Schwarzerde

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Dieser Artikel beschäftigt sich mit dem Bodentyp, für die Region in Russland siehe Zentrale Schwarzerde-Region.
Schwarzerdeboden in Westrussland

Die Schwarzerde (auch: Tschernosem von russisch чернозём [t͡ʃɪrnʌˈzjom]) ist ein Bodentyp, der sich unter bestimmten Bedingungen auf kalkreichen Lockermaterialien wie Löss bildet. Sie ist der dominante Boden im Steppengürtel der Nordhalbkugel und gehört zu den weltweit fruchtbarsten Standorten. Vorkommen finden sich auch in Mitteleuropa. Namensgebend ist der mächtige von Humus schwarz gefärbte Oberboden. Der Bodentyp wird in die Klasse T (Schwarzerden) eingeteilt. Seine Abkürzung ist TT.

Entstehung[Bearbeiten]

Lackprofil des Aseler Waldes, einem der wenigen deutschen Wälder auf Schwarzerde

Auf kalkreichen Lockermaterialien kommt es durch die Ansiedlung von Pionierpflanzen zur Bildung eines dünnen humosen Horizonts (Bodentyp Lockersyrosem). Sobald dieser über 2 cm mächtig ist, geht der Boden in das nächste Stadium der Bodenentwicklung über, die Pararendzina. Aus diesem können sich in Folge verschiedene Bodentypen bilden: Braunerden, Parabraunerden oder Schwarzerden.

Klassische Lehrmeinung[Bearbeiten]

Nach der klassischen Lehrmeinung müssen fünf Faktoren gleichzeitig zutreffen, wenn sich eine Pararendzina zu einer Schwarzerde entwickeln soll:

Demnach entwickelt sich im Frühjahr unter günstigen Feuchtigkeits- und Temperaturbedingungen eine üppige Steppenvegetation (vor allem Gräser), die viel organisches Material für die Humusbildung liefert. Im trockenen, warmen Sommer geht die Produktion organischer Substanz zurück. Gleichzeitig ist aber der Abbau (Mineralisierung) durch die Trockenheit gehemmt. Dem kurzen, feuchten Herbst folgt ein langer, sehr kalter Winter, in dem die Umsetzung der organischen Substanz ruht. Damit wird langfristig mehr organische Masse produziert als abgebaut, wodurch sich Humus im Boden akkumuliert.

Die extremen Klimaschwankungen nehmen auch Einfluss auf die Bodentiere. Durch das hohe Angebot pflanzlicher Nahrung kommen zahlreiche Arten vor. Sehr bedeutend sind hier endogäische Regenwürmer, Steppenmurmeltiere oder Feldhamster. Während des heiß-trockenen Sommers und des eisig-schneereichen Winters müssen diese sich tief in den Boden zurückziehen. Dies bewirkt die typische intensive Wühltätigkeit, die den gesamten Oberboden homogenisiert (Bioturbation). Humoses Material wird so mit der Zeit tief in den Boden eingearbeitet. Der tief-schwarze Oberboden kann dadurch eine Mächtigkeit von 60-80 cm erreichen. Im Übergangsbereich zum Ausgangsmaterial finden sich stets vereinzelte, tiefergehende Gänge, die sich nach der Aufgabe mit humosem Material füllen. Diese sind charakteristisch für Schwarzerden und werden Krotowinen genannt von russisch Krot (Maulwurf).

Die Wasserverhältnisse sind ebenfalls entscheidend. Über das gesamte Jahr gesehen sind die Niederschläge so gering, dass sie zwar das Wachstum von Steppenpflanzen ermöglichen, es aber zu keiner tiefgreifenden Versickerung kommt. Es stagniert vielmehr in geringer Tiefe. Somit bleiben Kalk und Nährstoffe im Boden. Es kann zu sekundären Kalkausfällungen (Kalkkonkretionen, „Lösskindel“) kommen.

Demnach entstanden die Böden während des Boreals vor knapp 10.000 Jahren, als das Wetter Mitteleuropas wesentlich trockener und kontinentaler war.

Weiterentwicklung zur Schwarzerde-Parabraunerde[Bearbeiten]

Die Weiterentwicklung der Schwarzerden folgt im Wesentlichen der Entwicklung des Niederschlags bzw. der Temperatur oder zusammengefasst dem Verlauf der klimatischen Wasserbilanz und des Sickerwassers im Holozän. Das Altlantikum und Subboreal war mit einigen Schwankungen eher trockener und wärmer. Die Bodenentwicklung verlief langsamer. Mit dem Subatlantikum (etwa um die Zeitenwende) ist mit höheren Niederschlägen und mehr Sickerwasser und damit mit einer beschleunigten Bodenentwicklung zu rechnen. Als Funktion des Sickerwassers kommt es zu folgenden Prozessen der Degradierung der Schwarzerde:

  • Entkalkung (diese wird zum Beginn des Neolithikums in den oberen Dezimetern schon abgeschlossen gewesen sein)
  • Verbraunung (die Eisenfreisetzung erfolgt schnell nach der Entkalkung)
  • Tonmineralneubildung und Tonverlagerung - Lessivierung (Mit der Tonverlagerung wird diffus verteilter Ton kolloidial in tiefere Bodenschichten verlagert und dort mit orientieren Tonbelägen abgelagert. Bei den Schwarzerden werden Ton-Humus-Komplexe verlagert. Dadurch werden die hellen Quarzkörner demaskiert und der Boden wird aufgehellt. Charakteristisches Merkmal der lessivierten Schwarzerden sind schwarze Toneinlagerngen im Bht-Horizont. Diese belegen die Schwarzerdevergangenheit).

Schwarzerde-Fahlerden sind eher die Ausnahme, können aber auch auftreten.

Degradierte Schwarzerden (früher Griserde) gehören zu den Parabraunerden.

Neben der terrestrischen Überprägung der Schwarzerde zur Schwarzerde-Parabraunerde ist davon auszugehen, dass es auch semiterrestrische Weiterentwicklungen gibt. Mit dem Ansteigen des Sickerwassers und ggf. auch des Grundwassers im Subatlantikum dürften die Pseudogley-Schwarzerden und die Gley-Schwarzerden in ihren hydromorphen Eigenschaften verstärkt worden sein. Hierzu fehlen allerdings eingehendere Untersuchungen.

Alternative Entstehungstheorien[Bearbeiten]

Die bisherige Theorie muss angezweifelt werden, da die C14-Alter von Schwarzerden mit 3000 bis 7000 Jahren vor heute (BP) für eine präneolithische Entstehung zu jung sind. Eine Fixierung des Kohlenstoffs unter den Bedingungen der Steppe liefert andererseits bei einer Umsatzrate der organischen Substanz von 30 bis 100 Jahren keine Erklärung für die hohen Alter des Kohlenstoffs. Die heutige Bindung der Schwarzerden an die Steppen zeigt vielmehr die Erhaltungs-, aber nicht die Bildungsbedingungen. Nach derzeitigem Kenntnisstand sind Schwarzerden tiefschwarz, da sie deutliche Anteile (10-40 % der organischen Substanz) an pyrogenem Kohlenstoff enthalten. Dieser entsteht bei unvollständiger Verbrennung oder Verschwelung und wird auch als black carbon bezeichnet. Für das Neolithikum muss bei kontinuierlicher Besiedlung mit einer Brandwirtschaft (slash and burn) auf den Äckern von bis zu 3600 Jahren ausgegangen werden. Die Wirtschaftsweise mit der Bildung und dem Eintrag von black carbon ist durch Untersuchungen an Seesedimenten belegt detailliert nachgewiesen und kam in der Bronzezeit zum erliegen. Es scheint plausibel, dass mit dem erhöhten Nahrungsangebot dem Ackerbau auch die Bodenwühler folgten. Die Bioturbation sichtbar in Form von Wühlgängen (Krotowinen), ist zwar ein deutliches Profilmerkmal, bewirkt aber nicht die Homogenisierung des Oberbodens. Die Erhaltung der primären Lössschichtung ist u.a. in der Magdeburger und Hildesheimer Börde belegt. Neben der allgemeinen Bodenentwicklung mit Entkalkung, Verbraunung und Tonverlagerung kommt in den neolithischen Siedlungsgebieten der kontinuierliche Eintrag der Verbrennungsreste hinzu. Diese werden über den gesamten Zeitraum in den Boden verlagert und über die Grabegänge (Krotowinen) eingearbeitet. Die Einwaschung und Verlagerung der organischen Substanz hat demnach für die Bildung der Schwarzerde neben der Durchmischung eine hohe Bedeutung. Die enge Bindung der Schwarzerden in Mitteleuropa an die neolithischen Siedlungsgebiete unterstreicht diese Entstehung. In Detailkartierungen ist hier eine auf wenige Dekameter genaue Bindung nachzuweisen. Die Bedeutung des menschlichen Einflusses auf die Schwarzerdebildung in Mitteleuropa wird durch die Untersuchungen an den Schwarzerden an der Ostsee (Fehmarn, Großenbrode, Poel, Fünen) unterstrichen. Die Datierungen folgen auch hier den Besiedlungsphasen und sind mit C14-Altern von 1000 bis 2000 Jahren vor heute deutlich jünger als die der Löss-Schwarzerden. Eine Entstehung der mitteleuropäischen Schwarzerden vor dem Neolithikum ist dagegen nicht gesichert.

Verbreitung[Bearbeiten]

Weltweite Verbreitung von Tschernosemen (einem WRB-Bodentyp aus der Schwarzerdeklasse)

Die Schwarzerde ist in ihrer Reinform der typische Boden der Steppengebiete mit warmem Sommer und kaltem Winter. Die größten Schwarzerdegebiete befinden sich in den Steppen Ungarns (Puszta), Rumäniens (Bărăgan), der Ukraine, Russlands und Kasachstans bis in die Mongolei sowie in den Steppen Nordamerikas (Prärien).

Darüber hinaus kommen Schwarzerden auch vereinzelt in anderen Zonen wie Mitteleuropa und der Taiga vor.

Schwarzerden in Mitteleuropa[Bearbeiten]

In Deutschland finden sich Schwarzerden zum Beispiel in der Magdeburger Börde, der Hildesheimer Börde und im Thüringer Becken; in Österreich beispielsweise im Weinviertel oder im nördlichen Burgenland.

Das abgedeckte Schwarzerdeprofil Asel

In Asel in der Hildesheimer Börde befindet sich das Naturdenkmal Schwarzerdeprofil Asel mit einer Informationstafel. Es ist der einzige Boden, der in Niedersachsen als Naturdenkmal ausgewiesen ist.

Horizontierung[Bearbeiten]

Die Schwarzerde ist ein Boden mit zwei Horizonten (Axh/lC). Durch die charakteristischen Krotowinen kommt es in aller Regel zu einer Verzahnung (Axh/Axh+lC/lC) zwischen Oberboden (Axh) und Ausgangsmaterial (lC).

  • Axh: Der Oberbodenhorizont (A) ist kalkhaltig und mindestens 40 cm mächtig (meist deutlich mehr; teilweise über 1 m). Er ist humos (h) und stark von Tieren (biogen) durchmischt (x).
  • lC: Das Ausgangsmaterial (C) ist locker (l) und ebenfalls kalkhaltig (meist Löss).

Da Schwarzerden sehr fruchtbar sind, werden sie häufig landwirtschaftlich genutzt. In diesem Fall entsteht an der Oberfläche ein weiterer Horizont (Ap/Axh/lC).

  • Ap: Gepflügter (p) Oberbodenhorizont (A) von etwa 30 cm Mächtigkeit.

Bodentypen der Schwarzerdeklasse[Bearbeiten]

In der Deutschen Bodensystematik bilden Schwarzerden eine eigene Klasse mit den beiden Typen Tschernosem und Kalktschernosem, wobei letzterer im Oberboden carbonathaltig ist.

In der internationalen Klassifizierung World Reference Base sind die Schwarzerden in Chernozem (typisches Steppenklima: Langgrassteppe), Kastanozem (trockeneres Steppenklima: Kurzgrassteppe) und Phaeozem (feuchtes Steppenklima: Steppe mit Baumgruppen) unterteilt. Sie sind stärker über ihre tiefdunkle Farbe als über die Mächtigkeit des humosen Horizonts definiert.

Eigenschaften, Nutzung und Bodenfunktionen[Bearbeiten]

Mit der Hand gedrehte Teigrolle aus Schwarzerde

Schwarzerden auf Löss sind in Mitteleuropa in den A-Horizonten häufig mit ca. 25 bis 30 % Tongehalt tonreicher als die darunterfolgenden Horizonte. Dies liegt an der relativ weit fortgeschrittenen Verwitterung des Lösses. Sie haben im Grundsatz gute Standortbedingungen:

Dadurch bieten sie Pflanzen gute Wachstumsbedingungen und sind gleichzeitig gut zu bearbeiten. Ihre Ackerzahl liegt in Deutschland oft im Bereich deutlich über 90, wobei sich auf den Schwarzerden der Magdeburger Börde die ertragsstärksten Böden des Landes finden (100 von 100 möglichen Punkten). Es sind allerdings einige Einschränkungen zu nennen:

  • Die Gebiete mit klimatischen Erhaltungsbedingungen sind problematisch, da es regelmäßig zu Dürren kommen kann.
  • Die genannten erhöhten Tongehalte wirken sich bei intensiver Nutzung durch Neigung zur Bodenverdichtung negativ aus. So sind die Schwarzerden zum Beispiel der Hildesheimer Börde häufig stark verdichtet.
  • Die Schwarzerden sind außerdem bei Reliefenergie erosionsgefährdet, da Schluff im Vergleich zu Ton und Sand weniger stabil ist. Auf diese Weise sind in der Magdeburger Börde durch die weitgehende Abtragung (Erosion) der Schwarzerden bereits viele Standorte in die Vorstufe der Bodenentwicklung (Pararendzina; A-Horizont < 40 cm) zurückgesetzt worden.
  • Die Schwarzerden der Hildesheimer Börde zeigten in den 1960er bis 1990er Jahren trotz Düngung verbreitet einen Kaliummangel.
  • In eng besiedelten Gebieten ist die Schwarzerde auch durch Überbauung stark gefährdet.

Aufgrund des hohen Alters ist die Schwarzerde ein Archiv der Natur- und Kulturgeschichte. Durch das nur inselhafte Vorkommen in Mitteleuropa ist die Schwarzerde hier ein seltener Boden.

Boden des Jahres 2005[Bearbeiten]

Anlässlich des Weltbodentages am 5. Dezember wurde 2004 die Schwarzerde zum Boden des Jahres 2005 ausgerufen.

Literatur[Bearbeiten]

  • Kossowitsch, P. (1911): Die Schwarzerde (Tschernosiom). - Internationale Mitteilungen für Bodenkunde, 1, 3/4: 199–354.
  • Gehrt, E., Geschwinde, M. & Schmidt, M.W.I. (2002): Neolithikum, Feuer und Tschernosem - oder: Was haben die Linienbandkeramiker mit der Schwarzerde zu tun? Archäologisches Korrespondenzblatt 32, 21-30.
  • Eckmeier, Eileen (2003): Gibt es Schwarzerden im Rheinland? Eine Spurensuche im Labor. In: Landschaftsverband Rheinland (Hrsg.): Archäologie im Rheinland 2002. Theiss-Verlag, Stuttgart, 204-206.
  • Roeschmann, G. (1968): Pseudogley-Tschernoseme und deren Übergangsbildungen zu Parabraunerden im Lößgebiet der Hildesheimer Börde.- Geologisches Jahrbuch 85: 841-860; Hannover.
  • Schmidt, M.W.I., Skjemstad, J.O., Gehrt, E. & Kögel-Knabner, I. (1999): Charred organic carbon in German chernozemic soils. - European Journal of Soil Science, 50: 351-365.
  • Brodowski, S.; John, B.; Flessa, H. & Amelung, W. (2006): Aggregate-occluded black carbon in soil. - European Journal of Soil Science, 57: 539–546.
  • Altermann, Manfred; Rinklebe, Jörg; Merbach, Ines; Körschens, Martin; Langer, Uwe & Hofmann, Bodo (2005): Chernozem - Soil of the Year 2005. - Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 168: 725–740.
  • Gerlach, Renate, Eckmeier, Eileen (2012): Das Problem der „Schwarzerden“ im Rheinland im archäologischen Kontext - Ein Resümee. In: Stobbe, Astrid und Tegtmeier, Ursula (Hrsg.): Verzweigungen. Eine Würdigung für A.J. Kalis und J. Meurers-Balke. Frankfurter Archäologische Schriften 18. Verlag Dr. Habelt GmbH, Bonn 2012. S. 105-124.

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Schwarzerde – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien