Bodenkennwerte - Messstation Boden Uri

<strong><strong>Boden</strong>kennwerte</strong> der <strong>Messstation</strong> Erstfeld<br />

AMT FÜR UMWELTSCHUTZ<br />

Die <strong><strong>Boden</strong>kennwerte</strong> wurden in den folgenden drei <strong>Boden</strong>schichten erfasst:<br />

(→ Weitere Informationen siehe unter www.boden-uri.ch - Informationen - "<strong>Boden</strong>profil").<br />

<strong>Boden</strong>schicht I: 15-20 cm [AB]<br />

<strong>Boden</strong>schicht II: 35-40 cm [Bw]<br />

<strong>Boden</strong>schicht III: 55-60 cm [CB(g)]<br />

Körnung der mineralischen Feinerde<br />

<strong>Boden</strong>schicht I: Lehmiger Schluff<br />

<strong>Boden</strong>schicht II: Sandiger Schluff<br />

<strong>Boden</strong>schicht III: Schluffiger Sand<br />

<strong>Boden</strong>tiefe / Horizonte / <strong>Boden</strong>art<br />

15-20 cm [AB]<br />

Lehmiger Schluff<br />

35-40 cm [Bw]<br />

Sandiger Schluff<br />

55-60 cm [CB(g)]<br />

Schluffiger Sand<br />

3<br />

7<br />

10<br />

Körnung der mineralischen Feinerde<br />

29<br />

50<br />

55<br />

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100<br />

[Gew.-%]<br />

67<br />

43<br />

35<br />

Ton<br />

Schluff<br />

Sand

---

Gehalt an organischer Substanz<br />

<strong>Boden</strong>schicht I: schwach humos<br />

<strong>Boden</strong>schichten II – III: humusarm<br />

Skelettgehalt (Steingehalt)<br />

<strong>Boden</strong>schichten I – III: skelettfrei (keine Steine)<br />

Lagerungsdichte<br />

<strong>Boden</strong>schichten I – III: mittel<br />

<strong>Boden</strong>tiefe / Horizont<br />

15-20 cm [AB]<br />

35-40 cm [Bw]<br />

55-60 cm [CB(g)]<br />

Lagerungsdichte<br />

1.24<br />

1.22<br />

0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2<br />

[g/cm 3 ]<br />

1.34<br />

Lagerungsdichte [g/cm 3 ]<br />

< 0.8 sehr locker<br />

0.8 - 1.2 locker<br />

1.2 - 1.4 mittel<br />

1.4 - 1.6 verdichtet<br />

> 1.6 stark verdichtet<br />

Hinweis:<br />

Die Lagerungsdichte ist das spezifische Gewicht eines ofentrockenen <strong>Boden</strong>s in seiner natürlichen<br />

Lagerung. Sie ist somit auch ein Mass für den Verdichtungsgrad des <strong>Boden</strong>s und<br />

wird in g/cm 3 angegeben. Die Lagerungsdichte beeinflusst nebst dem Wasser- und Lufthaushalt<br />

des <strong>Boden</strong>s wesentlich auch die Durchwurzelbarkeit des <strong>Boden</strong>s.<br />

Lagerungsdichte<br />

[g/cm 3 ]<br />

Beurteilung Durchwurzelbarkeit<br />

< 0.8 sehr locker Gut durchwurzelbar<br />

0.8 - 1.2 locker Gut durchwurzelbar<br />

1.2 - 1.4 mittel Gut durchwurzelbar<br />

1.4 - 1.6 verdichtet Mässig durchwurzelbar<br />

> 1.6 stark verdichtet Gering bis sehr gering<br />

Tab. 1: Klassierung und Beurteilung der Lagerungsdichte gemäss Fachstelle <strong>Boden</strong>schutz<br />

des Kantons Zürich<br />

2

---

Effektive Lagerungsdichte<br />

<strong>Boden</strong>schichten I – III: sehr gering (Übergang zu gering)<br />

Hinweis:<br />

Häufig wird die Verdichtung eines <strong>Boden</strong>s anhand der effektiven Lagerungsdichte beurteilt.<br />

Bei gegebener, „normaler“ Lagerungsdichte ist ein sandreicher <strong>Boden</strong> aufgrund des höheren<br />

Anteils an Grobporen besser durchwurzelbar als ein Tonboden. Die effektive (tonkorrigierte)<br />

Lagerungsdichte ist deshalb ein besseres Mass für die Verdichtung als die "normale“ Lagerungsdichte.<br />

Als mögliche Regelwerte analog zu den Regelwerten beim chemischen <strong>Boden</strong>schutz wird für<br />

den Richtwert eine effektive Lagerungsdichte von 1.7 g/cm 3 und für den Prüfwert 1.85 g/cm 3<br />

vorgeschlagen.<br />

Porengrössenverteilung<br />

<strong>Boden</strong>tiefe / Horizont<br />

15-20 cm [AB]<br />

35-40 cm [Bw]<br />

55-60 cm [CB(g)]<br />

8<br />

12<br />

15<br />

9<br />

14<br />

11<br />

20<br />

10<br />

5<br />

Porengrössenverteilung<br />

27<br />

22<br />

13<br />

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100<br />

[Vol.-%]<br />

45<br />

46<br />

43<br />

Grobporen (> 50 µm)<br />

(>50 µm)<br />

3<br />

grobe grobe Mittelporen (3 - 50 µm)<br />

Mittelporen (3-50<br />

µm)<br />

feine Mittelporen<br />

(0.2-3 feine µm) Mittelporen (0.2 - 3 µm)<br />

Feinporen<br />

Feinporen (< 0.2 µm)<br />

Feststoffe<br />

Hinweis:<br />

Das gesamte Porenvolumen ergibt sich aus der Summe der Anteile der einzelnen Porengrössen.<br />

Das Gesamtvolumen beträgt in allen drei Schichten zwischen 50 und 60 %. Als<br />

mögliche Regelwerte analog zu den Regelwerten beim chemischen <strong>Boden</strong>schutz wird ein<br />

Richtwert von 45 Vol.-% vorgeschlagen.<br />

Die Porengrössenverteilung ist für manche bodenkundlichen Aspekte ein aussagekräftigerer<br />

Indikator als das Gesamt-Porenvolumen. Die Porengrössenverteilung wird aufgrund der<br />

Wassergehalte bei verschiedenen Saugspannungen berechnet.

---

Luftkapazität<br />

<strong>Boden</strong>schicht I: mittel (Übergang zu gering)<br />

<strong>Boden</strong>schicht II: mittel (Übergang zu hoch)<br />

<strong>Boden</strong>schicht III: hoch<br />

<strong>Boden</strong>tiefe / Horizont<br />

15-20 cm [AB]<br />

35-40 cm [Bw]<br />

55-60 cm [CB(g)]<br />

8<br />

12<br />

15<br />

Luftkapazität (Poren > 50µm)<br />

0 5 10 15 20 25 30<br />

[Vol.-%]<br />

Luftkapazität<br />

(Grobporen [Vol.-%])<br />

< 3 % sehr gering<br />

3 - 7 % gering<br />

7 - 12 % mittel<br />

12 - 18 % hoch<br />

> 18 % sehr hoch<br />

Hinweis:<br />

Der Anteil der Grobporen bestimmt wesentlich den Luft- und Wasserhaushalt (Drainage-<br />

Wirkung) eines <strong>Boden</strong>s. Ein ungestörter Wasserhaushalt setzt ein genügend hoher Anteil an<br />

entwässerbarem Porenvolumen (Grobporen, Poren > 50 µm) voraus. Der Grobporenanteil<br />

gilt zudem als Mass für die Luftkapazität (potenzielle Sauerstoffversorgung).<br />

Die Klassierung der Luftkapazität gemäss bodenkundlicher Kartieranleitung der Bundesrepublik<br />

Deutschland (Arbeitsgruppen <strong>Boden</strong>kunde der geologischen Landesämter, 1982) ist in<br />

der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.<br />

Luftkapazität / Grobporen<br />

[Vol.-%]<br />

Beurteilung<br />

< 3 sehr gering<br />

3-7 gering<br />

7-12 mittel<br />

12-18 hoch<br />

> 18 sehr hoch<br />

Tab. 2: Klassierung und Beurteilung Luftkapazität<br />

Gemäss <strong>Boden</strong>kundlicher Gesellschaft der Schweiz wird als Richtwert 7 Vol.-% und als<br />

Prüfwert 5 Vol.-% vorgeschlagen.<br />

4

---

Wasserleitfähigkeit<br />

<strong>Boden</strong>schichten I - II: gross (Übergang zu mittel)<br />

<strong>Boden</strong>schicht III: mittel (Übergang zu gross)<br />

<strong>Boden</strong>tiefe / Horizonte<br />

15-20 cm [AB]<br />

35-40 cm [Bw]<br />

55-60 cm [CB(g)]<br />

Wasserleitfähigkeit [ksat-Wert]<br />

0.000001 0.000010 0.000100 0.001000 0.010000 0.100000<br />

ksat [cm/s]<br />

0.0008<br />

0.0013<br />

0.0014<br />

Wasserleitfähigkeit<br />

ksat [cm/s]<br />

< 10 -5<br />

sehr klein<br />

10 -5 - 10 -4<br />

klein<br />

10 -4 - 10 -3<br />

nittel<br />

10 -3 -10 -2<br />

gross<br />

> 10 -2<br />

sehr gross<br />

Hinweis:<br />

Die Wasserleitfähigkeit (ksat) ist nicht nur das Ergebnis des Grobporenanteils, sondern auch<br />

der räumlichen Anordnung der Grobporen (Porenkontinuum). Natürlich dichtgelagerte Böden<br />

und anthropogen verdichtete Böden weisen verminderte Wasserleitfähigkeiten auf.<br />

Pflanzennutzbare Gründigkeit<br />

tiefgründig (> 70 cm)<br />

Hinweis:<br />

Unter pflanzennutzbarer Gründigkeit versteht man die Mächtigkeit des duchwurzelbaren<br />

Teils eines <strong>Boden</strong>s (<strong>Boden</strong>tiefe mit Abzügen für Skelettgehalt und für vernässte Bereiche).<br />

5

---

Saugspannung und Porengrösse<br />

Den Pflanzen ist jenes Wasser verfügbar, das zwischen der Feldkapazität (Porengrösse 50<br />

µm, Saugspannung 6 cbar) und dem permanenten Welkepunkt (Porengrösse 0.2 µm, Saugspannung<br />

1’500 cbar) liegt. Unter Feldkapazität versteht man den Wasserzustand eines<br />

normal durchlässigen <strong>Boden</strong>s, welcher sich etwa drei Tage nach vollständiger Sättigung einstellt.<br />

Wasser, das stärker als mit 1'500 cbar an die <strong>Boden</strong>matrix gebunden ist, steht den Wurzeln<br />

nicht zur Verfügung. Wasser, das mit weniger als 6 cbar gebunden ist, wird durch die<br />

Schwerkraft nach zwei bis drei Tagen nach Sättigung entwässert (Gravitationswasser).<br />

Das pflanzenverfügbare Wasser zwischen dem permanenten Welkepunkt und der Feldkapazität<br />

wird in eine leicht pflanzenverfügbare und eine schwer pflanzenverfügbare Fraktion aufgeteilt.<br />

Das pflanzenverfügbare Wasser, das stärker als mit 100 cbar (Porengrösse 3 µm) an<br />

den <strong>Boden</strong> gebunden ist, wird als schwer verfügbar bezeichnet. Wasser, das schwächer gebunden<br />

ist, wird als leicht verfügbar bezeichnet.<br />

Die nachfolgende Tabelle zeigt die Zusammenhänge zwischen der Saugspannung und dem<br />

Porensystem beziehungsweise der Wasserverfügbarkeit eines <strong>Boden</strong>s.<br />

Wasserspannung<br />

[cbar]<br />

Porenklasse Porengrösse (Durchmesser)<br />

[µm]<br />

Pflanzenverfügbarkeit des<br />

Wassers<br />

< 6 Grobporen > 50 Gravitationswasser<br />

6 - 100 Grosse Mittelporen<br />

100 – 1’500 Kleine Mittelporen<br />

3 - 50 Leicht pflanzenverfügbares<br />

Wasser<br />

0.2 - 3 Schwer pflanzenverfügbares<br />

Wasser<br />

> 1’500 Feinporen < 0.2 Nicht pflanzenverfügbares<br />

Wasser<br />

Tab. 3: Zusammenhang zwischen Saugspannung und Porensystem<br />

Die nachfolgende Abbildung zeigt den Verlauf der Saugspannungskurven und des Wassergehalts<br />

in den drei <strong>Boden</strong>schichten sowie die Niederschläge (Tageswerte). Nach stärkeren<br />

Niederschlägen fallen die Saugspannungswerte der drei Tiefen beinahe gleichzeitig. Dies<br />

weist auf die hohe Durchlässigkeit des <strong>Boden</strong>s hin. In der Zeit nach den Niederschlägen<br />

trocknet der <strong>Boden</strong> in den oberen Schichten aufgrund der erhöhten Evapotranspiration<br />

(Wasserverdunstung durch Pflanzen und vom <strong>Boden</strong>) schneller ab als in den tiefer liegenden.<br />

Die Evapotranspiration ist zudem in den Sommermonaten (zum Beispiel Periode vom 5.<br />

bis zum 20. Juni) intensiver als in den Herbstmonaten (zum Beispiel Periode vom 5. bis 15.<br />

Oktober).<br />

6

---

[cbar], [H2O-Vol.-Gehalt], [mm]<br />

Saugspannungswerte, Wassergehalte und Niederschläge vom April bis Oktober 2008 bei der<br />

<strong>Boden</strong>messstation Erstfeld:<br />

90<br />

85<br />

80<br />

75<br />

70<br />

65<br />

60<br />

55<br />

50<br />

45<br />

40<br />

35<br />

30<br />

25<br />

20<br />

15<br />

10<br />

5<br />

0<br />

Hans Pfister, Pfister Terra GmbH<br />

Alexander Imhof, AfU <strong>Uri</strong><br />

Analytik: AgroLab Swiss GmbH<br />

im Januar 2009<br />

09.04.2008<br />

16.04.2008<br />

23.04.2008<br />

30.04.2008<br />

07.05.2008<br />

14.05.2008<br />

21.05.2008<br />

28.05.2008<br />

04.06.2008<br />

11.06.2008<br />

18.06.2008<br />

25.06.2008<br />

02.07.2008<br />

09.07.2008<br />

16.07.2008<br />

23.07.2008<br />

30.07.2008<br />

06.08.2008<br />

13.08.2008<br />

20.08.2008<br />

27.08.2008<br />

03.09.2008<br />

10.09.2008<br />

17.09.2008<br />

24.09.2008<br />

01.10.2008<br />

08.10.2008<br />

15.10.2008<br />

Datum<br />

Niederschlag<br />

N<br />

Te 20cm<br />

Te 35cm<br />

Te 60cm<br />

H2OVol.-% 35cm<br />

H2OVol.-% 60cm<br />

7