Bodenkundliches Praktikum I - Bodenkunde und Bodenphysik ...

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22 Körnungsanalyse dynamische Viskosität der Lösung. Wegen der Abweichung der Form der Primärteilchen von der Kugelform (Sand: rund, Ton: plattig) müssen Korngrößen, die nach Sedimentationsmethoden bestimmt werden, als „Äquivalentgrößen“ 9 gesehen werden. Als Dichte der sedimentierenden Teilchen wird die des Quarz (2,65 g⋅cm -3 ) angenommen, da Quarz meist dominierend ist. Die auf dem Stokes’schen Gesetz beruhenden Methoden messen die Sedimentmengenanteile, die sich nach definierten Sedimentationszeiten noch in bestimmten Tiefen von Messzylindern befinden. Die Partikelgrößenverteilung ergibt sich durch Differenzbildung: die Partikel mit größerem Durchmesser als einem jeweilig errechneten Grenzwert gelten als absedimentiert. Die zum Einsatz kommenden Methoden sind: 1. Spülverfahren nach Kopecky und Kraus 2. Sediment und Schlämmverfahren nach Atterberg (= Referenzmethode) 3. Pipettmethode nach Köhn und Köttgen 4. Zentrifugenverfahren nach Svedberg und Nichols 5. Dekantierungsverfahren 6. Aräometermethode nach Casagrande und De Lehnheer 7. Lasergestützte Zählverfahren und Verfahren auf Basis von Laserstreuungsmessungen Bei der Korngrößenanalyse bestehen nach Hartge und Horn (1992) zwei prinzipielle Probleme: (1) Die weite Spanne der Korngrößen hat zur Folge, dass nicht der ganze Bereich mit einer einzigen Methode abgedeckt werden kann. Wegen ihres großen Durchmessers besitzen die Sandfraktionen (d>63µm) so hohe Sedimentationsgeschwindigkeiten, dass eine Diskriminierung in die Unterfraktionen durch Sedimentation in wässriger Lösung aufgrund ihrer hohen Sinkgeschwindigkeiten schwierig ist. Die Partikelgröße erlaubt hier aber eine Abtrennung der Sandfraktionen durch Siebverfahren (DIN 19683, Blatt 1). Im Praktikum wird die Siebung für Partikelgrößen >63 µm und das Aräometerverfahren für Partikelgrößen < 63 µm eingesetzt werden. (2) Da Körner verschiedene Festigkeiten haben, ist es nicht möglich, zwischen Primärteilchen und Aggregaten mit letzter Genauigkeit zu unterscheiden. Deswegen werden Bodenproben für wissenschaftliche Vergleichszwecke sorgfältigen und genau genormten Vorbehandlungen unterworfen, die darauf abzielen, Aggregate zu zerstören, Primärteilchen aber unzerstört zu belassen. In der Regel wird die Körnungsanalyse nach einer Vorbehandlung an Proben vorgenommen. Ziel der Vorbehandlung ist die Auflösung von „Kittsubstanzen“, die im Rahmen der Bodenbildung anfielen und zu einer Verkittung von Primärteilchen führen. Darunter fallen Salze, Biokalke, Kieselsäuren, Eisenverbindungen, Sesquioxide, Pilzmycele und Bakterienschleime. Die flockende Wirkung der Tonminerale wird durch Umladung bzw. Besetzung der Austauscherplätze mit einwertigen Ionen (Lithium- (Li+) oder Natrium-Ionen (Na+) ) aufgehoben. Üblich ist die Behandlung mit Salzsäure (HCl) zur Lösung anorganischer Kittsubstanzen, Wasserstoffperoxid (H2O2) zur Oxidation organischer Substanzen, und Natriumpyrophosphat (Na2P2O7 ·10 H2O) zur Oxidation von Kittsubstanzen und zur Tonmineralbeladung mit Na+. Ungelöst ist nach Kretzschmar (1996) die Vorbehandlung zur Körnungsanalyse von Kalkböden. Schwierigkeiten machen auch Orterde- und Ortsteinböden (Podsole!). Die Vorbehandlungsschritte mit oben genannten Substanzen ergeben wissenschaftlich definierte und wiederholbare Aussagen zur Korngrößenverteilung der Primärpartikel. Für praktische landwirtschaftliche und kulturtechnische Belange braucht die Bodenstruktur jedoch 9 Dies bedeutet: als äquivalente Teilchengröße wird der Durchmesser einer Kugel gleicher Dichte angesehen, die eine entsprechende Sedimentationsgeschwindigkeit besitzt.
Körnungsanalyse 23 Tab. 5: Korngrößenklasseneinteilung nach bodenkundlicher Kartieranleitung (1994) nicht so gründlich bis zum Einzelkorn zerlegt zu werden, zumal die ökologisch wirksame Kornverteilung eher durch die Analyse einer unbehandelten Probe repräsentiert wird. Nach Kretzschmar (1996) genügt die einfache Wasserdispergierung in siedendem Wasser. 1.2 Prinzip Feinboden (
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