Boden Versauerung Dynamik-Gefährdung
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- Heike Baumann
- vor 8 Jahren
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1 Rochuspark I Erdbergstraße 10/33 I 1020 Wien T (+43 1) I M (+43 0) E office@bodenoekologie.com I Boden Versauerung Dynamik-Gefährdung Univ. Lek. DI Hans Unterfrauner Frühjahr
2 Inhalt Einführung Ursachen der Versauerung Auswirkung der Versauerung Messung der Versauerung Maßnahmen gegen Versauerung
3 Lebenszyklus eines Bodens Versauerung Reaktive Oberfläche ~ 80% unserer intensiv genutzten Böden befinden sich in der Alterungsphase Bodenleben Humus Zur Erhaltung der Leistungsfähigkeit Maßnahmen setzen! N Cu P S Ca Zn K Mo Mg Fe Nährstoffe Entwicklung Optimum Alterung Zeit
4 Einführung Versauerung ist ein natürlicher Prozess der auch ohne menschliche Aktivität ständig stattfindet. Bestimmte menschliche Aktivitäten verstärken die natürlichen Prozesse. Überschreitet die Versauerung ein kritisches Niveau, nimmt die Leitungsfähigkeit des Bodens ab (Bodenfruchtbarkeit sinkt). Durch Meliorations- und Erhaltungsmaßnahmen kann der Prozess der Versauerung gezielt gesteuert werden.
5 Versauerung - Ursachen Niederschlag Verwitterung Natürlicher Prozess (NP) Stoffumsatz Versauerung NP, anthropogen verstärkt Bewirtschaftung/Düngung Anthropogener Prozess Keine Angst vor der Versauerung, sie ist lebensnotwendig! Ein bestimmtes Niveau sollte aber nicht überschritten werden!
6 Wasser Wasser hat seine speziellen Eigenschaften durch den Dipolcharakter. + + H O H Na Cl - Wasser löst Stoffe
7 Wasser ph Ist Wasser sauer? reines Wasser: Spaltung H + OH - O + O ph 7 = 10-7 = jedes H H H H Niederschlagswasser: CO 2, NOx, SOx ph 5 = 10-5 = jedes O O + H H H H Niederschlagswasser ist sauer! ph 4,5 bis 5,5!
8 Versauerung Hydrolyse/Verwitterung Hydrolyse: Spaltung einer Verbindung durch Reaktion mit Wasser H Förderung durch: H H H Wasser hohe [H + ] Tiefer ph Wert - Si O - M + H + = - Si OH + M +
9 Versauerung Hydrolyse/Verwitterung Lebensdauer (Jahre) von 1 mm großen Kristallen verschiedener Silikate Anorthit Gerüstsilikat Diopsid Bandsilikat Albit Gerüstsilikat K-Feldspat Gerüstsilikat Muskovit Schichtsilikat Quarz CaAl 2 Si 2 O 8 CaMg [Si 2 O 6 ] Na[AlSi 3 O 8 ] (Ba,Ca,Na,K,NH 4 ) (Al,B,Si) 4 O 8 KAl 2 [(OH,F) 2 AlSi 3 O 10 ] SiO 2 1,1*10 2 6,8*10 3 8,0*10 4 5,2*10 5 2,7*10 6 3,4*10 7 Quelle: Scheffer/Schachtschabel, Lehrbuch der Bodenkunde, 16. Auflage 2010, Spektrum Akademischer Verlag.
10 Versauerung durch Stoffumsatz - Wurzel Ca Mg K H
11 Versauerung durch Stoffumsatz - Wurzel QUelle: Max Schmidt, 2012
12 Versauerung durch Stoffumsatz - Biologie Lockerer Boden verdichtet, verschlämmt O 2 O 2 O 2 O 2 O 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3
13 Versauerung durch Versauerung Al Aluminium ph < 5,5 H H O H H H H H Versauerungs- Spirale Al + 3 H 2 O = Al (OH) H +
14 Versauerung durch Düngung Mikrobielle Oxidation von reduzierten N Verbindungen: NH O 2 = NO H + + H 2 O Düngemittel (Beispiele) Verbrauch an CaCO 3 je 100kg N Gärrückstand (4kg N/m 3 ) Schwefelsaures Ammoniak (SSA, 21% N) Ammonsulfatsalpeter (ASS, 26%N) Kalkammonsalpeter (27%N) - 104
15 Düngung/Basenauswaschung NO 3 Cl NO 3 NO 3 NO 3 NO NO 3 Cl 3 NO3 Cl Cl Cl K K Ca Mg Ca Mg Ca Ca K Mg
16 Versauerung Verlust Bodenfruchtbarkeit Foto: Hans Unterfrauner
17 Versauerung Verlust Bodenfruchtbarkeit Foto: Hans Unterfrauner Präsentation Seite 17
18 Versauerung Verlust Bodenfruchtbarkeit Foto: Hans Unterfrauner
19 Versauerung Verdichtung, Verschlämmung Foto: Heinrich Telser Präsentation Seite 19
20 Ob ein Boden versauert hängt von der Pufferkapazität ab Niederschlag Stoffumsatz Verwitterung Versauerung Pufferkapazität des Systems Ausgangsgestein Bewirtschaftung. Bewirtschaftung/Düngung 3,5 ph Wert 7,0 ph Wert 8,5
21 Vertreter basisches Ausgangsmaterial Kalkstein Mineralbestand: Calcit, Dolomit, K-Feldspat, Glimmer Chemismus: CaO (40%), Mg (7,7%), CO 2 (35,5%), Si (8,2%), Al+Fe (3,2%) Böden: Rendzina-Braunlehm-Rotlehm 7,5 7,0 bis 7,5 ph Wert Änderung bei der Bodenbildung
22 Vertreter saures Ausgangsmaterial Granit Mineralbestand: Feldspat, Quarz, Glimmer Chemismus: SiO 2 (73%), Al (14%), K (5,5%), Na (3,1%), Fe (1,7%) Böden: Ranker-Braunerde-Parabraunerde-Pseudogley 7,5 < 5 bis 6,5 ph Wert Änderung bei der Bodenbildung
23 Puffersysteme im Boden ph Bereich Puffersubstanz Reaktion (Beispiel) Veränderung 8-6,5 Carbonat CaCO 3 + 2H + = Ca 2+ + CO 2 + H 2 O Verlust von Carbonat 7-5,5 Austauscher AT]-M + 2H + = AT]-H 2 + M 2+ Verlust aust. Kationen Basensättigung sinkt Zerstörung Austauscher 5,5-4,2 Silikate (SiO) 3 Al + 3H + = (SiOH) 3 + Al 3+ Verlust KAK Al in Bodenlösung 4,8-3,0 Al Oxide, Hydroxide Al (OH) 3 +3H + = Al H 2 O + Al in Bodenlösung Al austauschbar < 3 Fe Oxide, Hydroxide FeOOH + 3H + = Fe3+ + 2H 2 O Fe, Mn in Bodenlösung Fe, Mn austauschbar
24 Analytische Erfassung der Versauerung
25 ph Werte im Boden ph Wasser ph Neutralsalz Optimal: ph = 6,5 bis 7,5 Optimal: ph = 5,5 bis 6,5
26 ph Wert Anzahl der H + Ionen in einer Lösung Oft als negativer dekadischer Logarithmus ausgedrückt. H+ Ionen pro Liter ph 4 = 10-4 = 0,0001 g ph 5 ph 6 ph 7 = = = = = = 0,00001 g 0, g 0, g Zur Erhöhung des ph Wertes von ph 4 auf ph 5 ist die 100fache Menge an neutralisierenden Stoffen z.b. Kalk notwendig, als zur Erhöhung von ph 6 auf ph 7!
27 Optimale Stoffverhältnisse Ca 60 80% Mg 10 20% K 1,5 4% Pot. S. < 15% Ca Mg K H
28 Bodenstruktur durch Ca und Mg Calcium Magnesium feucht trocken
29 Versauerung Niederschlag Hydrolyse Düngung Stoff umsatz Ca Mg K H
30 Versauerung Gesamte Austauschkapazität Potentielle Austauschkapazität Ca Mg K H
31 Versauerung aktuelle Austauschkapazität Potentielle Säure Ca Mg K H
32 Boden versauert, Ca Mangel Ca 45,0% (60-80) Mg 12,5% (10-20) K 3,0% (1,5-4) Pot S 39,5% (<5) Melioration: CaCO 3 - Kalk Ca Mg K H
33 Boden versauert, Ca + Mg Mangel Ca 55,0% (60-80) Mg 6,5% (10-20) K 3,0% (1,5-4) Pot S 30,5% (<5) Melioration: CaMgCO 3 - Dolomit Ca Mg K H
34 Boden schwach versauert, Ca Mangel Ca 50,0% (60-80) Mg 18,5% (10-20) K 4,0% (1,5-4) Pot S < 5,0% (<5) Melioration: CaSO 4 - Gips Ca Mg K H
35 Boden versauert, Ca + Mg Mangel Ca 40,0% (60-80) Mg 8,5% (10-20) K 3,0% (1,5-4) Pot S 17,5% (<5) Melioration: Ca Mg K H CaMgCO 3 CaSO 4 - Dolomit - Gips - Calk
36 AKRA DGC-Mix I Bedarfsorientierte Kalkdüngung Zusammensetzung Foto: Reinhard Hölzl AKRA DGC-Mix ist ein speziell abgestimmter Kalkdünger, der auf Grund von Bodenuntersuchungsergebnissen individuell zusammengemischt wird. Aufwandmenge kg/ha (bedarfsorientiert nach Empfehlung) Verpackung lose (trocken oder feucht) Biogasbetriebe!
37 Zusammenfassung Versauerung ist ein wichtiger natürlicher Prozess der auch ohne menschliche Aktivität ständig stattfindet. Durch Meliorations- und Erhaltungsmaßnahmen können die Prozesse der Versauerung gezielt gesteuert und die Bodenfruchtbarkeit gesichert werden. Verwendung der richtigen Produkte In der richtigen Menge
38 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
Bodenfruchtbarkeit potentielle Säure und Melioration
Rochuspark I Erdbergstraße 10/33 I 1020 Wien T (+43 1) 236 10 30 33 I M (+43 0) 676 364 10 30 E office@bodenoekologie.com I www.bodenoekologie.com Bodenfruchtbarkeit potentielle Säure und Melioration Univ.
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