UI12 Wädenswil Bodenkunde 2 FS13
Bodenchemie
Bodenchemie
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Lernkarten
Für die Verfügbarkeit von Pflanzennährstoffen ist der ... eine bestimmende Grösse.
Boden ph
Von was hänbgt die Energieausbeute, die die Bodenorganismen aus den abzubauenden organischen Verbindungen ziehen können ab?
vom Redoxpotenzial im Boden
organische Grundelemente für Pflanzen
C, O und H
14 essentielle Nährelemente für Pflanzen
6 Makronährelemente (N,P,K,Mg,Ca,S)
8 Mikronährelemente (Cl,B,Fe,Mn,Zn,Cu,Ni,Mo)
sollten in ausreichender und pflanzenverfügbaren Form verfügbar sein.
Nährstoffquelle von C und O
Nehmen die Pflanzen in Form von CO2 und O2 aus der Atmosphäre
Närhstoffquelle von H
H2O
Nährstoffquellen von Maktro- und Mikronährstoffen
aus dem Boden selbst, sind in unterschiedlichen Konzentrationen im Ausgangsgestein vorhanden (abgesehen von N)
Nährstoffquelle von N
gelangt über abgestorbenes organisches Material, durch Stickstoff fixierende Bakterien, über atmosphärische Deposition oder durch Düngung in den Boden
In welcher Form werden die Nährstoffe von Pflanzen aufgenommen?
als gelöste Ionen aber auch als gelöste anorganische oder organische Komplexe
Wenn Elemente in zu grossen Mengen vorhanden sind, können sie...
...toxisch wirken
Pflanzen könne die Nährstoffe ... aus der Bodenlösung aufnehmen
selektiv
Nährstoffvorra - wie sind die Nährstoffe verfügbar?
2% in gelöster Form. Der Rest in fester Phase gebunden oder an die Oberfläche der Bodenpartikel adsorbiert.
Nährstoffe in der Bodenlösung müssen durch Austauschprozesse oder Verwitterung und Zersetzung nachgeliefert werden
Wo finden die Reaktionen in Böden statt?
Zwischen der festen Phase und den Hohlräumen, die mit Wasser und Luft gefüllt sind (da bestehen grosse Oberflächen)
wichtigste Oberflächenreaktion im Boden
Anlagerung und Abgabe gelöster und gasförmiger Stoffe (Adsorpiton und Desorption)
Unspezifische Adsorpiton
ensteht durch elektrostatische Anziehung zwischen Ionen und entgegengesetzt geladene Mineraloberflächen und organischen Substanzen
Spezifische Adsorption
entsteht durch kovalente chemische Bindungen (z.B. Bildung von Komplexen an Mineraloberflächen und mit org. Substanzen)
Bindung erfolgt also durch chemische Reaktion
Bsp: Cu2+ starke Bindung an Oberfläche von Fe-Hydroxiden
bedeutenste Adsorptionsreakton aus Sicht der Pflanzennährstoffe
Ionentausch
Ionenaustausch
Ionen werden auf Oberfläche unspezifische adsorbiert. Die Bindung der Ionen ist reversibel (=die adsorbierten Ionen könne durch gleichwertige Ionen ausgetauscht werden). Die entsprechenden Oberflächen werden daher auch als Austasucher bezeichnet
Wie machen sich Pflanzen die Austauschreaktion von Ionen zu nutzen?
Bei der Aufnahme von Kationen geben sie H+ ab, um die elektrische Ladung der aufgenommenen Kationen auszugleichen.
die agegebenen H+ helfen, zusätzliche Nährstoffe auszutauschen, beschleunigen aber die Bodneversauerung.
Von was hängt die Haftfestigkeit der Ionen an der Oberfläche ab?
Ladung, Ionengrösse, Eigenschaften des Austauschers, Ionenkonzentration und deren Verhältisse im Boden
Zu einer stärkeren Bindung (Ionen <> Oberfläche) fürhen...
...grössere Ladung und kleinere Druchmesser der Ionen
Wodurch wird der Effekt der Ionengrösse verfälscht?
Der Ionendurchmesser wird in hydratisierter Form gemessen. Die Kationen sind von Wassermantel umgeben, da Wasserteilchen als Dipole ebenfalls von der Kationenladung angezogen werden.
Effekt:
kleinere Ionen mit grosser Ladungsdichte auf ihrer Oberfläche, werden mit dickerem Wassermantel umgeben und haften daher weniger als grosse Kationeen mit gleicher Ladung.
Abfolge in der Haftfestigkeit der Ionen
Al+++ > Ca++ > Mg++ > K+ > Na+
Wie wird die negative Ladung der Oberfläche ausgeglichen?
Durch die Aufnahme gleicher Ladungsmenge an austauschbaren Kationen
(Besonders wichtiger Prozess für Pflanzen, da die meisten Nährstoffe als Kationen in der Bodenlösung vorliegen)
Kationenaustauschkapazität (KAK)
= Summe der austauschbaren Kationen im Boden. Die entspricht der negativen Oberflächenladung der Bodenbestandteile
(mol/kg Boden --> mol negativer Ladung pro kg Boden)
Von was ist KAK abhängig?
pH
sinkender pH: H+ Konzentration in Bodenlösung nimt zu. die negative Oberflächenladung nimmt ab (da Teil der Oberlfäche durch H+ protoniert)
effektive KAK
KAK bei im Boden herrschendem pH. Ermittlung mittels Extraktionen durch Salzlösungen
potentielle KAK
Kationenaustauschkapazität eines Bodens eingestelltem pH im neutralen Bereich (7-8.2). Ermittlung mittels Extraktionen durch Salzlösungen
wichtigsten austauschbaren Kationen im Boden:
basische Kationen: Ca2+, Mg2+, K+, Na+
saure kationen: Al3+, H+
ACHTUNG: basische Kationen sind keine Basen, können aber bei hohem Gehalt als Puffer wirken
Was passiert wenn viele baische Kationen an die Partikeloberflächen eines Bodens adsorbiert sind und Säuren in den Boden gelangen?
ein Teil der H+ aus der Säure geht an die Partikeloberfläche und verdrängt dort basische Kationenen. Die adsorbierten H+ werden der Bodenlösung entzogen, was den pH stabilisiert
Basensättigung
=Anteil an potentielle KAK der durch basische Kationen belegt wird
Die Basensättigung ist ein wichtiger Faktor zur Beurteilung der Toxizität von Aluminium und Nachlieferungsrate von Nährstoffionen für die Pflanzen.
In kalkhaltigen Böden =100%
In stark versauerten Böden wird oft über 80% der KAK durch ... belegt
Al3+
Die Verfügbarkeit von Ca, Mg und K in Böden ist am grössten bei pH...
7 (neutral)
Verfügbarkeit von Nährstoffen und die Nachlieferungsrate abhängig von:
pH, Temperatur, Bodenfeuchtigkeit, mikrobiologische Aktivität, Bodenzusammensetzung
Bindungsform von Ca, Mg, K im Boden
Austauschbar an Tonminerale und Huminstoffe, in Carbonaten und Silikaten
Bindungsformen von P im Boden
Organische Bindungsformen, sorbiert an Oxide, Fe/Al-Phosphate, Ca-Phospate
Bindungsformen von N im Boden
Organische Bindungsformen, NH4+ auch austauschbar an Tonminerale
Bindungsformen von S im Boden
Sulfate, SO42- adsorbiert an Oxide, organische Bindungsformen
Bindungsformen von S im Boden
Sulfate, SO42- adsorbiert an Oxide, organische Bindungsformen
Bindungsformen von Cu, Zn, Ni im Boden
Adsorbiert an Oxide und organische Substanz, in mineralischen Festphasen
