigen ebenfalls die Erosion.

Bodenverschmutzung: Chemische Belastungen

Anorganische Dünger (Nitrate und Phosphate), Herbizide und Pestizide sowie die Freisetzung von Schwermetallen belasten den Boden, der einer kontinuierlichen Entgiftung unterliegt, was das Wasser in Flüssen und Seen vergiftet und in die Nahrungskette gelangt. Als Folge von saurem Regen verschlechtern Schadstoffe wie Schwefel- und Stickoxide die Vegetation und verstärken die Bodenerosion.

Bodenversalzung in Trockengebieten

In trockenen Klimaten erhöht Bewässerung kurzfristig die Produktion, führt aber langfristig zur Bodenversalzung.

Wüstenbildung: Degradation Arider Zonen

Dies ist die Bodendegradation in ariden, semiariden und trockenen subhumiden Gebieten, verursacht durch verschiedene Faktoren, einschließlich menschlicher Aktivitäten.

Prozesse der Wüstenbildung

Prozesse, die durch menschliche Aktivitäten zur Wüstenbildung beitragen, sind:

• Zunahme der Trockenheit durch den potenziellen Klimawandel.
• Chemischer Abbau: zunehmende Versalzung und Bodendegradation (saurer Regen, Abwasser etc.).
• Physische Degradation: Verlust der Struktur durch Verdichtung der oberen Bodenhorizonte, durch den Einsatz schwerer Maschinen und Trittschäden.
• Biologischer Abbau: Verlust des Bodenökosystems, der Bodenfauna und -flora, was zum Verlust der Bodenstruktur beiträgt.
• Abholzung und Überweidung, die die Vegetation reduzieren.

Maßnahmen zur Bodenerhaltung und -regeneration

Ackerbauliche Techniken: Brachliegen & Fruchtfolge

• Brachliegen: Besteht aus Brachliegenlassen für eine oder mehrere Jahreszeiten, um die Erholung der Bodennährstoffe durch chemische Verwitterung von Gestein zu ermöglichen. Dies führt zu einer Durchmischung der Horizonte, erhöht die Bodenporosität und -permeabilität und trägt beim Pflügen und Vergraben von Unkraut zur Zufuhr organischer Substanz bei.
• Fruchtfolge: Besteht aus dem Anbau verschiedener Pflanzenarten in jeder Saison, oft mit eingestreuten Hülsenfrüchten, die in ihren Wurzeln symbiotische Bakterien zur Stickstofffixierung (N2) beherbergen.

Bodenentfernung und Wiederherstellung

Vor Baumaßnahmen muss der Boden entfernt werden. Sobald die Arbeiten abgeschlossen sind, erfolgt die Wiederaufforstung mit der gleichen Pflanzenart, die zuvor vorhanden war, oder der Boden wird für den Anbau wiederverwendet.

Wiederbegrünung und Aufforstung

Kann mit krautigen Arten wie Gräsern und anderen Pflanzen erfolgen, die auf sehr kargen Böden Wurzelsysteme entwickeln können, die den Boden halten, oder mit Baumarten wie Kiefern, die auf degradierten Böden wachsen können.

Terrassierung und Wasserbauliche Konstruktionen

• Terrassierung: Schaffung von terrassierten Ebenen in schwierigem Gelände und Kanalisierung des Abflusses.

Risiken: Wüstenbildung und Erosionsgefahr

Diese Risiken können als induzierte Risiken betrachtet werden, die Ökosysteme und menschliche Vermögenswerte beeinträchtigen.

Situation in Spanien: Alarmierender Bodenverlust

In Spanien beträgt der Bodenverlust durch Wassererosion über 1 Million Tonnen pro Jahr, da 53 % der Fläche von signifikanter oder alarmierender Erosion betroffen sind. Die am stärksten betroffenen Regionen sind der Süden: Murcia, Andalusien und Madrid.

Negative Folgen der Bodendegradation

Veränderung der Biosphären-Dynamik

Die Bodengemeinschaft geht verloren, ebenso die N2-Fixierung und die O2-Produktion. Die atmosphärische CO2-Bindung durch die Vegetation hört auf, die organische Akkumulation geht verloren, die Artenvielfalt nimmt ab, die Kapazität der Biosphäre zur CO2-Bindung wird reduziert und der Kohlenstoffkreislauf in der Lithosphäre wird gestört.

Veränderungen Geologischer Prozesse

Wüstenbildung erhöht die Erosionskapazität von Wildwasser und Wind. Der Sedimenttransport nimmt zu und die Wasserkapazität steigt. Dies führt zum Verlust von Trinkwasser, zunehmender Häufigkeit und Schwere von sintflutartigen Überschwemmungen, Hangrutschungen sowie Schäden an der Bodeninfrastruktur.

Hydrologische Veränderungen

Der hydrologische Kreislauf wird drastisch gestört, Infiltration und Grundwasserneubildung sinken, was zu Veränderungen in Feuchtgebieten und Wasserläufen führt, sowie zu einem Verlust der Ergiebigkeit von Brunnen und Quellen und einer Zunahme der Häufigkeit und Stärke von Hochwassern in Flüssen.

Atmosphärische Dynamik und Klima

Durch seine Feuchtigkeit und seine Fähigkeit, Wärme zu absorbieren und zu übertragen, fungiert der Boden als Klimaregulator, eine Funktion, die bei Wüstenbildung verloren geht. Temperaturen werden extremer, das trockene Klima nimmt zu und die Gewalt von Stürmen steigt.

Nachhaltige Landnutzung und Bodenschutz

Prinzipien der Nachhaltigkeit

Sie basiert auf dem Prinzip der nachhaltigen Vorsicht und der anschließenden Gebietsverwaltung (Grundsatz der nachhaltigen Integration) im ganzen Land. Dabei werden Bewertungen je nach Art der Wettergemeinschaft vorgenommen und Maßnahmen an die Bodeneigenschaften angepasst, wobei dies ein bestimmendes Thema in der Agrarpolitik, im Verkehr und in der Infrastruktur, sowie in der Industrie und Stadtplanung ist. Der Grundsatz der nachhaltigen Nutzung besagt, dass die Entnahme die Regenerationsrate nicht überschreiten darf.

Spezifische Maßnahmen gegen Erosion

Die Erde ist eine potenziell erneuerbare Ressource, vorausgesetzt, die Landnutzung ist korrekt. Nach dem Prinzip der nachhaltigen Nutzung sollte die Entnahme die Regeneration nicht überschreiten. Es gilt, Erosion zu verhindern und die Bodenstruktur zu schützen, um die Bodenfruchtbarkeit zu erhalten. In trockenen Klimaten muss die Bewässerungsrate kontrolliert werden, um eine Versalzung des Bodens zu verhindern. Korrektive Maßnahmen, die angewendet werden können, sind:

• Maßnahmen in erodierten Flächen

  • Verbot des Anbaus in steilen Gebieten.
  • Anlegen von Windschutzstreifen gegen Winderosion.

• Agrar- und Forstwirtschaftliche Maßnahmen

  • Verwendung von organischen Düngemitteln (Gülle und Kompost).
  • Fruchtfolge.
  • Bau von Entwässerungssystemen zur Vermeidung von Staunässe und Bodenversalzung.
  • Aufforstung: Stoppt Erosion und kann wirtschaftlichen Nutzen bringen, wenn produktive Arten verwendet werden.
  • Verbesserung des Buschlandes, wo geeignete einheimische Baum- und Straucharten gepflanzt werden können.

• Wasserbauliche Schutzmaßnahmen

  • Bestehen aus Erosionsschutzwerken.