Pufferung: Was ist ein Puffer?

Puffer

Ein Puffer ist ein System, das innerhalb gewisser Grenzen trotz Zu- oder Abfuhr in der Lage ist, einen Kennwert konstant zu halten.
In einer Bodenlösung gilt dies sowohl für den Nährstoff- als auch den Protonengehalt.
In der Abbildung ist das Kalium-Pufferungsvermögen exemplarisch für einen Sand- und Tonboden dargestellt. Im Sandboden steigt bei Zugabe von Kalium der Kaliumgehalt in der Bodenlösung fast linear zur zugeführten Kaliummenge an, denn der Sandboden hat kaum Bindungsstellen für das Kalium. Er besitzt also ein geringes Pufferungsvermögen.
Dagegen bleibt der Kaliumgehalt in der Bodenlösung eines Tonbodens lange annähernd konstant (bei kaliumfixierenden Böden bis zu 10.000 kg Kaliumzufuhr/ ha), da K +-Ionen in die Zwischenschichten der reichlich vorhandenen Tonminerale eingelagert werden.

Quelle: nach K. Mengel (1991)
Für den pH-Wert (Maß für den Säuregrad, Gehalt an Protonen) eines Bodens bedeutet dies, dass trotz Zugabe von Protonen zu einer Pufferlösung diese ihren pH-Wert solange nicht verändert bis ihre Pufferkapazität überschritten ist.
pH-Puffersysteme setzen sich im chemischen Sinne aus einer schwachen Säure (oder Base) und ihrem Salz zusammen. Ein solches Paar wäre Kohlensäure und CaCO 3. Im Boden gibt es aber noch weitere Prozesse, die Protonen “abpuffern” können. Diese sind (wie die Silikatverwitterung) keine Puffer im chemischen, sondern im funktionellen Sinne.
pH-Puffersystem pH-Bereich
Kohlensäure/Carbonat-Pufferbereich
(alle Böden mit freiem Kalk)
8,6 – 6,2
Silikat-Pufferbereich 6,2 – 5,0
Austauscher-Pufferbereich
(Zwischenschichten der Tonminerale…)
5,0 – 4,2
Aluminium-Pufferbereich 4,2 – 3,0
Eisen-Pufferbereich < 3,0