Bodenprofil eines Pseudogleys im Rumbecker Holz

Es handelt sich um einen typischen Pseudogley, gebildet aus lösshaltiger Fließerde (Solifluktion) der Weichsel-Kaltzeit (s. Geologie).

 

 

Allgemeine Gelände-Merkmale:

• Höhe über NN: 185 m
• Reliefposition: Ebene
• Neigung der Fläche: schwach (2-5 Grad)
• Exposition: Nord-Ost
• Aufschlussart: Schürfgrube
• Vernässungsgrad: starke Staunässe
• Humusform: Feuchtmull

 

 

Der Pseudogley ist ein wechselfeuchter Stauwasserboden. Bei dem aufgestauten Wasser handelt es sich um Niederschlagswasser und nicht wie beim Gley-Boden um Grundwasser (siehe „Bodenprofile entlang eines Transekts“). Zur Entstehung eines Pseudogleys müssen folgende Voraussetzungen erfüllt sein:

• Die regionale Jahres-Niederschlagsmenge muss mindestens 700-900 mm betragen. Im Schulumfeld werden 700-800 mm gemessen.
• Klimatisch wechseln sich im Jahresverlauf Nass-, Feucht und Trockenphasen regelmäßig ab, so dass es im Boden zu einem starken Wechsel zwischen Vernässung und Austrocknung und damit regelmäßig zu starken Veränderungen beim Wasser- und Luftvolumen des Bodens kommt (siehe Abbildung ).
• Der Boden enthält einen gewissen Anteil an Ton. Im Rumbecker Holz beträgt der Anteil der Tonfraktion 15 %.

Der Pseudogley auf der Untersuchungsfläche ist als sekundärer Pseudogley anzusprechen, da er sich aus der Braunerde entwickelt hat. Übergangsformen zwischen Braunerde und Pseudogley bis zum Grundwasser geprägten Gley sind dem Kapitel „Bodenprofile entlang eines Transekts“ zu entnehmen.

In den Abbildungen 48 und 49 sind die Eigenschaften der  Bodenhorizonte des Pseudogleys im Rumbecker Holz zusammengestellt:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Erklärung der Horizont-Symbole

Bodenprofil

Der Pseudogley weist eine chrakteristische Horizont-Ausprägung auf:

Die Bodenauflage L/Of aus vermoderndem Blattfall ist im Vergleich zu umliegenden Braunerde-Profilen dünn. Im Vermoderungshorizont Of sind häufig Feinwurzeln zu finden.

Der Ah-Horizont ist mit ca. 20 cm deutlich mächtiger als der der Braunerde mit ca. 5 – 8 cm. Er bildet ein Krümelgefüge mit Aggregaten aus Tierkot, Verwitterungspartikeln und Ton-Humuskomplexen und vielen großen, luftgefüllten Hohlräumen aus.  Natrium, Kalium-, Calcium- und Magnesium-Ionen sind massiv in den Unterboden ausgewaschen (s. "Kationen Pseudogley"). Dieser Humus-Horizont ist intensiv von Feinwurzeln durchzogen. Zusammen mit der nur dünnen Blattauflage deutet dies auf eine intensive biologische Abbau-Aktivität hin (siehe „C/N-Verhältnis").

Unterhalb des Ah-Horizonts schließt sich als erster Horizont des Unterbodens ein bleicher, vergrauter Sew-Horizont an, in den kleine, schwarze Körner aus Manganoxid eingestreut sind (s. Abbildung 50). Diese Bleichung entsteht durch Verlagerung vor allem von Eisen- und Manganverbindungen. Außerdem wird Ton nach unten in den verlagert (s. "Korngrößenverteilung Pseudogley"). Dieser Horizont ist aufgrund seiner vielen Grob- und Mittelporen wasserleitend und bildet durch die Abdichtung nach unten einen Stauwasserkörper.

Unter dem wasserleitenden Sew-Horizont befindet sich durch Mineralverlagerung, vor allem durch Tonverlagerung, und Porenverdichtung ein wasserstauender Sd-Horizont mit stark wechselndem Wasserstand, der aus schluffigen Lehm, teils aus tonigen Lehm besteht (s. "Bodenart Pseudogley"). Besonders auffällig ist die hellgraue-rostfarbene Marmorierung dieses Horizonts aufgrund von Redoxprozessen. Die Wasserstauung setzt sich nach unter in den kiesig-steinigen Bereich als Sd2-Horizont mit geringer wechselndem Wassergehalt fort. Sew- und Sd-Horizont sind nur schwach bis sehr schwach durchwurzelt.

Da die jährliche Niederschlagsmenge im Schulumfeld mit 700-800 mm für eine Pseudogley-Ausbildung nicht besonders hoch ist, sind einige Detail-Merkmale am schuleigenen Bodenprofil nicht deutlich genug zu erkennen. Deshalb stellte der GEOLOGISCHE DIENST NRW der Schule zu Unterrichtszwecken einen Lackabzug eines kräftig ausgeprägten Pseudogleys zur Verfügung (s. folgende Abbildungen 51 bis 53).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Prozesse im Rahmen des Wechselfeuchte-Zyklus

Bei der Entstehung eines Pseudogleys durch die sich jährlich wiederholende, klimatisch bedingten Wechsel von Durchnässung und Austrocknung (s. Abbildung 54) laufen komplexe Prozesse ab, welche das Bodengefüge, die Mineralverteilung, den Wasser- und Luftgehalt im Porensystem sowie Redox-Prozesse unter Beteiligung von Mikroorganismen betreffen.

Tonverlagerung

Die vertikale Korngrößen-Verteilung zeigt (s. „Bodenart“), dass im Vergleich zur Braunerde mit sehr geringer Mengenveränderung der Tonfraktion zwischen den Bodenhorizonten der Pseudogley eine starke Verringerung der Tonfraktion im Oberboden verbunden mit einer erheblichen Zunahme im Unterboden aufweist. Es zeigt sich ein Transport von festen Tonfraktion-Partikeln von oben nach unten. Transportmittel ist sich rasch bewegendes Wasser aus den Niederschlägen. Zunächst werden die sehr kleinen Tonteilchen von den Aggregat-Oberflächen losgelöst und gehen im Porenwasser in Suspersion. Durch das sich relativ schnell bewegende Wasser in den Grobporen, vor allem in breiteren Schwundrissen und Wurmgängen wird die Ton-Suspersion nach unten transportiert. Im Mikrogefüge des Sd-Horizonts aus Aggregaten mit Feinpartikeln, Mittel-und Feinporen werden sie schichtförmigen Tonminerale als Tonhäutchen abgelagert (s. „Bodenstruktur, Mikrogefüge). Mit den Tonmineralen werden auch Eisen- und Manganoxid-Partikel der Tonfraktion sowie suspergierte Humuspartikel aus dem Oberboden in den Unterboden verlagert.

Prozesse während der Nass- und Trockenphase (nach REFUESS 1990 und STAHR et al. 2012)

Wiederbefeuchtung im Herbst

Während der längeren Austrocknungsphase im Sommer haben sich im Ober und Unterboden Schwundrisse sowie Aggregate aus Mineralpartikeln gebildet. Aus dem Kohärent-Gefüge ist durch die Austrocknung teilweise ein Polyeder-Gefüge entstanden. Mit dem Herbstniederschlag dringt Wasser in die Mittel-und Feinporen von Oberboden und Unterboden. Bei anhaltendem Niederschlag füllen sich langsam alle größeren Hohlräume wie Schwundrisse, Wurm- und Wurzelgänge mit Wasser. Durch anschließende Quellung werden diese allmählich schmaler. Es bleiben nur sehr dünne Fugen. Aus dem Polyeder-Gefüge entsteht zunehmend wieder ein Kohärent-Gefüge. Das Luftvolumen des Bodens nimmt durch das Eindringen des Wassers massiv ab. Da diese vertikalen Hohlräume im Sd-Horizont des Unterbodens oft blind enden und hier durch Tonverlagerung eine Verdichtung eingetreten ist, kann bei zusätzlicher Zufuhr von Niederschlagswasser dieses nur in geringem Umfang weiter nach unten sickern und bildet im Sw-Horizont einen Staukörper. Passiert das Niederschlagswasser Auflagehumus und Ah-Horizont, werden lösliche organische Stoffe mitgeführt, die im Sw- und Sd-Horizont von den Grobporen aus lateral ins Innere von Aggregaten diffundieren, wo sie als Reduktoren oder Chelatoren wirksam werden können.   

Nassphase im Winter und Frühjahr

Während der Nassphase im Winter und Frühjahr sind die Grob- und viele Mittelporen mit Wasser gefüllt. Die Bodenluft ist bis auf ca. 5% des Bodenvolumens reduziert. Die im Porenwasser lebenden Mikroorganismen veratmen eingetragene organische Substanz durch Verbrauch des im Wasser gelösten Sauerstoffs:

Aerobe Atmung: C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ --> 6 CO₂ und 6 H₂O

Anschließend setzen anaerobe Atmungsprozesse zur Energiegewinnung ein. Dazu nutzen die Mikroorganismen vor allem die vorhandenen oder verlagerten höherwertigen Oxide von Mangan und Eisen als Sauerstoffquelle:

Mangan-Reduktion: C₆H₁₂O₆ + 6 MnO₂ --> 6 CO₂ + 6 H₂O + 6 Mn^2-

Eisen-Reduktion: C₆H₁₂O₆ + 4 Fe₂O₃ --> 6 CO₂ + 6 H₂O + 8 Fe^2-

Diese Prozesse laufen im Grenzraum von groben Poren und Partikel-Aggregaten ab. Die reduzierten Mangan- und Eisen-Ionen werden teilweise in Komplexe mit organischer Substanz eingebunden. Diese Chelate diffundieren auch ins Innere von Gefüge-Aggregaten.

Trockenphase im Sommer

Ende Frühjahr/Anfang Sommer steigt durch das intensive Pflanzenwachstum und die Belaubung der Bäume die Transpiration und damit der Wasserbedarf der Pflanzen stark an. Dabei werden zunächst die groben Poren wasserfrei wieder belüftet. Der Wassersog in Richtung Pflanzenwurzeln setzt sich bei anhaltender Trockenheit nach unten fort und nimmt die im Wasser gelösten oder komplex gebundenen Mangan und Eisenionen mit. Beim Kontakt mit einströmender Luft werden die zweiwertigen Metallionen wieder zu dreiwertigen Mangan- und Eisenionen oxidiert. Die entstehenden Metall-Oxid-Hydroxide werden im Porenwasser gefällt.

Durch vielfache Wiederholung dieser Vernässungs-/Belüftungsvorgänge und der damit verbundenen Redoxreaktionen verarmen die wurzelnahen Bereiche im Sw-Horizont sowie Aggregataußenbereiche im Übergang zu den Grobporen an Eisen- und Mangan-Ionen und bleichen zum erheblichen Teil aus. Vereinzelt bilden sich schwarzbraune Anreicherungen (Konkretionen) aus Manganoxid sowie rostfarbene aus Eisenoxid-Hydroxid (s. Abbildung 52). Im Sd-Horizont, in dem Vernässung und Austrocknung langsamer ablaufen, entsteht eine intensive Marmorierung aus weiß-grauen gebleichten und braun-roten gefärbten Bereichen mit teils großen, flächenhaften Konkretionen aus Eisenoxid-Verbindungen (s. Abbildung 53).

Physiologische Flachgründigkeit des Bodens

Das Profil des Pseudogleys (s. Abbildung 49) zeigt im Vergleich zum Profil der Braunerde (s. Abbildung 44) eine kaum vorhandene Durchwurzelung des Sw- und vor allem des Sd-Horizonts, dagegen eine sehr starke Durchwurzelung des mächtigen Ah-Horizonts. Dies hat folgende Ursachen:

• Nährstoff-Anionen wie Phosphat und Sulfat geraten bei den häufigen Nass-Trocken-Wechseln in das Innere von Eisenoxid-Konkretionen, werden dort fixiert, von Eisenoxiden umschlossen und sind dann nicht mehr zugänglich.
• Das in der anaeroben Reduktionsphase in Lösung vorhandene Fe2+ - Ion ist für viele Pflanzenarten toxisch. Deshalb werden im Sd-Horizont kaum oder keine Wurzeln ausgebildet. Der tiefere potentielle Wurzelraum ist nur für Spezialisten zugänglich, die eine hohe Resistenz gegen die Eisentoxizität aufweisen. Dazu gehört die im Rumbecker Holz auf wechselfeuchten Flächen bestandsbildende Rasenschmiele (Deschampsia caespitosa). Da es sich hier für das Wurzelwachstum nicht um mechanische, sondern eine chemische Barriere handelt, spricht man von einer "physiologischen Flachgründigkeit" des Pseudogleys. Diese Phänomen ist typisch vor allem für Erlen-Bruchwälder (ELLENBERG/LEUSCHNER 2010).