4. Physikalische Bodeneigenschaften

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1 4. Physikalische Bodeneigenschaften Bodenfarbe Bodentextur - Einstieg: Verwitterung - Korngrößenfraktionen - Bodenart Bodenstruktur - Gefügeform - Bodendichte - Wirkung der Bodenverdichtung Kennwerte des Wasser- und Lufthaushalts

2 Bodenfarbe

3 Kennzeichnung der Bodenfarbe Zur Farbbestimmung wird die angefeuchtete Bodenprobe visuell mit den Farbwerten der Munsell-Farbtafel verglichen und der richtige Farbton abgeschätzt. Munsell Farbtafel: von A. H. Munsell ( ) entwickelt Farbskala zur systematischen Beschreibung von Farben. Kennzeichung der Farbe anhand von 3 Größen: 1. Hue: Farbton (Spektralfarbe), Angabe des Mischungsteils von Gelb (Yellow) und Rot (Red); z.b. 10 YR, 2.5 YR; usw. 2. Value: Farbhelligkeit, Grauwert 3. Chroma: Farbsättigung, Farbintensität, Farbtiefe 7.5 YR 4/6 = strong brown Hue Value Chroma

4 Wie kommt die Farbe in den Boden? Bestimmte Minerale und Huminsstoffe geben dem Boden charakteristische Färbungen. Der Oberboden ist umso dunkler, desto höher der Humusgehalt ist. Dabei gibt es graue und schwarze Huminstoffe. Eisenoxide und hydroxide färben den Boden - gelb-braun (z.b. Goethit in Bv-Horizonten von Braunerden), - rot-braun bzw. orange (z.b. Ferrihydrit bzw. Lepidokrokit in Rostflecken von Gleyen und Pseudogleyen) - tiefrot (Hämatit in subtropischen und tropischen Böden). Gebleichte oder hell-beige Horizonte im Oberboden verweisen auf Stoffauswaschung in den Unterboden. Mangan(hydr-)oxide sind braun-schwarz, Eisensulfide blau-schwarz (Vorkommen in Go- bzw. Gr- Horizonten von Gleyen).

5 Munsell-Farbwerte von Bodenbestandteilen Mineral Farbe Munsell-Wert Goethit Gelb-Braun 10 YR 8/6 Hämatit Rot 5 R 3/6 Lepidokrokit Orange 5 YR 6/8 Ferrihydrit Rot-Braun 2.5 YR 3/6 Eisensulfid Blau-Schwarz 10 YR 2/1 Manganoxid Braun-Schwarz 10 YR 2/2 Calcit (Kalk) Weiß 10 YR 8/2 Dolomit Weiß 10 YR 8/2 Quarz Grau 10 YR 6/1 Humus Schwarz 10 YR 2/2

6 Bodentextur (Körnung)

7 Verwitterung VERWITTERUNGS- PRODUKTE (Lockersedimente) Einteilung nach der Entstehung Einteilung nach der Korngröße AQUATISCHE SEDIMENTE (Unterscheidung von fluviatilen, limnischen, marinen Ablagerungen) ÄOLISCHE SEDIMENTE (z.b. Löss, Flugsand) GLAZIGENE SEDIMENTE (z.b. Geschiebemergel) TON SCHLUFF SAND GRUS / KIES STEINE BLÖCKE Feinboden (< 2 mm) Grobboden (> 2 mm)

8 Physikalische Verwitterung Zerkleinerung und Lockerung der Gesteine (Entstehung von Rissen und Spalten), Vergrößerung der Oberfläche, keine stoffliche (chemische) Veränderung Temperaturverwitterung ( Insolation = Sonneneinstrahlung) Spannungen und Rissbildungen im Gestein durch - unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten der mineralischen Bestandteile und - Temperaturgradienten innerhalb der Gesteinsmasse Frostsprengung Volumenvergrößerung von gefrorenem Wasser um 9 % Salzsprengung Auskristallisieren von Salzen mit Volumenvergrößerung Wasserzufuhr / -entzug Quellen und Schrumpfen von Tonmineralen Biologische Verwitterung Wurzelsprengung biochemische Verwitterung Dickenwachstum von Wurzeln in Spalten Pflanzenwurzeln scheiden Protonen und organische Säuren aus; Atmung der Bodenorganismen führt zur Kohlensäurebildung; Ausscheidungen von Bakterien, Algen, Pilzen enthalten Säuren chem. Verwitterung

9 Chemische Verwitterung einfache Lösungsverwitterung Herauslösen von wasserlöslichen Salzen (Chloride, Nitrate, Sulfate, Carbonate) aus dem Gestein

10 Chemische Verwitterung Hydrolyse (Silikatverwitterung) Wesentlichster Verwitterungsprozess unter humiden Klimabedingungen. Anlagerung von Wassermolekülen (Dipol) an die Ionen des Kristallgitters von primären Mineralen führt zu - Volumenvergrößerung - Austausch von Kationen durch H + -Ionen Folge - (Nährstoff-)Kationen werden herausgelöst und ggf. ausgewaschen - Tonminerale kolloidaler Größe bilden sich neu. Bsp. Verwitterung des Kalifeldspats (= primäres Mineral, Silikat) und Neubildung von Kaolinit (= Tonmineral): 2 KAlSi 3 O H 2 0 Al 2 (OH) 4 [Si 2 O 5 ] + K SiO 2 Kaolinit Quarz

11 Chemische Verwitterung (Kohlen-) Säureverwitterung 1) CO 2 (Atmung) bildet im Bodenwasser Kohlensäure Bsp.: Kalksteinverwitterung CaCO 3 + H 2 CO 3 Ca(HCO 3 ) 2 Bsp.: Dolomitverwitterung CaMg(CO 3 ) H 2 CO 3 Ca(HCO 3 ) 2 + Mg(HCO 3 ) 2 2) Säuren aus der Verbrennung fossiler Energieträger SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 (schweflige Säure) NO + NO 2 + H 2 O 2 HNO 2 (salpetrige Säure) Bsp.: Entstehung von Gips aus Kalkstein bzw. Marmor H 2 SO 4 + CaCO 3 CaSO 4 * 2 H 2 O + CO 2

12 Korngröße und spezifische Oberfläche Kornfraktion Durchmesser (Beispiel) Spezifische Oberfläche (Dichte 2.65 g/cm³) Kies 10 mm 1 cm²/g grober Sand 1 mm 10 cm²/g feiner Sand 0,1 mm 100 cm²/g Schluff 0,01 mm 1000 cm²/g Ton 0,001 mm cm²/g (= 1 m²/g) Tonminerale inkl. innerer Oberfläche : bis zu 400 m²/g! Die feinkörnigen Fraktionen im Boden (Tonminerale, Oxide, Hydroxide) besitzen eine äußerst hohe Oberfläche und sind deshalb hochgradig oberflächenaktiv und reagibel.

13 Korngrößenfraktionen Steine, Blöcke, Großblöcke (überwiegend Quarz, wenig Feldspäte) (v.a.glimmer, Feldspäte, wenig Quarz) 63 mm 2000 µm (2 mm) SAND (S) 63 µm (0,063 mm) (überwiegend Oxide und Tonminerale) Grus / Kies SCHLUFF (U) 2 µm (0,002 mm) TON (T) Grobgrus /-kies Mittelgrus /-kies Feingrus /-kies Grobsand (gs) Mittelsand (ms) Feinsand (fs) Grobschluff (gu) Mittelschluff (mu) Feinschluff (fu) Grobton (gt) Mittelton (mt) Feinton (ft) 20 mm 6,3 mm 630 µm 200 µm 20 µm 6,3 µm 0,63 µm 0,2 µm

14 Logarithmischer Maßstab: 2,5 2 * 10 2,5 = = 2 * ,5 2 * 10 1,5 = = 2 * ,5 2 * 10 0,5 = 6,3 0 2 = 2 * ,5 2 * 10-0,5 = 0,63-1 0,2 = 2 * ,5 2 * 10-1,5 = 0, ,02 = 2 * 10-2

15 Korngrößenverteilung Im allgemeinen treten in Bodenhorizonten Mischungen aus verschiedenen Kornfraktionen auf. Die nebeneinander vorliegenden Körner können entweder ein breites oder enges Spektrum einnehmen; z.b.: Flugsand (eng, gut sortiert); Geschiebelehm (breit, schlecht sortiert). Zur Veranschaulichung dient die Körnungssummenkurve. Beckensedimente Löss Flugsand Geschiebelehm Talsand Schmelzwassersand Ton Schluff Sand Grus T fu mu gu fs ms gs fg mg gg 80 % 60 % 40 % 20 % 0 % 2µm 6,3µm 20µm 63µm 200µm 630µm 2000µm 6,3mm 20mm 63mm

16 Bestimmung der Korngrößenverteilung 1) Feldmethode: 2) Labormethode: Sandfraktion Schluff- und Tonfraktion Fingerprobe Sieben Sinkgeschwindigkeit nach dem Stoke schen Gesetz: Teilchendurchmesser [µm] Kornfraktion Tonfraktion gut formbar, glänzend, glatt Schlufffraktion staubig, mehlig, kaum formbar Sand nicht formbar, gut sichtbare Körnigkeit Sedimentationsverfahren (Pipettmethode nach Köhn) Sinkdauer (10 cm) < 2 Ton > 7 h 40 min 2 6,3 Feinschluff 7 h 40 min bis 50 min 6,3 20 Mittelschluff 50 min bis 4 min 30 sec Grobschluff 4 min 30 sec bis 30 sec Feinsand 30 sec - 3 sec

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18 Begriff der Bodenart Grundsätzliches: Für die Bodenchemie und den Wasserhaushalt von Böden sind die Fraktionen < 2 mm von besonderer Bedeutung (= Feinboden). Schon Albrecht Thaer führte um 1800 den Begriff der Bodenart ein. Er erkannte, dass sich die Böden nach ihrem Gehalt an Sand und abschlämmbaren Teilchen (Ton + Schluff) ordnen lassen. Der Feinboden wird entsprechend der vorherrschenden Kornfraktionen (Ton, Schluff, Sand) untergliedert. Lehm ist ein Dreikorngemisch aus Sand + Schluff + Ton. Die Bodenart kann aus dem Bodenartendiagramm abgelesen werden. Im Gelände gehört die Ansprache der Bodenart mittels Fingerprobe zu den standardmäßig erfassten Bodenmerkmalen.

19 AG Boden, 2005

20 Glasröhrchen mit Kornfraktionen ( Laborpraktikum) Kies gs ms fs U+T AG Boden, 2005

21 Körnungssummenkurve und Bodenart (Beispiele) Pseudogley aus Geschiebelehm Braunerde-Podsol aus Talsand [%] 100 fu mu gu fs ms gs Sd Sw Ah Korngröße [mm] [%] 100 fu mu gu fs ms gs Korngröße [mm] Ah-Horizont Sw-Horizont Sd-Horizont Sl4 Lts Tu2 Aeh-Horizont Bh-Horizont Bv-Horizont St2 Sl2 Sl2

22 Bodengefüge

23 Bodengefüge / Bodenstruktur Als Bodengefüge bezeichnet man die räumliche Anordnung der festen Bodenbestandteile (Primärpartikel) einschließlich der zugehörigen Hohlräume. Das Gefüge beeinflusst maßgeblich den Wasser- und Lufthaushalt, die Durchwurzelbarkeit sowie die Verfügbarkeit der Nährstoffe. Allgemein gilt: je gröber das Gefüge und / oder je dichter gepackt die einzelne Gefügeeinheit, desto ungünstiger sind die Bodeneigenschaften. Verfahren: spatenblattgroßen Bodenmonolithen aus 1 m Höhe fallen lassen Betrachtung der einzelnen Bruchstücke (Fallprobe). Aus dem mit bloßem Auge erkennbaren Makrogefüge wird die Gefügeform abgeleitet. Zu unterscheiden sind Grundgefüge und Aggregatgefüge. Bei letzterem wird wiederum zwischen dem übergeordneten Makrogrobgefüge und einem diese Grobaggregate weiter aufteilenden Makrofeingefüge differenziert. AG Boden, 2005

24 Bodengefüge / Bodenstruktur Grundgefüge keine Absonderung zu Aggregaten erfolgt Aggregatgefüge Bodeneinzelteilchen fügen sich zu Aggregaten bestimmter Größe und Form zusammen Makrogrobgefüge entsteht durch Quellungs- und Schrumpfungsvorgänge in tonreichen Böden (Absonderungsgefüge); Gefügeelemente > 50 mm Makrofeingefüge entsteht durch Quellungs- und Schrumpfungsvorgänge (Absonderungsgefüge) oder bodenbiologische Prozesse (Aufbaugefüge); Gefügeelemente < 50 mm Einzelkorngefüge Kittgefüge Kohärentgefüge Rissgefüge Säulengefüge Schichtgefüge Krümelgefüge Subpolyedergefüge Polyedergefüge Plattengefüge

25 Gefügearten, die Sie (er)kennen sollten Einzelkorngefüge Kohärentgefüge Kittgefüge Rissgefüge Plattengefüge Polyeder Subpolyeder Krümelgefüge ein koh kit ris pla pol sub kru Bodenteilchen (Minerale, Gesteinsstückchen) liegen lose nebeneinander; typisch für humusarme Horizonte aus Sand Bodenteilchen bilden eine zusammenhaftende, nicht gegliederte Masse; typisch für nicht aggregierte bindige Böden (z.b. Schluffböden) Einzelkörner miteinander verkittet z.b. häufig durch Fe- Verbindungen ( Bs- oder Sw-Horizonte: Ortstein, Raseneisenstein) oder durch Kalkausfällung ( Wiesenkalk) typisches Absonderungsgefüge durch Quellung und Schrumpfung von Tonmineralen entstanden glatte horizontal liegende Grenzflächen; meist durch mechanische Verdichtung (z.b. durch Holzernte) entstanden Aggregate mit Durchmesser mm; scharfkantig brechend; glatte Oberflächen (z.b. Bt-Horizonte) Aggregate mit Durchmesser mm; stumpfkantig brechend; rauhe abgerundete Oberflächen; häufig Bv-Horizonte biogenes Aufbaugefüge; 1-5 mm messende rundliche Aggregate mit sehr rauher Oberfläche; häufig in Ah-Horizonten mit hoher biologischer Aktivität (Humusform Mull)

26 Bodendichte

27 Bodendichte [g/cm³] (syn:. Trockenrohdichte TRD, Trockenraumgewicht TRG, Lagerungsdichte) Festsubstanzdichte [g/cm³] (z.b. Dichte von reinem Quarz =2,65 g/cm³) ofentrockene Bodenprobe (105 C) Entfernung aller Poren Festsubstanz + luftführende Poren Festsubstanz V B = 100 cm³ M B = 130 g TRD = 1,3 g/cm³ V FS = 50 cm³ M FS = 130 g D FS = 2,6 g/cm³

28 Bodendichtebestimmung durch volumenbezogene Probennahme Stechzylinder (V=100cm³) 1) Trocknung des gesamten entnommenen Bodenvolumens bei 105 C 2) Wägung der absolut trockenen Probe (ATRO-Masse) M B 3) Berechnung der Bodendichte: TRD = M B / 100 cm³

29 [g/cm³] 1,0 Humusauflagen Ah-Horizonte Dichte von Bodenhorizonten Verdichtungshinweise bei Oberböden 1,5 2,0 C-Horizonte pleistozäner Sande ausgetrocknete Tonaggregate, Bt-Horizonte Konkretionen aus Ortstein, Raseneisenstein 2,5 quarzreiche Gesteine

30 Boden- Verdichtung Primärporen körnungsabhängig Sekundärporen (z.b. Schwundrisse) gefügeabhängig ökologische Effekte ab TRD > ca. 1,4 g/cm³ Folgen der Bodenverdichtung Zerstörung der Bodenstruktur (Gefüge) Reduktion des Gesamtporenvolumens Zunahme der Bodendichte Verringerung v.a. des Grobporenanteils ggf. Erhöhung des Feinporenanteils Ökologische Veränderungen Störung des Lufthaushalt: Erhöhung der CO 2 -Konzentration, O 2 -Mangel biologische Aktivität reduziert Dränung verschlechtert, Oberflächenabfluss Durchwurzelbarkeit eingeschränkt pflanzenverfügbares Bodenwasser reduziert

31 Bodenverdichtung nach Durchforstung (Bsp. Schorfheide) Harvester Timberjack (810B und 1110) Gewicht: 10,4 t / 13,7 t Reichweite: 9,5 m Nutzlast: 9 t / 11 t Eintiefungen auf den Hauptabfuhrgassen nach der Durchforstung bis zu 20 cm Bodendichte im Bereich der Fahrspuren (Messwerte, LFE): Oberboden natürlich: 0,9 1,2 g/cm³ Oberboden befahren: 1,3 1,5 g/cm³ Rückegassen verhindern eine flächenhafte Bodenverdichtung!

32 Kennwerte des Wasser- und Lufthaushalts

33 Körnung und Porung Beispiel: Podsol aus Flugsand in natürlicher Lagerung Poren Festsubstanzvolumen TRD [cm] 0 fein mittel grob gs ms fs U T 1,0 g/cm³ 1,3 g/cm³ 50 1,5 g/cm³ 1,6 g/cm³ ,6 g/cm³ 200 0% 20% 40% 60% 80% 100%

34 Porenvolumen und Porengrößen Grobporen (> 10 µm) Mittelporen (0,2 10 µm) Feinporen (< 0,2 µm) Gesamtporenvolumen (GPV) werden durch die Schwerkraft entwässert; nach Entwässerung luftgefüllt ökologische Bedeutung: Durchlüftung, Dränung, Durchwurzelbarkeit des Bodens, Lebensraum für Bodenorganismen S >> L > U >> T enthalten kapillar gebundenes pflanzenverfügbares Wasser (Boden = Schwamm); Humus erhöht Mittelporenanteil bei Sanden ökologische Bedeutung: Eindringen von Wurzelhaaren, Wasseraufnahme, Lebensraum für Mikroorganismen U > L > T > S sind unter humiden Bedingungen stets wasserführend; Wasser wegen zu starker Bindung (Adsoptionswasser) nicht pflanzenverfügbar; sind weitgehend unbelebt T >> U > L >> S Summe der Fein-, Mittel- und Grobporen; bei Tonböden aufgrund sperriger Lagerung und abstoßender Oberflächenkräfte der Tonminerale maximal T >> U, L, S

35 Adsorptionswasser Kapillarwasser + = Haftwasser luftführende Pore nach Niederschlag Sickerwasser führend

36 Bestimmung der Porenanteile ( Bindungsintensität des Bodenwassers) 1) Aufsättigung der Bodenprobe 2) 100cm³ Kompressor 300 hpa (pf 2,5) abgesaugtes Bodenwasser (Bsp.) 30ml 30 ml = 30 cm³ Wasser = Volumen der Grobporen 30 Vol-% 3) 100cm³ hpa (pf 4,2) 15ml 15 ml = 15 cm³ Wasser = Volumen der Mittelporen 15 Vol.-% 4) Bestimmung des Restwassers durch Trocknung bei 105 C (Trockenschrank) und Wägung Trockenschrank 3 g = 3 cm³ Wasser = Volumen der Feinporen 3 Vol.-%

37 Kennwerte des Wasser- und Lufthaushalts Saugspannung [hpa] weite Grobporen enge Grobporen Mittelporen Feinporen < > pf-wert < 1,8 1,8-2,5 2,5 4,2 > 4,2 Äquivalentdurchmesser [µm] Bodenwasser > ,2 < 0,2 schnell bewegliches Sickerwasser langsam bewegliches pflanzenverfügbares nicht pflanzenverfügbares Haftwasser Kennwerte Luftkapazität nutzbare Feldkapazität Feldkapazität Totwasser Gesamtporenvolumen

38 pf-kurve - Beziehung zwischen Saugspannung und Wassergehalt - 50 Wassergehalt [Vol.-%] pf 1.8 (Feldkapazität) pf 4.2 (Permanenter Welkepunkt) 40 TON LEHM 30 SAND Dränwasser verfügbares Wasser Totwasser pf-wert

39 Ableitung der Kennwerte nutzbare Feldkapazität (nfk) Feldkapazität (FK) Luftkapazität (LK) nutzbare Feldkapazität im effektiven Wurzelraum *) (nfk WE ) kapillarer Aufstieg (v kap ) pflanzenverfügbares Bodenwasser (W pfl ) *) effektiver Wurzelraum: rechnerisch bestimmte Äquivalenttiefe des Bodenbereiches, aus dem die nutzbare Feldkapazität von den Pflanzenwurzeln ausgeschöpft werden kann.

40 Einheiten 1 Vol.-% = 1 l pro m² und 10 cm Tiefe 100 cm 100 cm 100 cm * 100 cm * 10 cm = cm³ 10 cm 1 Liter = cm³ = 1 Vol.-% 1 l/m² = 1 mm 100 cm 100 cm 0,1 cm 1 Liter = cm³ = 100 cm * 100 cm * 0,1 cm = 1 mm Regenhöhe Bsp.: FK = 9 Vol.-% Speichervermögen bis 30 cm Tiefe: 27 mm, d.h. 27 l/m² Niederschlag füllen den Bodenspeicher bis 30 cm Tiefe auf!

41 Ableitung von Kennwerten des Wasserhaushaltes Humusgehalt Bodenart eff. Lagerungsdichte Feldkapazität (FK) nutzbare Feldkapazität (nfk) Luftkapazität (LK) Im Gelände können die Kennwerte des Wasser- und Lufthaushaltes aufgrund der Profilansprache aus Humusgehalt, Bodenart und effektiver Lagerungsdichte abgeleitet werden. Sie werden für jeden Bodenhorizont bestimmt. Die Einheiten von LK, FK und nfk sind Vol.-%. Bei Böden mit bedeutendem Grobbodenanteil (=Skelettanteil) ist die dem volumenbezogenen Skelettgehalt entsprechende Wassermenge von der FK bzw. nfk abzuziehen. Beispiel: nfk sei 12 Vol.-%; Skelettanteil 60 %; Horizontmächtigkeit 1,3 dm. Dann ist die Speicherleistung dieses Bodenhorizontes für pflanzenverfügbares Wasser = 12 Vol.-% * 0,4 * 1,3 dm = 6,24 l/m². Dabei ergibt sich der Faktor 0,4 aus: (100 % - 60 %) / 100%

42 Schätzen des Grobbodenanteils

43 HUMUSGEHALT Bodenfarbe (z.b. 10 YR 3/2) Hauptbodenart (z.b. Sand) Humusgehalt Value-Wert Humusgehalt [Gew.-%] Sande Schluff, Lehm, Ton 6,5 0 (h0) 0 (h0) 6 0 (h0) 0 (h0) 5,5 0 (h0) 0,2 (h1) 5 0,2 (h1) 0,4 (h1) 4,5 0,3 (h1) 0,7 (h1) 4 0,7 (h1) 1,2 (h2) 3,5 1,2 (h2) 2,2 (h3) 3 2,2 (h3) 4,0 (h3) 2,5 4,5 (h3) > 5,0 (h4) 2 > 6,0 (h4) Achtung: Wenn der Chroma-Wert >= 3,5 ist, wird der Value-Wert um 0,5 erhöht; wenn der Chroma-Wert >= 6 ist, wird der Value-Wert um 1 erhöht.

44 7,5 YR 4/6

45 Bewertung des Humusgehaltes: (h0) kein Humus (h1) sehr schwach humos (< 1%) (h2) schwach humos (1-2 %) (h3) mittel humos (2-5 %) (h4) stark humos (5-10 %) (h5) sehr stark humos (10-15 %) (h6) extrem humos (Anmoor, % Humus) (h7) Torf (> 30 % Humus)

46 Bestimmung der Bodenart mittels Fingerprobe Die Bodenart kann im Gelände mittels Fingerprobe ermittelt werden. Die Bodenprobe wird so befeuchtet, dass beim Pressen kein Wasser austritt; sie befindet sich in "frischem" Zustand. Anschließend wird die Probe in den Handtellern gerollt, in der Handfläche zerrieben und zwischen Daumen und Zeigefinger gequetscht, um ihre Körnigkeit, Bindigkeit und Formbarkeit zu prüfen.

47 1. Versuch, die Probe zwischen den Handtellern zu einer bleistiftdicken Wurst auszurollen a) ausrollbar zu 4 b) nicht ausrollbar zu 2 2. Prüfen der Bindigkeit zwischen Daumen und Zeigefinger a) bindig, formbar, haftet am Finger lehmiger Sand Sl2 bis Sl4 b) nicht bindig zu 3 3. Zerreiben in der Handfläche a) in den Fingerrillen mehlig-stumpfe Feinsubstanz sichtbar schluffiger Sand Su2 bis Su4 b) in den Fingerrillen keine Feinsubstanz sichtbar Reinsand Ss 4. Versuch, die Probe zu einer Wurst von halber Bleistiftstärke auszurollen a) ausrollbar zu 10 b) nicht ausrollbar zu 5 5. Prüfen der Bindigkeit zwischen Daumen und Zeigefinger a) bindig, haftet deutlich am Finger zu 6 b) nicht oder schwach bindig zu 7 6. Beurteilen von Feinsubstanz und Sandanteil a) wenig Feinsubstanz, nur klebrige Sandkörner ("Honigsand") toniger Sand St2 bis St3 b) viel Feinsubstanz, Sandkörner sicht und fühlbar stark sandiger Lehm Ls4 c) viel Feinsubstanz, samtartig mehlig, kaum Sandkörner schluffiger Lehm Lu 7. Beurteilen von Bindigkeit und Sandanteil a) deutlich Sandkörner sicht und fühlbar, nicht bindig sandiger Schluff Us b) deutlich Sandkörner sicht- und fühlbar, schwach bindig sandig-lehmiger Schluff Uls c) nur wenige oder keine Sandkörner sicht- oder fühlbar zu 8 8. Beurteilen der Konsistenz a) samtartig mehlig, nicht bindig Reinschluff Uu b) samtartig mehlig, schwach bindig und formbar, keine toniger Schluff Ut2 bis Ut4 Sandkörner 10. Beurteilen des Sandanteils a) Sandkörner gut sicht und fühlbar, stark rissig sandiger Lehm Ls2 bis Ls3 b) Sandkörner nicht oder kaum fühlbar zu Versuch, die Wurst zu einem Ring zu formen a) schlecht formbar, schwach glänzende Gleitfläche schluffiger Ton Tu2 bis Tu4 b) gut formbar zu Beurteilen der Gleitfläche bei der Quetschprobe a) Gleitfläche stumpf bzw. sehr schwach glänzend toniger Lehm Lt2 bis Lt3 b) Gleitfläche glänzend zu Prüfen zwischen den Zähnen a) Knirschen lehmiger Ton Tl b) butterartige Konsistenz Reinton Tt

48 Besonderheit Reinsande Die Reinsande (T < 5 %; U < 10 %) lassen sich nach ihrem Fein-, Mittel- und Grobsandanteil weiter differenzieren. Diese Differenzierung kann wichtig sein, weil die Fraktionen des Sandes unterschiedliche Eigenschaften haben, die u.a. für die Beurteilung des Wasserhaushaltes von erheblicher Bedeutung sind. Die Ansprache erfolgt am einfachsten unter Verwendung der im Laborpraktikum hergestellten Vergleichsröhrchen mit gesiebten Kornfraktionen. Code Bezeichnung Feinsand [%] Mittelsand [%] Grobsand [%] fs Feinsand fsms mittelsandiger Feinsand msfs feinsandiger Mittelsand ms Mittelsand msgs grobsandiger Mittelsand gsms mittelsandiger Grobsand gs Grobsand

49 EFFEKTIVE LAGERUNGSDICHTE Kriterien Probe zerbröselt komplett, äußerst locker, an der Profilwand sind sehr viele Grobporen sichtbar Probe zerfällt bereits bei leichtem Druck in zahlreiche Bruchstücke oder in ihre Einzelteile. Messer ist mit sehr wenig Kraft in den Boden zu drücken Probe zerfällt nur in wenige Bruchstücke, die von Hand weiter zerteilt werden können; Messer ist mit wenig Kraft in den Boden zu drücken Probe zerfällt nur in sehr wenige große Bruchstücke, die kaum von Hand weiter zerteilbar sind (ausser Sande); Messer ist nur schwer 2 cm in den Boden zu drücken Probe zerfällt nicht (ausser Sande); äußerst fest; Messer nur mit Gewalt in den Boden zu treiben Code Bezeichnun TRD (g/cm³) g S, U L T Ld1 sehr gering < 1.2 < 1.0 < 0.8 Ld2 gering Ld3 mäßig dicht Ld4 dicht Ld5 sehr dicht > 1.8 > 1.7 > 1.4

50 Ableitung von Kennwerten des Wasserhaushaltes Bodenart LK [Vol.-%] nfk [Vol.-%] FK [Vol.-%] Ld1-2 Ld3 Ld4-5 Ld1-2 Ld3 Ld4-5 Ld1-2 Ld3 Ld4-5 Sl2 16,5 12,5 9,0 19,0 17,5 16,0 26,0 24,0 20,5 Sl3 12,5 11,0 7,0 21,5 18,0 15,5 30,5 26,0 23,5 Sl4 12,0 10,0 5,5 20,5 17,0 14,5 33,0 28,5 25,5 Slu 8,5 6,5 5,5 27,5 21,0 17,0 37,5 31,5 28,5 St2 18,5 15,5 11,0 18,5 14,0 13,5 26,0 23,0 21,5 St3-9,0 7,0-15,5 12,5-29,5 26,0 Su2 17,0 13,5 11,0 17,5 16,0 13,0 24,0 21,5 18,5 Su3 11,5 9,0 5,5 23,0 20,5 18,0 32,0 28,0 25,5 Su4 9,5 7,5 4,5 26,5 22,0 20,0 35,0 29,0 27,0 Ls2 9,5 7,0 6,0 21,0 15,5 13,3 40,5 33,5 30,0 Ls3 9,0 6,5 4,5 20,0 15,0 13,0 42,0 33,5 29,0 Ls4 10,5 8,0 4,5 21,0 16,0 12,5 40,0 31,5 28,0 Lt2 8,0 5,0 3,5 17,5 15,0 11,0 47,5 39,0 33,5 Lt3 7,0 3,5 2,5 17,5 14,0 10,0 50,5 43,5 37,5 Lts 5,0 4,5 3,5 17,5 13,5 10,5 48,5 42,0 32,0 Lu 7,5 6,0 4,0 21,0 17,0 14,5 43,5 36,5 33,5 Uu 6,5 3,0-28,5 26,0-39,5 36,5 - Uls 8,5 6,5 3,5 26,0 22,0 19,5 39,5 33,0 30,5 Us 8,0 5,0-27,0 25,5-39,0 33,0 - Ut2 9,0 4,0 2,0 27,0 25,0 21,0 39,0 36,0 32,0 Ut3 9,5 4,5 2,0 25,5 23,5 21,5 38,0 36,0 33,0 Ut4 9,0 5,5 2,5 22,0 20,5 18,0 39,0 36,0 33,5 Tt - 2,5 1,5-16,0 11,0-56,0 47,5 Tl 5,0 3,5 2,0 18,5 14,5 11,0 56,5 50,5 43,5 Tu2 4,0 3,0 2,0 21,5 14,5 11,0 58,0 49,0 42,5 Tu3 6,0 4,5 3,5 21,0 15,5 11,5 52,0 41,5 36,0 Tu4 7,0 5,5 4,0 19,5 16,0 12,0 45,5 37,0 32,5 Reinsande: Bodenart LK [Vol.-%] nfk [Vol.-%] FK [Vol.-%] Ld1-2 Ld3 Ld4-5 Ld1-2 Ld3 Ld4-5 Ld1-2 Ld3 Ld4-5 gsfs 24,0 18,5-17,0 15,5-20,0 17,5 - ms 28,0 25,0-9,0 7,5-13,5 11,0 - msgs 26,0 23,5-11,0 8,0-15,0 11,0 - msfs 23,0 19,5-14,5 12,5-19,0 16,0 - fs 17,5 10,0-21,5 20,0-25,5 24,0 - fsms 22,0 16,0-17,5 16,5-21,0 19,5 -

51 Ableitung von Kennwerten des Wasserhaushaltes Zu- / Anschläge für Humus Bodenart Ss,Su2, Su3, Su4, Sl2, Us, Uu Sl3, Slu, St2, Ut2 Sl4, Uls, Ut3 St3, Ls2. Ls3, Ls4, Lt2, Lts, Lu, Ut4, Tu4, Humusgehalt nfk [Vol.-%] LK [Vol.-%] FK [Vol.-%] h h2 + 0,5-1,5 + 1,5 h3 + 1,0-1,0 + 3,5 h ,0 + 7,5 h5 + 3, ,0 h2 + 0, ,5 h3 + 1,0 + 1,0 + 3,5 h4 + 3,0 + 2,0 + 8,0 h5 + 4,0 + 2,5 + 11,5 h2 + 0,5 + 0,5 + 1,5 h3 + 1,0 + 1,5 + 3,5 h4 + 3,5 + 2,5 + 9,0 h5 + 4,5 + 5,5 + 12,0 h2 + 0,5 + 0,5 + 2,5 h3 + 1,5 + 1,5 + 4,0 h4 + 4,0 + 3,0 + 10,0 Ts4 h5 + 7,0 + 5,0 + 13,5 h2 + 1,0 + 0,5 + 2,5 h3 + 2,5 + 1,5 + 5,0 h4 + 5,5 + 2,5 + 10,5 Lt3, Tu2, Tu3, Tl, Ts2, Ts3, Tt h5 + 10,0 + 4,5 + 15,0 h2 + 2, ,5 h3 + 5, ,5 h4 + 10,5 + 1,0 + 13,0 h5 + 16,0 + 2,0 + 18,0

52 Ableitung von Kennwerten des Wasserhaushaltes Einstufung der nutzbaren Feldkapazität im effektiven Wurzelraum (konventionell We = 1m Tiefe) Code Bezeichnung nfk WE in mm nfkwe1 sehr gering < 60 nfkwe2 gering nfkwe3 mittel nfkwe4 hoch nfkwe5 sehr hoch > 300 Beispiele Regosol aus Kies und Grobsand, Mullrendzina aus Dolomitsand Podsol und Braunerde aus feinsandigem Mittelsand Braunerde aus schwach lehmigem Sand, Hochmoor aus schwach zersetztem Torf Braunerde, Parabraunerde und Vega aus Sandlehmen, Kolluvisol aus Tonschluffen, Niedermoor aus stark zersetztem Torf Schwarzerde und Parabraunerde aus Tonschluffen Einstufung der Luftkapazität Code Bezeichnung Vol.-% Beispiele LK1 sehr gering < 2 Sd Horizont, Sg Horizont LK2 gering 2 4 Bt - Horizont aus stark tonigem Schluff LK3 mittel 4-12 Bt Horizont aus schluffigem Lehm LK4 hoch Bv Horizont aus Lehmsanden LK5 sehr hoch > 20 Bv - Horizont aus kiesigem Mittelsand Ansprüche der Baumarten an die Sauerstoffversorgung ihrer Wurzeln: ELä, Fi > Bu, Dgl > TEi, Ki, Ta > SEi, Erl

53 Der Wasserhaushalt von grundwasserbeeinflussten Böden: Da in grundwasserbeeinflussten Böden kapillarer Aufstieg aus dem Grundwasser in den Wurzelraum erfolgen kann, ist die kapillare Aufstiegsrate (Abk.: v kap oder KR WE ) mit in die Bewertung des Wasserhaushaltes einzubeziehen. W pfl = nfk We + v kap [mm] Das gesamte Dargebot an pflanzenverfügbarem Bodenwasser (W pfl ) ergibt sich aus nfk We plus kapillarem Aufstieg. Für die Berechnung sind die täglichen Aufstiegsraten mit der Dauer der Tage, an denen ein kapillarer Aufstieg stattfindet (konventionell 120 Tage), zu multiplizieren und zur nfk We zu addieren. Zu beachten: 1) Bei Bodenartenwechsel im Bereich zwischen Grundwasseroberfläche und Untergrenze der Hauptwurzelzone ist nur die kleinste Aufstiegsrate mit zur Bewertung heranzuziehen. 2) Auszugehen ist dabei nicht vom aktuellen Grundwasserstand sondern vom mittleren Grundwassertiefstand (Obergrenze des Gr-Horizontes). Bei einer Aufstiegsrate von > 3 mm/tag in den Wurzelraum ist die Vegetation weitgehend unabhängig vom sonstigen Wasserangebot.

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55 Bewertung des kapillaren Aufstiegs aus dem Grundwasser mm/tag Bewertung < 0,5 sehr gering 0,5 1,0 gering 1,0 2,0 mittel 2,0 5,0 hoch 5,0 sehr hoch

56 Prozentuale Flächenverteilung von Flurabstandsklassen an der Gesamtwaldfläche Brandenburgs für vier Stichzeiträume Flurabstand (aufsummiert) April 1970 Okt April 2008 Okt < 1 m 8,3 % 3,6 % 5,8 % 4,2 % < 2 m 17,4 % 11,0 % 14,6 % 11,9 % < 3 m 25,3 % 19,7 % 22,8 % 20,5 % < 4 m 31,2 % 26,6 % 29,1 % 27,3 % < 5 m 35,8 % 31,9 % 33,8 % 32,5 % < 6 m 39,7 % 36,0 % 37,7 % 36,6 % > 6 m 60,3 % 64,0 % 62,3 % 63,4 %

57 Beispiel: Berechnen Sie Wpfl! -20cm Al Su2 Ld3 h2-40cm Bt Tu4 Ld4 h0 >100cm C Ls4 Ld3 h0 WE = 100 cm Grundwasserflurabstand = 200 cm