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Bestimmung des Porenvolumens
Informationen zum Thema
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| Das Volumenverhältnis von fester Bodensubstanz zum Bodenwasser und zur Bodenluft schwankt erheblich in Abhängigkeit von Bodenart und Bodenstruktur. Als grober Anhaltswert gilt folgende Volumenverteilung: Bodensubstanz : Wasser : Luft wie 50 : 25 : 25. Ein ausreichendes Porenvolumen ist die Voraussetzung für die Atmung der Pflanzenwurzeln und Mikroorganismen im Boden und für eine optimale Wasserversorgung der Organismen. Bodenverdichtungen, hervorgerufen durch mechanische Belastung des Bodens, z.B. durch den Reifendruck von Landmaschinen oder durch Trittverdichtungen, schädigen das Pflanzenwachstum.
Porenvolumen von Böden verschiedener Korngrössenzusammensetzung
Das Porenvolumen wird im allgemeinen in Prozenten des gesamten Bodenvolumens ausgedrückt.
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| Böden
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Porenvolumen
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| Sandböden |
32,5 % |
| Lehmböden |
34,5& |
| schwere Lehmböden |
44,1% |
| tonhaltige Lehmböden |
45,1% |
| lehmhaltige Tonböden |
47,1 % |
| schwere Tonböden |
52,9% |
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Versuchsablauf
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| Im Freiland wird ein Stechzylinder (100 ml oder 1000 ml) in den Boden eingedrückt. Der Stechzylinder wird vorsichtig ausgegraben und nachfolgend werden Ober- und Unterkante glatt abgeschnitten. Nach Trocknung bei 1O5 Grad Celsius ermittelt man das Bodentrockengewicht.
Das spezifische Gewicht ermittelt man, indem 20 g trockener Boden in einen 50 ml Messkolben gefüllt werden. Der Messzylinder wird bis zur Hälfte aus der (bis zur Null-Marke gefüllten) Bürette mit Methanol aufgefüllt und dann mehrfach intensiv geschüttelt, damit die zwischen den trockenen Bodenteilchen eingeschlossene Luft entweichen kann. Wenn keine Luftblasen mehr auftreten, wird der Messzylinder aus der Bürette bis zur 50 ml Marke aufgefüllt. Das in der Bürette verbleibende Methanol entspricht dem Volumen von 20 g trockenem Boden.
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Untersuchungsmaterialien
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* Stechzylinder mit bekanntem Volumen (100 ml oder 1000 ml)
- Spaten zum Ausgraben der Probe
- Messer zum Abschneiden der überstehenden Erde
- Waage (auf 0,01 g genau)
- Trockenschrank
- Methanol
- Messkölbchen (50 ml)
- Bürette (50 ml) mit Stativ und Trichter
Bodenstecher mit Schlagaufsatz
1 Schlagaufsatz
2 Zylinder
3 Deckel
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Versuchsanstellung zur Bestimmung des Porenvolumens
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| In einfacher, indirekter Weise lässt sich das Porenvolumen rechnerisch bestimmen, indem man das Trockenvolumen eines Bodens durch das spezifische Gewicht des Bodens dividiert.
Multipliziert man diesen Quotienten mit 100 und zieht ihn von 100 ab, so erhält man das Porenvolumen in Prozent.
V = 100 - ~t x 100
p s
Es sind demnach zu bestimmen:
Trockengewicht des gewachsenen Bodens
Volumen des gewachsenen Bodens
Gewicht des trockenen Bodens in Gramm
volumen aes trockenen ~oc~ens
in ml (ohne Hohlräume)
Nach Kenntnis von V.~ und s ist das Porenvolumen (V~)
errechenbar
AUSWERTUNGSBE ISP! EL
a) Bestimmung des Volumengewichtes:
Volumen des Stechzylinders = 100 ml
20
- Trockengewicht - 107 1 07
t Volumen - Ti3U
b) Bestimmung des spezifischen Gewichts:
Bei 20 g Bodeneinwaage blieben in der 50 ml Bürette
9,6 ml Methanol zurück:
20,0 —
= 9,6 -2,08
c) Bestimmung des Porenvolumens:
Vp
= 100 ~t ~ 100
s
= 100 1,07 x 100
- 2,08
= 51,44 %
Das Porenvolumen betrug demnach 51,44 %; das Volumen der festen Bodenteilchen betrug
also 48,56 %.
Erfahrungen und Konsequenzen
Eine erhebliche Streubreite in den Versuchsergebnissen ist methodisch bedingt. Das Porenvolumen jeder Probe sollte deshalb vierfach bestimmt werden.
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