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Bodenkunde (Fach) / Bodenphysik (Lektion)

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• 1.) Erläutern Sie 4 wichtige bodenphysikalische Voraussetzungen für eine Eignung des Bodens als Wurzelraum und inwieweit eine Konkurrenz zwischen diesen Funktionen entsteht. 1. Wasserspeicherung und Wasserversorgung →  Böden speichern Regenwasser zur gleichmäßigen Aufnahme durch die Pflanze 2. Luftversorgung der Wurzeln 3. Ableitung von überschüssigem Wasser (Drainage)4. Verankerung der Wurzeln → Pflanzen wachsen z.T. sehr hoch und müssen Wind, Strömungsdruck bei Hochwasser etc. über das Wurzelsystem in den Boden übertragen können Wasserversorgung und Drainage stehen in Konkurrenz zueinander, da eine hohe Drainage gleich wenig Wasserspeicherkapazität/Wasserversorgung bedeutet. Wasserversorgung und Belüftung, da Luft sich den gleichen Porenraum mit Wasser teilt. Wasserversorgung und Verankerung, ist der Boden zu Grobporig ist die Verankerung meist schlecht.
• 2.) Aus welchen 3 Hauptkompartimenten setzt sich das Bodenvolumen zusammen. Erläutern Sie die Begriffe „Porosität“, „Volumetrische Bodenfeuchte“, „Trockenzustand“ und „Zustand der Wassersättigung“ in Bezug auf diese 3 Volumenkompartimente. → Bodenluft, Bodenwasser/Bodenlösung, Festsubstanz (organisch und mineralisch) Porosität = Summe von Bodenluft Anteil und Bodenwasser Anteil, also Volumenanteil, der nicht von fester Bodensubstanz erfüllt ist(dimensionslos, oft auch Vol.%) Trockenzustand: Volumenanteil Bodenwasser = 0.  Wassersättigung: Volumenanteil Bodenluft = 0.  Volumetrische Bodenfeuchte: Volumenanteil des Bodenwassers am Gesamtvolumen einer Bodenprobe. also Volumen Bodenwasser/ Gesamt Volumen
• !!3.)Was ist physikalische Dichte? Welche zwei Formen der Dichte des Bodens werden häufig zur physikalischen Charakterisierung herangezogen? physikalische Dichte= Masse pro Volumen zB in g/cm³ 1. Lagerungsdichte/ Trockenraumdichte: Masse des trockenen Bodens pro Volumen (also + Porenvolumen)  DB = MS / Vt (B=bulk) 2. Substanzdichte: Masse des trockenen Bodens durch das Volumen der Festsubstanz DS = MS / VS
• !!4.) Was ist die Dichte der Festsubstanz eines Bodens? In welcher Größenordnung liegt die Substanzdichte der meisten mineralischen Bodenbestandteile, wie der organischen Bodenbestandteile? = DF=DS = Masse des trockenen Bodens pro Volumen der Festsubstanz  → Mineralische Bestandteile: zwischen 2.6-2.7 g/cm³ → org. Bestandteile/Humus 1,2 – 1,4 g/cm³
• !!Wie schätzen Sie die Porosität eines Bodens bei Kenntnis der Trockenraumdichte ein? Welche Fehlerquelle hat diese Methode? Porosität= Anteil der nicht von fester Bodensubstanz gefüllt ist  Porosität (P) = 1 - DB / DS , DB-> Trockenraumdichte (Masse Trockener Boden durch sein Volumen DS ->Substanzdichte  Fehlerquelle hierbei ist, dass die Masse der Luft gleich null gesetzt wird (was annähernd zutrifft) und die unsaubere Abschätzung des Humusanteils bei der Bestimmung der Substanzdichte. 
• 6.) Was versteht man unter dem „repräsentativen Elementarvolumen“ eines Bodens? In welcher Größenordnung liegt es meist? Repräsentatives Elementarvolumen= Volumen, das alle Eigenschaften des Bodens beinhaltet / widerspiegelt → zwischen 100cm³ und 1000 cm³ also 0.1l bis 1 l  Nimmt man noch größere Proben, kommt man mit den Nachbarkompartimenten (Atmosphäre, Gestein) in Kontakt und die Variabilität ist wieder größer.
• !7.) Nennen Sie drei Gründe, warum die Trockenraumdichte in den meisten natürlichen Böden mit der Tiefe zunimmt. nach unten mehr Masse pro Volumen  1. Oben mehr Streu (mehr Luft), weniger Gesteine, Mineralien  2. Je tiefer, desto weniger Bioturbation, heißt weniger Auflockerung, geringeres Porenvolumen 3. Normalspannung (= vertikaler Druck durch das EIgengewicht)  nimmt mit der Tiefe zu →  mehr Zusammenpressen durch Eigengewicht = höhere Dichte
• !8.) Was ist Bodenskelett, was Feinboden? → Feinböden sind Böden mit Korngrößen < 2mm also quasi steinchenfrei.  → Bodenskelett ist der Grobboden mit Korngrößen > 2mm → Steine beeinflussen zB mechanische Stabilität, Erosionsneigung, Wasserspeicherung, etc
• 9.) Nennen Sie die Durchmessergrenzen der 3 Hauptkornklassen eines Bodens. Nennen Sie zwei Synonyme für die Korngrößenzusammensetzung eines Bodens. ton < 2 µm < Schluff < 63 µm < Sand < 2mm T, U, S jeweils f(ein), m(ittel), g(rob) Korngrößenzusammensetzung= Bodenart, Textur
• 10.) Erklären Sie das Kürzel für die Bodentextur „Ls2“ („Uu“, „Tt“ „Su3“, „Tu2“...) Erster Buchstabe: Bodenarten Hauptgruppe →   S Sand…, T Ton…, L Lehm, U Schluff Zahl: 2 schwach, 3 mittel, 4 stark Zweiter Buchstabe: Bodenartengruppe → s sandig, t tonig, lehmig, u schluffig  es ergibt sich die Bodenart: „Ls2“ → schwach sandiger Lehm Uu → Schluff Tt → Ton Su3 → mittel schluffiger Sand Tu2 → schwach schluffiger Ton
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• 11.)Was bezeichnet der bodenphysikalische Begriff „Lehm“? → Lehm = Gemisch aus Ton, Schluff und Sand, in dem keine der Korngrößen die Eigenschaften des Gemisches dominiert.  
• 12.)Nennen Sie die mineralischen Haupbestandteile der Sand- und der Tonfraktion in Böden Mitteleuropas. Haupbestandteil Sandfraktion= Quarz Hauptbestandteil Tonfraktion = sekundäre Tonminerale 
• 13.)Wie wird die Korngrößenverteilung a) im Labor, b) im Gelände bestimmt (ohne Formeln). a) im Labor:  - Zuerst Auflösung der Aggregate in Primärkörnung (Absieben des Bodenskellets, organische Substanz chemisch zerstören, Dispergierung der Feinsubstanz) dann:- Siebanalyse (Aussiebung durch feinmaschige Siebe) bei Sand bis Grobschluff,- oder Sedimentanalyse (über Sinkgeschwindigkeit der Einzelpartikel in Wasser) bei Schluff bis Grobton  b) im Gelände über die Fingerprobe  charakteristische Eigenschaften: Sand knirscht, körnig, Schluff staubt, mehlig, Ton ist bindig, glänzend (hart im trockenen Zustand)
• 15.)In welchem Zusammenhang steht die Porosität eines Bodens mit dem Tongehalt? Porösität = Summe von Bodenluft Anteil und Bodenwasser Anteil also Volumenanteil, der nicht von fester Bodensubstanz erfüllt ist --> also Porenvolumen → Ton kleinste Korngröße = größte Oberfläche, viele Feinporen.
• 16.)Welche Böden haben im Mittel mehr Gesamtporosität: Tonböden oder Sandböden? je kleiner die Korngröße desto kleiner auch die Porengröße. Tonböden haben eine höhere Porosität und feinere Poren. Die mittlere gesamtporosität von Tonböden ist höher
• 17.)Um welchen Faktor nimmt die innere Oberfläche einer regelmäßigen Kornpackung vom Grobsand (1mm Durchmesser) bis zum Grobton (1µm Durchmesser) zu? Ein Ton hat eine 1000 fach größere innere Oberfläche als ein Sand  → Faktor 1000   Die innere Oberfläche ist umgekehrt proportional zur Korngröße innere Oberfläche= Gesamtheit aller darin enthaltenen Oberflächen(zB zwischen Körnern und innerhalb von Poren) 
• 18.)Erläutern Sie für drei Bodeneigenschaften den Einfluss der Korngröße 1. Porösität: je kleiner die Korngröße desto kleiner die Porengröße, da im Kugelmodell kleine Kugeln dichter gepackt werden können und sich dazwischen so kleinere Poren befinden.  → Ton hat eine hohe Porosität und feine Poren, Sand hat eine niedrige Porosität und grobe Poren 2. Innere Oberfläche/ KAK: Je kleiner die Teilchen, desto höher die Innere Oberfläche, in gleiches Volumen passen mehr kleine Teilchen, mehr KAK durch höhere Oberfläche 3. Wasserspeicherung:  bei großer Korngröße: große Poren und gute Drainage aber schlechter Speicher, mittel: Wasser wird v.a. Pflanzenverfügbar gespeichert, fein: viele Feinporen -->großer speicher aber sehr feste Bindung
• !19.)Erläutern Sie den Unterschied zwischen Textur und Struktur eines Bodens. Nennen und erläutern Sie zwei Textur- und zwei Strukturtypen wie sie in den Böden vorkommen. Nennen Sie jeweils einen synonymen Begriff für Textur und Struktur. 1. Textur=  Korngrößenverteilung = Bodenart = Massenverhältnis der Sand/Schluff/Tonnfraktion Bsp. Lehm (bestehend aus Schluff, Ton, Sand, keine Korngröße dominiert) 2. Struktur = Bodengefüge =  räumliche Anordnung der Primärpartikel  Bsp. Verfestigung: Verdichtet, wenn die Teilchen angeordnet/ausgerichtet sind = kleinere Porengröße  oder Locker geschüttet: Teilchen liegen chaotisch/ungeordnet = größere Poren Aggregatbildung Abstände
• 20.)Was sind „schwere“ und „leichte“ Böden, was meint man mit „Stundenböden“? --> Beurteilung hinsichtlich der Bearbeitbarkeit. Schwere Böden: Hoher Tonanteil, stark verdichtet, schlechte Bearbeitbarkeit. Leichte Böden: Hoher Sandanteil, gute Bearbeitbarkeit Stundenböden: Durch sehr hohen Tonanteil und Humusverarmung lassen diese Böden sich nur einen kurzen Zeitraum bearbeiten (Hartwerden bei Trockenheit, Schmierig bei Nässe)
• 21.)Definieren Sie den Begriff der „Struktur“ im Vergleich zur „Textur“ eines Bodens. Nennen Sie ein Synonym für „Bodenstruktur“. Textur: ist die Korngrößenverteilung, bzw Größenverteilung der Primärpartikel = Massenverhältnis Sand/Schluff/Tonfraktion Bsp. Lehm → bestehend aus Schluff, Ton, Sand, keine Korngröße dominiert  Ton→  überwiegend Körner <0,002,  Bodentruktur (Synonym = Bodengefüge) ist die räumliche Anordnung der Primärpartikel  Bsp. Abstand, Aggregatbildung, Lagerungsart, Verfestigung → Verdichtet, wenn die Teilchen angeordnet/ausgerichtet sind = kleinere Porengröße Locker geschüttet: Teilchen liegen chaotisch/ungeordnet = größere Poren
• !!22.)Was sind Grundgefüge, was sind Aggregatgefüge? 1. Grundgefüge= nicht aggregierte Gefügeform - Einzelkorngefüge (mehr oder weniger loses Nebeneinander von einzelnen Primärkörnern zB Sand) - Kohärentgefüge (Einzelkörner sind durch ein Bindemittel zu einer ungegliederten Masse verbunden) 2. Aggregatgefüge= aggregierte Gefügeform - Aufbaugefüge ( → zB Überwiegend biotische Bildung, Einzelkörner durch Bindemittel aggregiert, zB Ton-Humuskomplexe ) -Absonderungsgefüge (abiotische Bildung, kantig)
• !23.)Beschreiben Sie Einzelkorn-, Polyeder- und Krümelgefüge. Einzelkorngefüge= loses miteinadner von Primärkörnern (zB Sand) --> Grundgefüge also nicht aggregiert Krümelgefüge = Aufabaugefüge --> rund, porös, Einzelkörner werden durch bindemittel (meist organisch) zu Komplexen aggregiert zB Ton-Humus-Komplex Polyedergefüge = Absonderungsgefüge: scharfkantige Polyederform, abiotische Bildung (Quellen und Schrumpfen tonhaltiger Substrate und anschließendes Ausbrechen).
• 24.)Beschreiben Sie das Polyedergefüge, wo entsteht es? =Absonderungsgefüge Polyedergefüge entstehen durch Absonderung von Polyedern durch Quellen und Schrumpfen feuchter tonhaltiger Substrate. Durch das Herausbrechen entstehen oft scharfe Kanten.
• !25.) Erklären Sie das Modell des dualen Porensystems für die bodenökologischen Funktionen von Böden? Boden ist aus Aggregaten (aufbaugefüge/ absonderungsgefüge) aufgebaut welche aus Primärkörnern gebildet sind.Im dualen Porensystem unterscheidet man 2 Porenarten: Intraagregatporen: Feinporen/Mittelporen innerhalb der Aggregate (Zwischen den Primärkörner) -> viele  Mittelporen (Krümel) sind gut für Wasserspeicherung, viele Mikroporen (tonpolyeder) eher schlecht  Interaggregatporen: Makroporen zwischen den Aggregaten -> Belüftung des Bodens, Drainage (Wasser wird nicht gespeichert sondern fließt durch die Makroporen ab)
• 26.)Was sind Intra- und Interaggregatporen, welche Funktionen haben sie? Im dualen Porensystem unterscheidet man 2 Porenarten: 1. Intraagregatporen: Feinporen/Mittelporen innerhalb der Aggregate (Zwischen den Primärkörner) -> vieleMittelporen sind gut für Wasserspeicherung (krümel), viele Mikroporen die totwasser enthalten (polyedergefüge) schlecht  2.Interaggregatporen: Makroporen zwischen den Aggregaten -> Belüftung des Bodens, Drainage (Wasser wird nicht gespeichert sondern fließt durch die Makroporen ab)
• 27.)Wovon hängt die Aggregatstabilität von Böden ab? Welche Substanzen sind beteiligt? - Korngrößenverteilung (Bodenart): Aggregatstabilität Sand: gering, Schluff: mittel, Ton: hoch --> mehr Tongehalt = mehr Aggregatstabilität  - Gehalt an organischer Substanz - Huminstoffe und flockende Kationen (Al, Ca) wirken stabilisierend 

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