4. Chemische Bodeneigenschaften Flashcards
Wie funktioniert der Ionenaustausch im Boden?
im Boden können Bestandteile der festen Matrix mit hoher spezifischer u. elektrisch geladener Oberfläche wie Tonminerale, organo-mineralische Ver-bindungen, Oxide des Si, Al und Fe und Huminstoffe Ionen oder Moleküle der Bodenlösung oder Boden-luft an ihren Oberflächen locker binden -
Vorgang der Anlagerung: Adsorption
Vorgang der Abgabe: Desorption
Die Konzentration an den Austauschern u. in der Bodenlösung ist gleich. Warum ist K+ und Na+ nach dem Düngen von Ca2+ verfügbar?
Das zweiwertige Ca verdrängt die einwertigen Kationen von den Austauschern, wodurch sie in die Bodenlösung gelangen.
Abgesehn davon liegt Ca2+ aufgrund der gezielten Düngung in sehr hoher Konzentration vor
Nichtselektive Adsorption von Kationen
durch Wertigkeit, Hydratation und Konzentration der Lösung bestimmt; mit steigendem Angebot eines bestimmten Nährelements in der Bodenlösung steigt i.d.R. auch sein Anteil am Ionenbelag
Warum sind verschiedene Kationen verschieden stark gebunden?
Wertigkeitseffekt: Hochewertige Kationen absorbieren stärker als niederwertige
Hydrationseffekt: Ionen mit kleinen Hydrathüllen absorbieren stärker als solche mit großen Hydrathüllen
Daraus ergibt sich Lyotrope Reihe, aufgrund von Wertigkeit und Hydration nehmen Eintauschenergie und Haftfestigkeit zu und Austauschenergie nimmt ab. Wie folgt:
Na+ > K+ > Mg2+ > Ca2+ > Al3+
Nenne die Unterschiede zwischen permanenter und variabler Ladung der Austauscher. Welche Bodenbestandteile haben eine permanente negative Ladung?
Permanente Ladung:
Aufgrund des isomorphen Ersatz kommt es zu einer negativen Überschussladung, was zum Einbau neutralisierender Kationen führt. Dies bestimmt die KAK in den Böden und daraus ergibt sich die Nährstoffverfügbarkeit. Sie existiert unabhängig von den Lösungsverhältnissen und dem pH-Wert
Varaible Ladung:
Die variable Ladung hängt ab vom pH-Wert der Lösung und führt zur Anlagerung (Protonation) oder Abspaltung (Deprotonation) von H+ an Hydroxylgruppen (OH). Sowohl negative als auch positive Ladungen resultieren daraus.
Was ist Isomorpher Ersatz?
Unter isomorphen Ersatz versteht man den Ersatz bzw. Austausch eines Atoms durch ein anderes Atom ähnlicher Größe, ohne dass die Kristallstruktur verändert wird.
findet bei der Bildung der Minerale aus der Lavaschmelze statt (nicht nach der Verwitterung!), wenn in der Schmelze ein Mangel oder Überschuss an einzelnen Elementen herrscht.
Die Moleküle passen zwar von der Größe, aber sie haben eine andere Ladung.
–>Negative Überschussladung
Nennen sie Unterschiede zwischen KaK-pott und KaK-eff und begründen sie?
Maß für die Anzahl an negativen Bindungsplätzen im Boden - Summe der austauschbaren Kationen (bestimmt durch Austausch mit Neutralsalzlösung) Angaben in: mmolc / 100 g Boden
Kak-pott: maximale Anzahl von Kationanbindungsplätzen im Boden, wegen pH-Abhängigkeit der variablen Ladung.
KaK-eff: Anzahl der Kationenplätze, die tatsächlich bei dem bodeneigenen pH-Wert zur Verfügung stehen.
Also wenn pH=7 dann KaK-pott=KaK-eff
Welchen Einfluss hat der pH-Wert auf den Kationenaustausch?
Die negative Ladung (KAK) nimmt zu mit ansteigendem pH-Wert.
Die permanente Ladung ergibt sich aus der strukturellen Eigenschaft des Tonminerals. Sie existiert unabhängig von den Lösungsverhältnissen und dem pH-Wert.
Humus enthält großen Pool an pH-abhängigen Ladungen.
Wenn der pH-Wert ansteigt, spaltet sich H+ ab.
Die KaK-eff von Schwarzerde aus Löss ist generell höher als die einen Podsols aus Sand. Warum?
Podsol hat zwar aufgrund der vielen Huminstoffe eine relativ hohe KaK-pott (311). Jedoch aufgrund der zersetzung der Nadelstreu sinkt der pH-Wert stark (3,1) und somit ist die KaK-eff gering (35)
Bei Schwarzerde ist die KaK-pott und die KaK-eff nah beieinander.
Was sind die wichtigsten austauschbaren basische und saure Kationen. Was sind die wichtigsten Anionen?
Basische Kationen: Na+, K+, Ca2+, Mg2+
Saure Kationen: H+, Al3+, Fe3+
Anionen:
Was hat die höchste KaK?
Die KAK steigt in folgender Reihenfolge an:
Sand - Schluff - Ton - Huminstoffe
Kaolinit - Chlorit - Illit - Smectit - Vermiculit
Was ist eine Basenpumpe?
Im Unterboden werden die Kationen durch die
Pflanzenwurzeln aufgenommen, bei gleichzeitiger
Protonenabgabe, (Bodenversauerung) und in der
aufwachsenden Biomasse akkumuliert.
Um den Ladungsausgleich zu gewährleisten, erfolgt die
Rückführung der Kationen in den Oberboden über den
Bestandsabfall.
Wie unterscheiden sich Mikro.-u. Makronährstoffe?
Makronährstoffe: Nährstoffe, die Pflanzen in großen Mengen brauchen. –> N, K, Ca, Mg, P, S
Mikronährstoffe: Wirkungsoptimum oft sehr schmal, d.h. nur kleine Mengenunterschiede dieser Spurennährstoffe oder Mikronährstoffe bewirken Mangelerscheinungen oder Überdüngung. –>Cl, Fe, Mn, Zn, B, Cu, Mo, Ni
Wie kommt es zur Bodenversauerung?
in Wasser gelöste Säuren geben durch Dissoziation
Wasserstoffionen ab, sodass der pH-Wert sinkt
durch Atmungsprozese der Bodenorganismen, Abgabe CO2, dassmit Wassermolekülen der Bodenlösung reagiert, es entstehen Kohlensäuren, die dissoziieren können und dabei H+-Ionen freisetzen
bedingt durch Ausgangsgestein mit
Anteil an basisch wirkenden Kationen
gleichzeitig H+-Produktion der Pflanzenwurzeln, Aufnahme der Kationen
Humifizierung organischer Substanzen führt zur
Bildung von Fulvo-und Huminsäuren
mit Anstieg des pH-Wertes verstärkte Dissoziation
der von H+ der COOH-Seitengruppen und OH-
Seitengruppen -abgeführt
saure Niederschläge, Reaktion von SChwefeldioxid
aus Luftverunreinigung mit Regenwasser
Einsatz sauer wirkender Düngemittel
Welche Pufferungssysteme gibt es in Böden?
Pufferbereiche im Boden sind chemische Puffersysteme, die den Säuregehalt des Bodens regulieren
- *Kohlensäure-Carbonat-Pufferbereich** (pH 6,2 bis 8,6; „neutral“)
- *Kohlensäure-Silikat-Pufferbereich** (pH 5,0 bis 6,2; „schwach sauer“)
- *Austauscher-Pufferbereich** (pH 4,2 bis 5,0; „mäßig sauer“), abhängig von der Kationen-Austausch-Kapazität
- *Aluminium-Pufferbereich** (pH 3,0 bis 4,2; „stark sauer“)
- *Eisen-Pufferbereich** (pH < 3,0; „extrem sauer“)
Wie ist es möglich, dass in einem sehr sauren Boden nach einer Kalkdüngung der pH-Wert trotzdem nicht steigt?
