Boden der Tropen

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mechanisch zerkleinerte Material chemisch zersetzen. Produkte dieses Prozesses sind u.a. Mineral- stoffe, verschiedene Kohlehydrate, Eiweiße und andere Stoffverbindungen. Je nach weiterem Umwandlungsgrad werden daraus Huminstoffe Thminkolloide Die letzte Stufe beim Abbau der organischen Substanz ist die Mineralisierung Bei diesem Prozess werden die organischen Substanzen in anorganische Oberführt, z. B. in Kohlendioxid, Ammonium, Phosphate oder Stickstoff Huminkolloide weisen wie die Toomine de von 002mm auf und tem eine Kompidev auf entscheiden usammen mit diesen über die Fruchtbarkeit eines Bodens. Wie die Tonmine lien zerlegt. Bei der physikalischen Verwitte- rung erfolgt durch Frost, Hitze und Salespen- gung eine Zerkleinerung des Gesteins, wobel Bruchstocke allerdings chemisch unver- Indert Neiben. Erst die chemische Verwitte Neubung von Humintoffen rung bewirkt dann die weitere den Zerlegung Minerale bow. Mineralgemische Durch den Einfluss von Säuren oder durch Lösungswor ginge werden zB aus Granit die Primármine- rale Feldspat, Quarz und Glimmer freigesetzt. In weiteren chemischen Prozessen werden unter Freistung von Kationen, die als Pflan zennährstoffe dienen, daraus Tonmisenle gebildet (s. Folgestel ge Die chemische Verwinterung vollzieht sich in den einzelnen Klimaregionen unserer Erde mit rale haben sie die Fähigkeit. Pflanzennährstoffe in großen Mengen zu speichern Ihre Aas tauschkapazität liegt jedoch um das Zwei- bis Dreifache über der der Tominerale. Ebenso ist COM W NL Ammo NG (P Mg Magnum F unterschiedlicher Geschwindigkeit, le höher die Temperaturen und Niederschlage, desto inten- siver luft sie ab. So ist sie in Verweg Remineralisierung mittleren Breiten Entsprechend besitzen die Böden der immerfeuchten Tropen eine wesent lich größere Mächtigkeit als die unserer Breiten: ca. 8-10m im Vergleich zu ca. 1 m M3 Bodenten (Kompenzusammensetzung: An- teile in Gewichtsprocent) Bodenan Sch Lehmboden Lehmbode Lager Kongrefraktion Schu Sand -0,002 0,002-0063mm 6063-2mm 17-25 25-35 45-65 M3 nach Ame Semmel: Grund Onneks zige der Bodengraph M4 Zusammenhang von Komgrößen und Eigenschaften des Bodens Sand Su Ms Aufbau und Katianenaustausch bei Tonmineralen 15-18 mit einem hohen Anteil an Humistoffen, wie zB die Schwarzerdeböden in den kontinen- talen Steppengebieten, eine außerordentlich hohe potenzielle Bodenfruchtbarkeit auf And Bodenluft und Bodenwasser Für die Amung der Bodenorganismen und der Wurzeln wird über die Bodenluft der notwen- dige sauerstoff zugeführt und das ausgeschle- dene Kohlendioxid in die Atmosphäre abgege ben. Je nach ihrer Zusammensetzung köenen Böden unterschiedliche Volumina an Bodenluft enthalten. Stark tonhaltige Böden weisen z. B. eine sehr günstige Austauschkapazität auf sind jedoch a schlecht 12-55 Ihre Fähigkeit, Wasser und Gase anzulagern im Speicherverdigen Vergleich zu den Tonmineralen um ein Viella ches hobet Dementsprechend Boden A Das Bodenwasse ist für die Pflanzen in zweifa cher Hinsicht ein lebenswichoger Fakto Mit dem Bodenwasser nehmen die Pflanzen zum einen das für die Fotosynthese notwendige Wasser auf und zum anderen transportiert das Bodenwasser die lebensnotwendigen Mineral stoffe als lonen in die Pflanzen 0-37 Stichpunkte: Böden - bodenbildende Faktoren = Ausgangsgestein, klima, Vegetation → Bodenbildung durch Mineralisierung und Humusbildung Mineralisierung: - zerlegung des Ausgangsgesteins in seine Mineralien durch physikalische und chemische verwittering → physikalische Verwitterung: Zerkleinerung des Gesteins durch Frost-, Hitze- und Salzsprenging →> chemische verwitterung: Gerlegung in Minerale / Mineralgemische, Einfluss durch saure oder Costhosvorgänge, Freisetzung von kationen (Pflanzennährstoffe) ermöglicht Bidung Torminérale ->chemische Verwitterung in Klimaregionen der Erde mit unter- schiedlicher Geschürdigkeit: je höner Temperaturen und Niederschläge, desto intensiver →in immerfeuchten Tropen vier - bis fünfmal so stark, wie in mittleren Breiten" → dodurch größere Mächtigkeit der Böden -Bodenfruchtbarkeit hängt von chemischen Eigenschaften der mineralischen Substanz ab ->Speichervermögen von Pflanzennährstoffen und Bodma Body Bode Austauschkapazität um diese an die Pflanzen abzugeben →>nur Tonminerale besitzen diese Fähigkeit →sie bestehen aus mehreren Molekülschichten (→ Schichtsilikate, die sich strukturell durch Anzahl der Silikatschichten unterscheiden) Kationen austauschkapazität bei Dreischichttonmineralen sehr groß, da lonen zwischen den Schichten → überwiegend in mittleren Breiten M6 Die Bedeutung des pH-Wertes ->Zweischichttonminerale sehr austauschschwach → immerfeuchte Tropen und Feuchtsavanne (wo niederschlagsreich) -> Fruchtbarkeit der meisten tropischen Boden durch Austausch- kapazität geringer als die der Außentropen che g A-Fergung pH-Wert Die gesamten chemischen, biotischen und phy- sikalischen Bodenbildungsprozesse, vor allem die Verfügbarkeit und Speichertähigket der Pflanzennahrstofle, werden durch den pH-Wert gesteuert. Mit dem pH-Wert wird die Säurekon zentration im Boden angegeben. Der ph-Be reich, in dem Nutzpflanzen optimal gedeihen, ist unterschiedlich So beträgt er bei Weizen 5-70 (neutraler Bereich), bei Hafer ca. 60 (schwach saurer Bereich) ich die chemische Verwung ist Wert abhängig, le niedriger er ist, desto starker die chemische Verwitterung. Bei niedrigen pH- Werten starker kommt es ferner zu einer M7 Folgen des Säureeintrags in den Boden -Sauve Na Mg p nach Dich schode Hirt 1972 578, and Eduard M ckenhausen: Die Bodende Frankfurt DLG Verg 1993, S. 25 Humusbildung: - physikalischer und chemischer Umwandlungsprozess organischer Substanz durch Edapnon (= Kleinlebewesen, Mikroorganismen) pH-Wert 4.5 48-64 65-74 -7 →> Entstehung Mineralstoffe, Kohlenhydrate, Eiweiße, weitere Ukwandlung in Huminstoffe ( Huminkolloide) letzte Stufe beid Abbau= Mineralisieruing organische Sub- stanzen werden zu anorganischen U →Huminkolloide entscheiden mit den Tonmineralen über Fruchtbarkeit des Bodens -> Huminkolloide speichern ebenfalls Aflanzennöhr-stoffe, Austausch- kapazität ist aber um zwei- oder Dreifaches höher und Magnesium als bei Tonmineralen, ebenso Anlagerung von Wasser und Gasen viel höher →Böden mit hohem Anteil on Huminstoffen besonders fruchtbar erheblichen Einschränkung der blotischen Ak vititen Dauert dieser Zustand über langere Zeit an (z. B. durch den Eintrag saurer Nieder- schlägel, werden die Bodenlebewesen geschä digt erster Flüchtling" ist der Regenwurm. Zwar besitzen die Boden verschiedene Puffer system mit denen der Säureeintrag über eine bestimmte Zeit ausgeglichen werden kann. ständiger Säurevinding führt jedoch zu deren Zerstörung Im Endstadium kommt es d volltindig kommt es dann zur M7 nacherg Ku Mater stoffe und zur Fenetrung von Metallionen die potenziell Zellgifte sind. Des Weiteren gelangen diese Metallionen ins Grundwasser und belas ten es in erheblicher Weise. Verlag Die Werk 194 Bodenluft und Bodenwasser: - Bodenluft führt Soverstoff zur Atmung der Boden- organismen zu →Abgabe des ausgeschiedenen Kohlendioxids in Atmosphäre - unterschiedliche Volumina an cuft in Boden →> tonhaltige Boden gute Austauschkapazität, aber schlecht durchlüftet Bodenwasser lebenswichtiger Faktor für Rflanzen. nötig für Fotosynthese, Transport lebensnotwendiger Mineralstoffe as lonen zu den Pflanzen pH-Wert - Steverung der chemischen, biotischen und physikalischen Bodenbildungsprozesse sowie verfügbarkeit und Speicherung essentieller Pflanzemnährstoffe durch den ptt-wert ( -> gibt Säurekonzentration des Bodens an pft. Bereich zum optimalen Gedeihen unterschiedlich - chemische verwitterung auch von ptt-Wert abhängig →> je niedriger, desto starker die verwitterung -> niedrige pH-Werte (stark sover) führenfeur Einschrän- → des zustandes →> Böden besitzen Puffersysteme", doch nach längerer Zeit kein Ausgleich mehr möglich, da ständiger Saureeintrag sie zerstört -> Endstadium führt zu vollständiger Ausworschung der Pflanzennährstoffe und Freisetzung von Metallionen → potentielle Zellgifte, gelangen wks Grundwasser kung der biotischen Aktivität Schädigung der Bodenlebewesen bei längerem Andavern was macht einen Boden fruchtbar? - honer Anteil an Huminstoffen Kationenaustauschkapazität und weitere Nährstoffe PH-Wert (geringer Säureeintrag) möglichst Dreischichttonminerale Bodenwasser / Wasserspeicherkapazität Bodenluft/ Durchlüftung des Bodens durch Boden fauna →→ Gasaustausch, Durchwurzel- barkeit. Die Böden der tropischen Regenwälder Die Böden in den Tropen sind sehr alt und ihre Mineralien daher stark ausgewaschen. Infolge der starken chemischen und physikalischen Verwitterung liegt der C-Horizont der Böden, das Ausgangsgestein sehr tief (meist 5-20m), sodass die Pflanzenwurzein die dort enthaltenen Primämineralien nicht erreichen. Entscheidend für die Bodenfruchtbarkeit ist bei der mineralischen Substanz deren chemische Eigenschaft, eine bestimmte Menge an Pflanzennährstoffen zu speichen (Speichervermögen) und an die Pflanzen abzugeben (Austauschkapazität). Nur die kleinste Gruppe der mineralischen Substanz, die Tonminerale, besitzt diese Fähigkeit. Die Tonminerale bestehen aus mehreren Molekülschichten. Sie sind Schichtsilikate, die sich strukturell durch ihre unterschiedliche Anzahl von Silikatschichten unterscheiden. Dreischichttonmineralen ist die Kationenaustauschkapazität besonders groß, da hier die Dreischichttonmineralen ist di Bei den lonen zwischen den Schichten angelagert werden können. Der Abstand zwischen den Grenzflächen der Dreischichttonminerale ist variabel, sodass Wasser zwischen die einzelnen Schichtflächen eindringen kann. Eine lonen-Adsorption findet so auch an inneren Oberflächen und nicht nur an den Außenflächen statt. Tropische Bödenzeichnen sich durch eine geringe Nährstoffspeicherkapazität aus. Anstelle von Dreischicht-Tonmineralien, die in gemäßigt-humiden Klimaten vorherrschen, überwiegen hier Zweischichttonminerale (meist Kaolinite). Diese können Nährstoffe weniger gut festhalten, sodass sie rasch ausgeschwemmt werden, gleichgültig ob sie natürlichen Ursprungs sind oder durch Düngung zugeführt werden. Bei den Zweischichttonmineralen ist der Schichtflächenabstand nicht variabel (quellibar), sodass sich die lonen nur an den Außenflächen anlagern. Zweischicht - Tonmineral zB. Kaolinit(von Kauling, Bergin China, Porzelanerde-Kaoin) Schichachenabstand nicht variabel, nicht quelbar one-Adsorption un Auden und Bruchtichen ina, Fundort von ochbare one Skizze Aufgabe 3 abgestortene Bater fuden aut Zergetzung der Pierrente. durch Edaphon Böden der Tropen Abb. 1: Sorptionsvermögen von Zwei- und Dreischichttonmineralen. (Quelle: Diercke Geographie. Westermann Verlag, 2008, S. 80) Entstehung Humus Neben der geringen Nährstoffspeicherkapazität ist die hohe Bodenacidität (ph-Wert 3.5-5) eine Ursache für die wenig fruchtbaren Böden der Tropen. Die Bodenacidität führt dazu, dass große Mengen an Wasserstoff- und Aluminiumionen an die Austauscher gelangen und dadurch die Aufnahme der Nähelemente durch die Pflanzenwurzeln gehemmt wird. Dreischicht-Tonmineral zB. Montmorillonit (von Montmoron, Orth Frankreich hier erstmals beschrieben Mykorrhiza-Pilz nit Norston aus Humus auf Schichtschenabstand variabel, que quelbar durch Fintritt von Wasser loren-Adsorption vor wiegend an inneren Oberflächen sowie an Außen- und Bruchflächen Nährstoffkreislauf im tropischen Regenwald Pflanzen wachsen Pilz gibt Nährstoffe Ian Wirt ab 1. Die abgestorbenen Blätter fallen herab auf den Boden 2. pflanzenreste werden durch Edaphon zersetzt 3. Es entsteht nährstoffreicher Humus 4. Der Mykorrhiza - Pilz nimmt die Nährstoffe aus dem Humus auf 5. Abpabe der Nährstoffe an die Wurzeln des Wirts 6. Pflanzen wachsen heran, Förderung des Pflanzenwachstums Böden der Tropen zu Desweiteren führen die hohen Niederschläge, ungünstige Gefügeeigenschaften und Verdichtung zu einer temporären Vernässung der Böden. Dadurch entstehen Wasserstaus es kommt Eisen- und Aluminiumoxidanreicherungen im A-Horizont (Oberboden) und krustenartigen Verhärtungen. Die hohe Konzentration von Eisenoxiden im Boden bedingt auch die typische Rotfärbung der ferralitischen Böden Drei Viertel der Böden der tropischen Regenwälder sind sehr nährstoffarm. Dennoch besitzen die tropischen Regenwälder eine enorme Produktivität. Pro Jahr werden in tropischen Regenwälder mehr als 30t Biomasse pro Hektar Waldfläche produziert (einheimischer Buchenwald produziert ca. 130/ha). Abb.: Bodenprofil in Amazonien Aufgabe: Charakterisiert tropische Böden, indem ihr die Eigenschaften stichpunktartig auflistet. 1. Nennt (schriftlich) mit Hilfe des AB ("2AB Boden") in der Datei "Die Tropen-Boden" Merkmale des tropischen Bodens. Ergänzend hierzu könnt ihr im Buch S. 21 M7 lesen. 2. Bearbeitet im Buch S. 14/15 Aufgaben 3 und 4. 3. Zeichnet eine Skizze, anhand der ihr am Mittwoch mit eigenen Worten den kurzgeschlossenen Nährstoffkreislauf erläutern könnt. Nährstoffe zirkulieren bestandig im System und nichts geht verloren. Aufgabe 1 Merkmale der tropischen Böden - sehr alt →> Mineralien stark ausgewaschen C- Horizont (Ausgangsgestein) liegt durch physikalische und chemische verwitterung sehr tief →> Aufgabe 3 S.14 Der Stockwerkbau ist ein charakteristisches Merkmal des tropischen Regenwaldes. Die höchste Einheit bilden hierbei die Baumriesen, die bis zu 70 Meter hoch wachsen. Das eigentliche geschlossene Blätterdach bildet aber die kronenschicht in 30 bis 40 metern Höhe, die zugleich die Zone der höchsten Artenvielfalt bildet. Durch das nahezu geschlossene Blátterdach der oberen Baumschicht dringt nur wenig Licht in die da- runterliegenden Stockwerke", wodurch ab der unteren Baumschicht ledig- lich eine diffuse Sonneneinstrahlung besteht. Der tropische Regenwald wächst nicht aus, sondern auf dem Boden! chemische eigenschaften (Speichervermögen, Austausch kapazität I der mineralischen Sub- stanz ausschlaggebend für Bodenfruchtbarkeit -> durch Molekillschichten nur bei Tonmineralen ährstoffspeicherkapazität durch Zwetschichttonminerale Kaolinit) Schichtflächendbstand nicht quellbar, lonen nur an Außenflächen Bodenaciditat (ptt-Wert 3,5 - 5) →Hemmung der Aufnahme von Nährelementen durch Wasserstoff- und Aluminiumionen an den Austauschern temporäre Vernäss durch Niederschlage, ungünstige Gefügeeigenschaften und Verdichtung > Wasserstous, (Eisen- Aluminifomonidanreicherungen krustenartige verhärtungen Rotfärbung der ferralitischen Böden durch Eisenoxide → Bodentyp - sehr nährstoffarm, dennoch Corine Produktivität -> mehr als 30+ Biomasse pro Hektar Waldfläche - Hauptbestandteile A rötlich-gelbe Färbung dünne Humusschicht, da durch klimatische Verhältnisse organische Substanz schnell abgebaut wird giftig für Bodenorganismen Aufgabe 4 5.14 Ökosystem des kurzgeschlossenen Nährstoffkreislaufs -Nährstoffe sind fast ausschließlich in den Pflanzen gespeichert. - abgestorbenes, abfallendes Laub wird am Boden durch Edaphon zersetzt. → die freigesetzten Nährstoffe dringen in die dine oberflächliche Humusschicht ein und werden von den flachen Wurzelh der Baumriesen sofort wieder aufgenommen und in den Kreislauf zurückgegeben Boden verbesser dh. Nährstoffe kg Pflamen, Frient- folge beachten, Ruhezeiten Zusammenspiel von den 3 Geofaktoren in den Tropen →> die tiefer liegenden nährstoffarmen Böden sind nicht miteinbezogen → kurzgeschlossener Nährstoffkreislauf B - Mykorrhiza -Pilze fördern Pflanzenwachstum, indem sie die Nährstoffaufnahme im Wurzelbereich erhöhen → Pilz lebt von Fotosynthese produkten des Wirts, im Begenzung Bereitstellung von Nährstoffen → Herstellung aus Verbindungen, Aufnahme aus Humusschicht für Ernährung des Wirt" Boden O Klima Merkmale von tropischen Böden -rote Färbung (Eisenoxidanreicherung) - nährstofforlan - sehr alt - Mineralien stark ausgewaschen zweischichtt onminerave (Kaolinit), geringe Platz schaffen und Flächen roden Vorteile nutzen, vegetation Defizite ausgleichen Welche Konsequenzen hat es für die Landwirtschaft?! Nährstoffspeicherkapazität hohe Bodenaciditat an der Oberfläche hohe Produktivität - C- Horizont sehr tief, Wurzeln erreichen Nährstoffe vom Ausgangsgestein nicht dünne Humusschicht temporaire Vermässung Machtigkeit von 8-10m 3-