Theory Flashcards
1
Q
Was ist ein Paläoboden und woran erkennt man einen Paläoboden?
A
Ein Paläoboden ist ein fossiler Boden, der in früheren geologischen Zeiträumen gebildet wurde. Man erkennt ihn daran, dass er von jüngeren Sedimenten überlagert und oft durch Verwitterung, Färbung oder Struktur von heutigen Böden abweicht.
2
Q
Wie wird Boden definiert?
A
Boden ist die obere Erdkruste, die aus mineralischen und organischen Bestandteilen besteht, in der Pflanzen wachsen und die durch physikalische, chemische und biologische Prozesse geformt wird.
3
Q
Welche bodenbildenden Prozesse kennen sie?
A
Zu den bodenbildenden Prozessen gehören Verwitterung, Humusbildung, Tonverlagerung (Lessivierung), Podsolierung, Vergleyung, und Versalzung.
4
Q
Was ist Streu?
A
Streu bezeichnet die abgestorbenen organischen Materialien wie Blätter, Zweige oder Tierreste, die sich auf der Bodenoberfläche ansammeln und später zu Humus zersetzt werden.
5
Q
Was ist die Pedosphäre?
A
Die Pedosphäre ist die äußerste Schicht der Erdkruste, in der Bodenbildungsprozesse ablaufen. Sie ist der Bereich, in dem Lithosphäre, Hydrosphäre, Atmosphäre und Biosphäre zusammenwirken.
6
Q
Wichtige Elemente der Pedosphäre
A
Die wichtigsten Elemente der Pedosphäre sind Sauerstoff (O), Silizium (Si), Aluminium (Al), Eisen (Fe), Calcium (Ca), Magnesium (Mg), Natrium (Na), Kalium (K) und Wasserstoff (H). Diese Elemente bilden die mineralischen und organischen Bestandteile des Bodens.
7
Q
Woraus besteht Boden und wie setzen sich diese Bodenbestandteile quantitativ zusammen?
A
Boden besteht aus vier Hauptbestandteilen:
* Mineralische Substanz (~45%): Sand, Schluff und Ton.
* Organische Substanz (~5%): Humus und organisches Material.
* Wasser (~25%): Bodenwasser im Porenraum.
* Luft (~25%): Bodenluft im Porenraum.
8
Q
Was ist ein Pedon?
A
Ein Pedon ist die kleinste dreidimensionale Bodeneinheit, die alle Eigenschaften eines bestimmten Bodens repräsentiert. Es reicht von der Bodenoberfläche bis in den unveränderten Untergrund und misst meist 1 bis 10 Quadratmeter.
9
Q
Permafrostböden: Entstehungsbedingungen und Entstehungsprozess
A
Permafrostböden entstehen in Regionen, in denen die Bodentemperaturen mindestens zwei Jahre lang unter 0°C bleiben. Der Boden friert, weil das Klima dauerhaft kalt ist, wodurch Wasser im Boden gefriert und dieser dauerhaft gefroren bleibt.
10
Q
Nennen Sie 6 Bodenfunktionen und beschreiben Sie diese:
A
Lebensraumfunktion: Böden bieten Lebensraum für Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen.
Regulationsfunktion: Sie regulieren Wasser- und Stoffkreisläufe, z.B. bei der Wasseraufnahme und -speicherung.
Filterfunktion: Böden filtern Schadstoffe aus dem Wasser und tragen zur Reinigung des Grundwassers bei.
Nährstoffspeicher: Böden speichern Nährstoffe, die von Pflanzen genutzt werden können.
Rohstofflieferant: Böden liefern Rohstoffe wie Ton, Kies oder Sand.
Kohlenstoffspeicherung: Böden speichern organischen Kohlenstoff und spielen so eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf.
11
Q
Welche bodenbildenden Faktoren kennen Sie?
A
Die Hauptfaktoren der Bodenbildung sind:
* Ausgangsgestein
* Klima
* Organismen (Pflanzen, Tiere, Mikroorganismen)
* Relief
* Zeit
* Menschliche Einflüsse
12
Q
Welche Parameter beeinflussen die jeweils verschiedenen abiotischen Bodenbildungsfaktoren?
A
Klima: Temperatur, Niederschlag, Wind.
Ausgangsgestein: Mineralzusammensetzung, Härte, Verwitterungsneigung.
Relief: Hangneigung, Höhenlage, Exposition.
Zeit: Dauer, in der die Bodenbildung stattfindet.
Wasserhaushalt: Verfügbarkeit und Bewegung von Wasser.
13
Q
Beschreiben Sie das Verhalten des Biomasseabbaus bei verschiedenen Temperaturen und Feuchtebedingungen.
A
Bei höheren Temperaturen beschleunigen sich mikrobiologische Aktivitäten, was den Biomasseabbau fördert.
Hohe Feuchtigkeit fördert den Abbau, solange Sauerstoff vorhanden ist (aerobe Bedingungen).
Bei niedrigen Temperaturen und trockenem Boden verlangsamt sich der Abbau deutlich, da Mikroorganismen inaktiv werden.
Überschüssige Feuchtigkeit (Staunässe) führt zu anaeroben Bedingungen, die den Abbau verlangsamen und Methanbildung fördern.
14
Q
Wie beeinflusst das Klima die Bodenbildung?
A
Das Klima beeinflusst die Verwitterung des Ausgangsgesteins, den Wasserhaushalt, die Aktivität der Bodenorganismen und den Stoffkreislauf. In warmen und feuchten Klimaten erfolgt die
Bodenbildung schneller durch intensive Verwitterung und höhere biologische Aktivität. In kalten oder trockenen Gebieten verlangsamt sich die Bodenbildung.
15
Q
Wie beeinflusst das Relief die Bodenbildung?
A
Das Relief bestimmt den Wasserabfluss, die Erosion und die Sedimentakkumulation.
Steile Hänge: Schneller Wasserabfluss und Erosion, was die Bodenbildung verlangsamt.
Flache Gebiete: Wasser kann sich sammeln, was die Bodenbildung durch Staunässe und Akkumulation von Sedimenten beschleunigt.
16
Q
Wie beeinflusst Bodenwasser die Bodenbildung?
A
Bodenwasser ist entscheidend für Verwitterungsprozesse, den Transport von Nährstoffen und die Aktivität von Bodenorganismen. Es fördert die chemische Verwitterung, die Lösung von Mineralien und die Bildung von Tonmineralien. Zu viel Wasser kann Staunässe verursachen, während Trockenheit den Bodenbildungsprozess verlangsamt.
17
Q
Biotische Bodenbildungsfaktoren: Welche Faktoren wären das und was ist ihre Bedeutung?
A
Zu den biotischen Bodenbildungsfaktoren zählen Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen:
* Pflanzen: Durch ihre Wurzeln tragen sie zur physikalischen Verwitterung bei und liefern organische Substanz (Humus).
* Tiere: Bodenorganismen wie Regenwürmer mischen den Boden und verbessern die Bodenstruktur.
* Mikroorganismen: Sie zersetzen organisches Material und wandeln Nährstoffe um, die für Pflanzen verfügbar sind.
18
Q
Holozän und Pleistozän: Welche Zeiträume umfassten diese beiden Erdzeitalter?
A
Pleistozän: Vor etwa 2,6 Millionen Jahren bis ca. 11.700 Jahren. Es war geprägt von mehreren Eiszeiten.
Holozän: Begann vor etwa 11.700 Jahren und dauert bis heute an. Es ist das aktuelle, warme Zwischeneiszeitalter.
19
Q
Beschreiben Sie den Schalenaufbau der Erde (Hauptbestandteile, Tiefen):
A
Erdkruste: 0–70 km tief, besteht aus ozeanischer (dünn, basaltisch) und kontinentaler Kruste (dicker, granitisch).
Erdmantel: 70–2.900 km tief, fest, aber plastisch, besteht vor allem aus Silikaten (Peridotit).
Äußerer Kern: 2.900–5.150 km tief, flüssig, hauptsächlich Eisen und Nickel.
Innerer Kern: 5.150–6.371 km tief, fest, hauptsächlich Eisen und Nickel.
20
Q
Stellen Sie den Kreislauf der Lithosphäre dar:
A
Bildung: Magma aus dem Erdmantel kühlt ab und bildet Gesteine (Vulkanismus).
Verwitterung: Gesteine an der Oberfläche zerfallen durch physikalische, chemische und biologische Verwitterung.
Sedimentation: Verwitterungsprodukte werden abgelagert und bilden Sedimente.
Diagenese: Sedimente verfestigen sich zu Sedimentgesteinen.
Metamorphose: Gesteine werden durch Druck und Temperatur umgewandelt.
Subduktion und Aufschmelzung: Gesteine werden in den Erdmantel gezogen, schmelzen auf und der Zyklus beginnt von Neuem.
21
Q
Was ist der Unterschied zwischen Magma und Lava?
A
Magma ist geschmolzenes Gestein, das sich im Erdinneren befindet.
Lava ist Magma, das an die Erdoberfläche gelangt ist und abkühlt.
22
Q
Tiefengesteine – Was sind Charakteristika?
A
Tiefengesteine (auch Plutonite genannt) entstehen, wenn Magma langsam im Erdinneren abkühlt. Charakteristika:
Grobkörnige Struktur, da die Mineralien Zeit haben, große Kristalle zu bilden.
Häufige Beispiele: Granit, Diorit, Gabbro.
23
Q
Vulkanite – Was sind Charakteristika?
A
Vulkanite (auch Ergussgesteine genannt) entstehen, wenn Lava schnell an der Erdoberfläche abkühlt. Charakteristika:
Feinkörnige oder glasige Struktur, da die Kristallisation schnell erfolgt.
Häufige Beispiele: Basalt, Andesit, Rhyolith.
24
Q
Erklären Sie die Begriffe Diagenese und Metamorphose:
A
Diagenese: Prozess, bei dem lockere Sedimente durch Druck und chemische Vorgänge verfestigt werden und zu Sedimentgesteinen werden.
Metamorphose: Umwandlung von Gesteinen durch hohen Druck und Temperatur, ohne dass das Gestein aufschmilzt. Es entstehen metamorphe Gesteine wie Schiefer oder Marmor.
25
Wie entstehen Sedimentgesteine?
Sedimentgesteine entstehen durch die Ablagerung, Verfestigung (Diagenese) und Verwitterung von Sedimenten (Sand, Schlamm, Ton). Diese werden in Schichten abgelagert und durch Druck und chemische Prozesse verfestigt. Beispiele: Sandstein, Kalkstein.
26
Was sind Minerale?
Minerale sind natürliche, anorganische Feststoffe mit einer definierten chemischen Zusammensetzung und einer geordneten Kristallstruktur. Sie sind die Grundbausteine von Gesteinen.
27
Welche Mineralgruppen kennen Sie?
Die wichtigsten Mineralgruppen sind:
*Silikate (z.B. Quarz, Feldspat)
*Oxide (z.B. Hämatit)
*Sulfide (z.B. Pyrit)
*Sulfate (z.B. Gips)
*Carbonate (z.B. Calcit)
*Halogenide (z.B. Halit)
* Phosphate (z.B. Apatit)
28
Erklären Sie die verschiedenen Strukturen primärer Silikate:
Primäre Silikate bestehen aus Silizium-Sauerstoff-Tetraedern (SiO₄), die sich unterschiedlich anordnen:
* Inselsilikate: Isolierte Tetraeder, z.B. Olivin.
* Gruppensilikate: Tetraederpaare, z.B. Epidot.
* Kettensilikate: Einzelne oder doppelte Ketten von Tetraedern, z.B. Pyroxen (Einfachkette), Amphibol (Doppelkette).
* Schichtsilikate: Tetraeder sind zu Schichten verbunden, z.B. Glimmer.
* Gerüstsilikate: Tetraeder bilden ein dreidimensionales Netzwerk, z.B. Quarz, Feldspat.
29
Nennen Sie die wichtigsten primären Silikate – Welche Unterschiede bestehen zwischen den verschiedenen primären Silikaten?
Olivin: Inselsilikat, hohe Dichte, häufig in basischen Gesteinen.
Pyroxen: Kettensilikat (Einfachkette), dunkel, häufig in magmatischen Gesteinen.
Amphibol: Kettensilikat (Doppelkette), enthält Wasser, oft in metamorphischen Gesteinen.
Feldspat: Gerüstsilikat, bildet große Kristalle, Hauptbestandteil der Erdkruste.
Quarz: Gerüstsilikat, sehr hart, chemisch stabil, in vielen Gesteinsarten. Unterschiede bestehen in der Kristallstruktur, chemischen Zusammensetzung und Härte.
30
Erklären Sie den prinzipiellen Aufbau primärer Silikate:
Primäre Silikate bestehen aus Silizium-Sauerstoff-Tetraedern (SiO₄). Diese Tetraeder sind die Grundeinheit und können auf verschiedene Weisen verbunden sein (Einzel, Ketten, Schichten, Gerüste). Die Anordnung der Tetraeder bestimmt die Eigenschaften und Struktur des jeweiligen Silikatminerals.
31
Aufbau und Bedeutung von Tonmineralen:
Tonminerale bestehen aus Schichten von Silizium-Sauerstoff-Tetraedern und Aluminium-Oxid-Oktaedern. Sie haben eine große Oberfläche und eine hohe Kationenaustauschkapazität, wodurch sie wichtige Rollen bei der Speicherung von Nährstoffen und Wasser sowie in der Bodenfruchtbarkeit spielen.
32
Welche Tonminerale kennen Sie, was sind ihre Charakteristika?
Kaolinit: Ein 1:1-Tonmineral, stabil, geringe Quellfähigkeit, wichtig in tropischen Böden.
Illit: Ein 2:1-Tonmineral, geringe Quellfähigkeit, häufig in gemäßigten Klimazonen.
Vermiculit: Ein 2:1-Tonmineral, hohe Quellfähigkeit und Kationenaustauschkapazität.
Smektit (Montmorillonit): Ein 2:1-Tonmineral, sehr hohe Quell- und Schrumpffähigkeit.
Chlorit: Ein 2:1:1-Tonmineral, stabil und häufig in metamorphischen Böden.
33
Was sind 1:1-Tonminerale und wie unterscheiden sie sich von 2:1-Tonmineralen?
1:1-Tonminerale (z.B. Kaolinit) bestehen aus einer Schicht Silizium-Tetraeder und einer Schicht Aluminium-Oktader. Sie haben eine geringe Quellfähigkeit und stabile Strukturen.
2:1-Tonminerale (z.B. Illit, Smektit) haben zwei Schichten Silizium-Tetraeder und eine Schicht Aluminium-Oktader dazwischen. Sie haben höhere Quell- und Schrumpffähigkeiten sowie eine größere Kationenaustauschkapazität.
34
Beschreiben Sie die Bildung von Tonmineralen durch den Prozess der Veränderung der Zwischenschicht am Beispiel des Glimmers:
Beim Verwitterungsprozess von Glimmer, der ein 2:1-Silikat ist, werden Kationen wie Kalium (K⁺) in der Zwischenschicht ausgewaschen. Dadurch öffnet sich die Struktur, und Wasser sowie andere Kationen können in die Zwischenschicht eindringen, was zur Bildung von Tonmineralen wie Illit oder Smektit führt. Diese Umwandlung führt zu einer Erhöhung der Quell- und Schrumpffähigkeit des Minerals.
35
Beschreiben Sie die Umwandlung von Tonmineralen am Beispiel des Glimmers:
Der Glimmer (z.B. Biotit oder Muskovit) verwittert durch den Verlust von Kalium (K⁺) in der Zwischenschicht. Dieser Verlust führt dazu, dass die Bindung zwischen den Schichten schwächer wird. Der Glimmer kann sich zu Illit oder weiter zu Smektit umwandeln, je nach Verfügbarkeit von Wasser und anderen Kationen. Dies verändert die Eigenschaften des Materials, insbesondere seine Quellfähigkeit und Stabilität.
36
Beschreiben Sie die Bildung von Tonmineralen durch Neubildung aus Zerfallsprodukten von Silikaten:
Tonminerale entstehen durch chemische Verwitterung von Silikatmineralen (z.B. Feldspat, Glimmer). Während des Zerfalls werden Silizium, Aluminium und andere Ionen freigesetzt, die in wässriger Lösung gelöst und zu neuen Mineralen umkristallisieren. Diese Neubildung führt zur Entstehung von Tonmineralen wie Kaolinit, Illit oder Smektit, abhängig von den vorherrschenden Umweltbedingungen (Temperatur, pH-Wert, Wasserverfügbarkeit).
37
Erklären Sie den Begriff der spezifischen Oberfläche; wovon ist diese abhängig?
Die spezifische Oberfläche beschreibt die Oberfläche eines Materials pro Masseneinheit (z.B. m²/g). Sie ist entscheidend für die Adsorption von Wasser und Ionen. Die spezifische Oberfläche hängt von der Partikelgröße und der Porosität des Materials ab – je kleiner die Partikel und je poröser das Material, desto größer die spezifische Oberfläche. Tonminerale haben wegen ihrer feinen Struktur besonders große spezifische Oberflächen.
38
In welcher Größenordnung liegt die innere und äußere Oberfläche der Tonminerale Illit, Vermiculit und Montmorillonit?
* Illit: Außere Oberfläche: 70–120 m²/g, keine nennenswerte innere Oberfläche (geringe Quellfähigkeit).
* Vermiculit: Außere Oberfläche: 100–150 m²/g, innere Oberfläche: bis zu 600–700 m²/g (hohe Quellfähigkeit).
* Montmorillonit (Smektit): Außere Oberfläche: 80–120 m²/g, innere Oberfläche: bis zu 800–900 m²/g (sehr hohe Quellfähigkeit).
39
Was ist die elektrische Doppelschicht?
Die elektrische Doppelschicht besteht aus zwei parallelen Lagen elektrischer Ladungen an der Oberfläche von Mineralen oder Partikeln in einer wässrigen Lösung. Eine Schicht besteht aus festgebundenen negativen Ladungen (z.B. an der Oberfläche eines Tonminerals), die zweite Schicht besteht aus positiv geladenen Ionen (Kationen), die aus der Lösung angelagert werden. Diese Doppelschicht beeinflusst die Wechselwirkungen zwischen Mineraloberflächen und gelösten Stoffen.
40
Beschreiben Sie die Ladungsverhältnisse von Silikatschichten der Tonminerale:
Die Silikatschichten der Tonminerale tragen meist eine negative Ladung, die durch den Ersatz von Si⁴⁺ durch Al³⁺ oder durch Mg²⁺ in den Oktaederlagen entsteht (Isomorpher Ersatz). Diese negative Ladung wird durch Kationen (z.B. K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺) in der Zwischenschicht ausgeglichen. Die Anzahl und Art der Ladung sowie die Austauschbarkeit der Kationen bestimmen die Kationenaustauschkapazität (CEC) und das Quellverhalten des Tonminerals.
41
Charakterisieren Sie die wichtigsten Oxide und Hydroxide:
Oxide:
* Hämatit (Fe₂O₃): Ein Eisenoxid, rotbraune Farbe, häufig in tropischen Böden. Es ist hart und stabil und beeinflusst die Bodenfarbe.
* Magnetit (Fe₃O₄): Eisenoxid mit magnetischen Eigenschaften, schwarz, ebenfalls in Böden mit hohem Eisenanteil.
* Quarz (SiO₂): Häufigstes Siliziumoxid, sehr widerstandsfähig gegen Verwitterung, bildet den Hauptbestandteil vieler Böden und Sedimente.
Hydroxide:
* Goethit (FeO(OH)): Eisenhydroxid, gelbbraune Farbe, bildet sich unter feuchten Bedingungen durch Eisenoxidation.
* Gibbsit (Al(OH)₃): Aluminiumhydroxid, häufig in tropischen Böden (Laterit), entsteht durch intensive Verwitterung und Auswaschung von Silikaten.
42
Charakterisieren Sie die wichtigsten Karbonate:
* Calcit (CaCO₃): Weißes bis transparentes Karbonatmineral, Hauptbestandteil von Kalkstein, reagiert stark mit Säuren (z.B. Essigsäure). Verbreitet in Böden arider Regionen.
* Dolomit (CaMg(CO₃)₂): Enthält sowohl Calcium als auch Magnesium. Ähnlich wie Calcit, jedoch weniger reaktionsfreudig mit Säuren. Bildet oft Karbonatgesteine wie Dolomitgestein.
* Aragonit (CaCO₃): Polymorph von Calcit, tritt vor allem in marinen Sedimenten auf, weniger stabil als Calcit.
43
Worin besteht der Unterschied zwischen Calcit und Dolomit?
Calcit besteht ausschließlich aus Calciumcarbonat (CaCO₃), während Dolomit sowohl Calcium- als auch Magnesiumionen enthält (CaMg(CO₃)₂).
Calcit reagiert schneller und intensiver mit Säuren (z.B. Salzsäure), während Dolomit eine schwächere Reaktion zeigt.
44
Wie entstehen Lösskindel?
Lösskindel sind kleine, rundliche Kalkkonkretionen, die in Lössböden vorkommen. Sie entstehen durch die Ausfällung von Calciumcarbonat aus dem Bodenwasser, das in Löss sedimentiert wurde. Bei abnehmender Feuchtigkeit kristallisiert das Kalzium aus und formt kleine, oft runde Konkretionen. Dieser Prozess findet meist in ariden oder semi-ariden Gebieten statt.
45
Wie ist das Edaphon definiert?
Das Edaphon umfasst alle im Boden lebenden Organismen, sowohl die Flora (wie Pilze, Algen) als auch die Fauna (wie Bakterien, Regenwürmer, Insektenlarven). Es ist ein wesentlicher Bestandteil des Bodens und spielt eine zentrale Rolle in den biologischen Prozessen wie der Zersetzung von organischem Material und der Nährstoffkreisläufe.
46
Wie können die Bodenlebewesen eingeteilt werden?
Bodenlebewesen können nach ihrer Größe, ihrem Lebensraum und ihrer Funktion im Boden eingeteilt werden:
* Größenklassifikation: Mikroorganismen (Bakterien, Pilze), Mesofauna (Milben, Springschwänze), Makrofauna (Regenwürmer, Insekten).
* Funktion: Zersetzer, Pflanzenwurzelsymbionten, Räuber, Parasiten.
* Lebensraum: Bodenoberfläche, Streuschicht, mineralische Bodenschicht.
47
Einteilung der Bodenlebewesen und Charakteristika:
* Mikroorganismen: Bakterien, Pilze, Algen, Protozoen. Sie sind hauptsächlich für die Zersetzung organischer Substanz und Nährstoffumsetzung verantwortlich.
* Mesofauna: Milben, Springschwänze, Nematoden. Sie regulieren die mikrobielle Population und zersetzen organische Substanz.
* Makrofauna: Regenwürmer, Käfer, Tausendfüßler. Sie mischen den Boden und verbessern die Bodenstruktur durch ihre Grabaktivität.
48
Allgemeine Charakteristika von Bakterien, Pilzen, Actinomyceten:
Bakterien: Einzellige Mikroorganismen, vielfältige Stoffwechseltypen (aerob, anaerob), spielen eine wichtige Rolle bei der Zersetzung organischer Stoffe und Nährstoffumsetzung (z.B. Stickstofffixierung).
Pilze: Bilden ein Myzelnetzwerk im Boden, zersetzen schwer abbaubares organisches Material (z.B. Lignin) und sind wichtige Symbionten für Pflanzen (Mykorrhiza).
Actinomyceten: Bakterienähnliche Mikroorganismen, die oft fadenförmige Strukturen bilden, wichtige Rolle bei der Zersetzung von komplexen organischen Stoffen (z.B. Zellulose) und Produktion von Antibiotika.
49
Welche speziellen Bakteriengruppen im Boden kennen Sie und welche Funktionen üben diese aus?
Stickstofffixierende Bakterien (z.B. Rhizobium): Fixieren atmosphärischen Stickstoff (N₂) und machen ihn für Pflanzen verfügbar (Symbiose mit Leguminosen).
Nitrifizierende Bakterien (z.B. Nitrosomonas, Nitrobacter): Wandeln Ammonium (NH₄⁺) in Nitrat (NO₃⁻) um, was für Pflanzen verfügbar ist.
Denitrifizierende Bakterien (z.B. Pseudomonas): Reduzieren Nitrat (NO₃⁻) zu gasförmigem Stickstoff (N₂), besonders unter anaeroben Bedingungen.
Ammonifizierende Bakterien: Zersetzen organische Stickstoffverbindungen und setzen Ammonium frei.
50
Was sind Mykorrhiza, welche Funktionen üben sie im Boden aus und welche Vorteile entstehen durch ihre Existenz?
Mykorrhiza sind symbiotische Verbindungen zwischen Pilzen und den Wurzeln von Pflanzen. Der Pilznetzwerk (Myzel) erweitert die Wurzeloberfläche, wodurch die Pflanze besser Wasser und Nährstoffe (insbesondere Phosphat) aufnehmen kann.
Funktionen im Boden: Sie verbessern die Nährstoffaufnahme, fördern die Bodenstabilität durch das Pilzgeflecht und tragen zur Erhöhung der Bodenfruchtbarkeit bei.
Vorteile: Pflanzen erhalten mehr Nährstoffe und Wasser, was ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Stress (z.B. Trockenheit) erhöht. Der Pilz profitiert von den organischen Verbindungen, die die Pflanze über die Photosynthese produziert.
51
Nennen Sie einige Klassifikationssysteme zur Einteilung der Bodenfauna, geben Sie jeweils Beispiele:
Nach Größe:
*Mikrofauna: Bakterien, Protozoen.
*Mesofauna: Milben, Springschwänze.
*Makrofauna: Regenwürmer, Insektenlarven.
Nach Funktion:
*Zersetzer (Detritivoren): Regenwürmer, Pilze, Bakterien.
*Herbivoren: Nematoden, Larven von Insekten.
*Räuber: Raubmilben, Spinnen.
Nach Lebensraum:
*Endogäisch (im Boden lebend): Regenwürmer.
*Epigäisch (an der Bodenoberfläche): Springschwänze, Ameisen.
*Anokie (in organischem Material): Pilzmückenlarven.
52
Aufgaben, Tätigkeiten und Wirkungen von Regenwürmern:
*Durchmischung des Bodens: Regenwürmer graben Gänge und mischen organisches Material mit mineralischem Boden, was die Bodenstruktur verbessert.
*Bioturbation: Ihre Bewegungen lockern den Boden und verbessern die Durchlüftung und Wasserdurchlässigkeit.
*Zersetzung von organischem Material: Sie verarbeiten organische Substanz und fördern die Nährstofffreisetzung.
*Humusbildung: Regenwürmer tragen zur Bildung von Ton-Humus-Komplexen bei.
*Förderung der Bodenfruchtbarkeit: Regenwurmkot ist nährstoffreich und verbessert die Bodenfruchtbarkeit.
53
Wir haben den Begriff der Bioporen besprochen – was sind die Charakteristika?
Bioporen sind stabile Hohlräume im Boden, die durch die Aktivität von Bodenorganismen wie Regenwürmern oder Wurzeln entstehen.
Charakteristika: Sie sind größer als andere Poren, gut durchlüftet, und fördern die Wasserinfiltration und Wurzelpenetration. Bioporen verbessern die Durchwurzelbarkeit des Bodens und erleichtern die Durchmischung und Belüftung.
54
In welchen Größenordnungen kommen die unterschiedlichen Bodenorganismen im Boden vor?
*Bakterien: 10⁷–10⁹ Zellen pro Gramm Boden.
*Pilze: 10–100 Meter Myzel pro Gramm Boden.
*Protozoen: 10⁴–10⁶ Zellen pro Gramm Boden.
*Nematoden: 10–100 Individuen pro Gramm Boden.
*Regenwürmer: 10–300 Individuen pro Quadratmeter.
54
Wie setzt sich die organische Substanz eines Bodens zusammen (Größenordnungen)?
*Frische organische Substanz (Streu): ca. 5–10%.
*Humus: ca. 50–80%, bestehend aus Huminsäuren, Fulvosäuren und Huminen.
*Mikroorganismen und lebende Biomasse: ca. 1–5%.
*Stabile organische Substanz (schwer zersetzbar): ca. 10–20%.
55
Ökologische Ansprüche der Bodenfauna:
*Feuchtigkeit: Bodenorganismen benötigen eine ausreichende Bodenfeuchte für ihre Aktivität und Fortbewegung.
*Temperatur: Sie sind temperaturempfindlich und bevorzugen moderate Bedingungen (z.B. Regenwürmer zwischen 10–20°C).
*Nährstoffversorgung: Abhängig von der Verfügbarkeit organischen Materials als Nahrungsquelle.
*Sauerstoff: Aerobe Organismen benötigen gut belüftete Böden für den Sauerstoffaustausch.
*pH-Wert: Die meisten Bodenorganismen bevorzugen neutrale bis leicht saure Böden.
56
Ökologische Ansprüche der Bodenflora:
*Feuchtigkeit: Bodenpilze und Bakterien benötigen eine gewisse Bodenfeuchte, um aktiv zu bleiben.
*Temperatur: Mikroorganismen haben unterschiedliche Temperaturpräferenzen; mesophile Organismen bevorzugen 20–40°C.
*Nährstoffverfügbarkeit: Mikroorganismen benötigen organische Substanz und mineralische Nährstoffe für ihren Stoffwechsel.
*pH-Wert: Viele Bodenmikroorganismen gedeihen am besten bei einem pH-Wert zwischen 6 und 7.
*Sauerstoffgehalt: Aerobe Organismen brauchen Sauerstoff für ihre Stoffwechselprozesse, anaerobe hingegen leben in sauerstoffarmen Bedingungen.
57
Welche primären und sekundären Prozesse der Bodenbildung kennen Sie?
Primäre Prozesse:
*Verwitterung: Zerfall von Gestein und Mineralien durch physikalische, chemische und biologische Einflüsse.
*Humusbildung: Zersetzung organischen Materials zu Humus, der den Boden fruchtbar macht.
*Mineralisierung: Umwandlung organischer Substanzen in anorganische Nährstoffe (z.B. Stickstoff, Phosphor).
Sekundäre Prozesse:
*Tonverlagerung (Lessivierung): Tonpartikel werden durch Wasser verlagert und lagern sich in tieferen Bodenschichten ab.
*Podsolierung: Nährstoffauswaschung und Bildung von sauren, nährstoffarmen Böden (Podsolen) durch intensive Auswaschung.
*Versalzung: Ansammlung von Salzen in ariden und semi-ariden Gebieten aufgrund von Verdunstung.
*Gleybildung: Bildung von Stauwasserböden durch Wasserüberschuss und Sauerstoffmangel, was zu reduzierenden Bedingungen führt.
58
Beschreiben Sie die unterschiedlichen Arten der Verwitterung:
Physikalische (mechanische) Verwitterung: Zerfall von Gestein in kleinere Partikel ohne chemische Veränderung.
*Frostverwitterung: Wasser dringt in Gesteinsspalten ein, gefriert und dehnt sich aus, wodurch das Gestein aufgesprengt wird.
*Temperaturverwitterung (thermische Verwitterung): Gesteine dehnen sich bei Hitze aus und ziehen sich bei Kälte zusammen, was Spannungen und Risse verursacht.
*Druckentlastung: Durch das Abtragen von Deckschichten dehnt sich das darunter liegende Gestein aus und zerfällt.
Chemische Verwitterung: Umwandlung von Mineralien durch chemische Reaktionen.
*Hydrolyse: Reaktion von Mineralen mit Wasser, bei der neue Mineralien entstehen.
*Oxidation: Reaktion von Mineralen mit Sauerstoff, z.B. Eisenminerale, die zu Eisenoxid (Rost) oxidieren.
*Karbonatisierung: Reaktion von Kohlensäure mit Kalkstein (CaCO₃), was zur Lösung von Kalkstein führt.
Biologische Verwitterung: Verwitterung durch Organismen.
*Wurzelsprengung: Pflanzenwurzeln dringen in Gesteinsspalten ein und vergrößern diese beim Wachstum.
*Mikroorganismen: Mikroorganismen produzieren Säuren, die Mineralien chemisch zersetzen.
59
Erklären Sie den Prozess der thermischen Verwitterung:
Thermische Verwitterung (auch Temperaturverwitterung) entsteht durch die Erwärmung und Abkühlung von Gesteinen, was deren Volumen verändert. Gesteine dehnen sich bei Hitze aus und ziehen sich bei Kälte zusammen. Da verschiedene Minerale unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, entstehen Spannungen im Gestein. Diese Spannungen
führen zur Rissbildung und zum Abplatzen der äußeren Schichten des Gesteins. Dieser Prozess ist besonders in Wüsten und Gebirgsregionen wirksam, wo große tägliche Temperaturunterschiede herrschen.
60
Erklären Sie den Prozess der Frostverwitterung:
Die Frostverwitterung tritt auf, wenn Wasser in Risse und Poren von Gesteinen eindringt. Bei sinkenden Temperaturen gefriert das Wasser zu Eis und dehnt sich um etwa 9% aus. Diese Ausdehnung erzeugt einen hohen Druck auf die umgebenden Gesteinswände, wodurch die Risse weiter aufgesprengt werden. Bei wiederholtem Gefrieren und Auftauen zerfällt das Gestein allmählich in kleinere Partikel. Dieser Prozess ist besonders in Gebieten mit häufigen Frost-Tau-Wechseln aktiv.
61
Wie funktioniert Salzverwitterung?
Bei der Salzverwitterung dringt salzhaltiges Wasser in Gesteinsporen und Risse ein. Wenn das Wasser verdunstet, kristallisieren die Salze und dehnen sich aus. Diese Ausdehnung erzeugt Druck auf das umliegende Gestein und führt zur Bildung von Rissen oder zum Abplatzen kleiner Gesteinsteilchen. Salzverwitterung tritt häufig in ariden Gebieten oder in Küstennähe auf, wo Salzkonzentrationen hoch sind.
62
Beschreiben Sie die verschiedenen Prozesse der chemischen Verwitterung:
Hydrolyse: Wasser reagiert mit Mineralien und führt zur Bildung neuer, stabilerer Mineralien. Z.B. wandelt sich Feldspat durch Hydrolyse in Tonminerale um.
Oxidation: Sauerstoff reagiert mit Mineralien, insbesondere Eisen, und führt zur Bildung von Eisenoxiden (z.B. Rost), was das Gestein schwächt.
Hydratation: Mineralien binden Wassermoleküle, was zu einer Volumenzunahme und damit zu Spannungen im Gestein führt.
Lösung: Lösliche Mineralien wie Kalk oder Gips werden durch Wasser vollständig gelöst und aus dem Gestein ausgewaschen.
Carbonatisierung: Kohlensäure (H₂CO₃) im Regenwasser reagiert mit Kalkstein (CaCO₃), was zur Lösung von Kalzium führt und Hohlräume im Gestein schafft.
63
Wie funktionieren Carbonatverwitterung und Silikatverwitterung?
Carbonatverwitterung: Kohlensäure im Regenwasser reagiert mit Kalziumkarbonat (CaCO₃) in Kalkstein oder Dolomit, wodurch lösliches Calciumhydrogencarbonat (Ca(HCO₃)₂) entsteht. Dies führt zur Auflösung von Kalkgestein und zur Bildung von Karstlandschaften, Höhlen und Hohlräumen.
Silikatverwitterung: Silikatminerale reagieren mit Wasser und Kohlendioxid (CO₂). Dabei werden Kationen wie Kalium, Magnesium oder Kalzium freigesetzt, und die Silikate zerfallen zu Tonmineralen. Ein Beispiel ist die Verwitterung von Feldspat zu Kaolinit.
64
Was ist ein Pseudomycel?
Ein Pseudomycel ist eine fadenförmige Struktur, die von bestimmten Hefepilzen gebildet wird. Es ähnelt einem echten Pilzmycel, besteht aber aus unverzweigten Zellreihen, die nicht vollständig verwachsen sind. Pseudomycelien treten auf, wenn Hefezellen unter suboptimalen Bedingungen wachsen und sich unvollständig trennen. Diese Struktur hat nicht die gleiche Funktion oder Stabilität wie das Myzel echter Pilze.
65
Mit welchen chemischen Reaktionen kann die Carbonatverwitterung dargestellt werden?
Die Carbonatverwitterung lässt sich durch folgende chemische Reaktionen beschreiben:
1. Reaktion von Kalkstein mit Kohlensäure: Kalkstein wird durch Kohlensäure aufgelöst, wobei lösliches Calciumhydrogencarbonat entsteht.
2. Reaktion von Dolomit mit Kohlensäure: hierbei werden sowohl Calcium als auch Magnesium durch Kohlensäure gelöst und als Bikarbonate freigesetzt.
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Mit welchen chemischen Reaktionen kann die Silikatverwitterung dargestellt werden?
Die Silikatverwitterung kann durch folgende Reaktionen beschrieben werden:
1. Verwitterung von Kalifeldspat zu Kaolinit: Feldspat wird durch Kohlendioxid und Wasser zu Tonmineralien wie Kaolinit umgewandelt, während Kalium und gelöstes Silikat freigesetzt werden.
2. Verwitterung von Olivin: Olivin wird durch Kohlensäure aufgelöst, wobei Magnesiumionen, Bikarbonate und gelöstes Silikat freigesetzt werden.
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Beschreiben Sie die Teilbereiche des Verwitterungsprozesses „Oxidation“:
1. Oxidation von Eisenhaltigen Mineralen: Eisenhaltige Minerale wie Pyrit oder Olivin oxidieren, indem das Eisen in der Gegenwart von Sauerstoff zu Eisenoxid umgewandelt wird. Diese Reaktion führt zur Bildung von Eisenhydroxid, das oft als Rost in Böden sichtbar ist.
2. Bildung von Eisenoxiden: unter weiteren Einflüssen kann das Eisenhydroxid zu stabileren Eisenoxiden wie Hämatit oder Goethit weiterreagieren. Diese Minerale verleihen Böden ihre typische rote oder gelbliche Färbung.
3. Oxidation von Sulfiden: bei der Oxidation von Pyrit entsteht Schwefelsäure, was zur Versauerung des Bodens führt.
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Erklären Sie verschiedene Typen der biologischen Verwitterung in ihren Unterschieden und ihrer Wirkung:
Mechanische biologische Verwitterung: Wurzeln von Pflanzen wachsen in Gesteinsrisse und üben Druck auf das Gestein aus, was zur Vergrößerung der Risse und zum Zerfall des Gesteins führt. Dieser mechanische Prozess führt zu einer physischen Aufspaltung des Gesteins.
Chemische biologische Verwitterung: Pflanzenwurzeln und Bodenorganismen (z.B. Bakterien, Pilze) scheiden organische Säuren aus, die Mineralien angreifen und chemisch zersetzen. Zum Beispiel produzieren Pilze organische Säuren, die Kalzium und Magnesium aus Gesteinen lösen.
Biochemische Verwitterung: Mikroorganismen wie Bakterien und Flechten produzieren Enzyme oder Säuren, die Mineralien chemisch verändern. Ein Beispiel ist die Fähigkeit von Flechten, Gesteine durch Säureproduktion zu zersetzen, indem sie die Mineralstruktur angreifen.
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Geben Sie Beispiele für unterschiedliche chemische Stabilität von Gesteinen – warum sind Gesteine unterschiedlich stabil?
Beispiele für stabile Gesteine:
* Quarz (SiO₂): Sehr chemisch stabil, da es kaum mit Wasser oder Säuren reagiert und nur langsam verwittert.
* Granite: Bestehen hauptsächlich aus Quarz und Feldspat, die relativ langsam verwittern.
Beispiele für weniger stabile Gesteine:
* Basalt: Enthält Minerale wie Olivin und Pyroxen, die schneller verwittern, weil sie anfälliger für Hydrolyse und Oxidation sind.
* Kalkstein (CaCO₃): Relativ instabil gegenüber Säuren und verwittert schnell in sauren Umgebungen (z.B. durch Carbonatverwitterung).
Warum sind Gesteine unterschiedlich stabil?
*Mineralzusammensetzung: Gesteine, die aus stabilen Mineralen wie Quarz bestehen, sind widerstandsfähiger gegen chemische Verwitterung als solche mit leicht löslichen Mineralien wie Kalziumcarbonat oder Eisenoxiden.
*Kristallstruktur: Dichter gepackte Kristallstrukturen, wie bei Quarz, machen Gesteine stabiler, während weniger dichte Strukturen leichter verwittern.
*Reaktionsbereitschaft mit Wasser: Minerale, die leicht mit Wasser oder Säuren reagieren (z.B. Feldspat), verwittern schneller als solche, die chemisch inert sind (z.B. Quarz).
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Woher stammt die organische Bodensubstanz?
Die organische Bodensubstanz stammt aus abgestorbenen Pflanzenresten (Blätter, Wurzeln, Holz), tierischen Überresten und Exkrementen sowie aus den Ausscheidungen und dem Abbau durch Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze.
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Wie stellen sich im globalen Vergleich die oberirdischen und unterirdischen Vorräte an organischem Kohlenstoff dar?
Unterirdisch, im Boden, befindet sich mehr organischer Kohlenstoff als oberirdisch. Schätzungen zufolge speichern Böden weltweit etwa dreimal so viel Kohlenstoff wie die gesamte oberirdische Biomasse (Pflanzen, Bäume).
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Geben Sie Beispiele für unterschiedliche Mengen an Bestandesabfällen von Kohlenstoff bei verschiedenen Nutzungsarten an:
*Wälder: Hoher Kohlenstoffgehalt, da Bäume und Pflanzen große Mengen an Biomasse produzieren, die im Boden abgebaut wird.
*Grünland: Mittlere Kohlenstoffspeicherung, da Grasbestände weniger Biomasse abwerfen, aber eine tiefe Wurzelstruktur haben.
*Ackerland: Geringerer Kohlenstoffgehalt, da die organische Substanz durch Ernteentnahme und Bodenbearbeitung schneller abgebaut wird.
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C/N-Verhältnis: Was ist das und warum spielt es eine Rolle im Kohlenstoffkreislauf?
Das C/N-Verhältnis ist das Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff in organischer Substanz. Es beeinflusst den Abbau der organischen Substanz durch Mikroorganismen. Ein hohes C/N-Verhältnis (z.B. Holz) verlangsamt den Abbau, da Mikroorganismen Stickstoff für den Abbauprozess benötigen. Ein niedriges Verhältnis (z.B. frisches Laub) beschleunigt den Abbau.
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Charakterisieren Sie die „Nichthuminstoffe“ der organischen Bodensubstanz – in welchen Größenordnungen kommen sie in Böden vor?
Nichthuminstoffe sind leicht abbaubare organische Verbindungen wie Zucker, Proteine, Fette, Aminosäuren und Zellulose. Sie machen etwa 10-20% der organischen Bodensubstanz aus und zersetzen sich relativ schnell, wodurch sie Nährstoffe freisetzen.
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Was sind Huminstoffe, welche Funktionen erfüllen sie im Boden?
Huminstoffe sind komplexe, hochmolekulare organische Verbindungen, die aus dem Abbau von Pflanzen- und Tiermaterial entstehen. Sie verbessern die Bodenstruktur, erhöhen die Wasser- und Nährstoffspeicherung, puffern den pH-Wert und fördern das Bodenleben. Sie sind auch wichtig für die Kohlenstoffspeicherung im Boden.
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Bauprinzip der Huminstoffe:
Huminstoffe bestehen aus einer Vielzahl von funktionellen Gruppen wie Carboxyl-, Hydroxyl- und Phenolgruppen, die sie zu einer komplexen, unregelmäßigen Molekülstruktur verknüpfen. Diese Struktur variiert stark in ihrer Größe und Zusammensetzung.
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Wie können Huminstoffe eingeteilt werden (klassisch)?
Huminstoffe werden klassisch in drei Kategorien eingeteilt:
*Huminsäuren: Schwer löslich in Säuren, leicht löslich in Basen, dunkel gefärbt.
*Fulvosäuren: Löslich in Säuren und Basen, niedrigeres Molekulargewicht, gelblich.
*Humin: Unlöslich in Säuren und Basen, stabil und beständig.
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Unterschied Nährhumus – Dauerhumus:
*Nährhumus: Leicht abbaubare organische Substanz, die Mikroorganismen als Energiequelle dient und schnell Nährstoffe freisetzt.
*Dauerhumus: Stabiler Humus, der über lange Zeiträume im Boden verbleibt und für eine dauerhafte Verbesserung der Bodenstruktur sorgt.
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Charakterisieren Sie „Ton-Humuskomplexe“:
Ton-Humuskomplexe sind stabile Bindungen zwischen Tonmineralen und Huminstoffen. Diese Komplexe verbessern die Bodenstruktur, erhöhen die Wasserspeicherung und verhindern die Auswaschung von Nährstoffen. Sie sind wichtig für die langfristige Fruchtbarkeit und Stabilität des Bodens.
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Beschreiben Sie den Umwandlungsprozess der organischen Substanz im Boden:
Die organische Substanz wird durch Bodenorganismen (Bakterien, Pilze, Insekten) abgebaut. Zunächst erfolgt der mechanische Zerfall von Pflanzenresten, gefolgt von der biochemischen Zersetzung durch Mikroorganismen. Dabei werden leicht verfügbare Verbindungen wie Zucker und Proteine schnell abgebaut, während komplexere Verbindungen wie Lignin langsamer zersetzt werden. Ein Teil der organischen Substanz wird vollständig mineralisiert, während ein anderer Teil zu Huminstoffen umgewandelt wird.
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Erklären Sie die verschiedenen Phasen des Abbaus organischer Substanz:
1. Zerkleinerung (Fragmentierung): Mechanische Zerkleinerung durch Bodenorganismen wie Regenwürmer oder Insekten.
2. Mikrobieller Abbau (Mineralisierung): Mikroorganismen zersetzen leicht verfügbare organische Stoffe in einfache anorganische Verbindungen wie CO₂, H₂O und Mineralstoffe.
3. Humifizierung: Komplexe organische Verbindungen, die nicht vollständig abgebaut werden, werden zu stabilen Huminstoffen umgewandelt.
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Was passiert bei der Mineralisierung der organischen Substanz?
Bei der Mineralisierung werden organische Verbindungen durch Mikroorganismen vollständig abgebaut und in anorganische Verbindungen wie CO₂, H₂O, Stickstoff, Phosphor und andere Nährstoffe umgewandelt. Diese Nährstoffe stehen dann Pflanzen zur Verfügung.
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Wovon hängt die Abbaustabilität des organischen Ausgangsmaterials im Boden ab?
Die Abbaustabilität hängt von der chemischen Zusammensetzung des Materials ab. Substanzen mit einem hohen Gehalt an Lignin und Zellulose sind schwieriger abzubauen als Proteine oder Zucker. Außerdem beeinflussen Umweltbedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit, pH-Wert und Sauerstoffverfügbarkeit den Abbauprozess.
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Was ist Humifizierung?
Humifizierung ist der Prozess, bei dem organische Substanzen durch mikrobiellen Abbau in stabile, komplexe organische Verbindungen (Huminstoffe) umgewandelt werden. Diese Huminstoffe tragen zur Bodenstruktur bei und wirken als langfristiger Speicher für Nährstoffe.
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Wie können Humusformen im Boden charakterisiert werden?
Humusformen werden durch die Art der organischen Substanz und die Zersetzungsprozesse charakterisiert. Sie unterscheiden sich in der Menge der organischen Auflage (z.B. Streu, Humus), der Aktivität von Mikroorganismen und der Humifizierungstiefe.
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Welche terrestrische Humusformen kennen Sie – was sind ihre jeweiligen Eigenschaften?
Rohhumus: Nährstoffarm, schlecht zersetzte organische Substanz, oft in sauren und kalten Böden.
Moder: Mittlere Zersetzungsrate, Bodenorganismen wie Regenwürmer sind aktiv, mäßige Nährstoffversorgung.
Mull: Nährstoffreich, schnelle Zersetzung, viele Bodenorganismen, typisch für fruchtbare Böden.
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Geben Sie drei Beispiele für die Wechselwirkung zwischen organischer Substanz und Bodeneigenschaften:
Bodenstruktur: Organische Substanz verbessert die Bodenstruktur, indem sie Aggregatbildung fördert.
Wasserhaltefähigkeit: Organische Substanz erhöht die Fähigkeit des Bodens, Wasser zu speichern.
Nährstoffspeicherung: Organische Substanz bindet Nährstoffe und gibt sie langsam an Pflanzen ab.
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Welche Prozesse der Gefügebildung kennen Sie?
Prozesse der Gefügebildung umfassen:
* Biologische Aktivität: Bodenorganismen wie Regenwürmer und Wurzeln fördern die Bildung von Aggregaten.
*Physikalische Prozesse: Trocknen und Befeuchten des Bodens führen zur Quellung und Schrumpfung, was die Struktur beeinflusst.
*Chemische Prozesse: Bindung von Ton- und Humuspartikeln zu stabilen Aggregaten.
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Wie funktioniert Quellung und Schrumpfung?
Quellung: Bei Wasseraufnahme quellen Tonminerale im Boden auf, was das Volumen des Bodens vergrößert.
Schrumpfung: Bei Trockenheit verlieren Tonminerale Wasser und schrumpfen, was zur Bildung von Rissen im Boden führt. Diese Prozesse sind besonders in tonreichen Böden stark ausgeprägt.
90
Erklären Sie den Prozess der Flockung:
Die Flockung ist der Prozess, bei dem feine Ton- und Humuspartikel in Wasser durch die Wirkung von Kationen (z.B. Calcium oder Magnesium) zusammengeballt werden, sodass sie größere Aggregate bilden. Dies führt zu einer Verbesserung der Bodenstruktur, da es die Bildung von stabilen Bodengefügen fördert.
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Erklären Sie den Prozess der Verbraunung:
Die Verbraunung ist ein Verwitterungsprozess, bei dem Eisenminerale (vor allem Fe²⁺) oxidieren und in Fe³⁺ umgewandelt werden. Dieser Prozess führt zur Bildung von Eisenoxiden, die dem Boden eine braune Farbe verleihen. Verbraunung tritt häufig in gut durchlüfteten Böden mit ausreichend Feuchtigkeit auf.
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Erklären Sie den Prozess der Verlehmung:
Die Verlehmung bezeichnet die Umwandlung von Gesteinsverwitterungsprodukten, insbesondere Silikaten, in sekundäre Tonminerale. Durch chemische Verwitterung werden primäre Minerale (z.B. Feldspäte) in Tonmineralien umgewandelt, wodurch der Lehmbodenanteil zunimmt.
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Was ist ein Verwitterungshorizont?
Ein Verwitterungshorizont ist eine Bodenschicht, in der Gestein durch physikalische, chemische oder biologische Prozesse verwittert wurde. In diesen Horizonten werden Gesteinsminerale abgebaut oder umgewandelt, was zu einer Veränderung der Bodenstruktur und -zusammensetzung führt.
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Was ist Lessivierung?
Lessivierung ist die Verlagerung von Tonmineralen aus den obersten Bodenschichten (A-Horizont) in tiefere Bodenschichten (B-Horizont) durch Wasser. Dieser Prozess führt zur Tonanreicherung im B-Horizont und einer Verarmung im A-Horizont.
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Beschreiben Sie die unterschiedlichen Teilprozesse der Tonverlagerung:
* Tonmobilisierung: Tonminerale werden im Oberboden gelöst oder suspendiert, oft durch die Wirkung von saurem Wasser.
* Tontransport: Die gelösten oder suspendierten Tonminerale werden mit dem Sickerwasser in tiefere Bodenschichten transportiert.
*Tonablagerung: In tieferen Horizonten wird der Ton wieder abgelagert, wo er durch veränderte chemische Bedingungen ausgeflockt wird.
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Was sind die Folgen der Tonverlagerung?
Die Tonverlagerung führt zur Bildung von Tonanreicherungshorizonten im Bodenprofil, oft im B-Horizont. Im Oberboden entsteht eine Verarmung an Tonmineralen, wodurch die Bodenstruktur weniger stabil wird. In den tieferen Schichten können dichte, wasserstauende Tonlagen entstehen.
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Beschreiben Sie den Prozess der Podsolierung (Voraussetzungen, Teilprozesse):
Podsolierung tritt vor allem in kühlen, feuchten Klimazonen auf und erfordert saure Bodenbedingungen. Es ist ein Prozess, bei dem organische Säuren aus dem Oberboden Metallionen (vor allem Eisen und Aluminium) lösen und in tiefere Bodenschichten transportieren. Die Teilprozesse umfassen:
*Eluviation: Auswaschung von Metallionen und organischen Stoffen im Oberboden.
*Illuviation: Anreicherung der ausgewaschenen Stoffe im Unterboden (B-Horizont), wodurch dieser eine Anreicherung von Eisenoxiden und Aluminium erhält.
98
Erklären Sie den Prozess der „sekundären Carbonatisierung“:
Bei der sekundären Carbonatisierung wird Calciumkarbonat (CaCO₃), das sich ursprünglich in tieferen Bodenschichten befindet, durch Wasser nach oben transportiert und in den oberen Horizonten abgelagert. Dies passiert, wenn das Wasser in trockenen Perioden verdunstet und das gelöste Carbonat als Kalkkruste oder Kalkadern zurückbleibt.
99
Was ist der Unterschied zwischen Tagwassercarbonatisierung, Hangwassercarbonatisierung und Grundwassercarbonatisierung?
* Tagwassercarbonatisierung: Tritt auf, wenn Kalk durch Niederschlagswasser im Oberboden angereichert wird, oft in ariden oder semi-ariden Regionen.
* Hangwassercarbonatisierung: Entsteht, wenn Wasser entlang von Hanglagen fließt und Calciumkarbonat an bestimmten Stellen ablagert.
* Grundwassercarbonatisierung: Erfolgt durch aufsteigendes Grundwasser, das Kalk in den oberen Bodenschichten ablagert, meist in Bereichen mit hohem Grundwasserspiegel.
100
Erklären Sie den Prozess der Redoximorphose:
Redoximorphose ist ein Bodenbildungsprozess, der durch wechselnde Wasserverhältnisse ausgelöst wird. In wassergesättigten Böden kommt es zu Sauerstoffmangel (Reduktionsbedingungen), bei dem Eisen und Manganverbindungen von ihrer oxidierten Form (Fe³⁺, Mn⁴⁺) in ihre reduzierte Form (Fe²⁺, Mn²⁺) umgewandelt werden. Bei Entwässerung (Oxidationsbedingungen) oxidieren diese Verbindungen wieder, was zu einer charakteristischen Fleckung des Bodens führt.
101
Welche Prozesse wirken bei der Versalzung von Böden, welche Versalzungstypen kennen Sie und wie können diese charakterisiert werden?
Versalzung tritt auf, wenn gelöste Salze im Boden angereichert werden, oft durch Bewässerung mit salzhaltigem Wasser, Grundwassereinfluss oder Verdunstung. Versalzungstypen sind:
*Primäre Versalzung: Natürliche Anreicherung von Salzen durch Grundwasser.
*Sekundäre Versalzung: Durch menschliche Aktivitäten wie intensive Bewässerung.
Versalzte Böden sind durch hohe elektrische Leitfähigkeit und beeinträchtigte Pflanzenwuchsbedingungen gekennzeichnet.
102
Beschreiben Sie den Effekt der Bioturbation, wo in Österreich kann dieser Prozess beobachtet werden?
Bioturbation ist die Durchmischung des Bodens durch Lebewesen, wie Regenwürmer oder Wühlmäuse. Diese Organismen transportieren organisches Material in tiefere Bodenschichten und lockern den Boden auf. In Österreich kann Bioturbation besonders in landwirtschaftlich genutzten Böden und Wiesen beobachtet werden.
103
Erklären Sie den Prozess der Kryoturbation:
Kryoturbation ist ein Prozess, bei dem der Boden durch wiederholtes Gefrieren und Auftauen aufgelockert wird. In Permafrostgebieten führt dies zu einer Vermischung von Bodenmaterialien und zur Bildung von charakteristischen Mustern wie Eiskeilen oder Steinstreifen.
104
Frosthub von Steinen – wie funktioniert das?
Der Frosthub tritt auf, wenn Wasser im Boden gefriert, sich ausdehnt und Steine nach oben drückt. Beim Auftauen bleibt der Boden unter dem Stein locker, sodass der Stein allmählich nach oben wandern kann. Dies passiert besonders in Böden mit wechselnden Frost- und Tauzyklen.
105
Was ist Peloturbation – erklären Sie den Prozess:
Peloturbation ist die Bodenbewegung durch Schrumpf- und Quellprozesse in tonreichen Böden. Tonmineralien dehnen sich bei Wasseraufnahme aus (Quellung) und schrumpfen bei Trockenheit. Diese Bewegungen führen zu Rissen und Verwerfungen im Boden.
106
Wie werden Korngrößen eingeteilt – welche Klassen gibt es hier?
Die Korngrößen werden in verschiedene Klassen eingeteilt:
*Ton: < 0,002 mm
*Schluff: 0,002 – 0,063 mm
*Sand: 0,063 – 2 mm
*Kies: 2 – 63 mm
*Stein: > 63 mm
107
Was ist ein Äquivalentdurchmesser?
Der Äquivalentdurchmesser ist der Durchmesser einer Kugel, die dieselben physikalischen Eigenschaften (z.B. Masse oder Volumen) wie ein Korn hat. Er wird verwendet, um unregelmäßige Kornformen durch einen einheitlichen Wert zu charakterisieren.
108
Warum gibt es unterschiedliche Kornformen? Was beeinflusst die Kornform?
Unterschiedliche Kornformen entstehen durch Verwitterungs- und Transportprozesse. Faktoren wie die Art des Gesteins, der Transportweg (z.B. Flüsse, Wind) und die Dauer des Transports beeinflussen die Kornform. Kanten werden dabei abgeschliffen, wodurch Kanten abgerundet werden.
109
Wie können Sie mit der Fingerprobe eine sandige Textur eines Bodens erkennen?
Ein sandiger Boden fühlt sich grobkörnig und rau an. Er lässt sich nicht leicht formen und fällt bei leichtem Druck auseinander. Beim Verreiben zwischen den Fingern spürt man die Körner deutlich.
110
Welche Gefügeformen kann man unterscheiden?
Bodengefügeformen umfassen:
*Krümelgefüge: Rundliche, stabile Aggregate, typisch für humusreiche Böden.
*Plattengefüge: Flach und horizontal ausgerichtete Bodenaggregate.
*Prismengefüge: Senkrecht stehende, längliche Aggregate, häufig in Tonböden.
*Bröckelgefüge: Lockere, bröckelige Strukturen, typisch für Bearbeitungsböden.
111
Was ist ein Grundgefüge, Kittgefüge?
*Grundgefüge: Das ursprüngliche, natürliche Gefüge des Bodens ohne wesentliche Störungen durch äußere Einflüsse.
*Kittgefüge: Das Bodenmaterial ist stark zusammengepresst, wodurch Porenräume minimiert sind und die Durchlässigkeit für Wasser und Luft verringert ist.
112
Definition der Feststoffdichte (Angabe der Einheiten nicht vergessen):
Die Feststoffdichte ist die Masse der festen Bodenbestandteile pro Volumen der Feststoffe. Sie wird in g/cm³ oder kg/m³ angegeben und liegt typischerweise bei 2,65 g/cm³.
113
Definition der Lagerungsdichte (Angabe der Einheiten nicht vergessen):
Die Lagerungsdichte ist die Masse der trockenen Bodenpartikel pro Volumen des Bodens, einschließlich der Poren. Sie wird in g/cm³ oder kg/m³ angegeben und beträgt meist zwischen 1,0 und 1,7 g/cm³.
114
Definition des Wassergehalts und Wasseranteils (Angabe der Einheiten nicht vergessen):
Wassergehalt (θ): Verhältnis der Wassermasse zur Trockenmasse des Bodens, meist in Prozent (%) oder g/g angegeben.
Wasseranteil (Volumenfeuchte, θv): Verhältnis des Wasservolumens zum Gesamtvolumen des Bodens, in % oder cm³/cm³.
115
Wie kann der Wassergehalt bestimmt werden?
Der Wassergehalt eines Bodens kann durch das Trocknungsverfahren bestimmt werden. Eine Bodenprobe wird gewogen, im Ofen bei 105 °C getrocknet und erneut gewogen. Der Unterschied in der Masse vor und nach dem Trocknen entspricht dem Wassergehalt. Die Berechnung erfolgt in g/g oder %.
115
Woraus setzt sich das Gesamtporenvolumen (Gesamtbodenvolumen) zusammen?
Das Gesamtporenvolumen besteht aus allen Poren im Boden, die in große Poren (Makroporen), mittlere Poren (Mesoporen) und kleine Poren (Mikroporen) unterteilt werden. Es ist der Anteil des Bodens, der nicht von Feststoffen besetzt ist, und umfasst luft- und wasserführende Hohlräume.
116
Definition des Porenanteils (Angabe der Einheiten nicht vergessen):
Der Porenanteil ist der Prozentsatz des Gesamtvolumens eines Bodens, der von Poren eingenommen wird. Er wird in % oder als Bruchteil des Gesamtvolumens angegeben und lässt sich berechnen als:
Porenanteil = Porenvolumen/ Gesamtvolumen * 100
117
Was ist eine pF-Kurve?
Die pF-Kurve beschreibt die Beziehung zwischen dem Wassergehalt des Bodens und dem Saugspannungsdruck (pF-Wert), der notwendig ist, um Wasser im Boden zu halten. Sie zeigt, wie viel Wasser bei unterschiedlichen Saugkräften im Boden verbleibt.
118
Einteilung der Porengrößen im Boden, welche Funktionen haben die verschiedenen Porengrößen?
*Makroporen (>50 μm): Verantwortlich für die schnelle Drainage und Luftzirkulation im Boden.
*Mesoporen (0,2-50 μm): Speichern pflanzenverfügbares Wasser.
*Mikroporen (<0,2 μm): Halten Wasser fest (Haftwasser), das für Pflanzen nur schwer verfügbar ist.
119
Erklären Sie die Begriffe Haftwasser, Sickerwasser, Grundwasser:
* Haftwasser: Wasser, das durch Kapillarkräfte und Adhäsion an Bodenpartikeln haftet, nicht durch Schwerkraft abfließt.
*Sickerwasser: Wasser, das unter dem Einfluss der Schwerkraft durch den Boden nach unten sickert.
*Grundwasser: Wasser, das die Porenräume des Bodens oder Gesteins vollständig füllt und sich unterhalb der Erdoberfläche ansammelt.
120
Was ist Kapillarwasser, was ist der Kapillarsaum?
*Kapillarwasser: Wasser, das gegen die Schwerkraft durch Kapillarkräfte in den Poren des Bodens gehalten wird.
*Kapillarsaum: Der Bereich über dem Grundwasserspiegel, in dem Kapillarwasser durch die Anziehungskräfte in die Bodenporen aufsteigt.
121
Erklären Sie das Potentialkonzept:
Das Potentialkonzept beschreibt die Energie, die auf Wasser im Boden wirkt, und bestimmt, in welche Richtung und mit welcher Geschwindigkeit es sich bewegt. Es umfasst verschiedene Potentiale, die die Verfügbarkeit und Bewegung von Wasser im Boden beeinflussen.
122
Teilpotentiale: welche gibt es, wie sind sie definiert?
*Matrixpotential: Energie, die durch die Anziehungskräfte der Bodenpartikel auf das Wasser wirkt.
*Gravitationspotential: Energie, die durch die Schwerkraft auf das Wasser wirkt.
*Osmotisches Potential: Energie, die durch gelöste Stoffe im Bodenwasser verursacht wird.
123
Was ist das hydraulische Potential?
Das hydraulische Potential ist die Summe aus Matrix-, Gravitations- und osmotischem Potential und bestimmt die Richtung und den Grad der Wasserbewegung im Boden. Wasser fließt immer von Bereichen mit hohem zu Bereichen mit niedrigem hydraulischen Potential.
124
Charakterisieren Sie den permanenten Welkepunkt:
Der permanente Welkepunkt ist der Wassergehalt des Bodens, bei dem Pflanzen das im Boden verbliebene Wasser nicht mehr aufnehmen können und dauerhaft welken. Er liegt bei einem Saugspannungswert von etwa -1500 kPa.
125
In welchen Bereichen des Druckpotentials findet man pflanzenverfügbares Wasser?
Pflanzenverfügbares Wasser befindet sich im Bereich des Druckpotentials zwischen -33 kPa (Feldkapazität) und -1500 kPa (permanenter Welkepunkt).
126
Wie ist die Feldkapazität eines Bodens definiert? Größenordnungen; Wovon hängt sie ab?
Die Feldkapazität ist die Menge an Wasser, die ein Boden nach vollständiger Sättigung und dem Abfließen des überschüssigen Wassers gegen die Schwerkraft halten kann. Sie hängt von der Bodenart ab und liegt zwischen 20 % und 40 % des Volumens in lehmigen Böden.
127
Wie ist die nutzbare Feldkapazität eines Bodens definiert? (Größenordnungen)
Die nutzbare Feldkapazität ist die Wassermenge, die Pflanzen aufnehmen können, bevor sie welken. Sie liegt zwischen dem Wassergehalt bei Feldkapazität und dem permanenten Welkepunkt und beträgt in mittleren Böden etwa 10-25 % des Bodenvolumens.
128
Erklären Sie den Prozess der Verdunstung mit Hilfe des Potentialkonzepts:
Verdunstung ist der Übergang von Wasser aus dem Boden in die Atmosphäre. Sie wird durch das Potentialgefälle zwischen dem Wasserdampfdruck im Boden und der Luft angetrieben. Je größer der Unterschied im hydraulischen Potential zwischen Boden und Atmosphäre, desto schneller erfolgt die Verdunstung.
129
Erklären Sie den Prozess der Versickerung mit Hilfe des Potentialkonzepts:
Versickerung ist der Prozess, bei dem Wasser durch den Boden nach unten sickert. Sie wird durch das hydraulische Potential gesteuert, welches sich aus dem Gravitations- und Matrixpotential zusammensetzt. Wasser fließt von Bereichen mit höherem hydraulischen Potential (oberflächennah) zu tieferen Bereichen mit niedrigerem Potential, bis es entweder auf eine wasserundurchlässige Schicht oder das Grundwasser trifft.
130
Welche Parameter der Wärmebilanz kennen Sie? Welche Faktoren beeinflussen einzelne Parameter?
Zu den Parametern der Wärmebilanz gehören:
*Sonneneinstrahlung: beeinflusst durch Wolkenbedeckung, Jahreszeit, Breitengrad.
*Langwellige Abstrahlung: hängt von der Temperatur der Erdoberfläche ab.
*Latente Wärme: abhängig von der Verdunstung.
*Sensible Wärme: abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen Boden und Luft.
131
Was ist Albedo?
Die Albedo beschreibt das Rückstrahlvermögen einer Oberfläche, also den Anteil des einfallenden Sonnenlichts, der reflektiert wird. Helle Oberflächen, wie Schnee, haben eine hohe Albedo, dunkle Oberflächen, wie Wälder oder Ackerböden, eine niedrige.
132
Wie hoch ist der Luftanteil in Böden abhängig von verschiedenen Bodentexturen?
Der Luftanteil im Boden variiert je nach Textur:
*Sandige Böden: haben einen hohen Luftanteil, etwa 30-50 % des Porenvolumens.
*Lehmige Böden: etwa 20-30 %.
*Tonböden: etwa 10-20 %, da sie mehr Wasser speichern.
133
Wie wird die Bodenfarbe bestimmt, welche Einflussgrößen bestimmen sie?
Die Bodenfarbe wird mit dem Munsell-Farbkodex bestimmt, der Farbton, Helligkeit und Sättigung beschreibt. Einflussgrößen auf die Bodenfarbe sind:
*Gehalte an organischer Substanz (dunkel bei hohem Gehalt).
*Mineralien (z.B. Eisenoxide verleihen rötliche oder gelbe Farben).
*Feuchtigkeit (feuchte Böden erscheinen dunkler).
134
Welche Charakteristika sind Teil der Munsell-Farbbestimmung?
Die Munsell-Farbbestimmung setzt sich aus drei Hauptkomponenten zusammen:
*Farbton (Hue): Die Grundfarbe, z.B. Rot oder Gelb.
*Helligkeit (Value): Die Licht- oder Dunkelstufe der Farbe.
*Sättigung (Chroma): Die Intensität der Farbe.
135
In welchen Bindungsformen liegen Nährstoffe im Boden vor?
Nährstoffe im Boden liegen in verschiedenen Bindungsformen vor:
*In organischer Substanz (gebunden in organischen Molekülen).
*In mineralischen Verbindungen (als Kationen wie Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺).
*Adsorbiert an Tonminerale und Huminstoffe (Austauschbare Ionen).
*In löslicher Form (verfügbar für Pflanzen im Bodenwasser).
136
Was wissen Sie über Kalzium, Magnesium, Kalium im Boden?
*Kalzium (Ca²⁺): Ein wichtiger Nährstoff für die Strukturstabilität von Pflanzenzellen und die Aggregatbildung im Boden. Es ist in Böden häufig als CaCO₃ (Kalk) vorhanden.
*Magnesium (Mg²⁺): Zentraler Bestandteil des Chlorophylls, spielt eine Rolle im Photosyntheseprozess. Es kommt oft in Tonmineralen vor.
*Kalium (K⁺): Essenziell für die Regulation des Wasserhaushalts und den Enzymstoffwechsel in Pflanzen. Es wird in der Bodenlösung oder als adsorbiertes Kation an Tonminerale vorgefunden.
137
Wie funktioniert Ammonifizierung?
Die Ammonifizierung ist der Prozess, bei dem organischer Stickstoff aus toter organischer Substanz durch Mikroorganismen in Ammonium (NH₄⁺) umgewandelt wird. Dies ist der erste Schritt der Stickstoffmineralisierung.
138
Wie funktioniert Nitrifikation?
Die Nitrifikation ist der zweistufige Prozess, bei dem Ammonium (NH₄⁺) durch nitrifizierende Bakterien zuerst zu Nitrit (NO₂⁻) und dann weiter zu Nitrat (NO₃⁻) oxidiert wird.
139
Denitrifikation: Erklären Sie den Prozess und den Ablauf:
Die Denitrifikation ist der mikrobiologische Prozess, bei dem Nitrat (NO₃⁻) in gasförmige Stickstoffverbindungen wie Stickstoffgas (N₂) oder Lachgas (N₂O) umgewandelt wird. Dies geschieht unter anaeroben Bedingungen (Sauerstoffmangel) durch den Stoffwechsel von Bakterien, die Nitrat als Elektronenakzeptor nutzen.
Der Ablauf ist in mehreren Schritten:
- Nitrat (NO₃⁻) → Nitrit (NO₂⁻) → Stickstoffmonoxid (NO) → Distickstoffmonoxid (N₂O) → Stickstoff (N₂).
140
Biologische Stickstofffixierung: Beteiligte Organismen und Größenordnungen der Fixierung:
Die biologische Stickstofffixierung wird von stickstofffixierenden Bakterien wie Rhizobien (in Symbiose mit Leguminosen) und Cyanobakterien durchgeführt. Diese Organismen verwandeln atmosphärischen Stickstoff (N₂) in Ammonium (NH₄⁺), das für Pflanzen verfügbar ist. Die Größenordnungen der Fixierung variieren, können aber in symbiotischen Systemen bis zu 200 kg Stickstoff pro Hektar und Jahr betragen.
141
In welcher Form erfolgt N-Auswaschung? Was ist die besonders kritische Zeit für Auswaschung und warum?
Stickstoff wird hauptsächlich in Form von Nitrat (NO₃⁻) aus dem Boden ausgewaschen, da es im Bodenwasser sehr mobil ist. Die besonders kritische Zeit für die Auswaschung ist im Winter und Frühjahr, wenn die Pflanzen wenig Stickstoff aufnehmen und hohe Niederschläge den Boden durchfeuchten. Zu dieser Zeit besteht ein erhöhtes Risiko der Nährstoffauswaschung.
142
Warum versauern Böden?
Böden versauern durch die Entbasung, also die Auswaschung von basischen Kationen (z.B. Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺), sowie durch die Ansammlung von Wasserstoffionen (H⁺) infolge von Prozessen wie:
*Nitrifikation,
*Anreicherung organischer Säuren,
*Verwendung von sauren Düngemitteln,
*Säureeinträge aus der Atmosphäre (Saurer Regen).
143
Stellen Sie die verschiedenen Puffersysteme des Bodens dar (Gleichungen), in welchen pH-Wert-Bereichen wirken diese?
1. Carbonatpuffer: wirkt bei pH 7-8
2. Austauschpuffer: wirkt bei pH 4.2-6.0, basierend auf dem Austausch von H+ und anderen Kationen an Ton- un Humusoberflächen.
3. Aluminium Pufer: wirkt bei pH 4.2-5.2.
4. Silikatpuffer: wirkt bei pH 3-4, durch die Auflösung von Silikaten unter Freisetzung von Kationen.
144
Puffersystem „Funktionelle Gruppen“: welche Prozessschritte gibt es?
Die funktionellen Gruppen von organischen Stoffen und Tonmineralen (z.B. Hydroxyl-, Carboxylgruppen) binden und puffern H⁺-Ionen. Wichtige Schritte sind:
*Aufnahme von H⁺-Ionen bei niedrigem pH,
*Abgabe von H⁺-Ionen bei hohem pH, um pH-Schwankungen im Boden auszugleichen.
145
Charakterisieren Sie den Prozess der Entbasung – welche Ionen sind besonders betroffen und welche Effekte hat Entbasung im Boden?
Bei der Entbasung werden basische Kationen wie Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ und Na⁺ aus dem Boden ausgewaschen und durch H⁺ und Al³⁺ ersetzt. Dies führt zu einer Versauerung des Bodens, verschlechtert die Nährstoffverfügbarkeit und kann toxische Aluminiumionen freisetzen.
146
Wann ist Aluminium ein Problem im Boden?
Aluminium (Al³⁺) wird bei niedrigem pH-Wert (unter ca. pH 5) in löslicher Form mobilisiert und kann für Pflanzen toxisch sein, da es die Wurzelentwicklung hemmt und die Aufnahme von Nährstoffen blockiert.
147
Stellen Sie Überlegungen zu optimalen pH-Werten in Böden an, welche pH-Werte sind wann optimal?
*pH 6-7: Optimal für die meisten landwirtschaftlichen Kulturen, da die Nährstoffverfügbarkeit am höchsten ist.
*pH 5-6: Akzeptabel für säuretolerante Pflanzen wie Kartoffeln.
*pH > 7: Geeignet für alkalisch liebende Pflanzen, aber kann Eisenmangel verursachen.
*pH < 5: Gefährlich aufgrund der Mobilisierung von Aluminium und Mangan.
148
Was ist der Sorptionskomplex?
Der Sorptionskomplex bezeichnet die Gesamtheit der austauschbaren Kationen, die an die negativ geladenen Oberflächen von Tonmineralen und Huminstoffen im Boden gebunden sind. Diese Ionen können durch andere Kationen ausgetauscht werden und beeinflussen die Nährstoffverfügbarkeit.
149
Kationenbelag: von welchen Kationen sprechen wir hier?
Beim Kationenbelag auf dem Sorptionskomplex des Bodens handelt es sich um basische Kationen wie Calcium (Ca²⁺), Magnesium (Mg²⁺), Kalium (K⁺), Natrium (Na⁺) sowie um saure Kationen wie Wasserstoff (H⁺) und Aluminium (Al³⁺).
150
Kationenaustauschkapazität: Definition
Die Kationenaustauschkapazität (KAK) bezeichnet die Fähigkeit des Bodens, positiv geladene Kationen (z.B. Ca²⁺, Mg²⁺) zu binden und auszutauschen. Sie wird in Millival pro 100 Gramm Boden (meq/100g) angegeben und hängt von der Menge und Beschaffenheit von Tonmineralen und Huminstoffen ab.
151
Basensättigung: Definition
Die Basensättigung beschreibt den Anteil der basischen Kationen (Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺) an der gesamten Kationenaustauschkapazität des Bodens und wird in Prozent angegeben. Eine hohe Basensättigung weist auf einen basenreichen Boden hin.
152
Was ist der Unterschied zwischen potentieller und effektiver KAK?
*Potentielle KAK: Die maximale Kationenaustauschkapazität bei einem standardisierten pH-Wert (meist pH 7).
*Effektive KAK: Die tatsächlich verfügbare Kationenaustauschkapazität unter den natürlichen Boden-pH-Bedingungen, die in sauren Böden oft geringer ist.
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Oxidation – Reduktion. Erklären sie diese beiden Begriffe
*Oxidation: Der Prozess, bei dem ein Stoff Elektronen abgibt.
*Reduktion: Der Prozess, bei dem ein Stoff Elektronen aufnimmt.
Diese Prozesse treten in Böden häufig im Zusammenhang mit der Verfügbarkeit von Sauerstoff auf, z.B. bei Wasserstau (Redoximorphose).
154
Was sind Bodenhorizonte – welche Bodenhorizonte kennen Sie (inkl. Großbuchstabe)?
Bodenhorizonte sind unterschiedliche Schichten im Bodenprofil, die sich durch Farbe, Struktur und Zusammensetzung unterscheiden. Bekannte Horizonte:
*O-Horizont: Organische Auflage
*A-Horizont: Humusreicher Oberboden
*B-Horizont: Anreicherungshorizont (z.B. Ton, Eisen)
*C-Horizont: Ausgangsgestein
155
Suffix: was ist das?
Ein Suffix ist ein Kennbuchstabe, der einem Bodenhorizont angehängt wird, um bestimmte Merkmale des Horizonts zu beschreiben, z.B. "Bt" für tonangereicherten Horizont.
156
Erklären sie das Charakteristikum von organischen Auflagehorizonten – wodurch unterscheiden sie sich?
Organische Auflagehorizonte (O-Horizonte) bestehen hauptsächlich aus abgestorbenem Pflanzenmaterial. Sie werden in L (Litter), F (Fermentation) und H (Humus) unterschieden, je nach Zersetzungsgrad des organischen Materials.
157
Welche Mineralbodenhorizonte werden in Österreich unterschieden und was sind ihre Charakteristika?
A-Horizont: Humusreicher Oberboden.
B-Horizont: Verwitterungs- und Anreicherungshorizont, in dem Ton oder Eisen akkumuliert.
C-Horizont: Ausgangsmaterial des Bodens, wenig verwittert.
158
Wie unterscheiden sich Klassifikationssysteme zur Charakterisierung der Bodentypen allgemein?
Klassifikationssysteme unterscheiden sich durch ihre Kriterien, wie z.B. die Fokusierung auf bodenbildende Prozesse, physikalische Eigenschaften, chemische Eigenschaften oder ihre Nutzung. Beispiele: WRB (World Reference Base), USDA Soil Taxonomy.
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Die österreichische Bodensystematik: welche Ordnungen und welche Klassen kennen sie?
In der österreichischen Bodensystematik werden Böden in verschiedene Ordnungen (z.B. Auenböden, Braunerde) und Klassen (z.B. Pseudogley, Gley) eingeteilt. Diese Einteilung basiert auf bodenbildenden Prozessen und typischen Horizonten.
