Pedogenese und Verwitterung

Pedogenese ist die Bodenbildung aus Ausgangsmaterial, beginnend mit der physikalischen und chemischen Verwitterung von Gestein und fortgesetzt durch die Zugänge, Verluste, Umlagerungen und Umwandlungen, die ein Bodenprofil aufbauen.

Definition

Pedogenese ist die Gesamtheit der Verwitterungs- und Bodenbildungsprozesse, durch die Ausgangsmaterial in einen differenzierten Boden umgewandelt wird, angetrieben durch Zugänge, Verluste, Umlagerungen und Umwandlungen von Energie und Materie.

Scope

Dieses Thema behandelt die physikalische und chemische Verwitterung von Mineralien und Gesteinen, die vier grundlegenden pedogenen Prozesse, die Rolle von Klima, Organismen, Relief, Ausgangsmaterial und Zeit bei der Bodenbildung sowie die Bodenentwicklung über geologische und menschliche Zeitskalen. Es ist die Grundlage für das Verständnis, warum Böden sich unterscheiden und wie sie ihre Horizonte erwerben.

Core questions

• Wie zerlegen und verändern physikalische und chemische Verwitterung das Ausgangsmaterial?
• Was sind die grundlegenden Prozesse von Zugängen, Verlusten, Umlagerungen und Umwandlungen?
• Wie steuern die fünf Zustandsfaktoren die Richtung und Geschwindigkeit der Bodenbildung?
• Wie lange dauert es, einen Boden zu bilden, und wie variiert dies mit der Umgebung?

Key concepts

• Physikalische und chemische Verwitterung
• Ausgangsmaterial
• Zustandsfaktoren (clorpt)
• Zugänge, Verluste, Umlagerungen, Umwandlungen
• Auswaschung und Eluviation
• Rate der Bodenbildung

Key theories

Zustandsfaktorenmodell (clorpt)

Jenny argumentierte, dass Bodeneigenschaften eine Funktion von Klima, Organismen, Relief, Ausgangsmaterial und Zeit sind, wodurch der Effekt jedes Faktors durch Konstanthalten der anderen untersucht werden kann.

Grundlegende pedogene Prozesse

Die Bodenentwicklung erfolgt durch Materialzugänge zum Boden, Verluste durch Auswaschung und Erosion, Umlagerungen von Material innerhalb des Profils und Umwandlungen von Mineralien und organischer Substanz, die zusammen eine Horizontdifferenzierung bewirken.

Mechanisms

Physikalische Verwitterung fragmentiert Gestein durch Frost-Tau-Wechsel, thermische Ausdehnung und Abrasion, wodurch die Oberfläche vergrößert wird; chemische Verwitterung verändert dann Mineralien durch Hydrolyse, Oxidation, Auflösung und Hydratation, wodurch Ionen freigesetzt und sekundäre Tone und Oxide gebildet werden. Die resultierenden Materialien werden dem sich entwickelnden Profil hinzugefügt, daraus entfernt, innerhalb des Profils bewegt und chemisch umgewandelt. Das Klima bestimmt die Intensität der Verwitterung und Auswaschung, Organismen fügen organische Substanz hinzu und zirkulieren sie, das Relief steuert Drainage und Erosion, das Ausgangsmaterial liefert den mineralischen Ausgangspunkt, und die Zeit integriert diese Effekte.

Clinical relevance

Verwitterung und Pedogenese bestimmen Bodentiefe, Textur, Nährstoffreserven und Drainage eines Bodens, was wiederum dessen landwirtschaftliche Produktivität, seine Eignung für Bauzwecke und seine Anfälligkeit für Degradation beeinflusst; das Verständnis dieser Prozesse ist essenziell, um vorherzusagen, wie Böden auf Landnutzung und Klimawandel reagieren werden.

History

Die Erkenntnis, dass Klima und Organismen, nicht nur die Gesteinsart, Böden formen, geht auf Dokutschajews Studien russischer Böden im 19. Jahrhundert zurück. Jennys quantitative Formulierung der Zustandsfaktoren im Jahr 1941 verwandelte die Bodengenese in eine prädiktive Wissenschaft, und spätere Arbeiten verfeinerten die grundlegenden Prozesse und die Mineralogie der Verwitterung.

Key figures

• Vasily Dokuchaev
• Hans Jenny
• Nyle C. Brady
• Ray R. Weil

Seminal works

• jenny1941
• brady2016

Frequently asked questions

Wie lange dauert es, bis sich Boden bildet?

Dies variiert enorm mit Klima, Ausgangsmaterial und biologischer Aktivität: Ein dünner Boden kann sich innerhalb von Jahrzehnten bis Jahrhunderten auf weichem, verwitterbarem Material in einem warmen, feuchten Klima entwickeln, während ein Meter reifen Bodens auf hartem Gestein in einer kalten oder trockenen Umgebung viele Tausende von Jahren dauern kann.

Was ist der Unterschied zwischen Verwitterung und Erosion?

Verwitterung ist der in-situ-Abbau und die chemische Veränderung von Gestein und Mineralien, die Bodenmaterial erzeugt, während Erosion die physikalische Entfernung und der Transport dieses Materials durch Wasser, Wind oder Schwerkraft ist; Verwitterung baut Boden auf, Erosion kann ihn abtragen.