Bodenkundliche Übungen auf dem geo-ökologischen Lehrpfad bei Gau-Algesheim

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1 Bodenkundliche Übungen auf dem geo-ökologischen Lehrpfad bei Gau-Algesheim Treffen auf dem Parkplatz am Graulturm A 60: Ingelheim West Graulturm am Festplatz FH-Campus Der Weg führt zunächst am Welzbach entlang bachaufwärts bis zum Ortsrand. Die fruchtbaren alluvialen Sedimente werden durch Hausgärten (links) genutzt.

2 Stationen mit Übungen und Erläuterungen 1 Gley-Kolluvium, Vega 2 Rendzina, Trockenmauer 3 Aufschluss, Kalktertiär 4 Karstquelle 5 Terra fusca unter Löss 6 Salamander Löcher 7 Stagnogley 8 Parabraunerde aus Löss

3 Station 1 Treffen auf dem Parkplatz am Graulturm Am Hangfuß: Hangkolluvium oder Auensediment? Die Bodenprobe aus der Krume ist humos, und besitzt ein lockeres, gut durchwurzeltes Krümelgefüge. Sie enthält Carbonat, der ph-wert ist deshalb schwach alkalisch (ca. ph 7,5, nächste Seite)

4 Das heftige Auf schäumen nach der Applikation von 10%iger HCl (rechts) zeigt an, dass die Bodenprobe Kalk enthält. Station 1: Begutachtung der Krume Mit einer Indikatorlösung, die auf einen Bodenkrümel geträufelt wird (oben), kann der ph-wert im Boden ungefähr geschätzt werden. Kalk im Boden puffert den ph-wert auf Werte zwischen 7,1 und 7,6 (links).

5 Station 1: Begutachtung der Krume Humus und Kalk stabilisieren die Bodenaggregate und fördern die Aktivität von Bodentieren. Hierdurch entsteht ein lockeres gut durchwurzelbares Krümelgefüge.

6 Station 1: Sondierung des Unterbodens Ah-Horizont M-Horizont Kalkhaltiges am Hang erodiertes Bodenmaterial wurde hier entweder kolluvial oder fluviatil an der Talsole abgelagert. Auch der Unterboden ist kalkhaltig, was am Aufschäumen der HCl erkennbar ist.

7 Station 1: Sondierung des Unterbodens in Ufernähe Ah-Horizont M-Horizont Kalkhaltiges am Hang erodiertes Bodenmaterial wurde hier entweder kolluvial oder fluviatil an der Talsole abgelagert. Rostflecken im Unterboden kennzeichnen die Hydromorphie des Gleys

8 Station 1: Sondierung des Unterbodens in Ufernähe Ah-Horizont Bodenfarben werden mit Hilfe einer Munsell Farbtafel (Interational Soil Colour Chart) bestimmt (unten). Mit zunehmender Tiefe geht die dunkelbraune Färbung des des Gleys allmählich in immer stärker werdende Grautöne über. Verursacht wird diese Farbveränderung dadurch, dass durch die anaeroben Bedingungen im Bereich des Grundwassers Mikroorganismen die braun gefärbten Eisenoxide (z.b. Goethit) in grau gefärbte zweiwertige Eisenverbindungen reduzieren. Das reduzierte Eisen kann ist wesentlich besser löslich und kann in und mit dem Kapillarwasser aufsteigen. An aeroben Stellen oxidiert das Eisen wieder und fällt als rostfarbene Flecken aus.

9 Station 1: Nitratkonzentration im Welzbach Mit einem Farbindikator wird die Nitratkonzentration im Welzbach bestimmt. Sie liegt bei 50 mg NO 3- je Liter (rechts). Das entspricht dem Grenzwert für Nitrat im Trinkwasser. Treffen auf dem Parkplatz am Graulturm Entnahme einer Wasserprobe aus dem Welzbach (links). Der Bach speist sich im Wesentlichen aus Grundwasser.

10 Auf dem Weg durch das Kalktertiär zu Station 2 Blick vom Westhang über das Welzbachtal auf den Osthang (unten). Während der steile Westhang lediglich extensiv bewirtschaftet wird (Brachland, Streuobst), wird der von einer Lössauflage bedeckte flache Osthang intensiv landbaulich (Wein, Obst, Gemüse) genutzt. Senkrecht zu den Höhenlinien ausgerichtete Rebzeilen (oben) fördern den Bodenabtrag. Die Begrünung zwischen den Rebzeilen wirkt dem Bodenabtrag entgegen, beansprucht aber die Vorräte an pflanzenverfügbarem Bodenwasser.

11 Station 2: Trockenmauer, Rendzina Entnahme von Boden auf einer neu angelegten Streuobstfläche (unten). Der stetige Abtrag von Boden durch Erosion hat hier eine tiefer gehende Bodenentwicklung verhindert. Unter dem 20 cm mächtigen Ah-Horizont steht der Kalkstein an, Bodentyp: Rendzina Nach Südwesten ausgerichtete Trockenmauer aus Kalkstein (oben). Die offenen Fugen bieten vielen Tieren (Insekten, Reptilien) Lebensraum. Die Trockenmauern dienten ursprünglich der Terrassierung und der Sicherung des von Erosion und Hangrutschungen bedrohten Geländes.

12 Auf dem Weg zu Station 2 Wo genau sind die Hangrutschungen zu erkennen und wodurch werden sie ausgelöst?

13 Lockere Prismen und Polyeder kennzeichnen das Gefüge der Rendzina (rechts). Das Bodenmaterial besteht im Wesentlichen aus dem tonhaltigen Lösungsrückstand des aufgelösten Kalksteins. Die helle graubraune Farbe zeigt an, dass die Silikatverwitterung (Verbraunung) kaum fortgeschritten ist. Station 2: Rendzina Kleine scharfkanitige Kalksteine (links) finden sich auch im Oberboden. Das Geräusch, dass die Steine bei der Bodenbearbeitung verursachen, kommt im Namen des Bodentyps Rendzina =

14 Station 3: Frühstückspause am Aufschluss Die dritte Station der Exkursion wird nach einem steilen Anstieg durch die unteren Schichten des so genannten rhein-hessichen Kalktertiärs erreicht.

15 Station 3: Fossiliensuche Die im Hanganschnitt zutage tretenden kalkhaltigen Tone und Kalksteine sind Ablagerungen einer zweiten großen Meeresüberflutung im Mainzer Becken, in deren Folge auch Muscheln und Schnecken in den kalkhaltigen Sedimenten abgelagert wurden.

16 Station 3: Tertiäre Schichtenfolge Treffen auf dem Parkplatz am Graulturm

17 Station 3: Calcit-Kristalle im Aufschluss Gelöstes und in Klüften der Kalksedimente wieder ausgefälltes Calciumcarbonat bildet Calcit-Kristalle

18 Auf dem Weg zu Station 4 Der Weg führt vorbei an Brachflächen, Ziegenweiden und bereits stark von der Sukzession betroffenen, seit vielen Jahren nicht mehr bewirtschafteten Streuobstflächen

19 Station 4: Karstquelle Entnahme von Quellwasser (unten). Das durch die Kalkschichten perkolierende Wasser wird durch eine undurchlässige Tonschicht an der weiteren Versickerung gehindert und tritt am Hang als Karstquelle ( Michelskaut ) aus. Nitratkonzentration im Quellwasser beträgt ca. 200 mg NO 3- je Liter (oben). Nitrophile Pflanzen (Brennnessel, Holunder) wachsen in der Umgebung der Quelle. Die hohe Nitratkonzentration des Quellwassers kann in dem extensiv genutzten Gelände nur durch einen Nitrat-eintrag an anderer Stelle plausibel erklärt werden.

20 Station 5: Plateau des Westerbergs Treffen auf dem Parkplatz am Graulturm Die Fläche des Plateaus des Westerber-ges wird zum Teil landwirtschaftlich genutzt. Der nördliche Bereich ist ein Naturschutzgebiet, das mit einem Eichen-Buchen-Wald bestockt ist. Die Fruchtfolge auf der Fläche wurden in den letzten Jahren die in Rheinhessen typischen Akkerkulturen Raps, Weizen, Gerste und Rüben angebaut. Möglicherweise ist die Auswaschung von Nitrat aus den landwirtschaftlich genutzten Flächen des Plateaus verantwortlich für die hohen Nitratgehalte im Quellwasser der Michelskaut.

21 Station 5: Lössaufwehung Die Lössdecke auf dem Plateau des Westerberges ist in der Regel über 2 m mächtig. Das ist der Grund für die Fruchtbarkeit der Flächen des Plateaus. Am Rand des Plateaus ist die Lössdecke aufgrund von Erosion weniger mächtig und die Gefahr der Nitrat-Auswaschung deshalb dort besonders hoch.

22 Station 5: Plateau des Westerbergs Sondierung des Bodens am Rand des Plateaus auf dem Westerberg Ah-Horizont Treffen auf dem Parkplatz am T-Horizont Graulturm Unterhalb der am Rand des Plateaus nur dünnen Lössauflage (Ah- Horizont) befindet sich eine fossile Terra fusca. Darunter versteht man einen Bodentyp, der aus dem tonhaltigen Lösungsrückstand der Kalksteinverwitterung entstanden ist. Im Verlauf von Jahrmillionen wurde der Kalkstein auf dem Plateau nach und nach vollständig aufgelöst und die tonhaltigen silikatischen Verunreinigungen blieben zurück und reicherten sich dadurch passiv an.

23 Station 5: Plateau des Westerbergs Ah-Horizont Am Rand des Plateaus besteht der Oberboden im Wesentlichen aus einer dünnen Lössauflage, die bereits vollständig entkalkt und leicht versauert ist (ph ca. 5,5, Foto links). In dem stark tonhaltigen T-Horizont des Unterbodens sind noch vereinzelt Reste von Kalksteinen enthalten die mit HCl aufschäumen (unten). An der Bodenoberläche wurden abgerundete Quarzkiesel gefunden (Foto links unten).

24 Station 5: Verlauf des Ur-Rheins Treffen auf dem Parkplatz am Graulturm Der Weg führt zunächst am Welzbach entlang bachaufwärts bis zum Ortsrand. Die fruchtbaren alluvialen Sedimente werden durch Hausgärten (links) genutzt. Am Ende des Tertiärs floss der Ur-Rhein weiter östlich als heute über eine Ebene, die heute nach eiszeitlicher Hebung das rheinhessiche Plateau darstellt. Der Verlauf des Rheins heute

25 Station 5: Plateau des Westerbergs Die abgerundeten Quarzkiesel (links) sind Teil der Sedimentfracht des Ur-Rheins (Dinotherien Sande), die am Ende des Tertiärs abgelagert wurden, bevor durch die tektonische Bewegungen der Erdkruste das Mainzer Becken zum Plateau angehoben wurde und sich das Flussbett des Rheins nach Osten verlagerte.

26 Die sandig-kiesige Sedimente des Ur-Rheins (Dinotherien-Sande) wurden zum Teil als Baumaterial ausgegraben. Die zurückbleibenden Gruben füllten sich teilweise mit Wasser, weil die unter den Sanden befindliche tonhaltige Schicht (Terra Fusca) das Regenwasser nicht versickern lässt. Station 6: Salamanderlöcher Die Niederschläge der letzten Jahre waren ungewöhnlich niedrig und die Evapotranspiration ungewöhnlich hoch, so dass in den Salamanderlöchern im Herbst 2007 kein freies Wasser befand. Der feuchte Boden am Grund der Löcher diente den Wildschweinen als Sule (Markierung links).

27 Station 7: Salamanderlöcher

28 An manchen Stellen lagern die Dinotheriensande ohne Lössdecke einige Dezimeter mächtig über der als Stauhorizont wirkenden fossilen Terra fusca. An solchen Orten haben sich primäre Pseudogleye und Stagnogleye ausgebildet. Sie bieten der Vegetation nur wenig Entwicklungspotential (Bild unten) Station 7: Stagnogley Treffen auf dem Parkplatz am Graulturm Der Bohrstock kann wegen des Kieses im Untergrund maximal 50 cm eingetrieben und nur schwer wieder herausgeholt werden.

29 Das sandige Substrat ist in 20 cm Tiefe in Folge einer Nassbleichung weißlich grau gefärbt (Bild rechts). Der Stagnogley hat deshalb auch den Namen Molkeboden. Station 7: Stagnogley In 30 bis 40 cm Tiefe (Bild links) sind in dem extrem sandigen Substrat Rostflecken zu erkennen, was auf Pseudovergleyung in dem Boden hindeutet. Der Boden ist stark versauert (ph < 4). Rostflecken

30 Station 8: Parabraunerde Die Sondierung des Bodens fördert das Profil einer Parabraunerde zu Tage (Bild unten) Ah Ahl Al Bt Sondierung C Wo die Lössdecke mächtiger ist, gedeiht Eichen-Buchen- Wald (Bild oben).

31 Station 8: Parabraunerde Bt Ah C Bt Der Boden oberhalb des Rohlösses ist vollständig entkalkt und bis auf ph 5 versauert. Wegen des höheren Tongehaltes im Bt-Horizont lässt sich das Material nicht so leicht zerbröseln wie der Rohlöss aus dem C-Horizont Das Bodenprofil ist bis 60 cm Tiefe vollständig entkalkt, was am fehlenden Aufschäumen nach Beträufeln mit HCl zu erkennen ist (Bild links). Der unverwitterte Löss ist dagegen stark kalkhaltig.

32 Rückweg nach Gau-Algesheim Blick von der Kante des Kalkplateaus über Gau-Algesheim Richtung Bingen Zurück geht es über einen schmalen Pfad (Bild links) bis zur Kante des Kalkplateaus und dann eine steile Straße hinunter nach Gau-Algesheim.

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34 Verlauf des Urrheins

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36 Geologischer Überblick

37 Schichtenfolge im Kalktertiär