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Bodenstruktur

Verhalten von Mangan im Boden und dessen Bedeutung als Anzeiger für die Bodenverdichtung

Ziel

Mangan liegt im Boden in 2-, 3- und 4-wertiger Form vor und 2-wertiges Mangan ist austauschbar gebunden oder kommt als freies Ion in der Bodenlösung vor. Die höherwertigen Manganverbindungen sind überwiegend Manganoxide schwerlöslich. Sie gehen erst nach Reduktion in die 2-wertige Form über. Reduzierende Verhältnisse entstehen bei schlechter Durchlüftung des Bodens durch Staunässe oder Verdichtung. Das nun vorliegende Mn2+ kann dabei erheblich ansteigen und zu toxischen Schäden an der Pflanze führen. Für einen Laborversuch sollen Bedingungen geschaffen werden, bei denen unterschiedliche Bodenverdichtungen in steigenden Mn-Gehalten resultieren.

Versuchsanlage

Durchführung eines Laborversuchs
Für den Laborversuch wurde ein Boden mit einer Bodenfeuchtigkeit von 20% in Versuchsröhren abgefüllt und auf 1,2 g/cm auf 1,8 g/cm verdichtet. Anschließend wurden alle Röhren in mit Wasser gefüllte Gefäße gestellt. Ziel war dabei, durch Zufuhr von Wasser reduzierende Bedingungen zu erzeugen.
Probenaufbereitung, Extraktion und Analyse
Nach Versuchsende wurden die Bodenproben aufbereitet und mittels EUF auf die Haupt- und Mikronährstoffe untersucht und die Mangankonzentration bestimmt.

Ergebnisse

Der unterschiedliche Verdichtungsgrad des Bodens veränderte in typischer Weise den Nitratgehalt. Bei guter Sauerstoffversorgung erhöhte sich der Gehalt an Nitrat infolge N-Mineralisation aus organischem N. Bei Sauerstoffmangel und reduzierenden Bedingungen verminderte sich der Nitratgehalt durch Denitrifikation zu N2 und N2O beträchtlich (Abbildung 1 und 2).
Abbildung 1: Veränderung an EUF-Nitrat bei unterschiedlicher Bodenverdichtung
Abbildung 2: Veränderung an EUF-löslichem organischem Stickstoff (Norg) bei unterschiedlicher Bodenverdichtung
Wurde der Boden auf 1,8 kg/dm³ verdichtet, herrschte Sauerstoffmangel mit reduzierenden Bedingungen. Dabei stieg die lösliche Mn-Konzentration des Bodens beträchtlich an (Abbildung 3). Das extrahierbare EUF-Mn war im verdichteten Boden mit 25 mg/kg signifikant höher als im unverdichteten Boden, dessen Mn-Konzentration nur 13 mg/kg Boden betrug.
Abbildung 3: Veränderung an EUF-Mangan bei unterschiedlicher Bodenverdichtung

Fazit

Mit der EUF-Untersuchung konnten die oxidierenden und reduzierenden Bedingungen im Boden anhand der EUF-Nitrat, -Norg und -Mangankonzentrationen aufgezeigt werden.

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