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Bodenkunde-Praktikum 1 Sommersemester 2005 Versuch 8: Austauschbare Kationen und Kationenaustauschkapazität Gruppe 16: Rouven Rapp Christian Brand Katharina.

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1 Bodenkunde-Praktikum 1 Sommersemester 2005 Versuch 8: Austauschbare Kationen und Kationenaustauschkapazität Gruppe 16: Rouven Rapp Christian Brand Katharina Beckmann

2 Gliederung 1. Einleitung: Was ist die KAK? 1.1 Warum ist die KAK wichtig? 2. Materialien 3. Vorbehandlung der Probe 3.1 Versuchsdurchführung 3.2 Berechnung der Rohdaten 4. Auswertung der Ergebnisse 5. Fazit

3 1. Was ist die KAK ? Summe aller austauschbaren Kationen im Boden Isomorpher Ersatz von höher- durch niederwertige Kationen in Silicaten entsteht negative Ladung, die konstante Austauschkapazität hat und frei von äußeren Bedingungen im Boden ist (permanente Ladung) an austauschbaren Kationen interessieren vor allem Na, K, Ca, Mg, Al, da sie Stoffhaushalt, Versorgung der Pflanzen mit Nährstoffen, Gefüge, Wasser- und Lufthaushalt beeinflussen

4 sorbierte Kationen werden durch permanente und variable Ladung im Boden so fixiert, dass sie nur durch Austausch in Bodenlösung übergehen dort können Kationen weiter tiefenverlagert oder über Wurzeln von Pflanzen aufgenommen werden variable Ladung von pH-Wert und Ionenstärke abhängig, daher steigt KAK mit zunehmenden pH-Wert effektive KAK: Anzahl der tatsächlichen freien Kationenbindungsplätze je nach pH-Wert des Bodens potentielle KAK ist maximale Anzahl von freien Kationenbindungsplätzen

5 1.1 Warum ist die KAK so wichtig ? die KAK liefert Informationen über Nährsalzversorgung der Vegetation, was insbesondere für landwirtschaftliche Belange wichtig ist Art und Menge sowie Mengenverhältnisse austauschbarer adsorbierter Kationen interessant da diese chemische und physikalische Bodeneigenschaften beeinflussen sowie Aufschluss über Bodenentwicklung geben durch Austauschverhalten eines Bodens gegenüber bestimmten Kationen, Rückschlüsse auf Art und Zustand der Austauscher möglich

6 2. Materialien Proben der Parabraunerde aus Löß aus den Horizonten A p (0-30cm), A l (30-55cm), und B t (>55cm) Probenentnahme: in Klein-Gleidingen bei Braunschweig am

7 Bodenproben aus Podsol in glazialen Dünengebiet Probenentnahme: bei Gifhorn am Proben stammen aus A he - Horizont (0-20 cm) die Probe K-0 war eine unbehandelte Probe die anderen Proben (K-1 - K-4) wurden nachträglich stufenweise aufgekalkt

8 3. Vorbehandlung der Proben 2 x 5 g jeder Probe in Zentrifugenbecher abwiegen mit 24ml 0,2n Barium-Chlorid-Lösung als Austauschlösung versetzen und gut schütteln, damit ganzes Material in Lösung geht 5 Minuten bei 4500 Umdrehung pro Min zentrifugiert Überstand in 100ml-Messkolben geben dieser Vorgang wird 4mal durchgeführt mit BaCl-Lösung auf 100ml auffüllen

9 3.1 Versuchsdurchführung Bestimmung des Gehaltes von K, Na, Ca und Mg: je Probe wurden 10ml-Extraktionslösung durch 0,45µm Zellulose-Nitrat-Membranfilter in ein Autosampler- Probengefäß filtriert im Atom-Absorptionsspektrometer wurden die Konzentrationen von K, Na, Ca und Mg in mg/l bestimmt von jeder Probe wurden dazu 0,5ml abgefüllt und mit destilliertem Wasser auf 10ml verdünnt 1ml Cäsiumchlorid-Lanthanchlorid-Pufferlösung hinzugefügt

10 Bestimmung des Aluminiumgehaltes: 50ml der Extraktlösung mit einer Vollpipette in 250ml Erlenmeyerkolben geben mit 2-3 Tropfen Phenolphtalein als Indikator versetzen mit 0,02n NaOH bis zum Farbumschlag titrieren bei Titration zügig vorgehen, weil sich Kohlensäure bildet und der Farbumschlag wieder zurückgeht verbrauchte Laugenmenge entspricht einer äquivalenten Menge Al

11 3.2 Berechnung der Rohdaten Bestimmung des Al-Gehaltes: mit V NaOH = verbrauchte Menge an 0,02 N NaOH [ml] N NaOH = Normalität von NaOH = 0,02 mmol·ml-1 A liq = Aliquot = 100 ml/50 ml = 2 V Perk = Ausgangs-Perkolatvolumen = 100 ml m B = Boden-Einwaage [g]

12 Bestimmung der K-, Ca-, Na- und Mg-Gehalte: mit C = Konzentration [mg·l-1] VPerk. = Lösungsmenge [ml] mB = Einwaage der Probe [g] mKat. = Kationengehalt [mg] mit u = Atomgewicht [mg·mmol-1]; K (39,0983), Na (22,9898), Ca (40,08) und Mg (24,305) z = Wertigkeit; K (1), Na (1), Ca (2), Mg (2)

13 4. Auswertung der Ergebnisse KAK der Parabraunerde

14 Gemittelte KAK der Parabraunerde Literaturwert der Parabraunerde: KAK eff = 14 mval/ 100g Boden

15 KAK von Podsol (von K1-K4 aufgekalkt)

16 Gemittelte KAK des A he -Horizontes des Podsols Literaturwert des Podsols: KAK pot bei ph-Wert 2,5 = 3,0 mval/ 100g Boden

17 5. Fazit KAK der Böden wird durch Art und Gehalt an Tonmineralen und Humus und dem pH-Wert bestimmt KAK auf einer Parabraunerde ist höher als auf einem Podsol, weil dort mehr feines Material vorliegt und die KAK an pH-Wert und Tonanteil gekoppelt ist für ackerbauliche Bewirtschaftung ist der Boden einer Parabraunerde schließlich besser geeignet als der eines Podsols, da dort eine bessere Nährstoffverfügbarkeit für Kulturpflanzen gegeben ist


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