Zech et al. - 2014 - Böden der Welt ein Bildatlas

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A.1 Cryosole (CR) [gr. krýos = Kälte, Eis]
Definition
Böden mit einem cryic** Horizont (Symbol f), also
einer ganzjährig gefrorenen Bodenlage (Permafrost).
Während des kurzen Sommers taut der Oberboden
auf („active layer“), was zu Wasserstau und Redoximorphose
oberhalb des cryic** Horizonts führen
kann. Während des Wiedergefrierens treten häufig
Verwürgungen (Kryoturbationen) auf (Symbol @),
welche die Ausbildung horizontal verlaufender
Horizonte verhindern (Turbic*). Typische Horizontfolgen
sind Ah-Bw@-Cf, Ah@-Bw@-Cf, Ah-
Bwf-Cf oder Ah-Cf. Der cryic** Horizont beginnt
innerhalb 100 cm u. GOF. Sofern Kryoturbation
innerhalb der oberen 100 cm auftritt, genügt es,
wenn der cryic** Horizont innerhalb 200 cm beginnt.
Wegen der langsamen Zersetzung organischer
Substanzen entwickeln sich oft Torflagen
(Histic*), doch werden Permafrostböden mit mächtigeren
organischen Lagen (wenn direkt auf Eis,
dann genügen ≥10 cm) zu den Histosolen gestellt.
In semiariden Regionen können sich aszendent
Salzkrusten an der Oberfläche ausbilden (Salic*).
Physikalische Eigenschaften
Im gefrorenen Zustand Eisgehalte zwischen 30
und 75 Vol. -% in Form von Kristallen, Linsen
oder Schlieren; Horizonte mit massivem Eis
>75 Vol.-% erhalten das Symbol I;
häufig Wasserstau und Redoximorphose über
der stauenden Permafrostlage;
organische Horizonte: während der Tauperiode
locker gelagert mit geringer Dichte, hohes Wasserhaltevermögen;
Luftmangel;
mineralische Horizonte: an der Bodenoberfläche
oft Frostmusterstrukturen; im Oberboden
häufig Platten- aber auch Einzelkorn- oder Polyedergefüge,
im Unterboden Kohärentgefüge
hoher Dichte; feinkörnige Lagen haben höhere
Eisgehalte als grobkörnige;
vielfältige Formen der Kryoturbation: Polygon-,
Tropfen-, Taschen-, Würgestrukturen und
Mischformen; nach Austrocknung Verhärtung;
Bildung von Stresscutanen möglich, da Gefrieren
mit Volumen- und Druckzunahme verbun-
den ist. Während der Auftauphase entsteht
reichlich elektrolytarmes Schmelzwasser was
zur Verlagerung von Ton- und Schluffteilchen
führen kann („Häutchenbildung“ bzw. Verlagerungscutane
in Böden aus Solifluktionsdecken).
Chemische Eigenschaften
Chemismus stark abhängig vom Ausgangsgestein:
– pH(H 2 O)-Werte ≈ 4 (z. B. auf Quarzit) bis 8
(z. B. auf Kalkgestein);
– BS variabel, 20–100 %;
– KAK pot unterschiedlich, bei höheren Gehalten
an OS bis 40–60 cmol(+) kg –1 FE;
– oft N- und P-Mangel trotz z. T. hoher Vorräte,
da niedrige Mineralisierungsrate;
– oft große Humusvorräte (ca. 1 700 Pg C org
global in Permafrostböden); wenig untersucht
sind die Prozesse der C org -Stabilisierung
durch Gefrieren und in welchem Umfang
Ton-Humus-Kopplungen vorliegen.
Biologische Eigenschaften
Organische Horizonte: beachtliche biologische
Aktivität während der kurzfristigen Auftauphase,
besonders in Böden mit hohem pH-Wert,
sofern kein Wasserstau;
Mineralische Horizonte: nennenswerte mikrobiologische
Aktivität im Oberboden möglich, da
die bei Frostbeginn abgestorbenen Organismen
während der Auftauphase rasch mineralisiert
werden.
A · Polare und Subpolare Zone (Tundra)
DBG: (Permafrostböden)
FAO: Gelic …, Cryic …
ST: Gelisols
Vorkommen und Verbreitung
Cryosole entwickeln sich oftmals aus Deckschichten
(z. B. Solifluktionsdecken), bevorzugt mit feinkörniger
Matrix.
Weltweit nehmen CR etwa eine Fläche von
1,8 · 10 9 ha ein. In Nordamerika dominieren sie in
der Subpolaren (NO-Kanada) und Alpinen/Nivalen
Zone, sind aber auch in der Borealen Zone verbreitet
(N-, NW-Alaska, NW-Kanada). In Eurasien treten
sie vor allem in Zentral- und Ostsibirien auf
(„Helle Taiga“) und reichen dort weit in die Boreale
Zone nach Süden hinein (Mittelsibirisches Bergland,
Jakutisches Becken, Ostsibirische Gebirge). In
Skandinavien und im europäischen Russland nur
sporadische Vorkommen. Außerdem in den Küstengebieten
Grönlands und der Antarktis sowie auf
den Inseln des Nord- bzw. Südpolarmeeres.
Nutzung und Gefährdung
In der Waldtundra wie in der Taiga Holzeinschlag,
in den moos- und zwergstrauchbedeckten Tundrengebieten
Rentierweiden.
Sehr sensible Ökosysteme: Gefahr der Überweidung
und Bodenerosion (Skandinavien); Schädigungen
der Bodendecke bleiben über Jahrzehnte
bis Jahrhunderte irreversibel; Bodenabtrag und
Klimaerwärmung fördern Thermokarst.
Als Folge der globalen Luftzirkulation gelangen
anorganische und organische Schadstoffe (z. B. Pb,
Cd, PAK, PCB, Biozide), die in den industrialisierten
Mittelbreiten emittiert oder in den tropischen
Agrarlandschaften appliziert werden, bis in die
(sub)polaren Gebiete, wo sie bei niedrigen Temperaturen
durch Kondensation abgeschieden werden.
Dieser als „global distillation“ bezeichnete
Effekt erklärt neben den Belastungen durch Bergbau
und Ölgewinnung vor Ort die z. T. sehr hohe
Schadstoffbelastung (sub)polarer Ökosysteme.
Als Folge der zunehmenden Klimaerwärmung
ist damit zu rechnen, dass Cryosole verstärkt auftauen,
was die Freisetzung von Treibhausgasen wie
CO 2 , N 2 O und CH 4 begünstigt.
Qualifier für die Klassifikation
Präfix-Qualifier. Glacic · Turbic · Folic · Histic · Technic · Hyperskeletic
Leptic · Natric · Salic · Vitric · Spodic · Mollic · Calcic · Umbric · Cambic
Haplic
Suffix-Qualifier. Gypsiric · Calcaric · Ornithic · Dystric · Eutric · Reductaquic
· Oxyaquic · Thixotropic · Aridic · Skeletic· Arenic · Siltic
Clayic · Drainic · Transportic · Novic
Qualifier für die Erstellung von Kartenlegenden
Main Map Unit Qualifier. Glacic · Turbic · Folic/Histic · Hyperskeletic/Leptic
· Mollic/Umbric · Spodic · Reductaquic/Oxyaquic · Haplic
Optional Map Unit Qualifier. Arenic · Aridic · Calcaric · Calcic
Cambic · Clayic · Drainic · Dystric · Eutric · Gypsiric · Natric · Novic
Ornithic · Salic · Siltic · Skeletic · Thixotropic · Transportic · Vitric
Profilcharakteristik · Ausgewählte Bodenkennwerte eines Reductaquic Histic Turbic Cryosol aus silikatischem Geschiebelehm
Diagnostika
Cryic** Horizont (ständig gefrorener mineralischer oder organischer
Bodenhorizont)
Kontinuierlich ≥ 2 aufeinander folgende Jahre eines der
folgenden Merkmale:
– bei ausreichenden Porenwassergehalten: massives
Eis, Verhärtung durch Eis oder leicht sichtbare Eiskristalle;
– eine Bodentemperatur von ≤ 0 °C, wenn geringe
Porenwassergehalte die Ausbildung leicht sichtbarer
Eiskristalle verhindern;
Mächtigkeit ≥ 5 cm.