Praktikum Bodenkunde I SS 05 Versuch 6: pH-Wert, Kalkbedarf und elektrische Leitfähigkeit Rita BugjaMichael Edler Stephan SittigFikret Irakin Julia TecklenburgVincent

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


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


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



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


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


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


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


• Fazit:• mit zunehmender Kalkmenge steigt der

Elektrolytgehalt

• Podsol: geringer Elektrolytgehalt, dabei erhöhter Wert im oberen Horizont keine Nachlieferung von Ionen

Ionenquelle: Atmosphäre


• 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

Documents

Praktikum Bodenkunde I SS 05 Versuch 6: pH-Wert, Kalkbedarf und elektrische Leitfähigkeit Rita BugjaMichael Edler Stephan SittigFikret Irakin Julia TecklenburgVincent