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Bodenkundliches GrundpraktikumBodenkundliches GrundpraktikumSS2005 SS2005
Versuch 5:Versuch 5:Gehalt des Bodens an organischer Substanz Gehalt des Bodens an organischer Substanz
und biologische Umsetzungsrateund biologische Umsetzungsrate
Gruppen 5 / 13Gruppen 5 / 13Martin DietzelMartin DietzelArndt GeerkenArndt Geerken
Rafael GolebiewskiRafael GolebiewskiPhilip IsenseePhilip IsenseeGunnar PetterGunnar PetterMichael RoersMichael Roers
Braunschweig, 16. Juli 2005Braunschweig, 16. Juli 2005
Gliederung2
Versuch 5 Dietzel, Geerken, Golebiewski, Isensee, Petter, Roers 16.07.2005
1. Einleitung
2. Material
3. Methoden
4. Ergebnisse
5. Fazit
1 Einleitung3
Versuch 5 Dietzel, Geerken, Golebiewski, Isensee, Petter, Roers 16.07.2005
Organische Substanz (Humus)
• alle in und auf dem Mineralboden befindlichen abgestorbenen pflanzlichen und tierischen Stoffe und deren Umwandlungsprodukte
Warum ist die organische Substanz für den Boden von Bedeutung?
• Nährstoffreservoir
• Adsorptionsvermögen
• Aggregatstabilität
• Wasserspeicherkapazität
• Schadstoffbindung
• Klimagase
1 Einleitung4
Versuch 5 Dietzel, Geerken, Golebiewski, Isensee, Petter, Roers 16.07.2005
Zersetzung (Abbau organischer Substanzen)
• Humifizierung (Umwandlung in Huminstoffe)
• Mineralisierung (vollständiger mikrobieller Abbau zu anorganischen Stoffen, Freisetzung der Nährelemente)
Wie können die gesuchten Werte ermittelt werden?
• Humusgehalt = C-Gehalt im Boden (Ø 58%) * 1,78
• biologische Umsetzungsrate = bei Mineralisierung freigesetzte Menge an CO2 pro Zeitintervall. Hochrechnung auf Jahresumsatz.
2 Material5
Versuch 5 Dietzel, Geerken, Golebiewski, Isensee, Petter, Roers 16.07.2005
• Luvisol (zwischen Groß- und Kleingleidingen)• Ap-Horizont: 10 cm Tiefe
• Al-Horizont: 40 cm Tiefe
• Bt-Horizont: 60 cm Tiefe
• Podsol (Nähe Gifhorn)• Ahe-Horizont: 5 cm Tiefe
• Ae-Horizont: 20 cm Tiefe
• Bs-Horizont: 36 cm Tiefe• C-Horizont: 45 cm Tiefe
Datum der Probennahme: 21.04.05.
Versuchsteil 1: gestörte Proben aus allen sieben Horizonten
Versuchsteil 2: gestörte Probe aus dem Ahe-Horizont des Podsols
3 Methoden6
Versuch 5 Dietzel, Geerken, Golebiewski, Isensee, Petter, Roers 16.07.2005
Bestimmung des Kohlenstoff- und Humusgehaltes nach dem coulometrischen Verfahren
• basiert auf vollständiger Oxidation des Kohlenstoffs im Boden und der quantitativen Messung des dabei entstandenen Oxidationsproduktes CO2
• Wiegen und Aufbringen auf Keramikschälchen
• Oxidation im Coulomat 701
• Messung des CO2 durch Stromverbrauch der Rücktitrierung von Ba(OH)2
auf Ba(ClO4)2
Der prozentuelle Kohlenstoffgehalt der bemessenen Probe wird durch folgende Gleichung ermittelt:
% Kohlenstoff = (Counts * 0,02/Einwaage(mg))
3 Methoden7
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Coulomat 701
3 Methoden8
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Biologischen Umsetzungsrate: Adsorptionsmethode nach Isermeyer
• Messung einer unbehandelten und einer mit organischem Material versetzten Probe und eines Blindwertes
• Weithalsflasche (0,1 N Ba(OH)2–Lösung) mit Pumpe verbinden
• Diesen Aufbau mit Glocke abdecken
• Luft wird nach Aktivierung der Pumpe in Weithalsflasche gesaugt.
• Dabei wird das freigesetzte CO2 in der Lauge quantitativ absorbiert
• Bestimmung des CO2 durch Titrieren mit 0,1 N HCl gegen Phenolphthalein:
HCLCOHCLCCO XFWM 2/2
WC Atomgewicht von C = 12
F Umrechnungsfaktor auf m2 = 10000/683,5
XHCl/CO2 Molverhältnis HCl/CO2 = 0,5
HCL Differenz Messung-Blindwert in ml
3 Methoden9
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3 Methoden10
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4 Ergebnisse11
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Prozentualer C- und Humusgehalt im Luvisol
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
Luv Ap Luv Al Luv Bt
Ma
ss
en
an
teil
[%
]
C- Gehalt
Humusgehalt
4 Ergebnisse12
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Prozentualer C- und Humusgehalt im Podsol
0
2
4
6
8
10
12
Pod Ahe Pod Ae Pod Bs Pod C
Ma
ss
en
an
teil
[%
]
C- Gehalt
Humusgehalt
4 Ergebnisse13
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Vergleich des Luvisols mit dem Podsol
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Luv Ap Luv Al Luv Bt Pod Ahe Pod Ae Pod Bs Pod C
Ma
ss
en
an
teil
[%
]
C- Gehalt
Humusgehalt
4 Ergebnisse14
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C- und Humusmasse der einzelnen Horizonte
0
50
100
150
200
250
300
350
Pod Ahe(0,2m)
Pod Ae(0,15m)
Pod Bs(0,17m)
Luv Ap(0,3m)
Luv Al(0,25m)
Luv Bt(1,5m)
Mas
sen
[t/
ha] C- Masse
Humusmasse
4 Ergebnisse15
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Umsetzungsrate mit und ohne Rübenblätter
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
28.0
4.20
05
05.0
5.20
05
12.0
5.20
05
19.0
5.20
05
26.0
5.20
05
02.0
6.20
05
09.0
6.20
05
16.0
6.20
05
23.0
6.20
05
30.0
6.20
05
Um
se
tzu
ng
sra
te C
[t*
ha
-1*a
-1]
Ohne Rübenblätter
Mit Rübenblättern
Linear (Mit Rübenblättern)
Linear (Ohne Rübenblätter)
5 Fazit16
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Humusgehalt
• Kohlenstoff- und Humusgehalt nehmen mit der Tiefe ab
• Aufgrund des niedrigeren pH-Wertes des Podsols wird die anfallende Biomasse langsamer abgebaut. Der C- und Humusgehalt ist daher insgesamt höher als im Luvisol
5 Fazit17
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Biologische Umsetzungsrate
• Umsetzungsrate wächst mit zunehmender Humusmenge
• Im Laufe des Experimentes sinkt der C-Gehalt in den Proben (Atmung) => Rückgang der Umsetzungsrate
• Erwartungsgemäß liegt die Umsetzungsrate der präparierten Probe über der der unpräparierten.