BodenfunktionenGesteine, Minerale, SubstrateWasser-, Luft- und WärmehaushaltOrganische Bodensubstanz
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Kationenaustausch
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pH-Wert
Bodenversauerung
Pufferung
Anzustrebende pH-Werte
Auswirkungen der Bodenreaktion

Bodenreaktion

1. Wesen der Bodenreaktion

Unter Bodenreaktion ist die Acidität (saure Wir-kung) bzw. Alkalität (alkalische Wirkung) des Bodens zu verstehen, hervorgerufen durch die Menge der vor-handenen H-Ionen je Liter, d.h. der H+-Konzen-tration.“ - beruht darauf, dass die Bodenfestsubstanz Protronen in die Bodenlösung gibt - Protronen stammen von den Austauschern des Bodens, untergeordnet von Säuren und sauren Salzen Verantwortlich für saure Reaktion sind: - A) Protronen bilden mit Wassermolekülen H3O+-Ionen (der Einfachheit halber als H+ bezeichnet); H-Ionen können direkt von den anorganischen Austauschern in die Bodenlösung gelangen - B) funktionelle Gruppen mit dissoziationsfähigen H+ an organischen (z.B. Huminstoffe mit R-COOH, R-C-OH, R-C-NH2) und anorganischen (z.B. Tonminerale, Oxide) Austauschern - C) die austauschbaren Al- und Fe-Ionen 3 Arten der Bodenacidität: 1.) aktuelle B.: kennzeichnet die jeweils in der Bodenlösung vorhandenen H-Ionen 2.) potentielle B.: umfaßt die an den Austauschern sorbierten H-, Al- und Fe- Ionen austauschbare Al-Ionen tragen zur Bodenacidität bei, weil sie im wässrigen Milieu H+-Ionen abgeben: Al3+ + 3 H2O = Al(OH)3 + 3 H+ Al-Ion wird in saurer Bodenlösung durch H-Ionen aus Al-haltigen Silikatgittern ausgetauscht (Tonzerstö-rung!) 3.) Gesamtacidität: aktuelle + potentielle B.

2. Wichtige Säurequellen im Boden

a) Kohlensäure  entsteht durch Atmung der Bo-denfauna und der Wurzeln, sowie der Zersetzung von Biomasse CO2 + H2O  H2CO3 b) niedermolekulare organische Säuren (z.B. Oxal-säure; Milchsäure)  entstehen durch Abbau von Streustoffen; werden oft rasch zu CO2 und H2O mineralisiert c) Fulvo- und Huminsäuren  entstehen während Humifizierung d) einseitige Assimilation von Kationen durch Wurzeln  Abgabe von äquivalenten Mengen an H+ e) Mineralisation N- und S-haltiger organischer Ver-bindungen  Ammonifikation und Nitrifikati-on; NH4+ und NO3- fördern Export basisch wirkender Kationen: Ca + 2 NH4+  2 NH4+ Ca2+ wird ausgewaschen! NO3- wird kaum sorbiert, sondern wird ausgewaschen, wobei es aus Gründen elektrostatischer Neutralität äquivalente Mengen an basisch wirkenden Kationen mitnimmt f) saure Immissionen  enthalten v.a. H2SO4 und HNO3 g) Oxidation von Sulfiden in hydromorphen Böden 4 FeS2 + 15 O2 + 2 H2O  2 Fe2(SO4)3 + 2 H2SO4 In unseren Breiten dominiert Bodenacidität, Bodenalkalität in Trockengebieten und hohe Na- und Ca-Gehalte in Böden.

3. Maß für die Bodenreaktion

Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus des Zahlenwertes der Wasserstoffionenkonzentration in mol/Liter: pH = - log H+ - pH von potentia hydrogenii - chemisch reines Wasser ist in außerordentlich geringem Maße in Ionen zerfallen: H2O = H+ + OH- - das entstandene H+-Ion reagiert weiter und geht sofort auf ein anderes Wassermolekül über (hydratisiert): 2 H2O  H3O+ + OH- - es wurde festgestellt, dass 10 Millionen Liter reinen Wassers bei 20°C 1 g-Äquivalent H- und 1 g-Äquivalent OH-Ionen enthalten 1 Liter Wasser enthält 0,0000001 bzw. 10-7 g-Äquivalente Wasserstoff- und 10-7 g-Äquivalente Hydroxylionen Das Produkt dieser frei neben den Wassermolekülen existierenden Ionen ist konstant  es wird Ionenprodukt des Wassers genannt: H+ x OH- = 10 –14 = konstant - Protronenkonzentrationen (H+) in wässrigen Lösun-gen: zwischen 10 –14 und 1 mol/l (pH 14 – pH 0) - pH-Werte von Böden: zwischen pH 3 und pH 11 - Konzentration der H-Ionen verzehntfacht sich von pH-Zahl zu pH-Zahl - mit fallender pH-Zahl steigt die Konzentration der H-Ionen - Konzentrationsunterschied zwischen niedrigeren pH-Zahlen ist höher als bei höheren pH-Zahlen (so ist pH 2 = 0,01 g H+ /l und pH 5 = 0,00001 g H+ /l) Einteilung: pH = 7: (H+) = (OH-) = 10 –7 mol/l  „neutral“ pH > 7: (H+) < 10 –7 mol/l  „alkalisch“ pH < 7: (H+) > 10 –7 mol/l  „sauer“