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Sieb-und Schlämmanalyse (nach Köhn)

Prinzip

Bei der Ermittlung der Körnung ist es zunächst erforderlich, den Boden durch eine geeignete Vorbehandlung in seine Elemente zu zerlegen, d.h. bis zu den einzelnen Gesteinspartikeln und Mineralkörnern. Die Vorbehandlung soll Verkittungen und Verklebungen lösen sowie die Bildung von Flocken aus kleinen Teilchen (insbesondere Tonteilchen) verhindern bzw. vorhandene Flocken aufteilen (dispergieren) (siehe auch Flockung und Dispergierung). Dazu ist die Zerstörung von organischen Kitt- und Klebstoffen, die Lösung von mineralischen Kittsubstanzen (insbesondere Kalziumkarbonat und Eisenoxidhydrat) sowie die Entfernung von flockend wirkenden Kalziumionen aus den Ionenschwärmen der Teilchen und der Bodenlösung erforderlich. Deshalb wird der Boden mit Na4P2O7 (Natriumpyrophosphat) behandelt. Gegebenenfalls müssen bei hohen Gehalten organische Stoffe zusätzlich mit H2O2 (Wasserstoffperoxid) und Karbonate mit HCl (Salzsäure) oder Ammoniumazetatlösung zerstört werden. Humus ist bei einem Anteil von 2,5 ... 10 %, Kalziumkarbonat ab 2 ... 15 % zu entfernen. Über diese Gehalte hinaus ist die Korngrössenzusammensetzung nicht reproduzierbar zu bestimmen.

Siebanalyse

Die gröberen Fraktionen werden durch Sieben von den feineren abgetrennt. Der Siebsatz besteht aus einem oberen Sieb mit 0,6 mm, einem mittleren Sieb mit 0,2 mm und einem unteren Sieb mit 0,06 mm Maschenweite.

Pipettanalyse (Schlämmanalyse)

Zur Ermittlung der feineren Fraktionen (< 0,063 mm) benutzt man die Schlämmanalyse der Radius r kugelförmiger Teilchen ist nach der Formel von STROKES mit ihrer Sinkgeschwindigkeit v in Wasser, dem Unterschied der Dichte der Teilchen ϱ a und des Wassers ϱw, der temperaturabhängigen Viskosität des Wassers ηw sowie der Erdbeschleunigung g verknüpft.

v = 2/9 * r²(ϱaw)/ ηw * g

Man bestimmt daher mit der Schlämmanalyse Fraktionen von Teilchen gleicher Sinkgeschwindigkeit, für die sich ein Äquivalentdurchmesser (Durchmesser von kugelförmigen Teilchen gleicher Dichte und gleicher Sinkgeschwindigkeit) angeben lässt.

Zu festgelegten Zeiten werden mit einer Pipette aus einer vorgegebenen Tiefe kleine Mengen (z.B. 10 ml) aus einer Bodensuspension entnommen, die unmittelbar vor der Untersuchung aufgeschüttelt und dann dem Absetzen überlassen wurde. In einer solchen Suspension sinken die größeren Teilchen schneller als feine Teilchen ab. Bei unterschiedlichen Entnahmezeiten werden deshalb jeweils nur bestimmte Teilchengrößen erfasst. Je länger die Entnahmezeit, um so feiner sind die Teilchen, die noch in der Entnahmetiefe vorhanden sind. Die Menge einer bestimmten Kornfraktion ergibt sich dann aus der Differenz der Bodenmengen von zwei aufeinanderfolgenden Entnahmezeiten. Die Wägegläschen mit den Pipettproben werden im Trockenschrank bei 105 °C eingedampft und nach Abkühlung im Exikator auf einer Analysenwaage auf 1/10 mg genau gewogen.

Temperatur in °C Entnahme
1 (< 63 µm) 2 (< 20 µm) 3 (< 6,3 µm) 4 (< 2 µm)
16 34'' 5'09'' 51'52'' 8h35'
17 33'' 5'01'' 50'32'' 8h21'
18 33'' 4'53'' 49'17'' 8h09'
19 32'' 4'46'' 48'03'' 7h57'
20 31'' 4'39'' 46'53'' 7h45'
21 30'' 4'32'' 45'46'' 7h34'
22 29'' 4'26'' 44'41'' 7h23'
23 29'' 4'20'' 43'40'' 7h13'