19
Bodenkunde (Subject) / 09 (Lesson)
Advertisement
- 01. Was ist der Unterschied zwischen Nährelement und Nährstoff? Nennen Sie die Definition für beides und erläutern sie die Definitionen an einem Beispiel. Nährelemente sind die lebensnotwendigen chemischen Elemente, die Pflanzen zum Überleben benötigen. Diese treten aber selten in Reinform in der Natur auf bzw. können in Reinform nicht aufgenommen werden (z.B. elementares Kalium). Nährstoffe sind die chemischen Verbindungen des Nährelements, wie sie in der Natur auftreten, die von Pflanzen aufgenommen werden können (z.B. können K+-Ionen in den Wurzeln).
- 02. Nennen Sie die essentiellen Hauptnährelemente für Pflanzen. Welche davon werden von der Pflanze aus dem Boden aufgenommen? C, O, H, N, P, S, K, Ca, Mg. Alle außer C, O und H werden über den Boden aufgenommen.
- 03. Welche drei Elemente machen den Großteil der pflanzlichen Biomasse aus? C, O, H
- 04. Warum kann man vom Nährelementgesamtvorrat des Bodens oft nicht auf die Verfügbarkeit von Nährelementen schließen? Der Nährelementgesamtvorrat macht keine Aussagen über die Verfügbarkeit von Nährelementen, da nur die Elemente verfügbar sind, die sich in der Bodenlösung befinden. Die Nährelemente können sich aber beispielsweise 1. an Oberflächen der Bodenpartikel (austauschbare Fraktion, Adorption) oder 2. im Mineralgerüst von Gesteinen oder an unverwitterter Streu gebunden sein (Reserve Fraktion, Fixierung). Sie stehen so den Pflanzen nicht zur Verfügung und sind nur durch Mineralisierung / Verwitterung / Desorption mobilisierbar.
- 05. Welche Bodeneigenschaften steuern die Verfügbarkeit von Eisen? Geben sie entsprechende Beispiele für Böden bzw. Standorte mit niedriger Fe Verfügbarkeit an. Eisen ist dann leicht verfügbar, wenn es als Goethit (FeO(OH), amorph) vorliegt, während es als Hämatit (Fe2O3 / Fe(OH)3) sehr stark gebunden ist und somit schlecht lösbar und schlecht verfügbar ist.Die Entstehung von Goethit begünstigen mäßige Bodentemperaturen bei hoher Bodenfeuchte, ein hohes Streuaufkommen und die Anwesenheit von Dreischichttonmineralen. Der pH-Wert beeinflusst maßgeblich die Verfügbarkeit von Eisen für die Pflanze. Der Oxisol in tropischen Gebieten ist ein Beispiel für einen Boden mit geringer Eisenverfügbarkeit.
- 06. Welche drei Fraktionen unterscheidet man bei KATIONEN zur Einteilung pflanzenverfügbarer Anteile der im Boden vorhandenen Kationen. Welche Prozesse tragen jeweils zur Mobilisierung/Immobilisierung bei? Reservefraktion / austauschbare Fraktion /lösliche Fraktion Mobilisierung: Verwitterung / Mineralisierung / Desorption Immobilisierung: Fixierung / Einbau in organische Substanz / Adsorption
- 07. Erläutern Sie kurz die Prozesse, die die pH-Abhängigkeit der Verfügbarkeit von P im Boden erklären. Phosphor ist, an Eisenoxide in der Bodenfestphase gebunden, schlecht verfügbar. Je saurer der Boden desto stärker sind die Eisenoxide (Fe-OH → Fe-OH2+) geladen und binden dann stärker an den Nährstoff PO43-. Beim Anstieg des pH- Wertes verbessert sich also die Verfügbarkeit von Phosphor allerdings ist dieser Effekt limitiert durch die Eigenschaft des Ca2+ in der Bodenlösung, bei höheren pH-Werten schlecht lösliches Calciumphosphat zu bilden Ca3(PO4)2. Dadurch entsteht ein Maximum der Phosphatverfügbarkeit bei pH=6.
- 08. Welches Hauptnährelement wird zwar von den Pflanzen aus dem Boden aufgenommen, kommt ursprünglich aber komplett aus der Atmosphäre (nicht aus Gesteinen oder Mineralen)? N
- 09. Warum ist die Rate der Nährstoffnachlieferung von der Bodenfestphase in die Bodenlösung entscheidend für die Pflanzenversorgung mit Nährstoffen? Weil die Pflanzen nur die Nährstoffe der Bodenlösung aufnehmen können. Dar durch ist das Pflanzenwachstum von der Nachlieferungsrate in die Bodenlösung abhängig.
- 10. Warum ist die Menge eines Elementes, das einer Pflanze zur Verfügung steht nicht nur von Bodeneigenschaften sondern auch von Pflanzeneigenschaften abhängig? Welche Gegenfrage müssten Sie eigentlich stellen wenn jemand nach der Konzentration an pf Auch die Pflanzeneigenschaften sind für die verfügbare Menge eines Elements entscheidend, da die Pflanzen den Boden verändern und die Verfügbarkeit von Nährstoffen erhöhen können. So sind beispielsweise einige Pflanzen in der Lage bei Eisenmangel durch die Abgabe von Säuren in die Rhizosphäre Eisenoxide zu Wasser und Eisen aufzuschließen. Die Transpirationsrate einer Pflanze bestimmt ebenfalls über die Menge der benötigten Nährstoffe. Die korrekte Gegenfrage müsste lauten: Um welche Pflanze handelt es sich denn?
- Advertisement
- 11. Was ist die Rhizosphäre? Welche Bodeneigenschaften sind dort anders als im Boden weiter von der Wurzel entfernt (3 Beispiele) Die Rhizosphäre bezeichnet den unmittelbar durch eine lebende Wurzel in den bodenchemischen und bodenphysikalischen Eigenschaften beeinflussten Raum im Boden. Sie ist ein bodenbiologischer Hotspot. Nährstoffkonzentration: abnehmender Gradient, wenn der Betrag der Nährstoffaufnahme durch die Wurzel größer ist als der Betrag der Nährstoffanlieferung – sonst umgekehrt. pH-Wert: die Ladung innerhalb der Pflanze muss konstant sein. Für jedes aufgenommene Kation gibt die Wurzel ein Proton ab und versauert dadurch die Rhizosphäre (auch bei aktiver Versauerung bei Fe-Mangel)+Wurzelatmung Mikrobielle Aktivität: diese ist höher in der Rhizosphäre als im Rest des Bodens, da die Ausscheidungen der Wurzel und der Anfall von Wurzelstreu Nahrungsquelle für Mikroorganismen sind. Wasserentzug, Bodenverdichtung durch Wurzelwachstum, Aggregatbildung/-stabilisierung
- 12. Welche Möglichkeiten des Transportes von Nährstoffen zur Wurzel gibt es? Interzeption – die Wurzeln wachsen aktiv zu den Nährelementen Massenfluss – entlang eines Wasserpotentials, sind die Nährstoffe in Wasser gelöst und fließen zur Wurzel, wo sie aufgenommen werden Diffusion – in Richtung des Konzentrationsgradienten.
- 13. Welche dieser Möglichkeiten ist besonders stark davon abhängig wie groß die Transpirationsrate der Wurzel ist? Massenfluss – je mehr die Pflanze transpiriert, desto mehr Wasser muss von der Wurzel aufgenommen werden und damit steigt auch der Transport der in der Lösung gelösten Nährstoffe zur Wurzel hin
- 14. Welche dieser Transportarten ist/sind besonders stark vom Wurzelwachstum abhängig? Interzeption – Nur an der wachsenden Wurzelspitze kann die Wurzel über Interzeption Nährstoffe aufnehmen. Je stärker das Wachstum, desto mehr Bereiche durchpflügt die Wurzelspitze und desto mehr Nährstoffe werden aufgenommen
- 15. Die Konzentration an Essigsäure-extrahierbarem P im Boden beträgt 25 mg P/kg Boden. Die Lagerungsdichte des Bodens beträgt 1,3 g/cm³. Wie hoch ist der Vorrat an extrahierbarem P im Wurzelraum (Einheit: kg/ha), wenn: (1) die Durchwurzelungstiefe 3 CP=25mg/kg = 25µg/g , ρ=, t=30cm V= ρ*c*t= 25µg/g * 1,3g/cm3 * 30cm = 975 µg/cm2 = 97,5kg/ha Bei 90cm, Durchwurzelungstiefe → Ergebnis mal 3: 292,5 kg/ha
- 16. Skizzieren Sie den Zusammenhang zwischen Weizen-Ertrag und N-Verfügbarkeit. Warum findet sich solch ein Zusammenhang für die Biomasseproduktion in einem naturnahen Ökosystem häufig nicht? Der Weizenertrag steigt annähern parallel mit der Erhöhung der N-Verfügbarkeit, bis zur Sättigung, da N meistens der wachstumslimitierende Faktor ist. Dies gilt natürlich nur, bis ein anderes Nährelement eine wachstumslimitierende Konzentration erreicht. In naturnahen Ökosystemen kommt er bei der Düngung mit Stickstoff nicht direkt zur Erhöhung der Biomasseproduktion der anwesenden Pflanzen, sondern zu einer Artenverschiebung – hin zu einer Vermehrung von Pflanzen, die besser an die jeweilige Umweltbedingung (hier: Erhöhte Stickstoffkonzentration) angepasst sind.
- 17. Beschreiben Sie kurz, wie man den N-Düngerbedarf in der Landwirtschaft ermittelt. Das Wachstum ist von der Nährstoffkonzentration abhängig. Das Verhältnis Wachstum / Nährstoffkonzentration im Boden beschreibt eine Maximums – Plateaukurve. Die Konzentration zu Beginn des Plateaus ist die Sollkonzentration. Der Düngebedarf berechnet sich aus Sollkonzentration minus Istkonzentration (dem N-Angebot des Bodens, welches sich aus dem N- Vorrat des Bodens und der N-Nachlieferung zusammensetzt).
- 18. Auf welche Eigenschaften wirkt sich Düngung im Wald aus, die auf dem Acker keine Rolle spielen? In natürlichen Ökosystemen kommt er bei der Düngung mit Stickstoff nicht direkt zur Erhöhung der Biomasseproduktion der anwesenden Pflanzen, sondern zu einer Artenverschiebung – hin zu einer Vermehrung von Pflanzen, die besser an die jeweilige Umweltbedingung (hier: Erhöhte Stickstoffkonzentration) angepasst sind.
- 19. Nennen Sie zwei der Ellenbergzeigerwerte, die im Zusammenhang mit der Nährstoffverfügbarkeit stehen. Die Lichtzahl L bewertet das Vorkommen in Beziehung zur relativen Beleuchtungsstärke. Die Reaktionszahl R bewertet das Vorkommen in Abhängigkeit von extrem sauren bis zu alkalischen (kalkreichen) Böden, dabei entspricht R jedoch nicht dem pH-Wert.