RegistrierterBenutzer
366
Bearbeitungen
Zeile 1: | Zeile 1: | ||
{{Vorlage:WorkInProgress}} | {{Vorlage:WorkInProgress}} | ||
[[Kategorie:Böden]] | [[Kategorie:Böden]] | ||
<!-- | |||
Die Kationenaustasuchkapazität gibt Auskunft über die Menge an Kationen, die in einem Boden adsorbiert und bei Bedarf gegen in Lösung befindliche Kationen ausgetauscht werden können.<ref> | Die Kationenaustasuchkapazität gibt Auskunft über die Menge an Kationen, die in einem Boden adsorbiert und bei Bedarf gegen in Lösung befindliche Kationen ausgetauscht werden können.<ref name="Spektrum"> URL: https://www.spektrum.de/lexikon/geowissenschaften/kationenaustauschkapazitaet/8248 (Stand: 04.08.2022)</ref> | ||
In Böden befinden sich wichtige Nährstoffe, die Pflanzen für ihr Wachstum benötigen. Dazu zählen Natrium (Na+), Kalium (K+), Magnesium (Mg2+) oder Calcium (Ca2+). Es können allerdings auch Schadstoffe wie z.B. Cadmium, Blei oder Quecksilber von den Pflanzen aufgenommen werden<ref>Bayerisches Landesamt für Umwelt (2021) URL: https://www.lfu.bayern.de/boden/boeden_brauchen_wissenschaft/chemie/kationen/index.htm (Stand: 04.08.2022)</ref> | In Böden befinden sich wichtige Nährstoffe, die Pflanzen für ihr Wachstum benötigen. Dazu zählen Natrium (Na+), Kalium (K+), Magnesium (Mg2+) oder Calcium (Ca2+). Es können allerdings auch Schadstoffe wie z.B. Cadmium, Blei oder Quecksilber von den Pflanzen aufgenommen werden<ref>Bayerisches Landesamt für Umwelt (2021) URL: https://www.lfu.bayern.de/boden/boeden_brauchen_wissenschaft/chemie/kationen/index.htm (Stand: 04.08.2022)</ref> | ||
__TOC__ | __TOC__ | ||
Zeile 8: | Zeile 8: | ||
==Austausch von Kationen== | ==Austausch von Kationen== | ||
Der Austausch von Kationen basiert auf der Grundlage von Ionenaustausch-Prozessen | Der Austausch von Kationen basiert auf der Grundlage von Ionenaustausch-Prozessen | ||
zwischen Bodenpartikeln, Bodenlösung und Pflanzenwurzeln.<ref name="Umwelt-Bildungszentrum-Steiermark">Umwelt-Bildungszentrum-Steiermark https://www.ubz-stmk.at/fileadmin/ubz/upload/Materialien/Stundenbilder/Natur_Lebensraeume/Natur-Lebensraeume_OS_2014_Ionenaustausch_im_Boden.pdf (Stand: 11.08.2022) </ref> Letztere scheiden bei der Zellatmung u.a. H+ Ionen aus und geben sie an die Bodenlösung ab.<ref name="Umwelt-Bildungszentrum-Steiermark" /> Im Austausch wird dafür eine äquivalente Menge an Kationen aus der Bodenlösung aufgenommen.<ref name="Umwelt-Bildungszentrum-Steiermark" /> | zwischen Bodenpartikeln, Bodenlösung und Pflanzenwurzeln.<ref name="Umwelt-Bildungszentrum-Steiermark">Umwelt-Bildungszentrum-Steiermark URL: https://www.ubz-stmk.at/fileadmin/ubz/upload/Materialien/Stundenbilder/Natur_Lebensraeume/Natur-Lebensraeume_OS_2014_Ionenaustausch_im_Boden.pdf (Stand: 11.08.2022) </ref> Letztere scheiden bei der Zellatmung u.a. H+ Ionen aus und geben sie an die Bodenlösung ab.<ref name="Umwelt-Bildungszentrum-Steiermark" /> Im Austausch wird dafür eine äquivalente Menge an Kationen aus der Bodenlösung aufgenommen.<ref name="Umwelt-Bildungszentrum-Steiermark" /> | ||
Diese Kationen adsorbieren an negativ geladenen Tonmineralen und Ton-Humus-Komplexen.<ref name="laborins"> | Diese Kationen adsorbieren an negativ geladenen Tonmineralen und Ton-Humus-Komplexen.<ref name="laborins"> Labor Ins AG URL: https://www.laborins.ch/wp-content/uploads/2021/01/Kationenaustauschkapazitaet_Broschuere.pdf (Stand: 11.08.2022) </ref> | ||
Es wird zwischen basenbildenden und säurebildenden Kationen unterschieden. Zu den ersteren zählen Natrium (Na+), Kalium (K+), Magnesium (Mg2+) und Calcium (Ca2+), zu den letzteren Wasserstoff (H+), Aluminium (Al3+) und Eisen, Fe3+).<ref name="laborins" /> | Es wird zwischen basenbildenden und säurebildenden Kationen unterschieden. Zu den ersteren zählen Natrium (Na+), Kalium (K+), Magnesium (Mg2+) und Calcium (Ca2+), zu den letzteren Wasserstoff (H+), Aluminium (Al3+) und Eisen, Fe3+).<ref name="laborins" /> | ||
Der Vorgang des Austausches ist reversibel und bereitet eine Grundlage für eine gute Nährstoffverfügbarkeit im Boden.<ref name="laborins" /> | Der Vorgang des Austausches ist reversibel und bereitet eine Grundlage für eine gute Nährstoffverfügbarkeit im Boden.<ref name="laborins" /> | ||
Die Affinität der Kationen an den Austauscheroberflächen zu adsorbieren ist von ihrer Ladung (Wertigkeit) und der Größe (Ionenradius) abhängig.<ref name="Amelung">. [https://opac.ub.uni-muenchen.de/TouchPoint/perma.do?q=+0%3D%225635392%22+IN+%5B2%5D&v=sunrise&l=de| Amelung, W., Blume, H.-P., Fleige, H., Horn, R., Kandeler, E., Kögel-Knabner, I., Kretzschmar, R., Stahr, K., Wilke, B.-M. (2018): Scheffer/Schachtschabel Lehrbuch der Bodenkunde, 17. Auflage, Springer Spektrum, Heidelberg.]</ref> (Stand: 11.08.2022) </ref> Je höher die Wertigkeit ist, desto stärker werden sie durch elektrostatische Kräfte von negativ geladenen Austauscheroberflächen angezogen. (z. B. Na+ < Mg2+ < Al3+ < T4+).<ref name="Amelung" /> Bei Kationen mit gleicher Wertigkeit steigt die Affinität mit Zunahme des Kationenradius. (z. B. Li+ < Na+ < K+ < Rb+ < Cs+).<ref name="Amelung" /> | Die Affinität der Kationen an den Austauscheroberflächen zu adsorbieren ist von ihrer Ladung (Wertigkeit) und der Größe (Ionenradius) abhängig.<ref name="Amelung">. [https://opac.ub.uni-muenchen.de/TouchPoint/perma.do?q=+0%3D%225635392%22+IN+%5B2%5D&v=sunrise&l=de| Amelung, W., Blume, H.-P., Fleige, H., Horn, R., Kandeler, E., Kögel-Knabner, I., Kretzschmar, R., Stahr, K., Wilke, B.-M. (2018): Scheffer/Schachtschabel Lehrbuch der Bodenkunde, 17. Auflage, Springer Spektrum, Heidelberg.]</ref> (Stand: 11.08.2022) </ref> Je höher die Wertigkeit ist, desto stärker werden sie durch elektrostatische Kräfte von negativ geladenen Austauscheroberflächen angezogen. (z. B. Na+ < Mg2+ < Al3+ < T4+).<ref name="Amelung" /> Bei Kationen mit gleicher Wertigkeit steigt die Affinität mit Zunahme des Kationenradius. (z. B. Li+ < Na+ < K+ < Rb+ < Cs+).<ref name="Amelung" /> <ref name="Spektrum" /> | ||
==Kationenaustaschkapazität== | ==Kationenaustaschkapazität== | ||
Man unterscheidet zwischen effektiver (KAKeff in cmolc kg-1) und potentieller Kationenaustauschkapazität (KAKpot in cmolc kg-1). Erstere wird bei bodeneigenen pH-Wert aus der Summe der Ladungen aller austauschbaren Hauptkationen (Ca2+, Mg2+, K+, Na+, Al3+, H+) bestimmt, letztere umfasst alle Kationen bei einem pH von 8,1 die potentiell desobierbar sind. | Man unterscheidet zwischen effektiver (KAKeff in cmolc kg-1) und potentieller Kationenaustauschkapazität (KAKpot in cmolc kg-1).<ref name="Amelung" /> Erstere wird bei bodeneigenen pH-Wert aus der Summe der Ladungen aller austauschbaren Hauptkationen (Ca2+, Mg2+, K+, Na+, Al3+, H+) bestimmt, letztere umfasst alle Kationen bei einem pH von 8,1 die potentiell desobierbar sind.<ref name="Amelung" /> | ||
Der prozentuale Anteil der basischen Kationen in der KAKeff wird als Basensättigung | Der prozentuale Anteil der basischen Kationen in der KAKeff wird als [[Basensättigungsgrad|Basensättigung]] bezeichnet.<ref name="Amelung" /> | ||
==Bodenfruchtbarkeit== | ==Bodenfruchtbarkeit== | ||
Die basenbildenden Kationen sind für Pflanzen wichtige Nährstoffe. Je mehr davon an Tonmineralen und Huminstoffen adsorbiert sind, desto höher ist die Bodenfruchtbarkeit. Deshalb hängt die Kationenaustauschkapazität sehr stark vom Bodentyp ab. Da Sand überwiegend aus Quarz besteht und eine geringe spezifische Oberfläche besitzt, hat er kein gutes Speichervermögen. Aus diesem Grund sind auf sandigen Böden eher Pflanzen anzutreffen, die mit dieser Nährstoffarmut und Trockenheit zurechtkommen. Aufgrund ihrer hohen spezifischen Oberfläche und ihrer Struktur sind Tone in der Lage, viele Kationen zu binden. Humus besitzt ebenfalls eine hohe spezifische Oberfläche und ist deshalb auch in der Lage, Kationen reversibel anzulagern.<ref name="laborins" /> | |||
==Einfluss des pH-Wertes auf die Kationenaustauschkapazität== | ==Einfluss des pH-Wertes auf die Kationenaustauschkapazität== | ||
Ein weiterer, wichtiger Einflussfaktor ist der pH-Wert. Je höher dieser ist, desto, höher ist auch die Kationenaustauschkapazität. Die Bindung, der Wasserstoffionen ist im Gegensatz zu den basischen Kationen viel fester. Dies hat zur Folge, dass die Plätze für die Nährstoff-Kationen K, Mg und Ca blockiert sind. Analog gilt das auch für die sauren Kationen Aluminium und Eisen. Durch Niederschläge, biologische Aktivität und Pflanzenwuchs werden regelmäßig g H-Ionen zugeführt und verursachen ein langsames aber unaufhaltsames sinken des pH-Werts in Böden. | Ein weiterer, wichtiger Einflussfaktor ist der pH-Wert. Je höher dieser ist, desto, höher ist auch die Kationenaustauschkapazität. Die Bindung, der Wasserstoffionen ist im Gegensatz zu den basischen Kationen viel fester. Dies hat zur Folge, dass die Plätze für die Nährstoff-Kationen K, Mg und Ca blockiert sind. Analog gilt das auch für die sauren Kationen Aluminium und Eisen. Durch Niederschläge, biologische Aktivität und Pflanzenwuchs werden regelmäßig g H-Ionen zugeführt und verursachen ein langsames aber unaufhaltsames sinken des pH-Werts in Böden.<ref name="laborins" /> | ||
==Referenzen== | ==Referenzen== | ||
Zeile 28: | Zeile 29: | ||
==Autor:innen== | ==Autor:innen== | ||
{{Autor|1=Karin Meisburger}} | {{Autor|1=Karin Meisburger}}--> | ||
[[Kategorie:Böden]] | [[Kategorie:Böden]] |