Gypsisol

Das Gypsisol (griechisch gýpsos[1] bzw. lateinisch gypsum = Gips[2]) ist eine Bodenklasse der World Reference Base (WRB) und der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO). Gypsisole sind in Wüsten und semiariden Trockengebieten mit unregelmäßigen Niederschlägen (< 200 mm pro Jahr) weit verbreitet. Charakteristisch für den Bodentyp ist der humusarme Mineralboden mit sekundärer Calciumsulfat-Anreicherung, die zum Teil in den oberen 125 cm des Bodens (bzw. 100 cm nach WRB) zur Verhärtung oder zur Zementierung im Unterboden führt. Der oben gelegene A-Horizont ist meistens flachgründig. Der verbraunte oder lessivierte B-Horizont, der sich unter dem A-Horizont befindet, weist neben Gipskrusten und weichen Gipsausblühungen häufig Kalkanreicherungen auf. Gypsisole haben keine eindeutige Entsprechung in der Deutschen Bodensystematik von 1990.[2]

BeschreibungBearbeiten

Bei den Gypsisolen handelt es sich um Böden aus Gips oder aus Anhydrit.[3] Wie auch Calcisole sind Gypsisole Böden, die mit Gips bzw. Kalk angereichert sind.[4] Kalk kommt jedoch deutlich häufiger vor als Gips.[3] Beide Böden liegen häufig in Übergangsformen zueinander vor.[4] Abhängig vom Gipsgehalt sind Gypsisole braun, hellbraun bzw. weiß, wobei ein höheres Gipsgehalt eine hellere Farbe bedingt.[1] Während der pH-Wert bei zwischen 7 und 8 liegt und damit neutral bzw. leicht basisch ist, liegt die Basensättigung bei 100 %. Aufgrund des zu hohen pH-Werts ist die Phosphor-Verfügbarkeit gering.[1]

Die Bodenklasse unterscheidet sich von Calcisolen, Solontschaken, Solonetzen und Durisolen durch ihre Mengen an Salzen, Sulfaten, Carbonaten bzw. Siliciumdioxid.[5] Gewisse chemische Verbindungen aus Mineralen werden bei diesen Böden in den obersten 125 cm angereichert. Hintergrund ist die hohe Verdunstung, die geringe Wasserversickerung und die geringe Luft- und Wasserzufuhr, die chemische Reaktionen in tieferen Bodenbereichen verhindern.[6] Ebenfalls bis zu dieser Tiefe liegt beim Gypsisol ein echter Verhärtungshorizont vor.[3]

Gypsisole verfügen entweder über einen petrogypsic bzw. über einen gypsic Horizont, der mindestens 10 cm dick und nicht durchwurzelbar ist.[4] Der Anreicherungshorizont muss über 15 cm groß sein und einen über 5 % höheren Sulfatanteil besitzen als das Ursprungssubstrat.[3] Im Gegensatz zum gypsic Horizont ist der petrogypsic Horizont verhärtet bzw. verkittet.[7] Eine Durchwurzelung ist nur möglich, wenn Risse vorhanden sind.[1] Mindestens 5 % des Horizonts ist Gips. Beim gypsic Horizont kann Kalk an der Aggregatoberfläche durch Ausblühungen hervortreten, während bei einem vorhandenen petrogypsic Horizont der Kalk durch harte Bänke zum Vorschein kommt. In der Mischform mit Calcisol sind bei Tagwasserbildungen Kalkanreicherungen über den Gipsanreicherungen vorzufinden. Bei Grundwasserbildungen verhält es sich umgekehrt.[4] Im Unterboden können sich leicht lösliche Salze anreichern. Die Oberbodenhorizonte besitzen nur eine niedrige elektrische Leitfähigkeit. Durch die Gipsfällung wird die Genese von Attapulgit, speziellen Tonmineralen, induziert.[1]

Gypsisole sind humusarme, häufig salzhaltige Böden, die neutrale Reaktionen zeigen.[4] Die Gipsanreicherungen der Gypsisole führen entweder zum verhärteten petrogypsic oder zum weichen gypsic Horizont. Sofern der petrogypsic Horizont sich in einer geringen Tiefe befindet, haben Gypsisole nur eine geringe Wasserspeicherkapazität. Nicht selten sind in Gypsisolen petrocalcic- oder calcic-Horizonte bzw. in der Regel reliktisch duric- oder petroduric-Horizonte vorzufinden.[1] Die Horizontfolgen sind in der Regel wie folgt:

  • A(y)-Cy,
  • A-By-C(y),
  • A-Bym-C oder seltener
  • A-(E-)Bty-C(y).

Durch den hohen Gipsgehalt finden sich in Gypsisolen kohärente, strukturarme Strukturen vor. Dadurch bedingt haben Gypsisole eine niedrige Infiltrationsrate. Ebenfalls ist nur ein geringer Gehalt organischer Substanz in Gypsisolen vorzufinden. So liegt der organische Kohlenstoffanteil bei unter 0,6 %.[1] Die potenzielle Kationenaustauschkapazität kann bis zu 10 bis 20 cmol(+)kg−1 FE erreichen.[1]

Während als Hypogypsic-Gypsic-Horizonte Böden genannt werden, die einen verhältnismäßig niedrigen Gipsgehalt aufweisen, werden Gypsic-Horizonte als Hypergypsic bezeichnet. Sie liegen auf höheren, also älteren Terrassen und haben in der Regel einen hohen Gipsgehalt. Ferner gibt es Petrogypsic-Horizonte, die häufig auf den obersten und ältesten Terrassenstufen und Kuppen vorzufinden sind.[1]

Der Hypogypsic-Qualifier wird durch einen Gipsgehalt von maximal 25 % Gipsmasse gekennzeichnet. Dieser kommt als Pseudomycelien, in groben Einzelkristallen und Kristallnestern sowie in feinen Kristallen in kleinen Solumadern vor. Dementsprechend sind Hypogypsic-Qualifizierungen in Böden mit jungem Ausgangsgestein üblich, wo der Gipsbildungsprozess noch andauert. Mit Hypergypsic werden dagegen Böden gekennzeichnet, bei denen der Gipsgehalt mindestens 50 % der Masse ausmacht. Dieser kommt in Form von massigen Gipsausblühungen vor. Im Gegensatz zum Hypogypsic-Qualifier sind für den Hypergypsic-Qualifier Gipsbildungsprozesse üblich, die schon länger andauern. Dementsprechend kommen Hypergypsic-Böden oft vor.[7]

BodenbildungBearbeiten

Gypsisole können aus folgenden Prozessen entstehen:[7]

  1. Pseudomycelien entstehen aus feinen Fadenmäandern, die sich in den Porenräumen des Solums befinden und häufig den Wurzelkanälen folgen. Dies führt zur jüngsten Gipsausbildung.
  2. Massige Gipsausblühungen entstehen gemeinsam mit Gipskristallnestern und Pseudomycelien in Böden mit sandiger Textur und einem Gipsgehalt von mindestens 50 %.
  3. Gipskristallanreicherungen können sich durch verschiedene Prozesse entwickeln. So gehen sie häufig aus nadelförmigen Einzelkristallen hervor, aber auch aus Kristallakkumulationen in Senken mit temporär hochstehendem, salzhaltigem Wasser. Eine weitere Entstehungsmöglichkeit bilden Beläge auf Terrassenschotter sowie faserige Kristalle, die sich in grobkörnigen Bodensubstraten befinden. Ferner können Gipskristallanreicherungen durch Kristallnester in Porenräumen, die sich oberhalb, unterhalb, aber auch in einem calcic Horizont befinden, entstehen.
  4. Petrogypsic Horizonte entstehen durch verkitteten oder verhärteten weißen Krusten aus massigen, kompakten Mikrostrukturen aus reinem Gips. Sie besitzen eine Kristallgröße von durchschnittlich 0,01 bis 0,05 mm. Je tiefer sich der Horizont befindet, desto grober ist er.
  5. Polygonale Gipskrusten sind eine Übergangsform von massigen Gipsausblühungen und dem petrogypsic Horizont. Die Platten haben eine Stärke von 2 bis 5 cm.

VorkommenBearbeiten

 
Verbreitung von Gypsisol-Böden

Das Gypsisol ist ein Bodentyp, der in Trockengebieten vorkommt.[8] Es entsteht meistens aus Lockergesteinen kolluvialer, alluvialer bzw. äolischer Genese. Gypsisole sind häufig in Senken von ausgetrockneten Seen, aber auch auf Flussterrassen, die einen hoch liegenden Grundwasserspiegel haben,[1] sowie auf frei liegenden prähistorischen Gipsschichten vorzufinden. Die Verbreitungsräume sind damit klein und an besonderen Standorten.[3]

Wie Calcisol ist auch das Gypsisol nicht nur in Voll-, sondern auch in Halbwüsten vorzufinden. Somit ist Gypsisol in ariden Klimagebieten vorzufinden.[4] Auch in semiariden Gebieten können Gypsisole vorkommen.[1] So kommen sie in nemoralen Gebieten und in Zwergstrauch-Halbwüsten vor.[9]

Am ausgebreitetsten sind Gypsisole in Nord- und Südwestafrika sowie in Somalia und auf der Arabischen Halbinsel. Ebenfalls kommen Gypsisole in Anatolien, Syrien, Irak, Iran und Zentralasien vor. An wenigen Orten sind Gypsisole auch in Australien und im Südwesten der Vereinigten Staaten anzutreffen. Insgesamt nehmen Gypsisole global etwa 100 × 106 ha ein.[1]

Gypsisole bestimmen im trockenen Windschatten der Anden gemeinsam mit Calcisolen und Solontschaken die Bodenlandschaften. Darüber hinaus treten Gypsisole gemeinsam mit Calcisolen und Solontschaken in den intramontanen Beckenlagen des Tian Shan sowie in den zentralasiatischen Wüsten Kysylkum, Karakum, Taklamakan, Dsungarei und Gobi auf.[9]

Ebenfalls sind Gypsisole in Salzwüsten vorzufinden.[8] So weisen Dünentäler des Landschaftstyps Erg häufig lehmige Böden auf, die gipsige Solontschake sein können. Im Landschaftstyp Hamadas sind in Vollwüsten oft ton- und schluffreiche Endpfannen vorzufinden. Diese Sebkhas sind mit Gypsisol oder Solontschak angereichert. Ferner sind auch in ehemaligen Seen der Serir-Landschaften ausgedehnte Sebkhas vorzufinden, die zum Teil Gypsisole oder extrem gips- bzw. salzhaltige Solontschake aufweisen.[10]

Weitflächig verbreitet und von Bedeutung ist Gips als neu gebildetes Mineral in den Küstenwüsten Atacama und Namib. Im Westen der Namib haben sich voluminöse Gipskrusten entwickelt. Diese sind teilweise mineralisch in zwei Profile unterteilt: Oben befindet sich vorwiegend Gips, unten eine alte Kruste aus Kalk.[3]

Der Gips entstand durch eine hohe Biomassenproduktion durch nährstoffreiche, kalte Auftriebswässer, da Schwefelwasserstoff bei der anaeroben Zersetzung von der abgestorbenen marinen Makrofauna sowie des Phyto- und Zooplanktons entsteht. Im Anschluss gelangt das Gas in die Luft und wird infolge photochemischer Prozesse in Sulfat umgewandelt. Auf dem Festland reagiert der Schwefelwasserstoff beim Kontakt mit eingewehtem Kalkstaub zu Calciumsulfat, also Gips, der leicht löslich ist. Durch Nässe, beispielsweise durch Nebel oder Regen, kommt der Gips in den Boden.[3]

Der Kalk entstand über einen absinkenden Infiltrationsprozess unter feuchteren Klimabedingungen.[11] Der parallel entstandene Gips wurde aus diesen Bereichen ausgespült. Mit Beginn des Voll- bzw. Extremwüstenklimas erfolgte die Gipsbildung über dem Kalk. Teilweise verschwand der Kalk auch vollständig. Aufgrund der Mächtigkeit diverser Gipskrusten wird hier auf ein Vollwüstenklima seit mindestens 100.000 Jahren geschlossen, da in der Zeit nur wenig Erosionneigung stattfand.[12]

NutzungBearbeiten

Aufgrund der Trockenheit der Regionen, in denen das Gypsisol vorkommt, findet in den Gypsisol-Böden nur eine mäßige biologische Aktivität statt.[1] Bei einem mittleren Jahresniederschlag von 400 mm sowie einem Gipsgehalt des Oberbodens von maximal 25 %[1] sind auf Gypsisolen sowohl Weidenutzung als auch Regenfeldbau möglich.[13] So werden weite Teile von Gypsisol-Flächen für ausgedehnte Beweidung genutzt. Der Anbau von Gütern ist vor allem auf den Böden möglich, die in den obersten 30 cm nur einen geringen Gips-Anteil haben.[14]

Landwirtschaftlich lohnend ist der Anbau auf Gypsisol-Böden vor allem, wenn die Gips-Ablagerungen noch jung sind und ein hohes Wasservorkommen vorzufinden ist. Bei korrekter Bewässerung kann auch auf Böden, die mehr als 25 % Gips enthalten, ein guter Ertrag erzielt werden.[15] Selbst bei hohem Gipsgehalt im Boden sind durch Bewässerungen hohe Erträge auf Gypsisolen möglich.[13] Typischerweise werden auf Gypsisol-Böden Aprikosen, Baumwollen, Datteln, Gerste, Mais, Weizen, Weintrauben und Futtergräser angebaut. Um einen zufriedenstellenden Ertrag erzielen zu können, sind jedoch trotz Erosionsgefahr Bewässerungen und Mineraldüngung vor allem durch Natrium, Phosphor, Kalium und Magnesium notwendig. Ansonsten ist es möglich, dass die Erträge ausbleiben.[1]

Bei einem höheren Gipsgehalt wird aufgrund von Kalium/Calcium- bzw. Magnesium/Calcium-Antagonismen die Aufnahme von Kalium und Magnesium für die Pflanzen erschwert.[1] Petrogypsic Horizonte[1] und Harte Gips- bzw. Kalkbankschichten wirken sich aufgrund der daraus resultierenden Wurzelhemmnisse negativ auf den Ertrag aus und können diesen auch vollständig verhindern.[13]

Dennoch werden wegen der geringen Vegetationsdecke wie durch xerophytische Gehölze und einjährige Gräser Gypsisol-Böden meistens als extensive Weide verwendet. Hindernd kommt hinzu, dass Gypsisol-Böden erosions- und desertifikationsanfällig sind. Durch die Bodenbewässerung besteht das Risiko einer Bodenversalzung sowie der Auflösung des gypsic bzw. petrogypsic Horizonts.[1] Allerdings kann die bewässerte Landwirtschaft auf Gypsisol-Böden zu einer Auflösung des Gipses führen.[16] Hierdurch kann der Boden erodieren und dabei absinken, einstürzen und die Bodenstrukturen korrodieren.[14] Dadurch können Bodensackungen entstehen.[1]

LiteraturBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. a b c d e f g h i j k l m n o p q r s Wolfgang Zech, Peter Schad, Gerd Hintermaier-Erhard: Böden der Welt. Ein Bildatlas. 2. Auflage. Springer Spektrum, Heidelberg 2014, ISBN 978-3-642-36574-4, S. 74.
  2. a b Gypsisols. In: spektrum.de. Abgerufen am 10. März 2019.
  3. a b c d e f g Wolf Dieter Blümel: Wüsten. Eugen Ulmer, UTB, Stuttgart 2013, ISBN 978-3-8252-3882-7, S. 131.
  4. a b c d e f Wulf Amelung, Hans-Peter Blume, Heiner Feige, Rainer Horn, Ellen Kandeler, Ingrid Kögel-Knabner, Ruben Kretzschmar, Karl Stahr, Benrdt-Michael Wilke: Scheffenhofer/Schachtschabel Lehrbuch der Bodenkunde. 17. Auflage. Springer Spektrum, Heidelberg 2018, ISBN 978-3-662-55870-6, S. 454.
  5. Wolf Dieter Blümel: Wüsten. Eugen Ulmer, UTB, Stuttgart 2013, ISBN 978-3-8252-3882-7, S. 130.
  6. Wolf Dieter Blümel: Wüsten. Eugen Ulmer, UTB, Stuttgart 2013, ISBN 978-3-8252-3882-7, S. 131 f.
  7. a b c Wolfgang Zech, Peter Schad, Gerd Hintermaier-Erhard: Böden der Welt. Ein Bildatlas. 2. Auflage. Springer Spektrum, Heidelberg 2014, ISBN 978-3-642-36574-4, S. 75.
  8. a b Wolfgang Zech, Peter Schad, Gerd Hintermaier-Erhard: Böden der Welt. Ein Bildatlas. 2. Auflage. Springer Spektrum, Heidelberg 2014, ISBN 978-3-642-36574-4, S. 69.
  9. a b Wolfgang Zech, Peter Schad, Gerd Hintermaier-Erhard: Böden der Welt. Ein Bildatlas. 2. Auflage. Springer Spektrum, Heidelberg 2014, ISBN 978-3-642-36574-4, S. 39.
  10. Wulf Amelung, Hans-Peter Blume, Heiner Feige, Rainer Horn, Ellen Kandeler, Ingrid Kögel-Knabner, Ruben Kretzschmar, Karl Stahr, Benrdt-Michael Wilke: Scheffenhofer/Schachtschabel Lehrbuch der Bodenkunde. 17. Auflage. Springer Spektrum, Heidelberg 2018, ISBN 978-3-662-55870-6, S. 484.
  11. Wolf Dieter Blümel: Wüsten. Eugen Ulmer, UTB, Stuttgart 2013, ISBN 978-3-8252-3882-7, S. 131 f.
  12. Wolf Dieter Blümel: Wüsten. Eugen Ulmer, UTB, Stuttgart 2013, ISBN 978-3-8252-3882-7, S. 132.
  13. a b c Wulf Amelung, Hans-Peter Blume, Heiner Feige, Rainer Horn, Ellen Kandeler, Ingrid Kögel-Knabner, Ruben Kretzschmar, Karl Stahr, Benrdt-Michael Wilke: Scheffenhofer/Schachtschabel Lehrbuch der Bodenkunde. 17. Auflage. Springer Spektrum, Heidelberg 2018, ISBN 978-3-662-55870-6, S. 456.
  14. a b * Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (Hrsg.): World reference base for soil resources 2014. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. Update 2015. Rom 2015, ISBN 978-92-5108369-7, S. 160.
  15. Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (Hrsg.): World reference base for soil resources 2014. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. Update 2015. Rom 2015, ISBN 978-92-5108369-7, S. 160.
  16. Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (Hrsg.): World reference base for soil resources 2014. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. Update 2015. Rom 2015, ISBN 978-92-5108369-7, S. 160 f.