Die Bodenfeuchtigkeit

Aus dem bisher Erläuterten geht hervor, daß die Beschaffen­

heit des Bodens durch die Natur jener Feuchtigkeit bedingt wird, von welcher die oberen Schichten des Bodens während dessen Ent­

stehung durchdrungen sind.

Die chemische Zusammensetzung der Bodenfeuchtigkeit wird direkt und unmittelbar durch die Art jener chemischen Prozeße bedingt, welche die Zersetzung der auf oder in dem Boden ange­

sammelten organische Reste bewirken.

Die Art der die Zersetzung bewirkenden chemischen Pro­

zeßen variirt je nach der Art der Pflanzendecke.

Die Pflanzendecke paßt sich den klimatischen Verhältnißen an.

Aus all diesem folgt, daß die Natur des Bodens mittelbar, — und zwar als Folge der Wirkung der Pflanzendecke, — durch die klimatischen Faktoren bedingt wird.

Das Klima bedingt die Pflanzendecke, die Pflanzen wandeln den Boden, ihren Standort, um.

Über das Wesen der Pflanzendecken, die unter den einzelnen Klimazonen herrschen, gibt uns die Pflanzengeographie1) Aufschluß.

Sie lehrt uns, „die Gliederung der Pflanzendecke der Erde ist von drei Faktoren beherrscht : Wärme, Hydrometeore (mit Einschluß des Windes) und Boden. Wärme liefert die Flora, klimatische Feuch­

tigkeit die Vegetation, der Boden sortirt und nuanciert in der Regel das von den beiden klimatischen Faktoren gelieferte Material und

*) Dr. A. W. Schimper : Planzengeographic. Jena, 1908. Seite 174.

fügt einige Details aus Eigenem hinzu“. — „Die klimatischen For­

mationen lassen sich auf drei Haupttypen zurückführen: „Gehölz, Grasflur und Wüste“.

In allen Typen sammeln sich die Reste der abgestorbenen Pflanzen auf oder in dem Boden an und fallen hier der Zersetzung

anheim.

In den Gebieten mit verschiedenen Pflanzendecken ist auch die Intensität der Zersetzung sehr verschieden. Erstens unterliegt sie der Wirkung von klimatischen Faktoren ; zweitens wird sie in allen Klimazonen durch die orographische Lage des Ortes beeinflußt.

In kalten Zonen mit feuchter Atmosphäre ist die Vegetation üppig, während die Zersetzung der organischen Reste sehr langsam von statten geht. Die Folge ist eine Anhäufung der organischen Substanzen.

In warmen Zonen mit trockener Luft, hält die Zersetzung der abgestorbenen Pflanzenresten so ziemlich mit dem üppigen Wachs­

tum der Vegetation Schritt, hier werden alle Reste zersetzt, eine An­

sammlung von organischen Stoffen findet nur in geringem Maße statt.

Die orographische Situation regelt in allen Zonen die Menge der organischen Stoffe im Boden.

Um nun die Zusammensetzung der Bodenfeuchtigkeit in den einzelnen Vegetationstypen untersuchen zu können, müssen wir erst die Faktoren genauer betrachten, welche die Verschiedenheit der Bodenfeuchtigkeit bedingen.

Erstens finden wir, daß sie der Hauptsache nach dieselben sind, welche die Änderung der Pflanzendecke bewirken, nämlich die klimatischen Faktoren. Doch stellt sic der Grad ihrer Wirksam­

keit in eine andere Reihenfolge.

Die klimatischen Faktoren bedingen die qualitative Beschaffen­

heit der Bodenfeuchtigkeit.

Zweitens kommt als gleichwertiger wirksamer Faktor die orographische Lage des Ortes hinzu, indem dieser letztere die Quan­

tität der Feuchtigkeit im Boden in allen Zonen gleichmäßig regelt.

Die klimatischen Faktoren sind : 1. Temperatur.

2. Dampfgehalt der Atmosphäre.

Von der Temperatur ist, wie allgemein bekannt, die Vegetation abhängig, ferner regelt sie das Maß der Verdunstung der Boden­

feuchtigkeit. Bei gleicher Luftfeuchtigkeit ist die Verdunstung bei höherer Temperatur viel größer, als bei niederer.

Die Menge des jährlichen Niederschlages allein gibt den Dampf­

gehalt der Atmosphäre nicht an, da in warmen Gegenden auch mit viel Niederschlag Trockenheit der Luft verbunden sein kann. Da die Menge des Niederschlages nur eine Funktion des Dampfgehaltes darstellt, so gibt uns die Menge des Niederschlages kein so vollständiges Bild von den klimatischen Verhältnissen eines Ortes, als die An­

gabe des jährlichen Dampfgehaltes. Aus diesem Grunde muß bei unseren Erörterungen als Hauptfaktor der jährliche Dampfgehalt, respective die Summe des Sättigungsdeficites, angegeben werden, während die Menge des Niederschlages nur als Ergänzung dieser in Betracht kommt.

Auch Schimper betont schon, bei der Besprechung des Ein­

flußes des Klimas auf die Vegetation, die Wichtigkeit der klimati­

schen Feuchtigkeit für die Änderung der Pflanzendecken, doch geht er nicht in eine detaillirte Erörtung dieses Faktors ein.

Während meinen Studienreisen, die ich in Westeuropa, sowie in den Waldgebieten und Grasfluren Rußlands und Rumäniens aus­

führte, kam ich zur Überzeugung, daß diese von Schimper betonte klimatische Feuchtigkeit die Ursache ist, dass sich nahe liegende Gebiete mit anscheinend ähnlichen klimatischen Verhältnissen, in Waldgebiete und Grasfiuren sondern.

Aus den meteorologischen Tabellen ist der Dampfgehalt der Atmosphäre nicht direkt ablesbar. Nach vielfachen Versuchen ist es mir gelungen, durch Addition von Monatsmittelwerthen der Maximal- Sättigungsdeficite eine Zahlenreihe zu finden, mittelst welcher wir den jährlichen Dampfgehalt der einzelnen Klimazonen mit einander vergleichen können. Wenn wir nämlich die Maximalsättigungs­

deficite, die sich bei Ablesung der 2 Uhr Nachmittagstemperatur ergeben, ansrechnen, daraus die Monatsmittehverthe ziehen, diese addieren, so ergeben sich Zahlenwerthe, die direkt als Mass der Verdunstung verwendet werden können. Sie geben somit die Be­

dingungen an, die in großen Zügen auch die Natur des an diesen Stellen gebildeten Bodens bestimmen.

Es ist nicht möglich hier des weiteren auf diesen Gegenstand einzugehen. Es sei nur kurz erwähnt, daß die Summen der Maximal- Sättigungsdefieite wenn auch nur für ein Jahr berechnet (1902) schon Zahlen ergeben, die direkt das Maß der Ansammlung der Verwitterungsprodukte, oder die Größe der Auslaugung derselben andeuten.

Zum Vergleiche seien hier einige Beispiele angeführt : In

Hel-goland, als den Ort mit feuchtester Atmosphäre in den tiefliegenden Gebieten Deutschlands ergibt die Berechnung die Zahl: 19. Den Beginn der Schwarzerdebildung bezeichnet die Zahl : 30. (Breslau.) Die Zahlen 4 0 —50, deuten auf die Ansammlung von so grossen Mengen von Salzen im Boden, daß diese schon an geeigneten Stellen zur Auswitterung gelangen. Die Seen und Teiche von Gebieten mit so großem Sättigungsdeficit sind durchwegs salzhaltig. Diese Zahlen ergeben sich aus den Berechnungen der Sättigungsdeficite von den nördlichen Teilen des großen ungarischen Tieflandes. Gegen Süden wächst die Zahl allmälig. Die Ausscheidung der Salze (Mirabilit) am Grunde von Salzseen zeigen die Zahlen : 80—90 an. Die Menge des jährlichen Niederschlags liegt auf der ganzen Linie zwischen 400—600 Mm.

Diese Zahlen teilen die Gebiete mit gleichgrossen Niederschlags­

mengen in humide und aride Zonen.

In den humiden Zonen fördert auch der täglich sich bildende Tau in großem Maße die Auslaugung der Verwitterungsproduckte.

Bei ständig feuchter Atmosphäre bildet sich während der allabend­

lichen Abkühlung auf der Oberfläche, wie in den obersten Lagen des Bodens, täglich großer Tau. Diese Feuchtigkeit sinkt in den kühlen Nachtstunden in den Boden ein und gelangt in das Unter­

grundwasser. Wenn nun des Tages die Luft auch noch so feucht ist, daß keine große Verdunstung stattfindet, so bewirkt der Tau selbst einen Teil des Auslaugungsprozeßes. In diesen Zonen dauert die Auslaugung auch in den Tagen, wenn keine Niederschläge fal­

len, fort.

Die ariden Zonen stehen in betreff der Bodenauslaugung in vollem Gegensätze zu den humiden, da in diesen selbst die Nieder­

schläge nur geringe Auslaugung bewirken können. Denn in diesen Zonen gibt es lange Reihen von Tagen (im großen Tieflande Un­

garns z. B. 20—40), wo gar kein Tau fällt, während bei Tag die oberen Bodenschichten ganz austroknen. Die während des Tages verdunstende Bodenfeuchtigkeit wird, da der Tau fehlt, in den oberen Bodenschichten nicht ersetzt. Das Grundwasser liegt zu tief, als daß es in tonigen Böden die verdunstete Feuchtigkeit durch Aufstieg in den Kapillarröhren des Tonbodens ersetzen könnte. Der Boden verliert seine Feuchtigkeit, nimmt an Volumen ab, es ent­

stehen in ihm 1—2 1/* ni* tiefe Riße und Spalten. Die entstandenen Öffnungen fördern und erleichtern die Verdunstung der Bodenfeuch­

tigkeit auch aus größeren Tiefen, bewirken die Konzentration der

Bodenlösungen und endlich die Abscheidung der Salze aus densel­

ben. Die Zusammensetzung der Bodenfeuchtigkeit sowie die Höhe der herrschenden Temperatur bestimmen die Reihenfolge der sich abscheidenden Salze. (Siehe Seite 147.) Die tiefen Risse und Spalten, nicht dali sie der Auslaugung dienlich wären, bewirken hingegen die Anhäufung der in größeren Tiefen verteilten Salze, in den obersten Schichten des Bodens. In ariden Zonen fallen im Sommer große Regenmengen in kurzer Zeit. Mengen von 80—120 mm in 24 Stunden sind nicht selten. Das Regenwasser sammelt sich in den Bodenspalten an, wird von dem trockenen Boden aufgesaugt und wenn es in den nächsten Tagen zur Verdunstung gelangt, werden die aufgelösten Salze in den obersten Bodenschichten, so wie an den Wänden der Spalten angehäuft und scheiden sich hier ab.

Die kristallisationsfähigen füllen in Form von feinen Kristalnadeln, alle kapillaren Hohlräume und Spalten aus, die Kolloide hingegen bilden einen glänzenden, an Gelatine errinnemden Überzug auf den Wänden der Risse und Röhren des Bodens.

Auch die Art des Zersetzungsprozeßes der organischen Sub­

stanzen wird zwar indirekt, aber doch durch den Feuchtigkeitsge­

halt der Luft beeinflußt.

Die Luftfeuchtigkeit ermöglicht oder verhindert, je nach ihrer Menge, die Entstehung aeolischer Bodenarten, d. h. von diesem Faktor hängt der Staubfall ab. In ariden Zonen trocknet die Boden­

oberfläche vollständig aus, jeder Wind wirbelt große Mengen feinen Staubes auf. In trokener Luft bleiben die Staubkörner lange Zeit schwebend und werden auf große Entfernungen fortgeführt ; in feuchter Luft schlägt sich sogleich Tau auf die schwebenden Kör­

ner nieder, was ihr rasches Niederfallen veranlaßt.

Der Staubfall wieder beeinflußt die Form der Zersetzung von Pflanzenresten im Boden. Die Wirkung des Staubes auf die Zer­

setzung äußerst sich darin, daß mit ihm Basen zu den in Zersetzung begriffenen organischen Resten gelangen. Die Basen neutralisieren die bei der Zersetzung entstehenden organischen Säuren, machen hie- mit die Pflanzenreste für weitere Zersetzung fähig, indem diese sich auf solcher Weise zu einem geeigneten Nährboden für die die Zer­

setzung bewirkenden Bakterien gestalten; eine Ansammlung von organischen Stoffen im Boden wird somit verhindert.

Feuchte Atmosphäre enthält keinen Staub, infolge dessen ist in humiden Gebieten der Staubfall so gering, daß dieser keinen merklichen Einfluß auf die Zersetzungsvorgänge ausüben kann. Die

bei den Zersetzungsprozeßen entstehenden organischen Säuren blei­

ben in der Bodenfeuchtigkeit gelöst, verhindern die kräftige Ent- wiklung der Bakterien und bilden so mittelbar die Ursache zur An­

sammlung von verwesenden organischen Stoffen.

Neben den klimatischen Faktoren übt, wie ich schon oben betont habe, die orographische Lage des Ortes einen bedeutenden Einfluß auf die Bodenbildung aus, indem sie die Quantität der Feuchtigkeit im Boden in allen Zonen gleichmäßig regelt. In tiefen Lagen sammelt sich die Bodenfeuchtigkeit an, bildet hier auch in ariden Zonen ständig feuchte Stellen oder auch Teiche; ebenso begünstigt eine hohe Lage in allen Zonen die Auslaugung.

In Mulden und Vertiefungen werden die Verwitterungspro­

dukte zusammengeführt, sammeln sich an solchen Stellen in ariden wie in humiden Gebieten an. Mit der Zeit bilden sich dann hier je nach der Natur und Zusammensetzung der Bodenfeuchtigkeiten sehr verschieden gestaltete Ausscheidungen und Niederschläge. Diese aus der Bodenfeuchtigkeit sich ausscheidende Gebilde kennzeichnen am sichersten die Salze, die in ihr enthalten waren, sowie auch das Verhältnis, in welchem die einzelnen Salze in der Lösung zu ein­

ander standen. In den Waldgebieten scheidet sich im Untergrund aus der Bodenlösung Ortstein und Orterde ab. Es sind dies Gebilde von 30—50 cm Mächtigkeit.

Der Ortstein bildet sich bei Eintritt der trockenen Jahreszeit, wenn die oberen Bodenschichten ihr überflüssiges Wasser verlieren, und zum Ersatz der verdunsteten Menge die Feuchtigkeit sich aus größeren Tiefen aufwärts bewegt. Die Abscheidung geschieht in allen Gebieten in derselben Tiefe, 40—50 cm. unter der Ober­

fläche. Es ist dies die Schicht, bis zu welcher der Oxygengehalt der Luft im Sommer hinunterreicht. Die Bildung des Ortsteines ist mit diesem Umstande in enger Verbindung, er verdankt seine Entsteh­

ung der oxydierenden Wirkung der Bodenluft im Sommer, welche diese auf die aus größerer Tiefe aufsteigenden Bodenlösung auzübt.

Die Niederschläge, die in der feuchten Jahreszeit in den Boden ge­

langen, verlieren ihren Sauerstoffgehalt schon in der oberen 10—20 cm. Humusschichte, die den Boden des Waldes bedeckt. Während sie durch die Humusschichte durchsickern, waschen sie alle lösli­

chen Salze aus dieser aus und führen sie in tiefere Schichten hinab.

Fließen die durchsickernden Niederschläge ab, so entsteht kein Ort­

stein, oder nur solche Gebilde, in welchen die ausgeschiedenen Stoffe die Körner des Bodens mit einer dünnen Kruste umgeben

und der betreffenden Schichte, wo die Ausscheidung vor sich ging, eine rötlichbraune Färbung verleihen. Wenn hingegen die Feuchtig­

keit sich über einer undurchlässigen Bodenschichte ansammelt und dort stagniert, bei eintretender trockenen Jahreszeit sich von hier aus zur Oberfläche bewegt, scheiden sich aus ihr in jener Schichte bis wohin entweder durch Diffusion, oder aber durch Vermittelung der Sommerregen die ersten Spuren von Sauerstoff hinabgelangen, alle jene Verbindungen aus, die durch Einwirkung von Sauerstoff in eine unlösliche Form umgewandelt werden. Die Mächtigkeit der so entstehenden Gebilde, sowie die Struktur und Festigkeit der­

selben, hängt von der orographischen Lage und von den Unter­

grundsverhältnissen ab. Die Zusammensetzung des entstandenen Ortsteines hingegen wird durch die klimatischen bodenbildenden Fak­

toren bestimmt.

So enthalten die Ortsteine der humiden Gebiete viel organische Verbindungen, bis 17°/0. Mit der Abnahme der Luftfeuchtigkeit, oder was dasselbe bedeutet, je längere Zeit die unteren Bodenschichten trocken, oder nur mäßig feucht bleiben, desto mehr wird von den abgeschiedenen organischen Stoffen des Ortsteines oxydiert. Die Ort­

steine der Gebiete mit größerem Sättigungsdefizite enthalten 1—3%

organische Stoffe. Die Oxydation wird in ariden Gebieten durch den Kalk­

gehalt beschleunigt, welches Element mit ansteigender Trockenheit in immer größeren Mengen in der Bodenfeuchtigkeit enthalten ist.

Die ortsteinähnlichen Gebilde arider Gebiete enthalten immer viel kohlensauren Kalk, während in den Ortsteinen humider Gebiete Kalk nur in Spuren zu finden ist.

Die echten Ortsteine, oder die ortsteinähnlichen Gebilde arider Regionen, welch letztere nach E. Ramann zum Unterschiede von den Ortsteinen „ Orterde“ benannt werden sollen, beweisen, daß die Boden­

feuchtigkeit in humiden Zonen viel organische Säuren und wenig Basen enthalten; in ariden Gebieten hingegen in ihnen der Basen­

gehalt jenen an organischen Stoffen überwiegt.

Die Abscheidungen aus der Bodenfeuchtigkeit in den klimatisch trockenen Gebieten der Grasfluren, sind durchwegs unorganische Salze. Diese teilen sich je nach der orographischen Lage in Gruppen.

Auf drainierten Landstrichen scheiden sich die schwerlöslichen Kalk­

salze, kohlensaurer Kalk, dann mit zunehmenden Sättigungsdefizit auch der schwefelsaure Kalk ab. Die leichtlöslichen Alkalisalze sam­

meln sich in Mulden und in Vertiefungen an, und blühen an ge­

eigneten Stellen auf der Erdoberfläche aus.

Auch die Region der Grasfluren teilt sich nach dem Feuchtig­

keitsgrad der Luft in Zonen. Viel Feuchtigkeit verhindert die Oxy­

dation der organischen Stoffe, wenig Feuchtigkeit begünstigt die­

selbe.

Die hart an das Waldgebiet grenzenden Zonen haben einen schwarzen humosen Boden mit bis 13% Humusgehalt. Mit abneh­

mender Luftfeuchtigkeit vermindert sich der Humusgehalt des Bo­

dens. Die Farbe des Bodens wird heller, braun, hellbraun end­

lich bräunlich-gelb. Den Farben entsprechen 6, 3, 1% Humus­

gehalt.

Selbstredend ist mit wachsendem Sättigungsdefizit eine Ver­

minderung der Niederschlagsmenge verbunden. Könnte der Tau auch als Niederschlag in Rechnung gezogen werden, so käme die Abnahme der Menge der meteorischen Niederschläge unvergleichlich besser zum Ausdruck.

Die Absätze und Ausscheidungen, welche in den Mulden und Vertiefungen, an ständig feuchten Stellen, wie am Grunde von Seen und Teichen entstehen, weisen auch klar auf die Zusammensetzung der Bodenfeuchtigkeit der betreffenden Region hin.

In humiden Zonen der Waldregion enthält das Wasser der Seen und Teiche größtenteils organische Verbindungen. Außer Eisen sind andere Basen nur in Spuren nachweisbar. Die Absätze am Grunde der stehenden Gewässer sind kaolinähnliche Tone ; nur in solchen Teichen, deren Wasser nicht abfließt und in denen eine reiche Fauna lebt, entsteht am Grunde ein grünlich-, oder bläulich-grauer Absatz der viel Sulfide und geringe Mengen von Phosphorsalzen enthält. Der Schwefel und Phosphor stammen aus den Körpern der abgestorbenen Tiere, die unter Wasser der Fäulniß unterworfen sind. Mit der Zeit bilden sich eisenhältige Absätze, darin Konkretio­

nen, die Markasit und Pyrit enthalten. Die Flora dieser Gewässer bezeugt auch deren Armut an Basen und saure Reaktion ; es bil­

den sich Hochmoore aus Sphagnumarten sowie mächtige Lager von Torf, deren Aschengehalt naturgemäß auch äußerst nied­

rig ist.

In den ariden Gebieten ist das Wasser der Teiche und der Seen reich an Basen, insbesondere an Kalk, es enthält im Verhält­

nis zu den Basen nur wenig organische Verbindungen. Die Absätze dieser Gewässer sind alle kalkhältig : Mergel, Seekreide. Am Grunde von abflußlosen Seen lagert sich eine mächtige Schichte von schwar­

zen Schlamm ab, welcher fast ausschließlich aus Sulfiden besteht,

in diesen sind neben Eisen die alkalischen Erden und Alkalien in ähnlichem Verhältnis vorhanden. Torf bildet sich nur in geringer Menge und nur aus den Blatt- und Wurzelresten von Schilf und Wassergräsern, sein Aschengehalt ist hoch. Mit zunehmender klima­

tischer Trockenheit wird das Wasser der Seen eine immer kon­

zentriertere Salzlösung, aus welcher dann am Grunde des Wassers das Salz in mächtigen Schichten auskristallisiert. In diesen Regionen kann keine Torfbildung mehr stattfinden.

ln Folgendem habe ich versucht die Gebiete von Mittel­

europa nach ihren klimatischen Bedingungen, soweit diese auf die Natur der Bodenfeuchtigkeit umgestaltend einwirken, in Gruppen zu fassen.

In der gemässigten Zone können auf obige Betrach­

tungen basierend vier Hauptzonen unterschieden werden, in de­

nen die Bodenfeuchtigkeiten für die Zonen charakteristisch und ähnlich, doch in den einzelnen Zonen von einander sehr verschie­

den sind.

/. Haupt zone: Niederschlag : 450—800 Mm.

a) Ozeanisches Klima, feuchte Atmosphäre; Summe des jähr­

lichen Sättigungsdefizites 19—30; kein Staubfall.

Vegetation der Pflanzen üppig, Intensität der Zersetzungspro­

zesse gering. Es erfolgt eine Anhäufung der organischen Stoffe, verbunden mit einer größtmöglichsten Auslaugung der Basen.

Die Bodenfeuchtigkeit ist äusserst arm an Basen und reagiert satter.

Der orographischen Lage nach unterscheiden wir :

In Höhenlagen: Echten Wald; Haide; Landes in Frankreich.

In Tiefenlagen: Hochmoore; Ansammlung von Rohhnmus und Torf.

Der Torf ist Moostorf, bildet mächtige Lager. Das Wasser dieser Moore ist sehr rein, arm an Basen und enthält hauptsäch­

lich Humussäuren gelöst. Der Aschengehalt des Humuses in Wald und Heide, sowie jener des Torfes ist sehr niedrig.

b) Kontinentales Klima. Trockene Atmosphäre, Summe des jährlichen Sättigungsdeficites 30—50. Beginn des Staubfalles.

Vegetation der Pflanzen üppig. Verlauf der Zersetzungspro- cesse sehr energisch. Es erfolgt eine Anhäufung der organischen Reste, aber in viel geringerer Menge als in einer feuchten Atmo­

sphäre. Die Auslaugung des Bodens nimmt mit der zunehmenden Trockenheit ab, die Anhäufung der Basen hingegen zu.

Die Bodenfeuchtigkeit ist reich an Basen, insbesondere an Kalk; sie reagiert sauer.

Der orographischen Lage nach können unterschieden werden : In Höhenlagen : Steppemvälder und Grasfluren, die aber keine

Der orographischen Lage nach können unterschieden werden : In Höhenlagen : Steppemvälder und Grasfluren, die aber keine

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