Chernozem: Unterschied zwischen den Versionen

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=== Bioturbation ===
 
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Die Fruchtbarkeit von Chernozemen beruht allerdings nicht alleine auf den Eigenschaften des anstehenden Löss. Ein wichtiger Bestandteil hierfür ist auch die starke Bioturbation. Durch wühlende Bodentiere wird die Streuauflage, bestehend aus frisch abgestorbener organischer Substanz (L-Horizont), zerkleinert und in den mineralischen Oberboden eingemischt (Sponagel 2005, 83). Vor allem die [[Krotowinen]] der Makrofauna sind für die Böden der Steppe und dabei vor allem die Chernozeme, charakteristisch. Damit verwischen die Grenzen zwischen Humus- und Mineralkörper, es entsteht ein humoser A-Horizont mit einer Mächtigkeit von teilweise mehr als 100cm (Zech et al. 2014, 42).  
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Die Fruchtbarkeit von Chernozemen beruht allerdings nicht alleine auf den Eigenschaften des anstehenden Löss. Ein wichtiger Bestandteil hierfür ist auch die starke Bioturbation. Durch wühlende Bodentiere wird die Streuauflage, bestehend aus frisch abgestorbener organischer Substanz (L-Horizont), zerkleinert und in den mineralischen Oberboden eingemischt (Sponagel 2005, 83). Vor allem die [[Krotowine]]n der Makrofauna sind für die Böden der Steppe und dabei vor allem die Chernozeme, charakteristisch. Damit verwischen die Grenzen zwischen Humus- und Mineralkörper, es entsteht ein humoser A-Horizont mit einer Mächtigkeit von teilweise mehr als 100cm (Zech et al. 2014, 42).  
  
 
Erkennbar ist das Ergebnis der Bioturbation oft daran, dass die Horizonte bei unvollständiger Mischung schlierenartig durchsetzt sind, was das Bodengefüge stabilisert. Weil zwar alle Stoffe des Bodens beteiligt sind, jedoch größere Partikel nicht erfasst werden können, kommt es oft zu einer Kornsortierung. Durch einige Tiere, wie z.B. Ameisen, Mäuse und Regenwürmer, gelangen verlagerte Stoffe aus dem Unterbodenmaterial an die Oberfläche und werden dort abgelegt. Auf diese Weise wird einer Verlagerung von Ton und Nährstoffen durch intensive Tiertätigkeit entgegengewirkt und sogar die Entkalkung in semihumiden Klimaten verhindert werden. Eine derartig intensive Bioturbation findet nur in feinkörnigen Böden mit günstigen Wasser-, Luft- und Nährstoffverhältnissen statt, was wiederum auf das benötigte Ausgangsmaterial Löss verweist (Schachtschabel et al. 1984, 343).
 
Erkennbar ist das Ergebnis der Bioturbation oft daran, dass die Horizonte bei unvollständiger Mischung schlierenartig durchsetzt sind, was das Bodengefüge stabilisert. Weil zwar alle Stoffe des Bodens beteiligt sind, jedoch größere Partikel nicht erfasst werden können, kommt es oft zu einer Kornsortierung. Durch einige Tiere, wie z.B. Ameisen, Mäuse und Regenwürmer, gelangen verlagerte Stoffe aus dem Unterbodenmaterial an die Oberfläche und werden dort abgelegt. Auf diese Weise wird einer Verlagerung von Ton und Nährstoffen durch intensive Tiertätigkeit entgegengewirkt und sogar die Entkalkung in semihumiden Klimaten verhindert werden. Eine derartig intensive Bioturbation findet nur in feinkörnigen Böden mit günstigen Wasser-, Luft- und Nährstoffverhältnissen statt, was wiederum auf das benötigte Ausgangsmaterial Löss verweist (Schachtschabel et al. 1984, 343).

Version vom 5. Dezember 2020, 12:28 Uhr

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Der Chernozem (von russisch чернозём tschernosjom ‚Schwarzerde‘) ist eine Reference Soil Group (RSG) der internationalen Bodenklassifikation World Reference Base (WRB). Er bildet sich typischerweise aus Lockersedimenten wie Löss und löseartigen Substraten, aber auch aus kalkreichen Geschiebelehmen und gehören in die Gruppe der Humusakkumulationsböden. Chernozeme sind die zonalen Böden der semihumiden bis semiariden Langgrassteppe.

Chernozem
Chernozem-Profil.png
Südrussisches Chernozem-Profil mit Mullauflage.
Entsprechung in anderen Klassifikationen
DBK (KA5)

Tschernoseme, Kalktschernoseme (mit Übergangssubtypen zu Braunerden und Parabraunerden)

USDA ST

z.B. Ustolls

Klassifikation
Ökozonena+b

C, D, J

FAO Bodenzonen

Kastanozem-Haplic-
Phaeozem-Chernozem-Zone

Reference Soil Group

Chernozeme

WRB Code

CH

Struktur
Charakteristische Horizontabfolgen

Ah-Ck
Ah-Bk-Ck
Ah-(E-)Buk-Ck

Qualifier für Klassifikation und Kartenerstellung
Principal Qualifier

Petrogypsic/Gypsic/Petroduric/Duric/, Petrocalcic, Vertic, Gleyic, Luvic, Calcic, Haplic

Supplementary Qualifier

Andic, Anthric, Arenic, Chromic, Clayic, Densic, Endosalic, Glossic, Greyic, Leptic, Novic, Oxyaquic, Siltic, Skeletic, Sodic, Stagnic, Technic, Tephric, Vermic, Vitric

a Vebreitung in Ökozone:

A Polare und Subpolare Zone, B Boreale Zone, C Feuchte Mittelbreiten, D Trockene Mittelbreiten, E Winterfeuchte Subtropen, F Immerfeuchte Subtropen, G Trockene Subtropen und Tropen, H Sommerfeuchte Tropen, I Immerfeuchte Tropen, J Gebirgsregionen, K Weltweit verbreitete Böden

b Ausmaß des Vorkommens:

A co-dominantes Auftreten (Leitbodentyp),
A häufiges Auftreten (Begleitbodentyp),
(A) untergeordnetes Auftreten (v.a. im Übergangsbereich zu anderen Bodenzonen)



Definition

Nach Definition der WRB sind Chernozeme Böden mit mächtigem schwarzen Oberbodenhorizonten, mit hoher Akkumulation von organischem Material und hohem Basenstatus.(WRB 2015) Die Definition des Bodentyps Tschernosem nach DBG (AG Boden 2005) ist dagegen weniger spezifisch und umfasst auch andere Böden der trockenen Mittelbreiten, vor allem die verwandten Phaeozeme am Übergang zu den feuchten Mittelbreiten. Die Klasse der Schwarzerden innerhalb der DBG-Systematik ist noch umfassender. Sie beinhaltet mit Phaeozem, Chernozem und Kastanozem die wesentlichen Böden der Kastanozem-Haplic Phaeozem-Chernozem-Zone innerhalb der Klassifikation der FAO/Unesco Weltbodenkarte (Spoangel 2005, 211).

Bildung und Vorkommen

Chernozeme sind einige der fruchtbarsten und produktivsten Ackerböden der Welt (Zech et al. 2014, 42). Sie bedecken etwa 230.000.000 Hektar der Erdoberfläche wovon ein Großteil ackerbaulich genutzt wird (BGR 2008).

Ausgangsgestein Löss

Das Ausgangsgestein zur Bildung dieses humusreichen Bodentyps ist meist Löss, aber auch lössartige Lehme, Mergel und Tone sind möglich (Franz 1973, 115). Löss ist eine Sedimentdecke die entsteht, wenn die Geschwindigkeit des Windes abnimmt und sich Schluff, der in Gebieten mit wenig bis keiner Vegetation erodiert wurde, ablagert. Im Wesentlichen besteht er aus Bestandteilen der Siltfraktion und ist aufgrund der geringen Korngröße und dem damit leichtzugänglichen Mineralreichtum sehr fruchtbar (Grotzinger, Jordan 2017, 544).

Klimatische Bedingungen

Eine Lössdecke fördert so die Entwicklung von Gräsern und Kräutern, die in extrem kontinentalen Gebieten in den feuchten Jahreszeiten im Frühling bzw. Frühsommer schnell wachsen und aufgrund anhaltender Trockenperioden im Hochsommer eingehen und vertrocknen. „Die fehlende Feuchtigkeit im Sommer und die tiefen Temperaturen im Winter verhindern eine Zersetzung bzw. Mineralisierung der organischen Substanz und führt somit zu einer ständigen Humusanreicherung“ (Koppe 2004, 1). Durch diese ständige Humusbildung sind mächtige, humose A-Horizonte entstanden. Aufgrund des seit etwa 6000 Jahren in Mitteleuropa auftretenden feuchten Klimas, ist die Entwicklung von Chernozemen in Deutschland nicht möglich (Koppe 2004, 2).

Verbreitung

Aufgrund des Ausgangsmaterials und den nötigen klimatischen Bedingungen zur Bildung eines Chernozems, findet sich dieser Bodentyp fast ausschließlich auf der Nordhalbkugel und auch hier nur in den Breiten von etwa 40° - 60°N. Chernozeme treten sowohl in Nordamerika als auch in Eurasien auf. Während die absoluten Chernozem-Vorkommen in Eurasien ausgeprägter sind, ist der relative Anteil an der Gesamtfläche der trockenen Mittelbreiten Nordamerika deutlich höher (Eitel 1999, 112ff.). Während Lössgebiete auch in Südamerika vorkommen, existieren dort nur sehr wenige, kleine Chernozemvorkommen (Eitel 1999, 117). Dieser Umstand beruht vor allem an der Streu der Hartlaubvegetation, die in den dortigen Winterfeuchten Tropen hauptsächlich vorkommt, sehr schwer abbaubar ist und somit die Humusanreicherung beeinträchtigt. Häufige Feuer im Sommer führen zudem zu Verlusten von Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel. Außerdem fehlen die tiefen Temperaturen in den Wintermonaten um die Mineralisierung zu verhindern (Zech et al. 2014, 51). Auf diese Weise bleibt Anreicherung die Humusanreicherung aus, obwohl das nötige Ausgangsgestein Löss vorhanden ist.

Eigenschaften

Aufbau

Der typische Axh-Horizont von Chernozemen ist eine fastschwarze, humose Masse die mit steigender Tiefe immer feiner wird. In den oberen Zentimetern befindet sich noch relativ grobes Material, das zum Teil nicht vollständig humifiziert ist. Der Grund dafür ist, dass es sich dabei um noch relativ junges Material handelt, das dort noch nicht lange liegt und vor absehbarer Zeit abgestorben ist. Chernozeme besitzen große Oberbodenmächtigkeiten von 40 cm und mehr, die in einen helleren und bräunlicheren C-Horizont übergehen, der sich meist aus Löss oder lössartigen Bestandteilen zusammensetzt.

Der Oberbodenhorizont ist dunkelbraun bis schwarz, oft über einem cambic oder argic Unterbodenhorizont. Zudem treten sekundäre Carbonate oder ein calcic Unterbodenhorizont auf (BGR 2008, 80). Unter einem Argic Horizont versteht man einen Unterbodenhorizont, der deutlich höhere Tongehalte aufweist als der darüber liegende Horizont (BGR 2008, 13). Ein Calcic Horizont hat sich sekundäres Carbonat (CaCO3) angereichert (BGR 2008, 15). Cambic ist gleichbedeutend mit einem Unterbodenhorizont, der im Vergleich zu den darunter liegenden Horizonten Verwitterungsmerkmale aufweist (BGR 2008, 16).

Bioturbation

Die Fruchtbarkeit von Chernozemen beruht allerdings nicht alleine auf den Eigenschaften des anstehenden Löss. Ein wichtiger Bestandteil hierfür ist auch die starke Bioturbation. Durch wühlende Bodentiere wird die Streuauflage, bestehend aus frisch abgestorbener organischer Substanz (L-Horizont), zerkleinert und in den mineralischen Oberboden eingemischt (Sponagel 2005, 83). Vor allem die Krotowinen der Makrofauna sind für die Böden der Steppe und dabei vor allem die Chernozeme, charakteristisch. Damit verwischen die Grenzen zwischen Humus- und Mineralkörper, es entsteht ein humoser A-Horizont mit einer Mächtigkeit von teilweise mehr als 100cm (Zech et al. 2014, 42).

Erkennbar ist das Ergebnis der Bioturbation oft daran, dass die Horizonte bei unvollständiger Mischung schlierenartig durchsetzt sind, was das Bodengefüge stabilisert. Weil zwar alle Stoffe des Bodens beteiligt sind, jedoch größere Partikel nicht erfasst werden können, kommt es oft zu einer Kornsortierung. Durch einige Tiere, wie z.B. Ameisen, Mäuse und Regenwürmer, gelangen verlagerte Stoffe aus dem Unterbodenmaterial an die Oberfläche und werden dort abgelegt. Auf diese Weise wird einer Verlagerung von Ton und Nährstoffen durch intensive Tiertätigkeit entgegengewirkt und sogar die Entkalkung in semihumiden Klimaten verhindert werden. Eine derartig intensive Bioturbation findet nur in feinkörnigen Böden mit günstigen Wasser-, Luft- und Nährstoffverhältnissen statt, was wiederum auf das benötigte Ausgangsmaterial Löss verweist (Schachtschabel et al. 1984, 343).

Nutzung und Risiken

Aufgrund der ariden Sommermonate ist das Sättigungsdefizit der Luft beträchtlich und somit die Verdunstung groß (Ramann 1918, 86). Deshalb trocknet der Boden tief aus. In den humiden Wintermonaten sammelt sich das Wasser der Niederschläge im Boden an und ermöglicht somit eine üppige Frühjahresvegetation (Ramann 1918., 87). Dadurch und aufgrund der Tatsache, dass der Chernozem einen mächtigen Humus- und Mineralkörper besitzt, eignet sich dieser als sehr fruchtbarer Ackerboden. Dies lässt sich auch bei einer Bodenbewertung aufgrund des Ackerschätzrahmens zweifelsfrei beweisen. Hierbei lässt sich der Chernozem zwischen der zweiten und dritten Zustandsstufe, also am Beginn der vollreifen Böden, einordnen (Stahr et al. 2016, 241). Zudem bekommt ein Chernozem wegen der Ackerschätzrahmens die höchste Anzahl an Punkten aller deutscher Böden (Stahr et al. 2016, 242). Neben Weizen, Mais, Gerste, Sonnenblumen können auch Soja und Gemüse auf Chernozemen angebaut werden. Teilweise werden sie auch weidewirtschaftlich genutzt (Zech et al. 2014, 51).

Durch intensiven Ackerbau wird die Anfälligkeit für Wind- und Wassererosion von Chernozemen stark erhöht (Zech et al. 2014, 51). Dies führt dazu, dass sich die Mächtigkeit des humosen A-Horizonts verringert. In Hanglagen kann dies soweit führen, dass der A-Horizont fast vollständig abgetragen wird und den Verlust der Bodenfruchtbarkeit bedeutet (Schachtschabel et al. 1984, 420).

Um die Fruchtbarkeit des Bodens aufrecht zu erhalten, benötigt er eine Düngung mit Phosphor, da dieser zu stark verbraucht wird um durch natürliche Prozesse zu regenerieren (Schachtschabel et al. 1984, 248). Ein zu starker Entzug leistet der Erosion Vorschub und vermindert das landwirtschaftliche Potential beträchtlich. Da Phosphor sich kaum im Boden verlagert, muss er eingearbeitet werden, was natürlicherweise über Bioturbation, vor allem durch Würmer geschieht, die organische Abfälle einarbeiten. Da bei intensivem Ackerbau so gut wie alles organische Material bei der Ernte entfernt wird, können die von der Pflanze aufgenommenen Mengen an Phosphor aber nicht natürlich ersetzt werden.

Referenzen


Weiterführende Informationen und Literatur

Autor:innen

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Dieser Artikel wurde erstellt von:
Philipp Maly, Michael Hagl