Versuch 0

Lagerungsdichte, Porosität, Feldkapazität

Malte Lorenz, Kerstin Näthe, Matthias Pfannerstill, Arndt Piayda, Marian Präger, Lucia Schober, Claudia Volosciuk

Bodenkundliche Praktikum I SS 06

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Gliederung

• Einleitung

• Material

• Methoden:

Unterdruckmethode Überdruckmethode

• Ergebnisse

• Schlussfolgerung

3

Gliederung

• Einleitung

• Material

• Methoden:

Unterdruckmethode Überdruckmethode

• Ergebnisse

• Schlussfolgerung

4

Einleitung

• Lagerungsdichte

• Porosität

• Feldkapazität

• Luftkapazität

• Welkepunktwasserkapazität

• nFK

• nFKWe

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Gliederung

• Einleitung

• Material

• Methoden:

Unterdruckmethode Überdruckmethode

• Ergebnisse

• Schlussfolgerung

6

Probennahme

• Vollbüttel (bei Gifhorn)• Podsol - Dünensand• Bewuchs:

Calluna vulgaris Pinus sylvestris

• Ahe 18 cm• Ae 15 cm• Bs 15 cm• C 20 cm

7

Probennahme

• Reitlingstal/ Elm

• Bewuchs:

Fagus sylvatica Edellaubwald

• Rendzina – Ah 8 cm

• Kolluvium – Ah 10 cm

• Löss – Ah 7 cm

8

Gliederung

• Einleitung

• Material

• Methoden

Unterdruckmethode Überdruckmethode

• Ergebnisse

• Schlussfolgerung

9

Unterdruckmethode

• semipermeable, poröse Platte

• auf unterschiedliche Potentiale gestellt

• bei jedem Umsetzvorgang gewogen

• Trockenschrank

• Bestimmung der FK und LK• mit Unterdruck entwässert

Unterdruckmethode zur Messung der Retentionscharakteristik (aus Huwe, 1999).

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Gliederung

• Einleitung

• Material

• Methoden:

Unterdruckmethode Überdruckmethode

• Ergebnisse

• Schlussfolgerung

11

Überdruckmethode

• Bestimmung des WWK• Drucktopf mit 1, 3 und 15 bar

• Angefeuchtetes Material

• Ringe auf Keramikplatte

• Gewogen

• Trockenschrank

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Gliederung

• Einleitung

• Material

• Methoden:

Unterdruckmethode Überdruckmethode

• Ergebnisse

• Schlussfolgerung

13

Lagerungsdichte B

• = Dichte des Bodens

• Wichtige physikalische Bodeneigenschaft

• Bestimmung der Durchwurzelbarkeit

• Beurteilung der Standorteigenschaften und

Nutzbarkeit

g

fB V

m

mf = Trockenmasse der festen Bestandteilchen

Vg = Bodenvolumen, gesamt (100 cm3)

14

1,53

1,47

1,18

0,99

0,82

0,72

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

Pod C

Pod Ae

Pod Aeh

Kolluvium

Löß

Rendzina

Lagerungsdichte (g cm-3)

Sandboden: Literaturwert 1,16 - 1,70 g*cm-3

Schluffboden: 1,17 – 1,63 g*cm-3 Scheffer u. Schachtschabel, 1992

15

Lagerungsdichte und Durchwurzelbarkeit

16

Porosität• = Porenvolumen PV

• wichtige physikalische Bodeneigenschaft

• Maß dafür, wie viel Hohlraum mit Luft und/ oder Wasser

gefüllt

• je dichter Material, desto kleiner Porosität

1001

f

BPV

f = Dichte der Festsubstanz (Quarz ~ 2,65 g*cm-3)

17

6,5

24,7

8,6

8,8

6,8

2,4

9,0

4,5

15,0

13,6

2,9

10,0

4,3

16,6

8,6

9,0

31,7

6,2

10,1

5,7

9,2

31,5

3,8

15,2

9,6

7,0

32,3

4,2

16,6

12,6

0

10

20

30

40

50

60

70

80Po

renr

aum

ante

il (%

)

Pod Aeh Pod Ae Pod C Kolluvium Löß Rendzina

Makroporen

weite Grobporen

enge Grobporen

Mittelporen

Feinporen

Sandboden: 56 – 36 % (PV)

Schluffboden: 56 – 38 % (PV) Scheffer u. Schachtschabel, 1992

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Feldkapazität FK• 60 cm WS bzw. Wassergehalt bei pF 1,8

• Wassergehalt, der sich nach 2-3 Tagen nach voller Wassersättigung gegen die Schwerkraft einstellt

• von Porengröße abhängig

• Poren > 60 µm können Wasser nicht durch Kapillarkräfte festhalten

• Kenngröße zu Beurteilung des Bodenwasserhaushaltes

• landwirtschaftlich wichtige Kennwert

1008,1

Btrocken

trockenfeuchtpF W

WW

19

Retentionskurve des Podsols

Weite Grobporen

0

10

20

30

40

50

1 10 100 1000 10000 100000

Tension (hPa)

Vo

l. W

asse

rgeh

alt

(%)

Pod Aeh

Pod Ae

Pod C

63

= pF 1,8

20

Retentionskurve des Podsols

Weite Grobporen

0

10

20

30

40

50

1 10 100 1000 10000 100000

Tension (hPa)

Vo

l. W

asse

rgeh

alt

(%)

Pod Aeh

Pod Ae

Pod C

Enge Grobporen

316

= pF 2,5

63

= pF 1,8

21

Retentionskurve des Podsols

Weite Grobporen

316

= pF 2,5

15000

= pF 4,2

63

= pF 1,8

Enge Grobporen Mittelporen Feinporen

0

10

20

30

40

50

1 10 100 1000 10000 100000

Tension (hPa)

Vo

l. W

asse

rgeh

alt

(%)

Pod Aeh

Pod Ae

Pod C

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Luftkapazität LK

• Volumetrischer Luftgehalt des Bodens bei pF=1,8• abhängig von PV und Wassergehalt

• Maß für Lufthaushalt - O2-Versorgung der Wurzeln und Organismen- Durchlüftung

Rückschlüsse auf Bewirtschaftung• Speicherkapazität für Starkniederschläge,

oberflächennahes Grundwasser und Staunässe • Gefügemerkmale, Wurm- und Wurzelgänge, Grobporen

oder Risse bleiben unberücksichtigt

8,1 pFPVLKBodentyp Luftkapzität [%]Podsol Aeh 24,26Kolluvium 21,88Löss 28,57Rendzina 33,49

Sehr hoch

23

Welkepunktwasserkapazität WWK

• WWK = Wassergehalt bei pF 4,2

• ab pF 4,2 Wasser nicht mehr pflanzenverfügbar

• Wasser zu stark an Partikeloberflächen gebunden

viele Kulturarten beginnen zu welken

• Wassergehalt als Totwasser bezeichnet

• kulturspezifisch

1002,4

Btrocken

trockenfeuchtpF W

WWWWK

24

Retentionskurve des PodsolsWeite Grobporen

0

10

20

30

40

50

1 10 100 1000 10000 100000

Tension (hPa)

Vo

l. W

asse

rgeh

alt

(%)

Pod Aeh

Pod Ae

Pod C

316

= pF 2,5

15000

= pF 4,2

63

= pF 1,8

Enge Grobporen Mittelporen Feinporen

WWK

25

Nutzbare Feldkapazität nFK

• Differenz von FK und WWK

• Maß für das Zurückhalten des Wassers gegen

Schwerkraft und gleichzeitig Verfügbarkeit für Pflanzen

• pflanzenverfügbare Wassermenge bei Grundwasser-

und Stauwasserfreien Böden

Bodenfruchtbarkeit und Ertragssicherheit

2,48,1 pFpFnFK

26

Retentionskurve des Podsols

Weite Grobporen

316

= pF 2,5

15000

= pF 4,2

63

= pF 1,8

Enge Grobporen Mittelporen Feinporen

0

10

20

30

40

50

1 10 100 1000 10000 100000

Tension (hPa)

Vo

l. W

asse

rgeh

alt

(%)

Pod Aeh

Pod Ae

Pod C

nFK = 15 Vol.%

27

Retentionskurve – Elm-Bodenproben

0

10

20

30

40

50

60

1 10 100 1000 10000 100000

Tension (hPa)

Vol.

Was

serg

ehal

t (%

)

Kolluvium

Löß

Rendzina

63

= pF 1,8

316

= pF 2,5

15000

= pF 4,2

Weite Grobporen Enge Grobporen Mittelporen Feinporen

nFK = 38 Vol.%

28

Nutzbare Feldkapazität des effektiven Wurzelraums nFKWe

• berücksichtigt effektive Durchwurzelungstiefe ΔzW

• Summe des für Pflanzen ausschöpfbaren Bodenwassers [mm]

• Wichtig für Pflanzenanbau

wznFKnFKWe

Horizont Mächtigkeit nFK zw [mm] nFKWe [mm]Podsol Ahe 18 cm 0,29 180 52Podsol Ae 15 cm 0,05 150 7Podsol C 20 cm 0,10 200 (20)

Summe 59Kolluvium Ah 50 cm 0,32 500 160

Löss Ah 50 cm 0,31 500 155Rendzina Ah 15 cm 0,21 150 32

29

geringe Lagerungsdichte sehr gute Durchwurzelbarkeit

Podsol begrenzt durch Bs ~60 cm

Rendzina flachgründig ~15 cm

Kolluvium + Lößboden tief durchwurzelbar

Horizont Mächtigkeit nFK zw [mm] nFKWe [mm]Podsol Ahe 18 cm 0,29 180 52Podsol Ae 15 cm 0,05 150 7Podsol C 20 cm 0,10 200 (20)

Summe 59Kolluvium Ah 50 cm 0,32 500 160

Löss Ah 50 cm 0,31 500 155Rendzina Ah 15 cm 0,21 150 32

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Gliederung

• Einleitung

• Material

• Methoden:

Unterdruckmethode Überdruckmethode

• Ergebnisse

• Schlussfolgerung

31

SchlussfolgerungLK sehr hoch ~ 30% keine Probleme mit Staunässe, hohe org. Aktivität

Podsol Rendzina Löß + Kolluvium

Durchwurzel-barkeit

mäßig,begrenzt durch Bs

gut, aber flachgründig

gut

nFKWe gering sehr gering hoch

landwirt. Standort-bewertung

schlecht schlecht gut