Baum & Boden

Sammlung

Grundlagen

Ionen-Austausch

Indikatoren für den Bodenzustand

Zeitbedarf:

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1. Grundlagen der Bodenkunde

Einführung

Der Boden hat eine herausragende Bedeutung für das Pflanzenwachstum und damit für alle Organismen weltweit

Der bedeutendste Mechanismus hierbei ist der Ionen-Austausch auf dem die Pflanzenernährung beruht

die Fähigkeit zum Ionen-Austausch bei unterschiedlichen Böden variiert sehr stark, ein Maß ist die Austauschkapazität

Wichtige Begriffe

Bodenart

Zusammensetzung der mineralischen Bodensubstanz in Bezug auf die Korngröße

Ton

Schluff

Sand

Bodentyp

Klassifizierung verschiedener Böden anhand typischer Bodenhorizonte/Schichten und weiterer Merkmale

Beispiele:

Braunerde

Pseudogley

Podsol

Ph- wert

negativer dekadischer Logarithmus der Wasserstoff-Ionen-Konzentration in einer Lösung

wird vereinfacht auf einer Skala von 0 bis 14 dargestellt, 7 gilt hierbei als neutral

Der Boden pH-Wert wird in einer Suspension von Boden in pH-neutraler Pufferlösung von Calciumchlorid oder Kaliumchlorid mit dem pH-Meter gemessen. Bodenkundlich liegt in Europa ein mittlerer pH-Wert bei etwa 5,5

Er ist ein Maß für die Aktivität von Wasserstoff-Ionen im Bodenwasser und wird durch natürliche Pufferung, besonders durch die tote organische Substanz des Bodens, beeinflusst

Kation

ein Ion mit positiver Ladung

Calcium, Magnesium, Kalium, Aluminium, Wasserstoff und Natrium stellen ein Großteil der Kationen im Boden

Anion

ein Ion mit einer negativen Ladung

Phosphat, Kieselsäure, Sulfat, Nitrat und Chlorid kommen häufiger vor

Austauschkapazität

Ein Austausch kann nur in Gegenwart von Wasser erfolgen

Tonminerale spielen eine herausragende Rolle bei diesem Vorgang. Ihr mehrschichtiger Aufbau erlaubt eine Aufweitung des Raums zwischen den Schichten, in diesem Raum können sich Ionen anlagern und getauscht werden

die spezielle Struktur der Tonminerale führt zu einer sehr großen “Inneren Oberfläche”

Für Huminstoffe gilt Vergleichbares, ihre Austauschkapazität ist dabei noch größer

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2. Ionenaustausch

Hier soll der Vorgang der Nährstoffaufnahme aus bodenkundlicher Sicht betrachtet werden, frei bewegliches Boden-Wasser ist für diese Abläufe eine Notwendigkeit

die mineralische Bodensubstanz ist dabei passiv, im Wasser gelöste Nährstoffe wandern aber in Abhängigkeit von physikalischen und chemischen Faktoren wie beispielsweise Konzentrationsunterschiede oder Kapillar-Kräfte

die Pflanze kann hierbei eine aktive Rolle einnehmen, indem sie bestimmte Ionen über die Wurzel in das umgebende Bodenwasser abgibt, um dadurch die Bedingungen für die Aufnahme gewünschter Nährstoff-Ionen positiv zu beeinflussen

Prozess

Der gesamte Prozess ist eingebettet in die Aufnahme von pflanzenverfügbarem Wasser über die Feinwurzeln der Pflanze. Mehr hierzu findet man auf den Seiten

Gehölzanatomie⁠

und

Stoffwechsel⁠

Mit dem Wasser kommen auch gelöste Nährstoffe mit in die Wurzelzellen. Um möglichst viele Nährstoffe aus der Umgebung aufnehmen zu können geben die Feinwurzeln Wasserstoff-Ionen in das Bodenwasser ab (= Ansäuerung). Diese Wasserstoff-Ionen verdrängen die Nährstoff-Ionen - beispielsweise Stickstoff in Form von Ammonium (NH3) oder Nitrat (NO3-), Kalzium (Ca2), Magnesium (Mg2), Phosphor in Form von Phosphat (PO4-), Kalium (K), Natrium (Na ) und Schwefel (S2) - von den im Boden befindlichen Austauschern, so dass die Nährstoffe in Lösung gehen und die Pflanze diese mit dem Bodenwasser aufnehmen kann.