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Umweltatlas Berlin

01.06 Bodenkundliche Kennwerte (Ausgabe 2002)

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01.06.9 Mittlere effektive Kationenaustauschkapazität


Beschreibung

Die effektive Kationenaustauschkapazität (KAKeff) stellt die Menge der an Bodenkolloide gebundenen Kationen unter Berücksichtigung der stark vom pH-Wert abhängigen Ladung der organischen Substanz dar. Dabei sind die austauschbaren Kationen an Tonminerale und Humuskolloide gebunden. In neutralen bis schwach sauren Böden dominieren Calcium (Ca), Magnesium (Mg), Kalium (K) und Natrium (Na) den Sorptionskomplex, in sauren Böden, z. B. Kiefer- und Heidestandorten Aluminium (Al), Wasserstoff (H) und Eisen (Fe). Das Bindungsvermögen der organischen Substanz ist deutlich höher als das der Tonminerale. Die Stärke der Bindung an die organische Substanz ist vom pH-Wert abhängig, die Bindung an die Tonminerale ist pH-unabhängig. So sinkt mit abnehmendem pH-Wert das Bindungsvermögen des Humus. Ton- und humusreiche Böden mit neutraler Bodenreaktion können daher wesentlich mehr Nähr- und Schadstoffe binden und eine Auswaschung dieser Stoffe in das Grundwasser verhindern als sandige humusarme Standorte. Die effektive Kationenaustauschkapazität ist daher geeignet, die Nähr- und Schadstoffbindungspotenziale von Böden zu beschreiben.

Methode

Bei der Berechnung der KAKeff wurde versucht, ein einfaches Verfahren anzuwenden, das einerseits den charakteristischen Wert der jeweiligen Bodengesellschaft abbildet, andererseits aber auch starke Abweichungen vom typischen Wert innerhalb der jeweiligen Bodengesellschaft berücksichtigt.

Die KAKeff der Bodengesellschaften wird aus der Hauptbodenart der Oberböden und Unterböden nach Tab. 1 abgeleitet. Für den Oberboden wird eine Tiefe von 0 - 1 dm angenommen, für den Unterboden 3 - 15 dm. Um Besonderheiten einer Bodengesellschaft zu erfassen, wird auch die Nebenbodenart mit dem größten Unterschied im Tongehalt zur Hauptbodenart berücksichtigt. Dadurch werden zwar Abweichungen von der Hauptbodenart berücksichtigt, allerdings wird durch dieses Verfahren den Nebenbodenarten ein sehr großes Gewicht verliehen, so dass die Austauschkapazitäten der Bodengesellschaften teilweise zu hoch oder zu niedrig bewertet werden. Zu der gemittelten Kationenaustauschkapazität der Hauptboden- und Nebenbodenart wird die Austauschkapazität des Humus, korrigiert um einen pH-abhängigen Faktor addiert. Da in Abhängigkeit von Bodengenese und Nutzung sowohl die Humusgehalte als auch die Mächtigkeit der Humusschicht unterschiedlich sind und diese ebenfalls zur Berechnung der KAK herangezogen werden, werden für jede Bodengesellschaft unterschiedliche nutzungsspezifische Werte ermittelt.

Tabelle 1: Durchschnittliche KAK-Werte der Bodenarten
Bodenart KAKeff
[cmol/kg]
fS 2
G 2
gS 2
Ls2 13
Ls3 12
Ls4 12
Lt2 17
Lt3 22
Lts 19
Lu 15
mS 2
Sl2 4
 
Bodenart KAKeff
[cmol/kg]
Sl3 6
Sl4 9
Slu 9
St2 6
St3 11
Su2 2
Su3 4
Su4 4
Tl 29
Ts2 28
Ts3 20
   
 
Bodenart KAKeff
[cmol/kg]
Ts4 15
Tt 39
Tu2 29
Tu3 21
Tu4 18
Uls 9
Us 5
Ut2 9
Ut3 11
Ut4 14
Uu 6
   
Tabelle 1: Durchschnittliche KAK-Werte der Bodenarten
(Bodenkundliche Kartieranleitung, 1994)

Tabelle 2: pH-Faktoren zur Ermittlung der effektiven KAK des Humusanteils
pH-Wert
(CaCl2)
pH-Faktor
<3,5 0,15
3,5 - <4,5 0,25
4,5 - <5,5 0,4
5,5 - <6,5 0,6
6,5 - <7,5 0,8
≥7,5 1,0
Tabelle 2: pH-Faktoren zur Ermittlung der effektiven KAK des Humusanteils
(Bodenkundliche Kartieranleitung 1994)

Tabelle 3: Beziehung zwischen dem Humusgehalt und der potentiellen KAK
Humusgehalt
[Masse-%]
KAKpot
[cmolc/kg]
0 - <1 0
1 - <2 3
2 - <4 7
4 - <8 15
8 - <15 25
15 - <30 50
30 - 100 110
Tabelle 3: Beziehung zwischen dem Humusgehalt und der potentiellen KAK
(Bodenkundliche Kartieranleitung 1994), erweitert um Torf Z3

Die ermittelten Werte wurden zur Darstellung in der Karte entsprechend der Bodenkundlichen Kartieranleitung (1994) in fünf Stufen von sehr gering bis sehr hoch unterteilt.

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