Post on 05-Apr-2015
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Praktikum Bodenkunde I SS 05
Versuch 6:
pH-Wert, Kalkbedarf und elektrische Leitfähigkeit
Rita Bugja Michael Edler
Stephan Sittig Fikret Irakin
Julia Tecklenburg Vincent Israel
Gliederung
- Vorstellung der untersuchten Versuchsgrößen- pH-Wert
- Kalkbedarf
- elektrische Leitfähigkeit
- Materialien- Durchführungen und Ergebnisse
- Theoretische Einführung
- Beschreibung der Bestimmungsmethode
- Ergebnisse
- Aussagekraft der Ergebnisse- Aussagekraft der Bestimmungsmethode
- Abschlussbetrachtung
pH-Wert
• dient der Ermittlung der Bodenreaktion
• der Planung von Düngungs- und Meliora- tionsmaßnahmen
Kalkbedarf
• Methode nach Schachtschabel gibt über den Vergleich des Boden-pHs in Lösung mit CaCl2 bzw. Ca(CH3COO)2 Aufschlüsse über die benötigte Kalkmenge zum Erreichen eines angestrebten pH-Wertes
• die Kalkung wirkt der allgemeinen Tendenz zur Versauerung entgegen (Pufferung) bzw. hebt den pH-Wert an
Elektrische Leitfähigkeit
• Aussagen über die Elektrolytkonzentration in wässriger Bodenlösung
• Verhinderung negativer Auswirkung aufgrund zu hoher Elektrolytkonzentration
• Störung der Wasser- und Nährstoffaufnahme der Pflanzen durch erhöhten osmotischen Druck
• Verringerung der biologischen Aktivität
• Aussagen über Meliorationsmaßnahmen (Absenkung des Grundwasserspiegels; salzarmes Bewässerungswasser)
• Verhinderung von Pflanzenschäden
Materialien
• gestörte, Luft getrocknete und vom Bodenskelett befreite Bodenproben aus den Horizonten einesLuvisols: Ap
AlBt
Podsols: AheAhBsC
• zusätzlich fünf mit definierten Mengen Kalk versetzte Proben aus dem Podsol Ahe (Kalk 0 – Kalk 4)
Durchführungen und Ergebnisse
der
Messungen
pH-Wert Bestimmung
pH-Wert Analyse
• pH-Wert ist definiert als der negative dekadische Logarhytmus der Protonen-Konzentration
• Wertebereich 0-14: < 7 sauer, >7 basisch• in Böden wird Intensität der Bodenacidität durch
pH-Wert in wässriger, bzw. salzhaltiger Lösung (hier: CaCl2) ermittelt
• pH(H20) entspricht Acidität der Bodenlösung, pH(CaCl2) der potenziellen Acidität (inklusive eines Teils der Protonen an den Bodenaustauschern) und ist deswegen ± 0,6 niedriger
Versuchsdurchführung
• jeweils 10 g luftgetrockneten Boden zweimal in Schüttelgefäße eingewogen, mit H20 bzw. 0,01 M CaCl2 versetzt und eine Stunde stehen gelassen (in 10-min-Intervallen geschüttelt)
• mit pH-Elektrode mit eingebautem Tempe-raturfühler pH-Werte ermittelt
Bild: www.conrad.de
Durchschnittliche pH-(H2O)-Werte
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
Bodenproben
pH
durchschn. pH 4,03 4,91 5,39 5,55 5,73 4,09 4,71 4,67 4,98 6,97 7,08 7,56
Kalk 0 Kalk 1 Kalk 2 Kalk 3 Kalk 4Podsol
AhePodsol
AePodsol
BsPodsol
CLuvisol
ApLuvisol
AlLuvisol
Bt
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Bodenproben
pH
Gr. 1
Gr. 2
Gr. 3
Gr. 4
Gr. 5
Gr. 6
Gr. 7
Gr. 9
Gr. 10
Gr. 11
Gr. 12
Gr. 13
Gr. 14
Gr. 15
Gr. 16
Übersicht über die pH-(H2O)-Messwerte der Gruppen
Durchschnittliche pH-(CaCl2)-Werte
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
Bodenproben
pH
durchschn. pH 2,72 3,74 4,62 5,06 5,29 2,86 3,21 3,89 4,47 6,29 6,43 6,72
Kalk 0 Kalk 1 Kalk 2 Kalk 3 Kalk 4Podsol
AhePodsol
AePodsol
BsPodsol
CLuvisol
ApLuvisol
AlLuvisol
Bt
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Bodenproben
pH
Gr. 1
Gr. 2
Gr. 3
Gr. 4
Gr. 5
Gr. 6
Gr. 7
Gr. 9
Gr. 10
Gr. 11
Gr. 12
Gr. 13
Gr. 14
Gr. 15
Gr. 16
Übersicht über pH-(CaCl2)-Messergebnisse der Gruppen
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
Bodenproben
pH
pH-Differenz 1,30 1,18 0,77 0,49 0,45 1,23 1,50 0,78 0,51 0,68 0,65 0,84
Kalk 0 Kalk 1 Kalk 2 Kalk 3 Kalk 4Podsol
AhePodsol
AePodsol
BsPodsol
CLuvisol
ApLuvisol
AlLuvisol
Bt
Differenzen der Mittelwerte – pH(H2O) und pH(CaCl2)
anzustrebende pH-Werte
• Luvisol pH(CaCl2): 6,5Podsol pH(CaCl2): 5,0
• pH-Wert des Luvisols entspricht als landwirtschaftlich genutzter Boden ziemlich genau dieser Vorgabe
• pH-Wert des Podsol entspricht mit pH 3,3 einem stark sauren Milieu, Aluminium wird freigesetzt – Gefahr für Gewässer zu erwartende Werte für Heideböden
• Boden zum Zeitpunkt der Probennahme nicht landwirtschaftlich genutzt
Ermittlung des Kalkbedarfs
Kalkbedarfsbestimmung
• Aufgrund der natürlichen und anthropogenen Versauerung der Böden ist eine regelmäßige Kalkung erforderlich
• dazu gehört z.B. Kalkstein, Mergel oder Dolomit• Fast alle Böden in der Land- und Forstwirtschaft
werden aufgekalkt • durch die intensive Düngung der
landwirtschaftlich genutzten Böden, werden i.A. relativ geringe Kalkmengen benötigt
Bestimmungsmethode
• Ermittlung der potenziellen Acidität durch vollständiges Verdrängen der Protonen an den Austauschern
• Die Methode nach Schachtschabel gibt über den Vergleich des Boden-pHs in Lösung mit 0,01 M CaCl2 bzw. 1 N Ca(CH3COO)2
Aufschlüsse über die benötigte Kalkmenge zum Erreichen eines angestrebten pH-Wertes.
• Diese wird über die dazugehörigen Tabellen (zit. in Finck, 1979) der anzustrebenden pH-Werte der Böden bestimmt
Benötigte Kalkmenge
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Kalk 0 Kalk 1 Kalk 2 Kalk 3 Kalk 4 Luv Ap
Bodenproben
no
twen
dig
e K
alkm
eng
e (C
aO)
[t/h
a]
Gr. 1
Gr. 2
Gr. 3
Gr. 4
Gr. 5
Gr. 6
Gr. 7
Gr. 9
Gr. 10
Gr. 11
Gr. 12
Gr. 13
Gr. 14
Gr. 15
Gr. 16
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Kalk 0 Kalk 1 Kalk 2 Kalk 3 Kalk 4 Luv Ap
Bodenproben
pH
Gr. 1
Gr. 2
Gr. 3
Gr. 4
Gr. 5
Gr. 6
Gr. 7
Gr. 9
Gr. 10
Gr. 11
Gr. 12
Gr. 13
Gr. 14
Gr. 15
Gr. 16
ph-Werte in Suspension mit Ca(CH3COO)2
Fehlerquellen
• falsches pH-Ziel als Grundlage
• Ton- bzw. Humusmenge nicht korrekt ermittelt
• Fehler beim Ablesen der Tabellen
Elektrische Leitfähigkeit
Elektrische Leitfähigkeit
Theoretische Einführung • Rückschlüsse auf die Elektrolytkonzentration
• Messung von elektrischen Strom• gelöste Ionen erhöhten die elektrische Leitfähigkeit
• Elektrische Leitfähigkeit: [µS cm-1]• Eine Leitfähigkeit von >1000 µS und damit ein hoher
Elektrolytgehalt führt bei empfindlichen Kulturpflanzen zu Schädigungen
Elektrische Leitfähigkeit
Bestimmungsmethode:• Messung mit einer
Platinelektrode• 25 g der jeweiligen
Bodenproben werden mit 250 ml dest. Wasser versetzt
• für 1 h in der Schüttelmaschine geschüttelt
• Messung der elektrischen Leitfähigkeit in der Bodensuspension
Ermittlung des Elektrolytgehaltes
• Erstellung einer Kalibriergerade über KCl-Maßlösungen
• Rückschlüsse auf den Gesamt-elektrolytgehalt
• Unterscheidung unterschiedlicher Ionenarten nicht möglich
Mittelwerte und Standardabweichungen
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
140,00
Kalk 0 Kalk 1 Kalk 2 Kalk 3 Kalk 4 PodsolAhe
PodsolAe
PodsolBs
PodsolC
LuvisolAp
LuvisolAl
LuvisolBt
Bodenproben
Lei
tfäh
igke
it µ
S/c
m
Elektrische Leitfähigkeit
Mittelwerte und Standardabweichung der elektrische Leitfähigkeit
- Kalk 0: 25,22 ± 8,96 - Luv Ap: 97,13 ± 6,06- Kalk 1: 22,89 ± 6,16 - Luv Al: 51,24 ± 4,42- Kalk 2: 37,10 ± 9,47 - Luv Bt: 48,53 ± 5,06- Kalk 3: 67,71 ± 23,15 - Kalk 4: 94,18 ± 24,38
- Pod Ahe: 21,64 ± 3,18- Pod Ae: 9,04 ± 2,49- Pod Bs: 13,41 ± 2,20- Pod C: 9,73 ± 0,74
Elektrische Leitfähigkeit
0
20
40
60
80
100
120
140
Kalk 0 Kalk 1 Kalk 2 Kalk 3 Kalk 4 PodsolAhe
PodsolAe
PodsolBs
PodsolC
LuvisolAp
LuvisolAl
LuvisolBt
Bodenproben
Lei
tfäh
igke
it [
µS
/cm
]
Gr. 1
Gr. 2
Gr. 3
Gr. 4
Gr. 5
Gr. 6
Gr. 7
Gr. 9
Gr. 10
Gr. 11
Gr. 12
Gr. 13
Gr. 14
Gr. 15
Gr. 16
Elektrische Leitfähigkeit
• Fazit:• mit zunehmender Kalkmenge steigt der
Elektrolytgehalt
• Podsol: geringer Elektrolytgehalt, dabei erhöhter Wert im oberen Horizont keine Nachlieferung von Ionen
Ionenquelle: Atmosphäre
Elektrische Leitfähigkeit
• Luvisol: hoher Elektrolytgehalt aufgrund landwirtschaflicher Nutzung (Düngung); mit zunehmender Tiefe abnehmende Elektrolytkonzentration
Elektrolytgehalte liegen nicht im schädlichen Bereich (< 1000 µS cm-1).
Abschlussbetrachtung
Abschlussbetrachtung
• Luvisol: durch anthropogene Tätigkeit guter Pflanzenstandort
• Podsol: Ergebnisse repräsentieren typische Verhältnisse eines Heidestandortes