Ui12 Wädenswil Bodenkunde 2 FS13
Bodenphysik
Bodenphysik
Beinflussung Wassergehalt des Bodens auf darin ablaufende Prozesse
je nässer der Boden, desto:
- schnellerer Wassertransport
- langsamerer Gastransport
- schnellerer Wäremtransport
- schnellerer Stofftransport
- schlechtere Stabilität (mittelnass am besten)
- besserers Eindringvermögen von Wurzeln
- bessere Verfügbarkeit von Bodenwasser
Wassersättigung
Volumenanteil Wasser in Porenraum. 0= trocken, 1= Wassergesättigt
Luftsättigung analog dazu
Gravitationswasser
=Wasser in den Grobporen. verlagert bei Entwässerung des Bodens in tiefere Schichten. Grobporen werden mit Luft gefüllt. Deshalb wird Grobporenanteil auch als Luftkapazität bezeichnet
pflanzenverfügbares Wasser
Nach Abfliessen des Gravitationswassers geht Abrtocknung des Bodens weiter. Evapotranspiration (verdunsten an oberfläche, Wasseraufnahme über Wurzel)
enziehen den mittleren Poren das Wasser. Dieses Wasser wird durch Kapilarkräfte festgehalten, die Pflanzen können aber trotzdem mit Wurzeln in Poren und Wasser entziehen. Deshalb = pflanzenverfügbares Wasser
Totwasser
Das Wasser in ganz feinen Poren (wird durch Kapilarkräfte festgehalten. Pflanzen können nicht in Poren gelangen.) und Wasserfilm auf Bodenparitkel.
Dieses Wasser ist IMMER im Boden
Saugspannung
= Unterdruck im Bodenwasser gegenüber der angrenzdenden Luft.
definiert als Druckdifferenz zwischen Wasser und Luft
Wenn Wassersättigung hoch (Grobporen wassergefüllt), dann Saugspannung wenig negativ. Wenn Wassersättigung klein (Wasser in kleinen Poren) dann Saugspannung sehr negativer Wert.
Interpretation Desorptionskurve
- Porosität: Wassergehalt bei Saugspanne =0
- Luftkapazität: Porosität-FK
- pflanzenverfügbares Wasser: FK-pWP
- Totwasser: pWP
Von Desp.kurvbe kann auf die Anteile unterschiedlich verfügbaren Wassers geschlossen werden sowie die vorherrschende Porenklassen.
Kapillarsperre
In einem Boden ist eine unterschieldiche Körnung abswechselnd und wirkt in beide Richtungen als Sperre.
Beispiel: Sandschicht im Ton. Sandschicht verhindert kapillaren Aufstige von Grundwasser. Während Ton das Regewasser auffasst und erst zu Sand lässt, wenn Überdruck gross genug.
Was beeinflusst die Stabilität des Bodens?
Der Wassergehalt und damit die herrschende Saugspannung
Wann ist ein Boden am stabilsten?
Kommt auf den Boden drauf an. Ein Grobporiger Boden wie Sand ist weder ganz nass noch ganz trocken stabil, weil er keine feinen Poren vorhanden sind die das Wasser stark genung binden
Toniger Boden ist trocken sehr stabil, dies weil das Wasser in den Feinporen immer noch vorhanden ist und die Kapillarkräfte wirken.
Weshalb ist es wichtig, die Stabilität des Bodens zu kennen
wegen Bodenverdichtung. unterhalb 60hPa (Messung mit Tensiometer) keine mechanische Belastung.
Ein gut durchlüfteter Boden hat...
...ein grosses Grobporenvolumen (=Luftkapazität)
Alle Atmungsprozesse laufen gehemmt, wenn...
Luftkapazität unter 10%
Beurteilung der Luftkapazität aufgrund der Grobporenanteile der verschiedenen Böden
- Pseudogley: sehr gering
- Pseudogley: gering
- Parabraunerde: mittel
- Braunerde: hoch
- Podsol: sehr hoch
transportkontrollierte Sauerstoffversorgung
Bodenluft ist wenig leistungsfähiger O2-Speicher. muss dauernd nachgeliefert werden. 1 mol O2= 1mol CO2
Absolutdruck der Bodenluft wird nicht verändert, nur Partialdruck
Wie erfolgt die Bewegung von GAsen in der Bodenluft? erklären
Massen...uss (Konvektion) oder molekulare Bewegung (Diffusion)
Konvektion: durch Unterschiede des Gesamtdruckes angetrieben, Luft fliesst in Poren.
Diffusion: durch Unterschiede der Parialdrücke angetrieben. Ausgleich von Konzentrationsgradienten
Wichtigster Gastransport für Boden
Diffusion von O2 aus Atmosphäre in Boden und Diffusion von CO2 vom Boden in die Atmosphäre
Wie erlaufen die Konzentrationsgradienten von O2 und CO2?
CO2: je tiefer, desto mehr CO2. wegen atmungsaktivität von Wurzeln und Flora Fauna
O2: je tierfer, desto weniger O2. wegen verbrauch durch biologische Prozesse
Welche Auswirkung hat die Bodenverdichtung auf die Luftleitfähigkeit und Wasserleitfähigkeit?
Die Poren sind wassergesättigt, die Wasser- und Luftleitfähigkeit nimmt ab. CO2 un O2 sind schlechter durchlässsig. Die Aktivität der Bodenorganismen ist gehemmt
Bodentemperatur ist von Bedeutung für folgende Prozesse:
- Materialeigenschaften der Bodenbestandteile wie Oberflächenspannung, Viskosität und Fliesswiderstand der Bodenlösung
- Geschwindigkeit chemischer Reaktionen. vorallem Bodenatmung
- Stoffwechsel und Wachstumsprozesse von Organismen (Bsp. Keimung)
Phasensystem des Bodens (3)
1.Die feste Phase – die Bodenmatrix
2.Die flüssige Phase – das Bodenwasser
3.Die Gasphase – die Bodenluft
Betrachungsebenen der drei Phasen
•Ebene 1: Anteile der Phasen
–Lagerungsdichte, Porosität, Wassergehalt, …
•Ebene 2: Verteilung der Phasen
–Porengrössenverteilung
–Korngrössenverteilung, Körnungsdreieck
•Ebene 3: Räumliche Anordnung der Phasen
–Wie hängen die Phasen zusammen?
–Struktur, Gefüge
Ebene 1: Phasenanteile
Anteilbestimmung von Festsubstanz, Bodenwasser und Bodenluft. ausgedrückt in Masse oder Volumen (dazu werden Messung von Wassergehalt, Stättigungsgrad, Luftgehalt, Ladungsdichte, Matrixanteil gemessen)
•Volumenanteile: leichter interpretierbar
•Massenanteile: einfacher messbar, besser reproduzierbar
•Die gemessene Grösse kann abhängig von der Grösse der Probe sein
Ebene 2: Grössenverteilung
Grösse der einzelnen Einheiten der verschiedenen Phasen werden gemessen. (mineralische Bodenbestandteile, Porenraum, Häufigkeitsverteilung)
Ebene3: Anordnung der Phasen
•Für Transportprozesse im Boden ist die räumliche Anordnung der Poren besonders wichtig.
•Stichworte dazu sind:
–Porenkontinuität (Zusammenhängen der Poren)
–Uniformität (Porendurchmesser konstant oder verändert?)
–Tortuosität (Transportweg gerade oder gebogen?)
•Bsp. Regenwurmgänge: für eine tiefere Bodenschicht sind Regenwurmgänge nur dann von Bedeutung, wenn sie kontinuierlich mit der Bodenoberfläche verbunden sind!
2. Die feste Phase - die Boden Matrix
unterteilt in: Feinerde (< 2mm) und Skelett (> 2mm)
Die Feinerde besteht aus den drei Korn-Fraktionen
➣ Sand (2 mm – 50 mm) ➣ Schluff (50 mm – 2 mm) ➣ Ton (<2 mm)
Die Korngrössenverteilung (mengenmässige Anteile der einzelnen Kornfraktionen) in der Feinerde macht die Bodenart oder Textur eines Bodens aus!
Trennmethode der verschiedenen Fraktionen: Sieben
Bodenskelett
•Grosse Variation möglich
•Skelettanteil wichtig für die physiologischen Gründigkeit eines Bodens: «pflanzennutzbarer Bereich»
•Genaue Bestimmung aufwändig, Meistens Schätzung
- Anteil Bodenskelett gibt Hinweis auf Grad der Verwitterung
Fraktionen des Bodenskeletts
Schweiz : 6 Fraktionen des Bodenskeletts
Bestimmung durch Nass-Sieben im Labor
Die Textur(=Korngrössenverteilung) der Feinerde beeinflusst wichtige bodenphysikalische Parameter unmittelbar. Nämlich:
• Dichte
• Porosität
• Luftleitfähigkeit
• Wasserleitfähigkeit
• Temperatur
• Wasserspeichervermögen
Messmethode für Texturbestimmung
- Fühlprobe auf dem Feld
- Sedimentation (Suspension in Zylinder, Bodenpartikel sinken ab, Probeentnahme mit Pipette in definierter Tiefe in definierter Zeit, getrockneter Pipetteninhalt wird in Massanteile von Ton, Schluff und Sand umgerechnet)
Was beeinflusst die Lagerungsdicht eines Bodens
Die Textur.
Beeinflusst durch: Kornform, Korngrössenabstufung, Lagerung der Körner
Sandige Böden mit rundlichen Teilchen sind dichter als tonige mit sperrigen Tonplättchen.
Abgestufte Körnung führt eher zur verdichtung als einheitliche Körnung, weil kleinere Körner zwischen grössere rutschen.
Messmethoden für die Textur
-
Sieben
-
Fühlmethode
-
Pipettenmethode
-
Optische Methoden
Lagerungsdichte
•Auch scheinbare Dichte genannt (pa: apparent density) = Dichte des Bodens (inkl. Porenraum) = Masse Festsubstanz / Volumen (g/cm3)
•Messung: Probeentnahme mit Zylinder, trocknen, wägen, berechnen
•Berechnung: Trockengewicht / Probenvolumen (Mm / Vtot = pa)
•Eng gekoppelt mit dem Porenvolumen
•Wichtig für Wasser- und Lufthaushalt des Bodens
•Abhängig von Körnung, organischer Substanz, Gefüge, Bearbeitung (Bodenverdichtung!)
effektive Lagerungsdichte (tonkorrigiert)
•Berücksichtigt den Tongehalt des Bodens
•Effektive Lagerungsdichte = Lagerungsdichte pa [g/cm3] + 0.009*Tongehalt [%]
•Grund: Ton hat aufgrund seiner sperrigen Plättchen ein grösseres Porenvolumen als Schluff oder Sand
•Bei gegebener LD ist sandiger Boden besser durchwurzelbar. optimaler Dichtebereich für Pflanzen höher als bei Tonboden effektive Lagerungsdichte besseres Mass für Verdichtung!
reelle Dichte
- Die reelle Dichte (spezifische Masse) ist die Dichte der Bodenfestsubstanz ohne den Porenraum
- Sie wird häufig mit 2.65 g/cm3 angegeben
- Für genaue Untersuchungen muss die reelle Dichte im Labor bestimmt werden
- Ein Beispiel für die Anwendung der reellen Dichte Porosität E = 1 – (pa/pr)
Mm / Vm = pr
ca 2.65 kg / lt
Masse des Bodens bezogen auf das Volumen der Festsubstanz ohne Porenraum
Bodengefüge
räumliche Anordnung der unregelmässig geformten festen Bodenbestandteilen, die sich im Verlauf der Pedogenese einstellt Grosser Einfluss auf Porensystem Drei Gruppen von Gefügen werden unterscheiden:
Primärgefüge:
- Einzelkorngefüge (nicht miteinander verklebt, ungünstig)
- Kohärentgefüge (einfache Verkittung der Einzelkörner, ungünstig)
Aggregatgefüge / Sekundärgefüge (verbundene Primärpartikel, ideal) :
- Krümelgefüge
- Säulengefüge
- Plattengefüge
Primärgefüge / Elementargefüge
Bodenpartikel nicht zu Aggregaten zusammengeschlossen, sondern gleichmässig im Boden verteilt --> Primärporen
Sekundärgefüge / Aggregatgefüge
•Einflüsse auf Primärgefüge - Biologische Aktivität - Austrocknung / Wiederbefeuchtung - Frost- / Tauzyklen
• Bildung von Gruppen primärer Bodenpartikel, die untereinander stärker verbunden sind als mit angrenzenden Partikeln: Aggregate
•durch grössere Poren voneinander abgegrenzte Struktureinheiten -->Sekundärporen
Fehler in der Bearbeitung des Bodengefüges. Konsequenz?
- Gefügedegradation
- Verschlechterung der Bodenqualität
- Erhöhung Erosionsrisiko
- Erholung des Bodens nur sehr langsam
Bodengefüge: empfindlich
Volumetrischer Wassergehalt
Volumen des Bodenwassers / Gesamtvolumen
-
- 1 / 72
-
Cartes-fiches
Phasensystem des Bodens (3)
1.Die feste Phase – die Bodenmatrix
2.Die flüssige Phase – das Bodenwasser
3.Die Gasphase – die Bodenluft
Betrachungsebenen der drei Phasen
•Ebene 1: Anteile der Phasen
–Lagerungsdichte, Porosität, Wassergehalt, …
•Ebene 2: Verteilung der Phasen
–Porengrössenverteilung
–Korngrössenverteilung, Körnungsdreieck
•Ebene 3: Räumliche Anordnung der Phasen
–Wie hängen die Phasen zusammen?
–Struktur, Gefüge
Ebene 1: Phasenanteile
Anteilbestimmung von Festsubstanz, Bodenwasser und Bodenluft. ausgedrückt in Masse oder Volumen (dazu werden Messung von Wassergehalt, Stättigungsgrad, Luftgehalt, Ladungsdichte, Matrixanteil gemessen)
•Volumenanteile: leichter interpretierbar
•Massenanteile: einfacher messbar, besser reproduzierbar
•Die gemessene Grösse kann abhängig von der Grösse der Probe sein
Ebene 2: Grössenverteilung
Grösse der einzelnen Einheiten der verschiedenen Phasen werden gemessen. (mineralische Bodenbestandteile, Porenraum, Häufigkeitsverteilung)
Ebene3: Anordnung der Phasen
•Für Transportprozesse im Boden ist die räumliche Anordnung der Poren besonders wichtig.
•Stichworte dazu sind:
–Porenkontinuität (Zusammenhängen der Poren)
–Uniformität (Porendurchmesser konstant oder verändert?)
–Tortuosität (Transportweg gerade oder gebogen?)
•Bsp. Regenwurmgänge: für eine tiefere Bodenschicht sind Regenwurmgänge nur dann von Bedeutung, wenn sie kontinuierlich mit der Bodenoberfläche verbunden sind!
2. Die feste Phase - die Boden Matrix
unterteilt in: Feinerde (< 2mm) und Skelett (> 2mm)
Die Feinerde besteht aus den drei Korn-Fraktionen
➣ Sand (2 mm – 50 mm) ➣ Schluff (50 mm – 2 mm) ➣ Ton (<2 mm)
Die Korngrössenverteilung (mengenmässige Anteile der einzelnen Kornfraktionen) in der Feinerde macht die Bodenart oder Textur eines Bodens aus!
Trennmethode der verschiedenen Fraktionen: Sieben
Bodenskelett
•Grosse Variation möglich
•Skelettanteil wichtig für die physiologischen Gründigkeit eines Bodens: «pflanzennutzbarer Bereich»
•Genaue Bestimmung aufwändig, Meistens Schätzung
- Anteil Bodenskelett gibt Hinweis auf Grad der Verwitterung
Fraktionen des Bodenskeletts
Schweiz : 6 Fraktionen des Bodenskeletts
Bestimmung durch Nass-Sieben im Labor
Die Textur(=Korngrössenverteilung) der Feinerde beeinflusst wichtige bodenphysikalische Parameter unmittelbar. Nämlich:
• Dichte
• Porosität
• Luftleitfähigkeit
• Wasserleitfähigkeit
• Temperatur
• Wasserspeichervermögen
Messmethode für Texturbestimmung
- Fühlprobe auf dem Feld
- Sedimentation (Suspension in Zylinder, Bodenpartikel sinken ab, Probeentnahme mit Pipette in definierter Tiefe in definierter Zeit, getrockneter Pipetteninhalt wird in Massanteile von Ton, Schluff und Sand umgerechnet)
Was beeinflusst die Lagerungsdicht eines Bodens
Die Textur.
Beeinflusst durch: Kornform, Korngrössenabstufung, Lagerung der Körner
Sandige Böden mit rundlichen Teilchen sind dichter als tonige mit sperrigen Tonplättchen.
Abgestufte Körnung führt eher zur verdichtung als einheitliche Körnung, weil kleinere Körner zwischen grössere rutschen.
Messmethoden für die Textur
-
Sieben
-
Fühlmethode
-
Pipettenmethode
-
Optische Methoden
Lagerungsdichte
•Auch scheinbare Dichte genannt (pa: apparent density) = Dichte des Bodens (inkl. Porenraum) = Masse Festsubstanz / Volumen (g/cm3)
•Messung: Probeentnahme mit Zylinder, trocknen, wägen, berechnen
•Berechnung: Trockengewicht / Probenvolumen (Mm / Vtot = pa)
•Eng gekoppelt mit dem Porenvolumen
•Wichtig für Wasser- und Lufthaushalt des Bodens
•Abhängig von Körnung, organischer Substanz, Gefüge, Bearbeitung (Bodenverdichtung!)
effektive Lagerungsdichte (tonkorrigiert)
•Berücksichtigt den Tongehalt des Bodens
•Effektive Lagerungsdichte = Lagerungsdichte pa [g/cm3] + 0.009*Tongehalt [%]
•Grund: Ton hat aufgrund seiner sperrigen Plättchen ein grösseres Porenvolumen als Schluff oder Sand
•Bei gegebener LD ist sandiger Boden besser durchwurzelbar. optimaler Dichtebereich für Pflanzen höher als bei Tonboden effektive Lagerungsdichte besseres Mass für Verdichtung!
reelle Dichte
- Die reelle Dichte (spezifische Masse) ist die Dichte der Bodenfestsubstanz ohne den Porenraum
- Sie wird häufig mit 2.65 g/cm3 angegeben
- Für genaue Untersuchungen muss die reelle Dichte im Labor bestimmt werden
- Ein Beispiel für die Anwendung der reellen Dichte Porosität E = 1 – (pa/pr)
Mm / Vm = pr
ca 2.65 kg / lt
Masse des Bodens bezogen auf das Volumen der Festsubstanz ohne Porenraum
Bodengefüge
räumliche Anordnung der unregelmässig geformten festen Bodenbestandteilen, die sich im Verlauf der Pedogenese einstellt Grosser Einfluss auf Porensystem Drei Gruppen von Gefügen werden unterscheiden:
Primärgefüge:
- Einzelkorngefüge (nicht miteinander verklebt, ungünstig)
- Kohärentgefüge (einfache Verkittung der Einzelkörner, ungünstig)
Aggregatgefüge / Sekundärgefüge (verbundene Primärpartikel, ideal) :
- Krümelgefüge
- Säulengefüge
- Plattengefüge
Primärgefüge / Elementargefüge
Bodenpartikel nicht zu Aggregaten zusammengeschlossen, sondern gleichmässig im Boden verteilt --> Primärporen
Sekundärgefüge / Aggregatgefüge
•Einflüsse auf Primärgefüge - Biologische Aktivität - Austrocknung / Wiederbefeuchtung - Frost- / Tauzyklen
• Bildung von Gruppen primärer Bodenpartikel, die untereinander stärker verbunden sind als mit angrenzenden Partikeln: Aggregate
•durch grössere Poren voneinander abgegrenzte Struktureinheiten -->Sekundärporen
Fehler in der Bearbeitung des Bodengefüges. Konsequenz?
- Gefügedegradation
- Verschlechterung der Bodenqualität
- Erhöhung Erosionsrisiko
- Erholung des Bodens nur sehr langsam
Bodengefüge: empfindlich
Volumetrischer Wassergehalt
Volumen des Bodenwassers / Gesamtvolumen
gravimetrischer Wassergehalt
Masse des Bodenwassers / Masse der Matrix (=Trockensubstanz)
Direkte Messung des Wassergehalts
Genug Wiederholungen (z.B. 5), «Punktmessung»
Problem: Die Probe ist nach der Messung zerstört keine Messung direkt im Feld möglich
Wassergehalte können stark variieren (deshalb immer mehrere Messungen machen)
Kohäsion
zwischenmolekulare Kräfte zwischen zwei Teilchen
Adhäsion
zwischenmolekulare Kräfte benachbarter Phasen
(Oberflächenspannung)
Oberflächenspannung
Beispiel Wassertropfen
- Kohäsion un Adhäsion
- Innerhalb der Flüssigkeit heben sich die Kräfte auf
- Moleküle an Oberfläche erfahren nach innen gerichtete Kraft
- Oberfläche ist gespannt und nur mit Krafteinwirkung vergrösserbar
wenn feste Oberfläche dazu kommt: hydrophile (anschmeigen) oder lipophyle (wegballen) Reaktion des Wassers
Bodeninnere ist meist gut benetzbar, Wasser schmiegt sich an, es entsteht Wasserfilm
Kapillarität
- In einer gut benetzbaren Kapillare schmiegt sich das Wasser aufgrund der Adhäsionskräfte an die Kapillarwand
- Es steigt so lange auf, bis die durch die Oberflächenspannung verursachte nach oben gerichtete Kraft durch die Gewichtskraft der Flüssigkeit kompensiert wird
- In der Kapillare formt das Wasser einen nach unten gewölbten Meniskus (Grenze Luft, Wasser)
--> Je feiner die Körnung, desto höher die kapillare Stighöhe des Wassers. Somit hält sich das Wasser in den feinen Poren auf, Luft in den groben.
Wasserbindung im Boden.
Kapillarer Aufstieg im Boden abhängig von:
- Körnung,
- Kapillardurchmesser,
- Oberflächenspannung
Tensiometrie
Für Saugspannung im Feld messen.
Je grösser die Saugspanne, desto grösser der Unterdruck und desto negativer der Wert
Masseinheit für Saugspannung: cbar (Centibar). 1 cbar = 10 cm Wassersäule = 10 hPa
Saugspanne wird über poröse keramikkerze auf Wassersäule im Inneren eines Rohres (U-Form) übertragen und als Unterdruck registriert.
Desorptionskurve
- Sie stellt den Zusammenhang zwischen Saugspannung und Wassergehalt des Bodens her.
- Die Desorptionskurve beschreibt pF (log Saugspannung in hPa) als Funktion des Wassergehaltes
- Desorptionskurve von Sand tief, weil wenig Unterdruck benötig wird um Boden zu trocknen. Kurve von Tonböden hoch, weil viele Feinporen und viel Saugspannung nötig
- Da die Saugspannung vom Durchmesser Wasser gefüllter Poren abhängt, kann auf die Porenklassen geschlossen werden.
- Die Desorptionskurve erlaubt Rückschlüsse auf das pflanzenverfügbare Wasser.
- Feldkapazität (FK) = Saugspannung nach Abfluss des Gravitationswassers
- permanenter Welkepunkt (pWP) = Saugspannung bei nur noch Totwasser
Desorption
•Jeder Boden hat Poren unterschiedlicher Menge und Grösse
•Je nach Porengrössenverteilung wird das Wasser unterschiedlich stark zurückgehalten
•Ein feinporiger Boden kann bei einer grossen Saugspannung noch recht feucht sein, während ein grobporiger Boden schon sehr trocken ist
•Wie viel Wasser in einem Boden bei einer bestimmten Saugspannung noch gespeichert ist, kann mit der Desorptionskurve gemessen werden!
Porenklassen und deren Eigenschaften
•Grobporen: Wurzeln
–Bioturbation, Schrumpfungsrisse
–Sauerstoffversorgung des Bodens
–Makroporenfluss: schneller Transport (Wasser und Stoffe. auch Schadstoffe!!)
–Mindert Überstaubildung (Wasser)
•Mittelporen: Bakterien
–Wasserversorgung für Pflanzen
-gut durchwurzelt
–reger Stoffaustausch, chemische Reaktionen
•Feinporen: für Lebewesen nicht zugänglich
–Haft- und Kapillarwasser, Totwasser
–Stoffaustausch mit langen Diffusionswegen (langsam)
-Lebewesen nicht zugänglich
Porenklassen: Fazit
•Wegen der Kapillarkräfte sind verschiedene Porenklassen "nötig" für einen gut funktionierenden Boden Wasserhaushalt
•Sowohl Grobporen (Durchlüftung) als auch Mittelporen (Wasserverfügbarkeit) sollten in "genügender" Menge vorhanden sein.
•Damit das Gravitationswasser auch abfliessen kann (Drainage), dürfen keine verdichteten, schwer durchlässigen Horizonte vorhanden sein.
Wassergehalt und Stabilität
•Der Wassergehalt beeinflusst die Stabilität eines Bodens
•Nasse Böden sind immer weich
•Trockener Ton ist sehr hart während trockener Sand zerrieselt
•Grund: im trockenen Ton ist noch Wasser in sehr feinen Poren sehr stark gebunden, im Sand gibt es keine Feinporen
Luftkapazität:
•Mass für die potentielle Sauerstoffversorgung des Bodens
•Wichtig für Atmungs- und Bodenentwicklungsprozesse
•entspricht dem Porenvolumen, das bei Feldkapazität des Bodenwassers mit Luft gefüllt ist (weite) Grobporen
Je größer .......... und.........., desto besser Durchlüftung eines Bodens
Porenvolumen und Luftkapazität
Böden werden mit Tiefe....
dichter
Luftdurchlässigkeit nimmt ab, schlechtere Durchlüftung, CO2-Gehalt steigt, O2-Gehalt sinkt
Liegt Luftkapazität unter 10%, dann
Atmungsprozesse laufen gehemmt ab
Bodenatmung
= Summe verschiedener CO2-freisetzender Prozesse im Boden
• CO2-Freisetzung durch Wurzelatmung und durch den Abbau von Wurzelrückständen und Exsudaten im Bereich der Rhizosphäre
• Stoffwechselaktivität ("Atmung") der Mikroorganismen und der Mikrofauna (Anteil bis zu 70%)
• Chemisch-physikalisch bedingte CO2-Freisetzung, z.B. durch Gesteinsverwitterung oder durch Abgabe von im Bodenwasser gelöstem CO2 (geringer Anteil)
• Messung der Bodenatmung: CO2-Abgabe der Bodenoberfläche
Bodenluft
Grundsätzlich dieselben Komponenten wie die oberirdische Atmosphäre
- Jedoch in abweichender Zusammensetzung!
- Abnahme des Sauerstoffanteils O2
- Zunahme des CO2-Anteils
- sehr hoher Wassergehalt in der Bodenluft
O2 fördert:
- biologische Bodenaktivität
- Wurzelwachstum
- Abbau org. Mat. (Mineralisierung)
- Redox-Potenzial
Unterschied Bodenatomosphäre bei gut und schlecht gelüfteten Böden
Abnahme Sauerstoff, Zunahme CO2 (massiv!!)
