Tonminerale und Huminsäuren in Paläoböden auf Löss

Abstract

Paläoböden sind Klimaarchive, die sowohl im Mineralbestand als auch in der organischen Substanz Informationen über die Umweltbedingungen zur Zeit der Pedogenese enthalten. In dieser Arbeit wurden Paläoböden aus Lössprofilen in Tschechien (Dolní Věstonice) und Niederösterreich (Krems, Niederabsdorf und Kollnbrunn) untersucht. Zum Vergleich wurden neben den Lössprofilen auch rezente Böden mit unterschiedlicher Nutzung (Wald, Acker, Obstgarten) analysiert. Der Gesamtmineralbestand und die Zusammensetzung der Tonfraktion wurden mittels Röntgendiffraktometrie bestimmt. Zusätzlich wurden Korngrößenverteilung, pH-Wert, Gehalte an Stickstoff, organischem Kohlenstoff und Karbonat, Kationenaustauschkapazität und Basensättigung ermittelt. Zur Charakterisierung der organischen Substanz wurden Simultane Thermoanalyse und Infrarot-Spektroskopie verwendet. Durch intensive Verwitterung des Lösses und Pedogenese in den Warmzeiten nehmen die Gehalte an primärem Chlorit, Glimmer und Karbonaten ab. In der Tonfraktion treten als Neubildungen neben mixed layer-Mineralen Vermikulite und sekundäre Chlorite auf, was auf saure pH-Werte zur Zeit der Bodenbildung hinweist. Die Thermoanalyse zeigte in den Paläoböden höhere Anteile von thermisch stabiler und refraktärer organischer Substanz als in den rezenten Böden. Von rezenten Böden und Paläoböden mit Humusgehalten von über 1,8 % wurden mit 1M NaOH Huminsäuren extrahiert und mit HPLC-SEC (size exclusion chromatography) und FT-IR Spektroskopie untersucht. Aus den Paläoböden konnten nur sehr geringe Mengen an Huminsäuren extrahiert werden. Die Infrarot-Spektroskopie zeigte, dass mineralische und organische Substanz in den Paläoböden nur unvollständig zu trennen sind, was auf das Vorhandensein sehr stabiler Ton-Humus-Komplexe hinweist.Clay minerals and organic matter in paleosoils are an important source of information on past climate and vegetation. The aim of this study was to examine paleosoils in Loess profiles from the Czech Republic (Dolní Věstonice) and Lower Austria (Krems, Niederabsdorf and Kollnbrunn). Loess and paleosoils were compared to recent soils from different land use types (farmland, orchard, forest). The bulk mineral content and the composition of the clay fraction were determined by X-Ray diffraction. Chemical analyses included pH-value, organic carbon, nitrogen and carbonate content, cation exchange capacity and base saturation. Grain size tests were made by a combination of wet sieving and sedimentation analysis. Methods used for the characterization of the organic matter were Simultaneous Thermal Analysis (STA) and FT-IR Spectroscopy. Due to intense weathering of the Loess and pedogenesis in warm interglacial periods the amount of primary chlorite, mica and carbonates is reduced. Clay minerals formed under these conditions are mixed layer-minerals, vermiculites and secondary chlorites. The neoformation of these clay minerals indicates acidic soil conditions. The results of the thermoanalysis showed an increase of stable and refractory organic matter in paleosoils compared especially to the forest soil. From all samples with above 1,8 % organic matter, humic acids were extracted using 1M NaOH and analyzed by HPLC-SEC (size exclusion chromatography) and FT-IR Spectroscopy. The amount of humic acids extracted from the paleosoils was very low, which indicates humus is very tightly bound to the clay minerals.eingereicht von Karin WriessnigAbweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersZsfassung in engl. SpracheWien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2013OeBB(VLID)193060