Bodenkundliches Praktikum I - Bodenkunde und Bodenphysik ...

Körnungsanalyse 21
Versuch 1: Körnungsanalyse
1.1 Grundlagen
Als Körnung (Textur, Bodenart, Korngrößenverteilung) bezeichnet man den bei der Bodenbildung
durch Verwitterung entstandenen Zerteilungsgrad der Gesteinsbruchstücke und
Bodenminerale 8 . Die Textur ist – neben der Farbe – das augenfälligste Merkmal eines
Bodens, und wird bei jeder Ansprache als eines der ersten Merkmale bestimmt. Die Textur
prägt direkt oder indirekt alle wesentlichen bodenphysikalischen Standorteigenschaften und
Materialfunktionen, wie Lagerungsdichte, Porosität, Luftraumvolumen, Wasserspeichereigenschaften,
Wasser- und Luftdurchlässigkeit, Kompressibilität, Fließverhalten, Erodierbarkeit,
Temperaturleitvermögen. Zwischen der Körnung und der Mineralogie der
Einzelkörner besteht in der Regel ein Zusammenhang. Sie hängt deshalb eng mit Sekundärgrößen
wie Benetzungseigenschaften oder Oberflächenaktivitäten zusammen, und bestimmt
maßgeblich den Nährstoffhaushalt von Böden. Besonders wichtig ist der Einfluss der Textur
für die Strukturausbildung von Böden. Dies bedeutet, dass der gesamte Wasser-, Luft- und
Stoffhaushalt, und davon abgeleitet wiederum das mikrobielle, biochemische und chemische
Milieu eines Standortes von der Korngrößenverteilung abhängen.
Der Zweck der Körnungsanalyse besteht in der Feststellung der Mengenanteile unterschiedlich
großer Teilchengrößen eines Bodens. Da sich die Körnung des Bodens im Laufe
der Zeit sehr viel geringfügiger als viele andere Bodeneigenschaften ändert, gilt sie als
„Materialkonstante“, und somit als zeitlich invariante Grundeigenschaft eines Standortes. Die
Ergebnisse einer Körnungsanalyse sind somit fast ausschließlich von der Durchführung der
Bestimmung abhängig, insbesondere von den Methoden zur Auftrennung der Fraktionen und
von der Art der dispergierenden Vorbehandlung. Daher ist die Verwendung standardisierter
Verfahren sehr wichtig, da nur so die Vergleichbarkeit von Untersuchungsergebnissen
gewährleistet ist.
Entsprechend der grundlegenden Bedeutung der Körnungsanalyse existieren eine ganze
Reihe von Verfahren, die z.T. bereits Ausgang des 19. Jahrhunderts entwickelt wurden. Basis
der Auftrennung von großen Korngrößen (Steine, Kies, Sand) ist die Siebung (nass oder
trocken), d.h. die Passage durch (quadratische) Maschen. Für Korngrößen kleiner 63 µm
kommen Verfahren zum Zuge, die auf dem von Stokes 1951 aufgestellten
Sedimentationsgesetz beruhen. Hierbei wird ausgenutzt, dass Teilchen mit höherer Dichte als
Wasser in einer Wassersäule als Folge der Dichtedifferenz in Abhängigkeit von ihrer Größe
unterschiedlich schnell sedimentieren. Das Stokes’sche Gesetz beschreibt die
Sedimentationsgeschwindigkeit v von kugelförmigen Teilchen des Durchmessers d in
Abhängigkeit vom Dichteunterschied zum Fluid
g
v =
( ρ f − ρw
) 2
18η
mit ρf = Dichte des Partikels, ρw = Dichte der Lösung, g = Erdbeschleunigung, η =
8 Eng verwandt mit dem Begriff der Körnung ist der Begriff der „Dispersität“, dem Größenspektrum aller
Partikel, also sowohl der Mineral- als auch der Humusstoffe (vgl. Schlichting et al., 1995, S. 111).
⋅ d