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Ferralsol
Der Ferralsol ist eine Referenzbodengruppe der internationalen Bodenklassifikation World Reference Base for Soil Resources (WRB), der der klimatischen …
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Definition und Bedeutung
Der Ferralsol ist eine Referenzbodengruppe der internationalen Bodenklassifikation World Reference Base for Soil Resources (WRB). Er ist typisch für die immerfeuchten Tropen. Ferralsole sind über viele Millionen Jahre tiefgründig verwittert, sauer und meist intensiv gelb, orange oder rot gefärbt. Ihre Tonfraktion wird vor allem von Kaolinit bestimmt; außerdem sind Eisen- und Aluminium(hydr)oxide angereichert. Gleichzeitig sind die Böden extrem nährstoffarm. Dies ist besonders für ihre landwirtschaftliche Nutzung entscheidend.
In der US-amerikanischen Soil Taxonomy heißen entsprechende Böden Oxisole. Oxisole sind jedoch breiter definiert und umfassen auch die meisten Plinthosole sowie viele Nitisole. In Mitteleuropa treten nur überdeckte Reste tropisch-subtropischer Verwitterung aus dem Tertiär oder älteren Zeitepochen auf. In Deutschland werden solche Relikte als Ferrallit bezeichnet.
Verbreitung
Ferralsole entstehen nur, wenn zwei Voraussetzungen zusammenkommen: starke, kontinuierliche Verwitterung und ein überaus langer, ungestörter Entwicklungszeitraum. Die notwendige intensive Verwitterung findet vor allem in den immerfeuchten Tropen statt, also in den Gebieten des tropischen Regenwaldes und in Teilen der angrenzenden Feuchtsavannen. Wegen dieser Abhängigkeit von der Klimazone zählen Ferralsole zu den zonalen Böden.
Ihre Hauptverbreitungsgebiete liegen auf den alten Kontinentalschilden der Feuchttropen. Besonders häufig sind sie in Südamerika, vor allem in Brasilien, sowie in Afrika, besonders in Zentralafrika, Madagaskar und Westafrika. Dort konnten sich die Oberflächen viele Millionen Jahre lang weitgehend ungestört entwickeln. Weltweit bedecken Ferralsole etwa 750 Millionen Hektar.
Im tropischen Asien sind sie dagegen kaum verbreitet. Dort erneuern Gebirgsauffaltungen, etwa an den Himalayaausläufern in Indochina, und Vulkanismus, beispielsweise in Indonesien und Malaysia, wiederholt die Landoberflächen. Außerhalb der feuchten Tropen kommen Ferralsole nur kleinflächig als Relikte früherer Klimabedingungen vor.
Entstehung durch intensive Verwitterung
Wenn eine Oberfläche in den humiden Tropen mehrere Millionen Jahre lang ungestört verwittert, können mehrere Zehnermeter tiefe Böden entstehen. Zum Vergleich: In Deutschland sind Böden selten tiefer als 2 m. Die ganzjährige Wasserversorgung und die beständig hohen Temperaturen bewirken eine besonders starke chemische Verwitterung.
Dabei zerfallen die ursprünglichen Primärminerale. Freigesetzt werden Kieselsäure (H₄SiO₄), Eisen, Aluminium und sogenannte Basen, also Pflanzennährstoffe wie K⁺, Ca²⁺ und Mg²⁺. Verwitterungsbeständiger Quarz bleibt erhalten. Durch die Reaktion von Kieselsäure mit Aluminiumhydroxid, dem Gibbsit γ-Al(OH)₃, können stabilere Sekundärminerale entstehen, vor allem Kaolinit. Kaolinit ist jedoch nährstoffarm und kann Nährstoffe kaum festhalten. Zusätzlich entstehen verschiedene Eisen- und Aluminium(hydr)oxide.
Die meisten Basen werden nach der Freisetzung ausgewaschen; der Boden versauert und verarmt an Nährstoffen. Mit der Zeit wird auch ein großer Teil der Kieselsäure gelöst und ausgewaschen. Dieser Vorgang heißt Desilifizierung. Übrig bleiben hauptsächlich Kaolinit, Quarz sowie besonders widerstandsfähige Eisen- und Aluminium(hydr)oxide. Diese Entwicklung wird als Ferrallitisierung bezeichnet. Mangan- und Titanverbindungen sind seltener und nur regional wichtig. Durch die Anreicherung der schwer verwitterbaren Rückstände, die Residualakkumulation, kann das Endprodukt beinahe den Charakter eines Erzes erreichen.
Physikalische und biologische Eigenschaften
Die physikalischen Eigenschaften von Ferralsolen sind mäßig bis vorteilhaft. Ihre Textur kann von stark sandig bis stark tonig reichen. Wichtiger als die eigentliche Korngrößenzusammensetzung ist jedoch das stabile Aggregatgefüge: Kaolinit und Oxide verbinden sich zu festen Körnern, die sich ähnlich wie Sand verhalten. Dieses Gefüge heißt Pseudosand.
Pseudosand sorgt für eine hervorragende Wasser- und Wärmeleitfähigkeit sowie für gute Bearbeitbarkeit, Durchwurzelbarkeit und Belüftung. Weil die Aggregate nicht verschlämmen und Regenwasser schnell versickert, ist das Erosionsrisiko gering. Die Körner können jedoch ebenso wie echter Sand kaum Wasser speichern. In Trockenzeiten geraten Pflanzen deshalb rasch unter Wasserstress.
Das Bodenleben ist wegen der Wärme und der ganzjährigen Feuchtigkeit sehr aktiv. Im Oberboden beträgt der Humusgehalt mindestens 1,4 Masse-%. Organische Abfälle werden innerhalb weniger Tage bis Wochen vollständig umgesetzt, sodass trotz reichlicher Streu fast keine organische Auflage entsteht. Im Unterboden befinden sich nur wenig Humus und kaum Nährstoffe. Termiten, Tausendfüßler, Ameisen und andere Bodenorganismen durchmischen den Boden; dadurch ist die Grenze zwischen den Horizonten unscharf.
Im Regenwald besteht ein enger und schneller Stoffkreislauf. Frei werdende Nährstoffe werden sofort von Pflanzen aufgenommen oder ausgewaschen. Ein großer Teil der Nährstoffe ist deshalb in der Vegetation statt im Boden gespeichert. Nach einer Rodung gehen diese Nährstoffe innerhalb kurzer Zeit verloren.
Chemische Eigenschaften und Bestimmung
Chemisch sind Ferralsole für Pflanzen überwiegend ungünstig. Sie enthalten viel Aluminium und Eisen, aber wenig Nährstoffe und Kieselsäure. Der niedrige pH-Wert kann dazu führen, dass giftiges Al³⁺ in Lösung geht und empfindliche Kulturpflanzen schädigt; dies heißt Aluminiumtoxizität. Auch Mangantoxizität kann auftreten.
Eisenverbindungen bestimmen die auffällige Färbung. Je nach Feuchtigkeit entstehen gelber Goethit, α-FeO(OH), oder roter Hämatit, Fe₂O₃. Die intensive Rotfärbung wird Rubefizierung genannt. Aluminium- und Eisenverbindungen binden außerdem Phosphor sehr stark. Diese P-Fixierung kann trotz intensiver Düngung Phosphormangel und geringere Erträge verursachen.
Die Fähigkeit, Nährstoffe festzuhalten, ist äußerst gering. Fast alle hochwertigen Tonminerale und verwitterbaren Primärminerale sind bereits verschwunden. Kaolinit besitzt kaum Austauscherfähigkeiten, und eine Nachlieferung von Nährstoffen aus dem Mineralbestand findet nicht mehr statt. Gedüngte Nährstoffe können bereits nach ein oder zwei Regengüssen nahezu vollständig ausgewaschen sein. Die effektive Kationenaustauschkapazität (KAK), also die Speicherfähigkeit für positiv geladene Nährstoffe wie K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ und NH₄⁺, liegt oft nahe null und überschreitet nie 12 cmol₊/kg Ton. Wegen der sauren Bedingungen kann dagegen eine teilweise hohe Anionenaustauschkapazität (AAK) entstehen. Daher tritt Nitratauswaschung bei Ferralsolen selten als Problem auf. Als geric wird die Besonderheit bezeichnet, dass ihr pH-Wert im Calciumchloridextrakt höher als in destilliertem Wasser ist.
Nach der WRB liegt ein Ferralsol vor, wenn die ersten 15 Referenzbodengruppen nicht zutreffen und ein ferralic Horizont innerhalb von 150 cm beginnt. Oberhalb dieses Horizonts darf grundsätzlich kein argic Horizont, also kein Horizont mit Tonverlagerung, vorkommen. Ausnahmen gelten, wenn dessen Gehalt an wasserlöslichem Ton unter 10 Masse-% liegt, sein pH-Wert in Wasser niedriger als in KCl ist oder er mindestens 1,4 Masse-% organischen Kohlenstoff enthält.
Der ferralic Horizont muss mindestens 30 cm mächtig sein, ist aber oft viele Meter dick. Seine Bodenart ist sandiger Lehm oder feiner und enthält mindestens 8 Masse-% Ton. Seine potentielle KAK liegt unter 16 cmolc/kg Ton. In der Korngrößenfraktion von 0,05 bis 0,2 mm beträgt der Anteil der in den humiden Tropen instabilen Primärminerale weniger als 10 % der Partikelzahl. Außerdem dürfen keine vitric oder andic Eigenschaften vorliegen.
Nutzung und Bewirtschaftung
Unter natürlichen Bedingungen trägt ein Ferralsol tropischen Regenwald mit einem geschlossenen Nährstoffkreislauf. Eine Rodung unterbricht diesen Kreislauf und verursacht vor allem Probleme mit der Nährstoffversorgung. Eine dauerhafte Nutzung für Feldfrüchte ist ohne beständige, intensive Düngung nicht möglich, weil der Boden rasch auslaugt.
Die traditionelle und unter diesen Bedingungen optimale Nutzungsform ist der Wanderfeldbau, auch Shifting Cultivation genannt. Nach nur einer Kulturperiode müssen Brachezeiten von 10–30 Jahren folgen, damit sich die Fläche erholen kann. Der Wanderfeldbau benötigt daher sehr viel Land. Wegen des Bevölkerungswachstums können diese Brachezeiten in vielen betroffenen Staaten nicht mehr eingehalten werden, wodurch die Erträge deutlich sinken.
Bei intensiver Nutzung müssen die Böden stark gekalkt und mehrmals jährlich gedüngt werden. Eine dauernde Mulchzufuhr kann helfen, die Fruchtbarkeit zu erhalten. Für Kleinbauern ist dieses Verfahren meist zu teuer; zusätzlich werden große Nährstoffmengen ausgewaschen.
Eine nachhaltige Alternative mit geringem finanziellem Aufwand ist die Agroforstwirtschaft. Dabei werden Kulturpflanzen ohne vollständige Rodung in das natürliche Waldsystem integriert. Dieses Verfahren wird beispielsweise in Teilen Papua-Neuguineas traditionell angewandt. Langjährige Plantagen kommen dem Agroforst nahe. Sie können die Natur stark beeinflussen, sind aber durch ihre dauerhafte Bodenbedeckung vergleichsweise gut an Ferralsole angepasst.
Örtlich können die Aluminiumgehalte wirtschaftlich abbauwürdig werden. Bauxit beruht häufig auf heutigen oder fossilen Böden dieses Typs. Unzureichende Rekultivierung und Probleme mit Rotschlamm können jedoch dazu führen, dass der Bergbau auch nach seinem Ende mit einer landwirtschaftlichen Nutzung unvereinbar bleibt.
