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Lagerungsdichte, Porosität, Feldkapazität
Malte Lorenz, Kerstin Näthe, Matthias Pfannerstill, Arndt Piayda, Marian Präger, Lucia Schober, Claudia Volosciuk
Bodenkundliche Praktikum I SS 06
2
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
5
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).
10
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
12
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
18
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
22
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
30
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