Böden und Bodenfunktionen in Ökosystemen, Landschaften und Ballungsgebieten: mit 78 Tabellen
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Renningen
expert-Verl.
2001
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| Schriftenreihe: | Forum EIPOS
7 |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
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| adam_text | Titel: Böden und Bodenfunktionen in Ökosystemen, Landschaften und Ballungsgebieten
Autor: Fiedler, Hans Joachim
Jahr: 2001
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung..................
2 Definition, Aufbau und Bedeutung der Böden........................................................ 3
2.1 Der Boden als Naturkörper................................................................................................... 3
2.2 Das Bodenprofil und seine Horizonte .............................................................................. 7
2.3 Bedeutung des Bodens........................................................................................................... 11
2.4 Zusammenfassung.................................................................................................................... 12
3 Bodenbestandteile.................................................................................................................. 13
3.t Feste Bestandteile..................................................................................................................... 13
3.1
3.1
3.1
3.1
3 1
Bodenminerale und amorphe anorganische Bestandteile ......................................... 13
.1 Silicate und Quarz.................................................................................................................... 14
.2 Tonminerale................................................................................................................................ 22
.3 Nichtsiücate................................................................................................................................ 31
.4 Mineralbestand der Böden.................................................................................................... 34
3.1.2 Organische Substanz (Humus)............................................................................................ 35
3.2 Flüssige und gasförmige Bestandteile.............................................................................. 43
3.2.1 Bodenwasser............................................................................................................................... 44
3.2.2 Bodenluft..................................................................................................................................... 48
3.3 Wurzeln und Edaphon............................................................................................................ 49
3.3.1 Wurzeln........................................................................................................................................ 49
3.3.2 Bodenfauna................................................................................................................................. 53
3.3.2.1 Gruppierung der Bodentiere................................................................................................. 54
3.3.2.2 Wirbellose Bodenfauna.......................................................................................................... 55
3.3.2.3 Veitebraten ................................................................................................................................. 59
3.3.3 Bodenmikroflora....................................................................................................................... 59
3.3.3.1 Bakterien und Aktinomyzeten............................................................................................. 60
3.3.3.2 Pilze............................................................................................................................................... 62
3.3.3.3 Algen und Flechten.................................................................................................................. 64
3.4 Zusammenfassung.................................................................................................................... 65
4 Bodenbildende Faktoren................................................................................................... 67
4.1 Gestein.......................................................................................................................................... 67
4.1.1 Magmatite................................................................................................................................... 70
4.1.2 Sedimentite................................................................................................................................. 79
4.1.2.1 Klastische Sedimentgesteine................................................................................................ 80
4.1.2.2 Chemische und biogene Sedimentgesteine..................................................................... 87
4.1.3 Metamorphite............................................................................................................................. 92
4.1.4 Vom Gestein zum Boden ...................................................................................................... 95
4.1.4.1 Periglaziäre Lockergesteinsdecken im Mittelgebirge und Hügelland......................... 96
4.1.4.2 Periglaziäre Deckzone im Tiefland ................................................................................... 102
4.2 Klima............................................................................................................................................. 103
4.2.1 Klima und Verwitterung........................................................................................................ 103
4.2.2 Klima und Bodenausbildung................................................................................................ 106
4.2.2.1 Böden arktischer Bereiche.................................................................................................... 108
4.2.2.2 Böden gemäßigt-humider Bereiche................................................................................... 110
4.2.2.3 Böden tropischer Bereiche.................................................................................................... 111
4.3 Relief............................................................................................................................................. 111
4.3.1 Bodenausbildung im Tiefland ............................................................................................. 114
4.3.2 Bodenausbildung an Hängen ............................................................................................... 114
4.3.3 Höhenzonale Bodenausbildung (Gebirgsböden).......................................................... 120
4.4 Wasser.......................................................................................................................................... 121
4.4.1 Böden mit Sickerwasser oder aszendierendem Wasser............................................. 121
4.4.2 Böden mit Stau- und Grundwasser.................................................................................... 121
4.4.3 Böden im Fließwasserbereich und subhydrische Böden........................................... 122
4.5 Organismen................................................................................................................................. 122
4.5.1 Zur Wirkung der Bodenorganismen.................................................................................. 122
4.5.2 Zur Wirkung der Vegetation................................................................................................ 123
4.6 Menschliche Arbeit.................................................................................................................. 124
4.6.1 Von der Natur- zur Kulturlandschaft................................................................................ 124
4.6.2 Veränderung der Böden durch Bodenbewirtschaftung.............................................. 125
4.7 Zeit................................................................................................................................................. 127
4.7.1 Geologische Zeitskala............................................................................................................. 127
4.7.1.1 Tertiär............................................................................................................................................ 128
4.7.1.2 Pleistozän..................................................................................................................................... 128
4.7.1.3 Holozän........................................................................................................................................ 131
4.7.2 Alter der Böden......................................................................................................................... 132
4.8 Zusammenwirken der Faktoren, Änderungen in Raum und Zeit........................... 133
4.8.1 Zeitlicher Ablauf....................................................................................................................... 134
4.8.2 Räumliche Übergänge........................................................................................................... 137
4.9 Zusammenfassung....................................................................................................................137
5 Bodenbildende Prozesse......................................................................................................141
5.1 Grundprozesse........................................................................................................................... 142
5.1.1 Verwitterung .............................................................................................................................. 142
5.1.1.1 Physikalische Verwitterung.................................................................................................. 142
5.1.1.2 Chemische Verwitterung.......................................................................................................145
5.1.1.3 Biologische Verwitterung.....................................................................................................150
5.1.1.4 Verwitterungsstabilität, Verwitterungstiefe und Verwitterungsgrad ...................... 152
5.1.2 Verlagerungsprozesse, Pedoturbationen.......................................................................... 156
5.1.3 Gefügebildung...........................................................................................................................158
5.2 Spezielle bodengenetische Prozesse.................................................................................. 158
5.2.1 Humusakkumulation und Bildung von Humusformen..............................................158
5.2.1.1 Humifizierung des Ausgangsmaterials............................................................................. 158
5.2.1.2 Terrestrische Humusformen.................................................................................................161
5.2.1.3 Semiterrestrische und subhydrische Humusformen....................................................167
5.2.2 Verlehmung und Verbraunung............................................................................................168
5.2.3 Lessivierung (Tonverlagerung)........................................................................................... 168
5.2.4 Podsolierung............................................................................................................................... 169
5.2.5 Redoximorphose (Vergleyung. Pseudovergleyung) ................................................... 170
5.2.6 Versalzung, Carbonatisierung und Verkrustung .......................................................... 173
5.2.7 Rubefizierung und Desilifizierung (Fersiallitisierung und Ferrallitisierung)... 174
5.3 Zusammenfassung.................................................................................................................... 175
6 Bodeneigenschaften 177
6.1 Physikalische Eigenschaften................................................................................................ 177
6.1.1 Gründigkeit................................................................................................................................. 177
6.1.2 Körnung und Bodenart (Bodentextur).............................................................................. 178
6.1.3 Aggregate und Poren (Bodengefüge) ............................................................................... 186
6.1.3.1 Bindigkeit.................................................................................................................................... 186
6.1.3.2 Bodengefüge............................................................................................................................... 187
6.1.3.3 Bodendichte und Bodenporosität....................................................................................... 195
6.1.4 Bodenwasser und Bodentemperatur..................................................................................201
6.1.4.1 Infiltration ...................................................................................................................................201
6.1.4.2 Wasserspeicherung..................................................................................................................202
6.1.4.3 Bodenwasserpotentiale...........................................................................................................203
6.1.4.4 Pflanzen verfügbares Wasser................................................................................................208
6.1.4.5 Wasserbewegung (Wassertluß)...........................................................................................212
6.1.4.6 Wasserdampfbewegung.........................................................................................................217
6.1.4.7 Wasserhaushalt..........................................................................................................................218
6.1.4.8 Konsistenzbereiche und Scherfestigkeit..........................................................................225
6.1.4.9 Strahlung, Bodenwärmefluß und Bodentemperatur....................................................226
6.1.5 Bodengashaushalt (Gasaustausch).....................................................................................233
6.1.6 Bodenfarbe..................................................................................................................................236
6.2 Chemische Eigenschaften .....................................................................................................237
6.2.1 Sorptionseigenschaften...........................................................................................................239
6.2.1.1 Kationenaustausch ...................................................................................................................244
6.2.1.2 Kationenaustauschkapazität und Basensättigung.........................................................245
6.2.1.3 Sauer wirkende Kationen ......................................................................................................247
6.2.1.4 Anionenaustausch ....................................................................................................................248
6.2.2 Azidität und Pufferkapazität.................................................................................................249
6.2.2.1 Bodenazidität und Bodenalkalität......................................................................................249
6.2.2.2 Pufferkapazität und Pufferbereiche...................................................................................256
6.2.3 Redoxpotential des Bodens ..................................................................................................259
6.2.4 Gehalt und Bindungszustand von Bodenelementen....................................................261
6.2.4.1 Makronährelemente.................................................................................................................262
6.2.4.2 Mikronährelemente..................................................................................................................269
6.3 Biologische Bodeneigenschaften .......................................................................................282
6.3.1 Bodenleben und biologische Vielfalt................................................................................273
6.3.2 Zahl, Masse und Verteilung der Organismen im Boden...........................................275
6.3.3 Biologische und enzymatische Aktivität.........................................................................277
6.3.4 Bodenbiologischer Stoffumsatz..........................................................................................281
6.3.4.1 Kohlenstoffumsatz...................................................................................................................281
6.3.4.2 Stickstoffumsatz........................................................................................................................284
6.3.5 Rhizosphäre und Mykorrhiza...............................................................................................287
6.3.5.1 Rhizosphäre................................................................................................................................287
6.3.5.2 Mykorrhiza..................................................................................................................................287
6.4 Zusammenfassung....................................................................................................................289
7 BodenklassifikationssySterne und bodengeographische Einheiten................293
7.1 Soil Taxonomy (USA)............................................................................................................294
7.1.1 Bodennomenklatur...................................................................................................................294
7.1.2 Diagnostische Bodeneigenschaften und Bodenhorizonte.........................................296
7.1.3 Soil Orders..................................................................................................................................298
7.1.3.1 Beschreibung der ordere........................................................................................................298
7.2 Böden der Weltbodenkarte (FAO).....................................................................................303
7.2.1 Bodengruppen............................................................................................................................303
7.3 Systematik der Böden Deutschlands.................................................................................311
7.3.1 Terrestrische Böden.................................................................................................................313
7.3.1.1 Klasse: Terrestrische Rohböden - Ai/C-Profil .............................................................313
7.3.1.2 Klasse: Ah/C-Böden................................................................................................................313
7.3.1.3 Klasse: Schwarzerden (Steppenboden) Ah/C-Profil...................................................317
7.3.1.4 Klasse: Pelosole Ah/P/C- Profil..........................................................................................319
7.3.1.5 Klasse: Braunerden..................................................................................................................320
7.3.1.6 Klasse: Lessives........................................................................................................................323
7.3.1.7 Klasse: Podsole.........................................................................................................................326
7.3.1.8 Klasse: Stauwasserböden......................................................................................................328
7.3.1.9 Kolluvisole (Ah/M/II-Profil) ...............................................................................................331
7.3.2 Semiterrestrische Böden (Grundwasser- und Überflutungsboden).......................331
7.3.2.1 Klasse: Auenböden..................................................................................................................332
7.3.2.2 Klasse: Gleye.............................................................................................................................334
7.3.2.3 Klasse: Marschen .....................................................................................................................335
7.3.3 Subhydrische Böden und Moorböden..............................................................................338
7.3.3.1 Klasse: Natürliche Moore .....................................................................................................338
7.3.4 Anthropogene Böden..............................................................................................................340
7.3.4.1 Terrestrische anthropogene Böden (Terrestrische Kultosole).................................341
7.3.4.2 Anthropogen veränderte Moorböden und kultivierte Moore...................................343
7.3.5 Quartäre und präquartäre Paläoböden..............................................................................344
7.3.5.1 Klasse: Terrae calcis................................................................................................................344
7.3.5.2 Klasse: Fersiallitische und ferrallitische Paläoböden bzw.
Piastosole und Latosole ........................................................................................................346
7.3.5.3 Paläoböden des Quartärs .......................................................................................................347
7.4 Bodengesellschaften und Boden Verbreitung..................................................................348
7.4.1 Bodenformen, Bodengesellschaften und Bodenregionen.........................................349
7.4.2 Bodenlandschaften Deutschlands.......................................................................................352
7.4.2.1 Bodengesellschaften der norddeutschen Jung- und
Altmoränenlandschaften........................................................................................................353
7.4.2.2 Bodengesellschaften der Löß- und Sandlöß-Landschaften......................................357
7.4.2.3 Bodengesellschaften der Berg- und Hügelländer.........................................................358
7.4.2.4 Bodengesellschaften der Flußlandschaften ....................................................................361
7.4.3 Bodenkarten................................................................................................................................362
7.5 Zusammenfassung....................................................................................................................367
8 Bodenökologie und Bodenkultur....................................................................................369
8.1 Bodenfunktionen ......................................................................................................................369
8.2 Bodenfonds und Nutzungsformen des Bodens............................................................371
8.2.2 Art und Intensität der Landnutzung...................................................................................374
8.2.2.1 Forst- und wasserwirtschaftliche Nutzung.....................................................................376
8.2.2.2 Landwirtschaftliche Bodennutzung...................................................................................390
8.3 Erhaltung und Mehrung der Bodenfruchtbarkeit.........................................................393
8.3.1 Bodeneigenschaften und Bodenfruchtbarkeit................................................................393
8.3.2 Bodenfruchtbarkeit und Ertragsfähigkeit........................................................................396
8.3.3 Reproduktion der Bodenfruchtbarkeit..............................................................................398
8.3.4 Grundlagen der Bodenbearbeitung, Düngung und Melioration .............................399
8.3.4.1 Bodenbearbeitung ....................................................................................................................399
8.3.4.2 Kalkung und Düngung...........................................................................................................401
8.3.4.3 Bodenmeliorationen ................................................................................................................407
8.4 Standortgerechte und nachhaltige Nutzung des Bodens............................................412
8.4.1 Nährstoffkreislauf und Nährstoffbilanzen von Waldökosystemen .......................413
8.4.2 Bodentyp, natürliche Vegetation und Bodennutzung.................................................420
8.5 Bodenbewertung und Bodeninformationssysteme ......................................................427
8.5.1 Bodenbewertung und Bodenschätzung............................................................................427
8.5.2 Bodeninformationssysteme ..................................................................................................430
8.6 Zusammenfassung....................................................................................................................431
9 Bodenschutz und Bodensanierung ................................................................................433
9.1 Begründung und Ziele............................................................................................................433
9.2 Bodenbelastungen und Bodenveränderungen ...............................................................436
9.2.1 Physikalische Belastungen....................................................................................................437
9.2.1.1 Radioaktive Strahlung............................................................................................................437
9.2.
9.2.
9.2.
9.2.
.2 Bodenverdichtungen ...............................................................................................................438
.3 Bodenerosion .............................................................................................................................441
.4 Bodenvernässung......................................................................................................................448
.5 Bewässerung...............................................................................................................................449
9.2.1.6 Bodenversiegelung...................................................................................................................449
9.2.1.7 Streunutzung und Waldbrand..............................................................................................450
9.2.2 Chemische Belastungen.........................................................................................................451
9.2.2.1 Eutrophierung............................................................................................................................452
9.2.2.2 Belastungen des Bodens durch Luftverunreinigungen ..............................................453
9.2.2.3 Versauerung, Entbasung und Alkalisierung von Waldböden..................................457
9.2.2.4 Belastung mit Schwermetallen............................................................................................463
9.2.2.5 Belastung mit organischen Stoffen....................................................................................468
9.2.2.6 Rezykiierung organischer Abprodukte ............................................................................473
9.2.3 Biologische Belastungen.......................................................................................................475
9.2.4 Bodendauerbeobachtungsflächen und Grundwasserschutzgebiete.......................477
9.2.5 Extensivierung und Bodenrenaturierung.........................................................................478
9.3 Bodensanierung.........................................................................................................................480
9.3.1 Deponierung und Bodensicherungsverfahren ...............................................................482
9.3.2 On-site-Dekontaminationsverfahren.................................................................................484
9.3.2.1 ln-situ-Reinigungsverfahren ................................................................................................484
9.3.2.2 Ex-situ-Reinigungsverfahren...............................................................................................490
9.3.3 Off-site-Reinigungsverfahren..............................................................................................491
9.3.4 Altlastensanierung und komplexer Bodenschutz.........................................................492
9.4 Bodenrestaurierung in Bergbaufolgelandschaften.......................................................495
9.5 Rechtliche Regelungen (Bodenschutzgesetz)................................................................499
9.6 Zusammenfassung....................................................................................................................506
10 Geschichte der Bodenkunde.............................................................................................509
10.1 Frühe Erfahrungen bei der Bodenkultur..........................................................................509
10.2 Beginn der wissenschaftlichen Bodenkunde im 18. Jahrhundert .........................512
10.3 Entwicklung der Bodenkunde als Wissenschaft seit dem 19. Jahrhundert.......515
10.3.1 Bodengeologische Richtung.................................................................................................515
10.3.2 Bodenchemische Richtung ...................................................................................................519
10.3.3 Bodenphysikalische Richtung.............................................................................................522
10.3.4 Bodenbiologische Richtung.................................................................................................524
10.3.5 Bodengenetische und bodensystematische Richtung .................................................526
10.4 Zusammenfassung....................................................................................................................530
11 Literatur.....................................................................................................................................531
11.1 Zeitschriften................................................................................................................................531
11.2 Lehr- und Fachbücher.............................................................................................................532
11.3 Methodenbücher und Karten................................................................................................547
11.4 Zeitschriften- und Buchartikel. Dissertationen.............................................................552
Anhang
Maßeinheiten und Umrechnungen.................................................................................................563
Sachregister...............................................................................................................................................573
Farbtafeln ..................................................................................................................................................593
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