Effects of silicate weathering and lessivage on K‐content in forest soils derived from Pleistocene sediments

The potassium (K) content of soils developed from Pleistocene calcareous till, glacial sand and loess in NW Germany was investigated in order to characterize stores of K in feldspars (Kfeldspar) and mica/illite (Kmica/illite) as well as changes as a function of soil depth. From each horizon, up to seven sand, six silt and three clay fractions were separated. Kfeldspar and Kmica/illite were quantified by means of chemical composition and estimation by IR-spectroscopy. On account of distinct differences in mineralogical composition between different particle size fractions, K-content of the bulk soil < 2000 μm and the proportion of Kmica/illite and Kfeldspar are clearly related to grain size distribution of the sample. Generally, the K-content of particle size fractions of a soil derived from calcareous till is significantly higher than that of a soil from glacial sands. Kmica/illite of clay and silt fractions increases with depth, reflecting greater mica/illite weathering at the soil surface, whereas Kfeldspar shows no noticeable change. Illite accumulates by lessivage in Bt horizons. On a whole-soil basis, the Bt horizons of Luvisols derived from loess and calcareous till contain more Kmica/illite than either the A or the C horizons. By comparing the K-content in the different particle size fractions with soil depth, the highest rate of change is found for soils derived from glacial sand. Gains in K in the silt fractions of soils from calcareous till and glacial sand result from weathering of feldspar sand grains. Additionally, decomposition of feldspar-containing rock fragments of gravel size, and aeolian sedimentation, may also have contributed to these gains. Auswirkungen von Silicatverwitterung und Tonverlagerung auf den Kaliumgehalt in Waldboden aus pleistozanen Sedimenten Boden aus pleistozanem Geschiebemergel, glazialen Sanden und Los Nordwestdeutschlands wurden auf ihren Kalium(K)gehalt, den K-Gehalt in Feldspaten (KFeldspat) und Glimmer/Illit (KGlimmer/Illit) sowie auf die Veranderungen durch Bodenentwicklung hin untersucht. Von jedem Horizont wurden bis zu sieben Sand-, sechs Schluff- und drei Tonfraktionen gewonnen. KFeldspat und KGlimmer/Illit wurde mittels der chemischen Zusammensetzung und unter Anwendung der IR-Spektroskopie quantifiziert. Wegen deutlicher Unterschiede in der mineralogischen Zusammensetzung zwischen verschiedenen Korngrosenfraktionen ist der K-Gehalt des Feinbodens und der Anteil von KFeldspat und KGlimmer/Illit stark von der Korngrosenverteilung abhangig. Der K-Gehalt der Korngrosenfraktionen von Boden aus Geschiebemergel liegt deutlich uber dem von Boden aus glazialen Sanden. Wahrend die Gehalte der Ton- und Schlufffraktionen an KGlimmer/Illit wegen der hoheren Verwitterungsintensitat im Oberboden dezimiert sind, erscheinen die Gehalte von KFeldspat nur wenig verandert. Durch Lessivierung reichert sich Illit in den Bt-Horizonten an, so dass im Bt-Horizont von Parabraunerden aus Los und Geschiebemergel mehr KGlimmer/Illit enthalten ist als in den A- und C-Horizonten. Die Veranderung des K-Gehaltes in den verschiedenen Korngrosenfraktionen mit der Bodentiefe weist fur Boden aus glazialen Sanden die groste Intensitat auf. Zunahmen an K in den Schlufffraktionen von Boden aus Geschiebemergel und glazialen Sanden sind auf die Verwitterung von Feldspaten der Sandfraktion zuruckzufuhren. Zusatzlich konnen der Zerfall feldspathaltiger Gesteinsstucke der Skelettfraktion und aolische Sedimente zu diesen Gewinnen beigetragen haben.