Praktikum Bodenkunde I SS 05

1. 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

2. 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

3. pH-Wert • dient der Ermittlung der Bodenreaktion • der Planung von Düngungs- und Meliora- tionsmaßnahmen

4. 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

5. 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

6. Materialien • gestörte, Luft getrocknete und vom Bodenskelett befreite Bodenproben aus den Horizonten eines Luvisols: Ap Al Bt Podsols: Ahe Ah Bs C • zusätzlich fünf mit definierten Mengen Kalk versetzte Proben aus dem Podsol Ahe (Kalk 0 – Kalk 4)

7. Durchführungen und Ergebnisse der Messungen

8. pH-Wert Bestimmung

9. 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

10. 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

11. Durchschnittliche pH-(H2O)-Werte

12. Übersicht über die pH-(H2O)-Messwerte der Gruppen

13. Durchschnittliche pH-(CaCl2)-Werte

14. Übersicht über pH-(CaCl2)-Messergebnisse der Gruppen

15. Differenzen der Mittelwerte – pH(H2O) und pH(CaCl2)

16. anzustrebende pH-Werte • Luvisol pH(CaCl2): 6,5 Podsol 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

17. Ermittlung des Kalkbedarfs

18. 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

19. 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

20. Benötigte Kalkmenge

21. ph-Werte in Suspension mit Ca(CH3COO)2

22. Fehlerquellen • falsches pH-Ziel als Grundlage • Ton- bzw. Humusmenge nicht korrekt ermittelt • Fehler beim Ablesen der Tabellen

23. Elektrische Leitfähigkeit

24. 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

25. 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

26. Ermittlung des Elektrolytgehaltes • Erstellung einer Kalibriergerade über KCl-Maßlösungen • Rückschlüsse auf den Gesamt-elektrolytgehalt • Unterscheidung unterschiedlicher Ionenarten nicht möglich

27. Mittelwerte und Standardabweichungen

28. 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

29. Elektrische Leitfähigkeit

30. Elektrische Leitfähigkeit • Fazit: • mit zunehmender Kalkmenge steigt der Elektrolytgehalt • Podsol: geringer Elektrolytgehalt, dabei erhöhter Wert im oberen Horizont  keine Nachlieferung von Ionen  Ionenquelle: Atmosphäre

31. Elektrische Leitfähigkeit • Luvisol: hoher Elektrolytgehalt aufgrund landwirtschaflicher Nutzung (Düngung); mit zunehmender Tiefe abnehmende Elektrolytkonzentration  Elektrolytgehalte liegen nicht im schädlichen Bereich (< 1000 µS cm-1).

32. Abschlussbetrachtung

33. Abschlussbetrachtung • Luvisol:durch anthropogene Tätigkeit guter Pflanzenstandort • Podsol: Ergebnisse repräsentieren typische Verhältnisse eines Heidestandortes