Albrecht-Thaer-Archiv: Band 4, Heft 4 [Reprint 2022 ed.] 9783112656808

Citation preview

DEUTSCHE AKADEMIE DER LANDWIRTSCHAFTSWISSENSCHAFTEN

ZU B E R L I N

ALBRECHT-THAER-ARCHIV Arbeiten aus den Gebieten Bodenkunde Pflanzenernährung Acker- und Pflanzenbau

Band 4 • Heft 4 i960

A K A D E M I E - V E R L A G

•

B E R L I N

Herausgegeben von der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin Schriftleitung: Prof. Dr. agr. habil. E. P L A C H Y Redaktion: Dipl.-Landw. R. S T U B B E Begründet von der Landwirtschaftlich-Gärtnerischen Fakultät der Humboldt-Universität zu Berlin

Das Albrecht-Thaer-Archiv erscheint in Heften mit einem Umfang von je 5 Druckbogen (80 Seiten). Die innerhalb eines Jahres herausgegebenen 8 Hefte bilden einen Band. Das letzte Heft jedes Bandes enthält Inhalts- und Sachverzeichnis. Der Bezugspreis beträgt 5,— DM je Heft. Die Schriftleitung nimmt nur Manuskripte an, deren Gesamt umfang 25 Schreib maschinenseiten nicht überschreitet und die bisher noch nicht, auch nicht in anderer -Form, im In- oder Ausland veröffentlicht wurden. Joder Arbeit ist ferner eine Zusammenfassung mit den wichtigsten Ergebnissen, wenn möglich auch in russischer und englischer bzw. französischer Sprache beizufügen. Gegebenenfalls erfolgt die Übersetzung in der Akademie. Manuskripte sind zu senden an die Schriftleitung, Deutsche Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin, Berlin W 8, Krausenstr. 3 8 - 3 9 Die Autoren erhalten Jahnen und Umbruchabzüge mit befristeter Terminstellung. Bei Nichteinhaltung der Termine erteilt die Redaktion Imprimatur. Das Verfügungsrecht über die im Archiv abgedruckten Arbeiten geht ausschließlich an die Deutsche Akademie der Landwirtschafts Wissenschaften zu Berlin über. Ein Nachdruck in anderen Zeitschriften oder eine Übersetzung in andere Sprachen darf nur mit Genehmigung der Akademie erfolgen. Kein Teil dieser Zeitschrift darf in irgendeiner Form — durch Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren — ohne schriftliche Genehmigung der Akademie reproduziert werden. Jeder Autor erhält unentgeltlich 100 Sonderdrucke und ein Honorar von 40 DM für den Druckbogen. Das Honorar schließt auch die Urheberrechte für das Bildmaterial ein. Dissertationen, auch gekürzte bzw. geänderte, werden nicht honoriert. Verlag: Akademie-Verlag GmbH, Berlin W 1, Leipziger S tr. 3—4, Fernruf 220441, Postscheckkonto: Berlin 350 21. Bestellnummer dieses Heftes: 1051/4/4. Veröffentlicht unter der Lizenz-Nummer ZLN 5014 des Ministeriums f ü r Kultur, Hauptverwaltung Verlagswesen. Herstellung: Druckhaus „Maxim Gorki", Altenburg. All rights reserved (including those of translations into foreign languages). No part of this issue may be reproduced in any form, by photoprint, microfilm or any other means, without written permission from the publishers. Printed in Germany.

DEUTSCHE

AKADEMIE

DER LANDWIRTSCHAFTSWISSENSCHAFTEN

ZU B E R L I N

ALBRECHT-THAER-ARCHIV Arbeiten aus den Gebieten

Bodenkunde Pflanzenernährung Acker- und Pflanzenbau

Schriftleitung : Prof. Dr. agr. habil. E. PLACHY

BAND 4 • H E F T 4 i960

AKADEMIE-VERLAG • BERLIN

INHALT VETTERLEIN, E . : Zur Problematik der Wasserkapazität des Bodens und ihrer Bestimmung 2 4 5 K A N G SEK H J O N und S. M A R K E R T : Ein Beitrag zur Kenntnis nordostkoreanischer Reisböden. I. Durch Reiskultivierung verursachte Veränderungen der Bodeneigenschaften im Vergleich zu Ackerböden 268 ENZMANN, J . : Tagesfragen auf dem Gebiete der Düngung unter besonderer Berücksichtigung der Mikroelemente 293 MÄRTIN, B.: Die Saatzeit der Luzerne

310

245 Aus dem Institut für forstliche Hodenkunde und Standortslehre Ebersivalde der Humboldt-Universität zu Berlin (Direktor: Prof. Dr. E. EHWALD)

E. VETTERLEIN

Zur Problematik der Wasserkapazität des Bodens und ihrer Bestimmung Eingegangen: 19. 10. 1959

Vorbemerkungen Dieser Beitrag ist als Ergebnis verschiedener eigener Untersuchungen zu der Frage der Wasserkapazität des Bodens entstanden und behandelt einige bei Durchführung der eigenen Untersuchungen aufgetretene Probleme und gewonnene Ergebnisse. Viele außerhalb der eigenen Untersuchungen liegende Fragen und Methoden konnten in diesem Beitrag nicht berücksichtigt werden. Unter der „Wasserkapazität" des Bodens wird im allgemeinen jene Feuchtigkeitsmenge verstanden, die der Boden gegen die Schwerkraft speichern kann. Außerdem soll dieser Feuchtigkeitsgehalt die pflanzenphysiologisch wichtige obere Grenze der Bodenfeuchtigkeit darstellen. Wenn in diesem Beitrag von „Wasserkapazität des Bodens" gesprochen wird, so geschieht das ganz allgemein in dem soeben dargelegten Sinne, ohne daß damit eine gewisse Bestimmungsmethode gemeint ist. Die Bestimmung der Wasserkapazität des Bodens ist insofern problematisch, als diese Größe im natürlich gelagerten Boden von zahlreichen Faktoren, wie Struktur, Schichtung, Grundbzw. Stauwasser, beeinflußt wird, eine scharfe Grenze zwischen Gravitationswasser und Haftwasser nicht besteht und außerdem sehr verschiedenartige Laboratoriumsmethoden entwickelt sind, deren Resultate teilweise recht erheblich voneinander abweichen. Es finden sich deshalb in dem bodenkundlichen Schrifttum zahlreiche verschiedenartige Begriffe und Definitionen, und es ist oft schwierig, eine Verständigung zu erzielen. Viele Forscher, die sich mit der Frage der Wasserkapazität des Bodens beschäftigt haben, glaubten, daß die Wasserkapazität eine physikalische Bodenkonstante darstellt, welche bei Wahl einer geeigneten Methode bestimmt werden kann. Es sei in diesem Zusammenhang nur an die Arbeiten und Ausführungen von E. R A M A N N (1911), J. KOPECKI (1914), A. F. LEBEDEV (1928) oder P. V A G E LER (1932) erinnert. In zahlreichen anderen Arbeiten konnten dagegen wesentliche Fehlerquellen und Unsicherheiten bei Bestimmung der Wasserkapazität mittels Laboratoriumsmethoden oder einfacher Berechnungen nachgewiesen und erörtert werden (z. B. F. ZUNKER, 1930; A. KEEN, 1931; S. J.DOLGOV, 1948; L . D . B AVER, 1956; L . A . R I C H A R D S und C. H. WADLEIGH, 1952; A. A. RODE, 1952, 1959). W i r k ö n n e n d e s h a l b h e u t e f e s t s t e l l e n , d a ß es k e i n e L a b o r a t o r i u m s m e t h o d e gibt und auch nicht geben w i r d , die eine B e s t i m m u n g der W a s s e r k a p a z i t ä t des B o d e n s im S i n n e e i n e r p h y s i k a l i s c h e n B o d e n k o n s t a n t e e r m ö g l i c h t , und daß alle entsprechenden Laboratoriumsmethoden einen konventionellen C h a r a k t e r haben. 20*

246

VETTERLEIN, Problematik det Wasserkapazität des Bodens

Aus diesem Grunde kommt den Methoden, die die Bestimmung der Wasserkapazität am natürlichen Boden selbst vornehmen, eine besondere Bedeutung zu, und es. erscheint angebracht, einige sich dabei ergebende Fragen im folgenden zu erörtern. Zur B e s t i m m u n g der F e l d k a p a z i t ä t des

Bodens

Als Methode zur Bestimmung der Wasserkapazität des natürlichen Bodens hat sich in den vergangenen Jahrzehnten immer mehr die Bestimmung der Feldkapazität durchgesetzt. Im allgemeinen wird dabei jene Definition zugrunde gelegt, die F. J. V E I H M E Y E R und A. H. HENDRICKSON (1931, S. 181) für den Begriff der Feldkapazität gegeben haben. Diese Forscher schreiben: „ W i r b e v o r z u g e n d e n G e b r a u c h d e s W o r t e s F e l d k a p a z i t ä t zur K e n n z e i c h n u n g

jenes

Feuchtig-

k e i t s g e h a l t e s , d e r im B o d e n v e r b l e i b t , n a c h d e m das überschüssige G r a v i t a t i o n s w a s s e r

abgeflossen

u n d d i e A b w ä r t s b e w e g u n g v o n W a s s e r im w e s e n t l i c h e n b e e n d e t ist, ein Z u s t a n d , d e r

gewöhnlich

i n n e r h a l b v o n 2 bis 3 T a g e n in durchlässigen B ö d e n v o n einheitlicher S t r u k t u r u n d T e x t u r e i n t r i t t . " 1

Wichtig für die Größe der Feldkapazität ist das Vorhandensein einheitlicher Textur und Struktur des Bodens. F. J. VEIHMEYER und A. H. HENDRICKSON lassen allerdings offen, ob auch die Feuchtigkeitsverteilung über Grundwasser in ihre Definition eingeschlossen ist. Doch darf man wohl aus der Formulierung „after the excess gravititional water has drained away" annehmen, daß von ihnen ausschließlich grundwasserferne Böden gemeint sind. Das ergibt sich auch daraus, daß ein prinzipieller Unterschied zwischen der Wirkung des Kapillarsaumes über dem Grundwasser und nur zeitweilig kapillar gestautem Wasser über strukturell oder texturell verschiedenen Schichten nicht gezogen werden kann. Dagegen unterscheidet S. I. DOLGOV (1948, S. 60) zwei Fälle der Feldkapazität 1. in grundwasserfernen Böden, 2. in grundwassernahen Böden. Damit verwendet er den Begriff „Feldkapazität" synonym zu dem Begriff „allgemeine Wasserkapazität" nach N. A. K A C l N S K I J (1947), wogegen sich aber schon A. A. R O D E (1952, S. 202) ausgesprochen hat. Außer der Textur und Struktur des Bodens ist aber vor allem die Zeit, die für die Versickerung des Gravitationswassers zur Verfügung steht, von Wichtigkeit für die Größe der Feldkapazität. V E I H M E Y E R und HENDRICKSON geben an, daß im allgemeinen nach 2 bis 3 Tagen die Sickerwasserbewegungen beendet sind. Im Hinblick auf Untersuchungen, bei welchen lang anhaltende Sickerwasserbewegungen beobachtet wurden, wird von F. J. V E I H M E Y E R und A. H. HENDRICKSON (1931) gesagt: „In a l l e n u n s e r e n V e r s u c h e n w a r d i e M e n g e d e s v o n d e n P f l a n z e n e n t z o g e n e n W a s s e r s als diese

größer

Abwärtsbewegung."1

Daraus geht hervor, daß ursprünglich der Wasserverbrauch durch die Vegetation in der genannten Zeitspanne von 2 bis 3 Tagen zur Erreichung eines Gleichgewichtszustandes inbegriffen ist. Bei fehlendem Wasserverbrauch durch die Vegetation, also zum Beispiel im Frühjahr, dürfte mit längeren Zeitspannen zur Erreichung eines 1

Übersetzt vom Verfasser

247

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 4, Heft 4, 1960

Gleichgewichtszustandes zu rechnen sein. In einer späteren Arbeit (1936) weisen F. J. V E I H M E Y E R und A. H. HENDRICKSON darauf hin, daß die Feldkapazität keinen echten Gleichgewichtszustand, sondern ein Stadium sehr langsamer Wasserbewegungen darstellt, in welchem sich der Feuchtigkeitsgehalt während eines kürzeren Zeitintervalls nicht nennenswert ändert. Auch S. J. DOLGOV (1948, S. 63) weist nachdrücklich auf diesen Umstand hin, indem er schreibt: „ V i e l e F o r s c h e r , d i e es m i t d e r F e l d k a p a z i t ä t zu tun h a t t e n , n e h m e n an, d a ß sich d i e ihr e n t s p r e c h e n d e F e u c h t i g k e i t i m m e r im u n b e w e g t e n o d e r G l e i c h g e w i c h t s z u s t a n d b e f i n d e t , w i e dies z. B . L . P. R O S O V ( 1 9 3 6 ) u n d G . T A R A S J U K b e h a u p t e n . Tatsächlich k o m m t es zu e i n e m u n b e w e g t e n Z u s t a n d d e s W a s s e r s n u r d a n n , w e n n sich das O b e r f l ä c h e n w a s s e r m i t d e m G r u n d w a s s e r

berührt.

V o r a u s g e s e t z t ist natürlich auch hier, d a ß v ö l l i g e I s o l a t i o n gegen V e r d u n s t u n g v o r h a n d e n

ist."1

Weiterhin schreibt S. I. DOLGOV (Seite 65): „ A u s d e m G e s a g t e n geht k l a r h e r v o r , d a ß das b l o ß e S t u d i u m d e r G l e i c h g e w i c h t s z u s t ä n d e

der

B o d e n f e u c h t i g k e i t , w e l c h e s das S t u d i u m d e r B o d e n f e u c h t i g k e i t s b e w e g u n g ersetzen sollte, nicht zur E r k l ä r u n g e i n e r so w i c h t i g e n h y d r o l o g i s c h e n K o n s t a n t e w i e d e r m i n i m a l e n W a s s e r k a p a z i t ä t f ü h r e n konnte."1

Tatsächlich haben Feldversuche bei genügend langer Versickerungsdauer eine fortlaufende Verringerung der Feuchtigkeit ergeben. J. S. ROBINS, W . O. PRUITT a. W. H. GARDNER (1954) haben gezeigt, daß selbst bei dichtem Pflanzenbestand auch nach Ablauf von 2 bis 3 Tagen nach einer Durchfeuchtung des Bodens ganz erhebliche Sickerwassermengen im Boden vorhanden sind. N. E. EDLEFSEN und G. B. B O D M A N (1941) fanden, daß erst 28 Tage nach Durchfeuchtung das Feuchtigkeitsäquivalent erreicht war und nach 842 Tagen der Feuchtigkeitsgehalt durch langsam fortschreitende Versickerung nur noch etwa zwei Drittel des Feuchtigkeitsäquivalentes betrug. L. A. RICHARDS, W. R. G A R D N E R und GEN OGATA (1956) konnten in einem gleichförmigen sandigen Lehmboden während zweimonatiger Versuchsdauer zeigen, daß die Feuchtigkeit der obersten 10 cm ungefähr proportional der Zeit abnahm, ein Vorgang, den sie in die Formel' v = a-T-b gekleidet haben, wobei V den Feuchtigkeitsgehalt, T die Zeit, a und b andere zusätzliche Faktoren darstellen. Wir können aus diesen Untersuchungen ersehen, daß nach voller Durchfeuchtung des Bodens langanhaltende Sickerwasserbewegungen vonstatten gehen, wobei ein großer Teil des langsam sich bewegenden Sickerwassers von den Pflanzen genutzt werden kann. Diesen Umstand berücksichtigt auch W . LAATSCH (1954, 1957), wenn er schreibt: Feldkapazität = Wasserkapazität + nutzbares Sickerwasser Nicht berücksichtigt hat W . LAATSCH dabei den Umstand, daß in der ursprünglichen Definition des Begriffes Feldkapazität durch F. J. V E I H M E Y E R und A. H. HENDRICKSON der Verbrauch des „nutzbaren Sickerwassers" durch die Vegetation als bereits vollzogen vorausgesetzt worden ist. In Wirklichkeit wird sich jedoch kaum der Punkt feststellen lassen, an dem das nutzbare Sickerwasser gerade verbraucht ist, denn es bestehen zwischen schnell und 1

Übersetzt vom Verfasser

248

V E T T E R L E I N , Problematik der Wasserkapazität des Hodens

•langsam sich bewegendem Sickerwasser und Haftwasser keine scharfen Grenzen, sondern allmähliche Übergänge. E s verdient deshalb hervorgehoben zu werden, daß die Feldkapazität keinen wohldefinierten Feuchtigkeitsgehalt darstellt, sondern einen F e u c h t i g k e i t s b e r e i c h , welcher ohne scharfe obere und untere Grenze jenem Feuchtigkeitsbereich entspricht, in dem langsame Sickerwasserbewegungen vor sich gehen. Über die G r ö ß e der S a u g s p a n n u n g bei

Feldkapazität

Obgleich die Grundlage für die Bestimmung der Feldkapazität in der Loslösung von künstlichen Laboratoriumsmethoden zu suchen ist, hat es andererseits nicht an Versuchen gefehlt, die Feldkapazität wiederum im Laboratorium zu bestimmen (z. B. E . A. C O L M A N , 1947). Für Laboratoriumsbestimmungen der Feldkapazität ist es jedoch wichtig, zu wissen, mit welchen Kräften das Wasser bei Feldkapazität vom Boden festgehalten wird. In vielen Fällen wird für die Wasserbindung bei Feldkapazität ein Wert von etwa '/:) atm Saugspannung angenommen (z. B. F. R I C H A R D , 1953, T. L. L Y O N , H. O. B U C K M A N , N. C. B R A D Y , 1952). Diese Annahme beruht vor allem auf Untersuchungsergebnissen von E . A. C O L M A N (1947), der enge Beziehungen zwischen der Feldkapazität und dem '/:ratm-Wert feststellen konnte, als auch auf den Ergebnissen von L. A. R I C H A R D S und L. R. W E A V E R (1944), die enge Beziehungen zwischen Feuchtigkeitsäquivalent und r ;ratm-Saugspannung nachgewiesen haben. Doch fand schon E. A. C O L M A N (1947) an einer Reihe forstlicher Böden, daß ähnlich dem Feuchtigkeitsäquivalent auch bei Feldkapazität die Feuchtigkeit in sandigen Böden mit geringeren Kräften als '/:t atm gebunden ist. In schweren Böden mit hohem Tonanteil kann dagegen allein auf Grund der Porositätsverhältnisse die Feuchtigkeit mit bedeutend höheren Kräften gebunden sein, als dem 1 :t-atm-Punkt entspricht (s. auch P. V A G E L E R , 1932, S. 273). Neuere Untersuchungen haben in vielen Fällen bedeutend unter 0,3 atm liegende Saugspannung für die Feldkapazität ergeben (H. R. H A I S E , H. J. H A A S u. L. R. J E N S E N , 1955; R. M. SMITH a. D. R. B R O W N I N G , 1947). Damit stehen diese Ergebnisse auch in besserem Einklang mit Tensiometermessungen, die Feldkapazitätswerte zwischen 30 bis 50 cm Wassersäule (L. A. R I C H A R D S , 1949) ergeben haben. T. J. M A R S H A L L (1945) fand für Sandböden Saugspannungen von 0,07 atm bei Feldkapazität. W. L A A T S C H (1954, S. 165, Fig. 38) gibt als häufigsten Bereich der Feldkapazität Saugspannungen zwischen 0,05 bis 0,15 atm an. C. A. C A R L S O N und R. S. P I E R C E (1955) haben für die höchsten, gewöhnlich im Winter im Boden vorkommenden Feuchtigkeitswerte, wobei allerdings bewußt Auswirkungen struktureller Einflüsse und gewisse Sickerwassermengen einbegriffen sind, Saugspannungen von 0,06 atm ermittelt. So finden wir in der Literatur für die Feldkapazität Werte zwischen 0,025 (R. M. SMITH a. D. R. B R O W N I N G , 1947) und 1,0 atm (R. K . S C H O F I E L D , 1935). ZurBestimmungder„minimalenWasserkapazität" von S a n d b ö d e n nach dem A b s a u g v e r f a h r e n D a s Wort „minimale Wasserkapazität" ist vieldeutig. Schon A. M A Y E R (1880, 1891) und P. S. K O S S O V I C (1904, nach A. A. R O D E , 1952) gebrauchten den Begriff

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 4, Heft 4, 1960

249

kleinste bzw. minimale Wasserkapazität zur Bezeichnung jener Feuchtigkeitsmenge, die im oberen Teil einer hohen Bodensäule gegen die Schwerkraft festgehalten wird. Später wurde durch P. V A G E L E R (1932) das Wort „minimale Wasserkapazität" in etwas anderem Sinne verwendet. V A G E L E R verstand darunter diejenige Feuchtigkeitsmenge, „die ein polydisperses System unabhängig von der Lagerung seiner Teilchen durch die ihm eigenen Kraftfelder entgegen dem Einfluß der Schwere unter allen Umständen festzuhalten vermag". Als Bestimmungsmethode für diese, zunächst rein begrifflich festgelegte Größe empfiehlt P. V A G E L E R ein Absaugverfahren, welches früher von G. J. BOUYOUCOS (1929) als eine besondere Methode zur Bestimmung des Feuchtigkeitsäquivalentes empfohlen worden war und etwa gleichzeitig und wohl unabhängig davon in Deutschland von F. ZUNKER (1930) in abgeänderter Form als Methode zur Bestimmung des Wasserspeicherungsvermögens beschrieben worden ist. Auch für diese Absaugmethode ist in Deutschland die Bezeichnung „minimale Wasserkapazität" verwendet worden (F. HEINRICH, 1941), während im englischsprachigen Schrifttum die gleiche Absaugmethode auch heute noch als eine Bestimmungsmethode für das Feuchtigkeitsäquivalent betrachtet wird (s. z. B. S. A. W I L D E a. S. K. VOIGT, 1955). Sehr häufig wird zur Bestimmung der Wasserkapazität von Sandböden das Absaugverfahren in der von F. HEINRICH (1941) beschriebenen Form angewendet. Bei diesem Verfahren wird mittels Wasserstrahlpumpe ein wasserdampfgesättigter Luftstrom durch eine feuchte Bodenprobe gesaugt, die auf einer luftdurchlässigen Glassinterplatte gelagert ist. Durch das Absaugen der Bodenproben soll erreicht werden, daß alles in der Bodenprobe angestaute Senkwasser entfernt wird und nur diejenige Restfeuchtigkeit verbleibt, die gegen die Schwerkraft ständig gehalten werden kann. Unter dem Einfluß der Ansichten A. KEENS und P. V A G E L E R S über die Bedeutung der Oberflächenkräfte bei der Wasserbindung im Boden und der durch P. V A G E L E R gegebenen Definitionen der minimalen Wasserkapazität hatte F. HEINRICH (1941) mit künstlich gelagerten Bodenproben gearbeitet und auf die Erhaltung der natürlichen Bodenstruktur keinen Wert gelegt. Ebenso hatte F. HEINRICH den während des Absaugens wirkenden Druckdifferenzen keine Bedeutung beigemessen. Bei eigenen LTntersuchungen hat sich entgegen den früheren Annahmen gezeigt, daß die Struktur der Bodenproben einen wesentlichen Einfluß auf die Ergebnisse nach dem Absaugverfahren ausübt. Ein solcher Einfluß ist auch zu erwarten, denn wir wissen heute, daß nicht allein mit den an der Grenzfläche Boden-Wasser wirksamen Kräften die Wasserbindung im Boden erklärt werden kann, sondern die Kräfte an den Grenzflächen Wasser-Luft, d. h. die Kapillarkräfte des Wassers, gleichfalls an der Wasserbindung beteiligt sind (z. B. K. SCHULTZE, 1940; S. J. DOLGOV, 1948; M. K. M E L N I K O V A u. S. V. NERPIN, 1956). In Tabelle 1 sind einige Ergebnisse von Bestimmungen der minimalen Wasserkapazität an fünf verschiedenen Sanden bei Verwendung natürlich gelagerter und künstlich eingefüllter Proben gegenübergestellt. Die Proben wurden zu diesem Zweck in 100 cm3 fassenden Stechzylindern untersucht und statt der von F. HEINRICH verwendeten Glasfiltertiegel 1G3 (SCHOTT, Jena) wurden entsprechende Glasfilternutschen der Form 17G3 (SCHOTT, Jena) verwendet. Das Prinzip bleibt damit erhalten.

250

VETTERLEIN, Problematik der Wasserkapazität des Bodens

Tabelle 1 Vergleiche von Bestimmungen der minimalen Wasserkapazität an Proben mit natürlicher und künstlicher Lagerung

1 2 3 4 5 Durchschnitt

Humoser Feinsand Abt. 121

Humoser Feinsand Abt. 121

Humoser Grobsand Abt. 87

5 - 1 0 cm

100 cm

5 - 1 0 cm

n . 1 1 Staubsand Galgenberg

nat.

künstl.

nat.

künstl.

nat.

künstl.

nat.

künstl.

17,2 15,9 15,0 15,8 17,4

25,4 25,3 24,1 24,1 25,4

7,0 7,2 6,7 7,1 7,8

10,3 10,1 8,1 9,3 9,2

12,7 12,8 13,2 15,1 13,1

8,6 9,2 11,5 10,4 9,2

15,5 18,1

26,6 26,6

16,3

24,9

7,2

9,5

13,4

9,8

16,8

—

—

—

—

—

—

26,6

Es zeigt sich, daß je nach den Lagerungsverhältnissen bei künstlicher Einfüllung der Proben Abweichungen gegenüber Proben in natürlicher Lagerung vorliegen und diese Differenzen teilweise recht beachtliche Werte ergeben wie bei dem humosen Feinsand mit Mittelwerten von 16,3 Gewichtsprozent in natürlicher Lagerung gegenüber 24,9 Gewichtsprozent bei künstlicher Lagerung. Aber nicht nur die Struktur der Bodenprobe hat Einfluß auf die Ergebnisse nach dem Absaugverfahren, sondern auch die Höhe der Druckdifferenz, die bei dem Absaugvorgang wirksam wird, ein Umstand, der bisher nicht beachtet worden ist. Diese Druckdifferenz hängt jeweils von der Saugleistung der Saugpumpe, der Durchlässigkeit des Glasfiltertiegels und der Durchlässigkeit der Bodenprobe selbst ab. Tabelle 2 Ergebnisse von Bestimmungen der minimalen Wasserkapazität in Abhängigkeit von der Druckdifferenz

Abt. 121 5 - 1 0 cm Hg cm Gew.-% 6-4 8-6 9-6 12-10

14,6 13,9 11,4 9,4

Abt. 121 2 0 - 2 5 cm Hg cm Gew.-% 6-4 7-4 10-7 14-10

12,7 9,6 7,7 6,7

Abt. 122 2 0 - 2 5 cm Hg cm Gew.-%

Abt. 123 2 0 - 25 cm Hg cm Gew.-%

6-5 7-5 9-6 13-10

7 --8 8 -- 6 8 -- 6 12-- 9

19,8 13,3 13,0 10,8

10,5 6,9 6,3 5,8

Tabelle 2 enthält Ergebnisse, die infolge unterschiedlicher Saugleistung der Wasserstrahlpumpen sowie gewisser Unterschiede innerhalb verschiedener G 3-Glasfiltertiegel gewonnen worden sind. Aus dieser Tabelle geht sehr deutlich der Einfluß der Saugspannung auf die Ergebnisse der Wasserkapazitätsbestimmung hervor.

251

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 4, Heft 4, 1960

Die von F. HEINRICH (1941, S. 85) gegebene Erklärung über die Wirkung verschiedenporiger Glasfiltertiegel muß deshalb dahingehend ergänzt werden, daß nicht nur durch dampfförmiges Entweichen von Wasser, sondern auch durch die höheren Saugspannungswerte bei Verwendung engporiger Filterplatten geringere Feuchtigkeitsgehalte ermittelt werden. Die annähernde Übereinstimmung von Wasserspeicherungsvermögen und minimaler Wasserkapazität nach der Methode von F. HEINRICH beruht nicht nur auf dem Prinzip des Absaugens an sich, sondern ist durch die Verwendung von G3-Tiegeln bedingt, die eine Druckdifferenz von etwa 0,1 bis 0,3 atm ergeben und damit den natürlichen Bodensaugkräften bei voller Wassersättigung nahekommen.

Q

«

\

• b c d

e f-i k

nur Saugpumpe Vorlage Saugtlasche ßodenprobe

/

\

/

Uygrcmeler Waschftascnen Manometer

Abb. 1

Wir haben zur Kontrolle der wirksamen Druckdifferenz während des Absaugens ein Differentialmanometer in die Apparatur eingeschaltet. Der Aufbau der Apparatur ist in Abbildung 1 wiedergegeben. Bedenken bestehen auch gegen die von F. HEINRICH vorgeschlagene Verwendung von organischen Stoffen, wie Butylalkohol zur Überwindung der Benetzungswiderstände, da diese Mittel eine Veränderung der Oberflächenspannung und damit der Kapillarspannung des Wassers bewirken. Bestimmungen der minimalen Wasserkapazität nach dem Absaugverfahren wurden von W . WITTICH (1938) als Kriterium für Sickerwasserbewegungen im Boden herangezogen. Ein solches Vorgehen ist ohne weiteres nicht durchführbar, einmal aus den bereits dargelegten Gründen, zum anderen aber wegen größerer Abweichungen gegenüber den während des Frühjahrs gespeicherten Wassermengen, die nach unseren Erfahrungen in mittel- und feinkörnigen Sandböden um etwa 5 0 - 1 0 0 % über den entsprechenden Werten der minimalen Wasserkapazität liegen. Diese Abweichungen erklären sich durch geringere Saugspannung der Bodenfeuchtigkeit während des Früh-

252

VETTERLEIN, Problematik der Wasserkapazität des Bodens

jahrs gegenüber den während des Absaugens auftretenden Saugspannungen (s. folgende Abschnitte). In Tabelle 3 sind einige vergleichende Bestimmungen der Frühjahrsfeuchtigkeit und der minimalen Wasserkapazität gegenübergestellt. Die Bestimmungen der Frühj ahrsfeuchtigkeit erfolgten stets, nachdem mehrere T a g e keine Niederschläge gefallen und das rasch abfließende Sickerwasser bereits abgesunken w a r . W i e sich bei unseren Untersuchungen gezeigt hat, treten während des Absaugens je nach verwendeten Tiegeln und Böden unterschiedliche Saugspannungen auf. Die Frage, ob durch die W a h l eines konstanten Unterdruckes während des Absaugens in der Apparatur nach F. H E I N R I C H oder bei Verwendung des Vakuumkapillarimeters nach F. S E K E R A bessere, den natürlichen Verhältnissen entsprechende Ergebnisse erzielt werden können, muß nach unseren Erfahrungen zumindest für Sandböden verneint werden. Die Sorptionskurven von Sandböden zeigen, w i e aus Abbildung 2 ersichtlich, im Bereich der Feldkapazität einen sehr steilen Verlauf, und sehr geringe Saugspannungsänderungen bewirken bereits starke Veränderungen im Feuchtigkeitsgehalt. D a die Saugspannungswerte im Bereich der Feldkapazität jedoch von der Korngrößenzusammensetzung und Struktur des Bodens stark abhängig sind, kann infolgedessen von vornherein kein bestimmter Saugspannungswert gewählt werden. Tabelle 3 Vergleichende Bestimmungen der Frühjahrsfeuchtigkeit und der minimalen

Wasserkapazität

in f e i n - u n d m i t t e l k ö r n i g e n S a n d b ö d e n (in V o l u m e n p r o z e n t e n )

Tiefe cm

5 25 50 75 100 150 200 250 300

Nr. Boden 1

Nr. Boden 2

Nr. Boden 3

Frühj. 5.4.1955

Minim. WK

Frühj. 5.4.1955

Minim. WK.

Frühj. 5.4.1955

Minim. WK

16,7 14,9 9,0 14,3 15,3 11,4 11,2 12,2 7,9

12,7 10,4 8,6 8,4 7,0 6,7 6,4 5,2 4,9

28,6 17,8 10,1 10,4 13,6 15,1 9,6 9,5 10,0

14,1 11,8 7,7 7,4 7,5 7,1 6,3 4,6 7,6

22,5 10,9 7,7 8,0 8,8 10,3 10,6 9,3 11,5

10,4 9,7 6,9 5,8 5,1 5,5 5,2 5,2 6,7

Nr. Boden 4 Frühj. Minim. 1.4.1955. WIC 15,6 14,4 8,9 9,2 (20,6)

10,0 9,1 5,9 7,2 6,5

(Anm.: Eine kurze Beschreibung der Böden ist im folgenden Abschnitt gegeben.)

Die Saugspannungswerte, die bei der Bestimmung der minimalen Wasserkapazität auftreten, liegen im allgemeinen nicht mehr im Bereich des steilen Anstieges der Sorptionskurven von Sandböden, sondern etwa in Höhe des mehr oder weniger deutlich ausgeprägten Wendebereiches der Sorptionskurven, in denen die Kurven zu einem flachen Verlauf umbiegen, so d a ß hohe Saugspannungsänderungen nur noch geringe Feuchtigkeitsänderungen bewirken (s. Abb. 2). D i e Tatsache, d a ß die minimale Wasserkapazität von Sandböden nach dem Absaugverfahren e t w a in Höhe des Wendebereiches der Sorptionskurven liegt, verleiht dem

253

Albrecht-Thaer-Archiv, B a n d 4, H e f t 4, 1960

Wert der minimalen Wasserkapazität eine gewisse natürliche Grundlage. D e r Wendebereich der Sorptionskurven charakterisiert im wesentlichen eine Veränderung in der A r t der Wasserbewegung, die' im steilen Bereich der Sorptionskurven vorwiegend kapillar, im flachen Bereich dagegen vorwiegend filmförmig erfolgt. E s kann angenommen werden, daß in Sandböden der Wendebereich der Sorptionskurven etwa d e m Feuchtigkeitsbereich entspricht, in dem auch die langsamen Sickerwasserbewegungen aufhören, so daß die minimale Wasserkapazität nach dem Absaugver-

0,1

01

01 arm

' tinielbestimmungen aer fnjhjahrsleuchligkeil aul einem fansandbooen m verschiedenen Jahren und an verschiedenen Stellen > - Minimale Wasierkopai'ilol

Abb. 2

fahren etwa größenordnungsmäßig die untere Begrenzung des Feldkapazitätsbereiches widerspiegelt. In Abbildung 3 werden für einen Feinsandboden (Nr. 2) neben Einzelwerten der Frühjahrsfeuchtigkeit auch die Werte der minimalen Wasserkapazität widergegeben. E s ist erkennbar, d a ß in den tieferen Bodenschichten die minimale Wasserkapazität etwa mit der unteren Grenze des Frühjahrsfeuchtigkeitsbereiches zusammenfällt, d a bei der Bestimmung der minimalen Wasserkapazität höhere Saugspannungen auftreten als in den tieferen, humusfreien Bodenschichten während des Frühjahrs. In den oberen humusreichen Bodenschichten ist dagegen die Bodenfeuchtigkeit meist mit höheren Saugspannungen gebunden und stimmt dort im Mittel mit den Werten der minimalen Wasserkapazität annähernd überein. F r ü h j a h r s f e u c h t i g k e i t und in v e r s c h i e d e n e n

Saugspannungen Böden

U m Angaben über die Größe der Saugspannungswerte bei voller Wassersättigung zu erhalten, haben wir aus verschiedenen Böden Feuchtigkeitsproben während des Frühjahrs entnommen, nachdem aller Schnee geschmolzen und der Boden frostfrei war und außerdem mehrere T a g e keine Niederschläge gefallen waren. D i e Probeentnahmen wurden teilweise in aufeinanderfolgenden Jahren wiederholt. D a b e i hat sich ergeben, d a ß zwischen den in verschiedenen Jahren entnommenen Proben teils größere Abweichungen auftreten, und außerdem hat sich gezeigt, daß auch an einem einzigen Zeitpunkt des Frühjahres erhebliche lokale Streuungen im Feuchtigkeitsgehalt von parallel entnommenen Bodenproben zu verzeichnen sind. D i e s e Beobachtungen be-

254

V E T T E R L E I N , P r o b l e m a t i k der Wasserkapazität des B o d e n s

rechtigen uns, von einem Frühjahrsfeuchtigkeitsbereich zu sprechen. Die hier mitgeteilten Saugspannungswerte sind durch graphische Interpolation nach den Ergebnissen gesonderter Saugspannungsmessungen an parallel zu den Frühjahrsfeuchtigkeitsproben entnommenen Bodenproben ermittelt worden. Die Saugspannungsmessungen haben wir für den Bereich unter 1 atm mittels Vakuumkapillarimeters nach SEKERA und für den Bereich zwischen 1 und 15 atm mittels Druckmembranapparatur (E. VETTERLEIN, 1959 b) ausgeführt. Es werden Untersuchungsergebnisse von folgenden Böden mitgeteilt: Nr. 1 - 3

Nr. 4

Oberförsterei Finowtal, Abt. 121 (Nr. 1), 122 (Nr. 2), 123 (Nr. 3) Podsolige Braunerden bis Podsole auf feinkörnigen pleistozänen Sanden des Eberswalder Tales unter Bu- und Ki-Bestockung. Etwa 60% Feinsand (0,2-0,1 mm), 5 - 1 0 % Mittelsand (0,5-0,2 mm) und 10-20% Staubsand (0,1-0,05 mm). Tongehalt ca. 1 - 3 % . Oberförsterei Chorin, Abt. 87 Podsolige Braunerde auf mittelkörniger pleistozäner Sanddecke über Geschiebelehm unter Bu-Ki-Mischbestockung. Unmittelbar über der Lehmschicht während des Frühjahrs geringer Wasserstau. Etwa 60% Mittelsand (0,5-0,2 mm), 10% Grobsand (2-0,5 mm) und 20% Feinsand (0,2-0,1 mm). Tongehalt ca. 1 %.

Nr. 5 u. 6 Oberförsterei Eberswalde, Abt. 34 (Nr. 5) und Abt. 51 (Nr. 6). Zweischichtige Böden. Podsolige Braunerden auf etwa 50 cm mächtiger, schwach anlehmiger, feinkörniger pleistozäner Sanddecke über sandigem Lehm (Geschiebelehm). Ab ca. 100 cm Tiefe karbonatreicher Geschiebemergel. Sanddecke aus ca. 60% Feinsand (0,2-0,1 mm), 15% Mittelsand (0,5 bis 0,2 mm) und ca. 10% Staubsand (0,1-0,05 mm). Ton- und Schiuffgehalt ca. 4 % . Geschiebelehm aus ca. 20% Mittelsand (0,5-0,2 mm), 30% Feinsand (0,2 bis 0,1 mm), 10% Schluß und 1 0 - 2 0 % Ton. In Abt. 51 macht sich im Frühjahr ein von den Feuchtigkeitsverhältnissen des Vorjahres bedingter und in einzelnen Jahren unterschiedlich starker Wasserstau geltend. Nr. 7 Oberförsterei Eisenach, Abt. 40 a („Trogmulde") Saure Braunerde auf Konglomeraten des Rotliegenden. 0-60 cm stein- und kiesreicher, sandiger Lehm mit etwa 45% Steinen und Kies. Im Feinboden etwa 20% Schluff und 15% Ton. Unter 60 cm feinerdearmer Stein- und Kiesboden mit ca. 70% Steinen und Kies. Nr. 8 Oberförsterei Erlau, Abt. 37 („Lange Leite")

Nr. 9

Saure Braunerde auf Glimmerporphyrit. Stark steinig grusiger Lehm mit etwa 65% Steinen und Kies. Im Feinboden etwa 25% Schluff und 2 0 % Ton. Oberförsterei Ilmenau, Abt. 3 a („Esbach") Pseudogley auf verlagertem Staublehm über Schottern. 0-30 cm Staublehm mit 4 0 - 5 0 % Staub und Grobschluff und ca. 10% Ton. 30-80 cm toniger Staublehm mit ca. 35% Staub und Grobschluff und 20% Ton.

255

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 4, Heft 4 1960 Tabelle 4 M i t t l e r e S a u g s p a n n u n g e n (atm) d e r B o d e n f e u c h t i g k e i t v e r s c h i e d e n e r B ö d e n im F r ü h j a h r

B o d e n Nr. Tiefe cm

1

2

3

4

7

8

9

Tiefe cm

5

6

10 25 50 75 100 150 200 250 300

0,12 0,09 0,09 0,07 0,06 0,06 0,06 0,07 0,11

0,11 0,14 0,12 0,11 0,10 0,12 0,07 0,07 0,09

0,09 0,13 0,15 0,10 0,08 0,12 0,08 0,08 0,07

0,06 0,004 0,04 0,03 0,03

0,16 0,08 0,22 0,18

0,11 0,10 0,11 0,09

0,05 0,36 0,50 1,70

5 15 25 40 60 80 100 130 160 200

0,15 0,14 0,12 0,06 0,52 0,30 0,23 0,43 0,27 0,49

0,07' 0,10 0,08 0,07 0,07 0,05 0,08 0,03 0,04 0,02

-

-

-

-

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

-

-

-

-

In der Tabelle 4 sind Ergebnisse dieser Untersuchungen mitgeteilt. Den Zahlenangaben für die Böden 1, 2 und 3 liegen Mittelwerte der Frühjahrsfeuchtigkeit aus d e n Jahren 1954 und 1955 zugrunde, wobei jede Entnahme mit mindestens 5 Parallelproben pro Tiefenstufe ausgeführt worden ist. Für die Böden 5 und 6 sind mittlere Frühjahrsfeuchtigkeitswerte aus den Jahren 1957, 1958 und 1959 errechnet worden. J e d e r Probeentnahme liegen in den Tiefen 5, 15 und 25 cm jeweils 10, d a r unter jeweils 5 Parallelproben zugrunde. Die Böden 4, 7, 8 und 9 wurden nur in einem Frühjahr untersucht, und zwar der Boden Nr. 4 am 5. 4. 1955 mit jeweils 5 parallelen Probeentnahmen pro Tiefenstufe und die Böden Nr. 7, 8 und 9 mit jeweils 2 Parallelproben pro Tiefenstufe in der Zeit vom 4. 4. bis 12. 4. 1955. Es ergibt sich, d a ß die Frühjahrsfeuchtigkeit der Feinsandböden Nr. 1 und 2 im Durchschnitt mit Kräften zwischen 0,06 und 0,14 atm gebunden ist. In den Böden 1 und 2 zeigt sich eine gewisse Abhängigkeit von der Tiefe. Im Oberboden liegen, wahrscheinlich infolge seines Humusgehaltes und seines etwas höheren Tongehaltes, die Saugspannungswerte zwischen 0,09 und 0,14 atm, in tieferen Bodenschichten bei ca. 0,06 bis 0,07 atm. In dem Boden Nr. 3 ist eine Abhängigkeit von der Bodentiefe weniger deutlich zu erkennen, auch ist hier der Humus- und Tongehalt des Oberbodens geringer. Im Gegensatz zu diesen 3 feinkörnigen Sanden liegen die entsprechenden Saugspannungswerte des mittel- bis grobkörnigen Sandbodens Nr. 4 deutlich niedriger, und zwar zwischen 0,03 und 0,06 atm. Auch hier scheint der Humusgehalt des Oberbodens etwas höhere Saugspannungswerte zu bedingen. In den untersten beiden Tiefen ist ein gewisser Stauwassereinfluß wahrscheinlich. Der Boden Nr. 5 spiegelt in den Saugspannungswerten der Frühjahrsfeuchtigkeit deutlich die unterschiedliche Korngrößenzusammensetzung der feinkörnigen Sanddecke und des Geschiebelehmes wider. In der Sanddecke betragen die Saugspannungen 0,12 bis 0,15 atm, wobei sich auch hier der Einfluß des humosen Oberbodens geltend macht. Deutlich ist auch der Wasserstau oberhalb des Geschiebelehmes zu erkennen, wo der Saugspannungswert auf 0,06 atm absinkt. Im Geschiebelehm und -mergel dagegen finden sich mittlere Saugspannungswerte zwischen ca. 0,2 und 0,5 atm.

256

V E T T E R L E I N , P r o b l e m a t i k der Wasserkapazität des Bodens

Diese hier beobachteten Einflüsse der Textur decken sich sehr gut mit neueren Angaben aus der englischsprachigen Literatur (z.B. E. A. C O L M A N , 1947; R. M. S M I T H u. D. R. B R O W N I N G , 1947; H. R. HAISE, H. J. H A A S u. L. R. J E N S E N , 1955; C. A . C A R L S O N u. R. S. P I E R C E , 1955). In dem Boden Nr. 6, der dem Boden Nr. 5 sehr ähnlich ist, macht sich der im Frühjahr zu beobachtende Wasserstau und hangabwärts gerichtete Wasserzug deutlich in den Saügspannungswerten bemerkbar. Hier liegen die Saugspannungen der Frühjahrsfeuchtigkeit anormal niedrig, besonders in dem Geschiebelehm, mit Werten von 0,02 bis 0,08 atm. Die Mittelgebirgsböden Nr. 7 und 8 sind saure Braunerden mit hohem Stein- und Kiesgehalt und liegen in Unterhanglage. Trotz ihres lehmigen Feinbodens zeigt die Frühjahrsfeuchtigkeit geringe Saugspannungswerte zwischen 0,09 und 0,18 atm. D a s ist eine Folge des Hangwasserzuges und des lockeren Gefüges dieser Böden, die hohe Mengen locker gebundenen Wassers zu speichern vermögen. Ganz anders verhält sich dagegen der Boden Nr. 9, der stark verdichtet ist und extreme Staunässe im Frühjahr aufweist. Er ist ein typischer Pseudogley. Über einem dichten undurchlässigen tonreichen Staukörper in 5 0 - 1 0 0 cm Tiefe liegt eine Staublehmdecke, in der sich das Wasser anstaut. Infolge des Wasserstaues ist die Saugspannung der obersten Bodenschicht mit 0,05 atm sehr gering. Dagegen steigen die Saugspannungswerte in dem tonigen Staukörper mit Saugspannungswerten bis 1,7 atm in 75 cm Tiefe stark an. Diese hohen Saugspannungswerte sind eine Folge des hohen Tongehaltes und der extrem dichten Lagerung und treten trotz voller Porenfüllung mit Wasser in Erscheinung. Daraus erklärt sich aber auch wiederum die Stauwirkung dieser Bodenschicht, d a nämlich infolge der hohen Wasserbindungskräfte die Wasserbeweglichkeit stark herabgesetzt ist. Die hier mitgeteilten Beispiele zeigen, d a ß nicht nur die Korngrößenzusammensetzung, sondern auch die Bodenstruktur und Relieffaktoren für die Wasserbindungskräfte während der vollen Wassersättigung des Bodens im Frühjahr von Bedeutung sind. Es geht aus diesen Beispielen weiterhin hervor, auf welche Schwierigkeiten die Bestimmung der „Wasserkapazität" des Bodens bei Anwendung bestimmter Saugspannungen stößt. Diese Schwierigkeiten werden noch deutlicher, wenn wir die lokalen Schwankungen im Bodenfeuchtigkeitsgehalt berücksichtigen. D a bisher nur Mittelwerte untersucht worden sind, w u r d e außerdem in den Abbildungen 3 und 4 am Beispiel der Böden Nr. 2 und 5 der Einzelwert dargestellt. A l s Vergleichsmaßstab ist für jede Tiefenstufe die Saugspannungsskala aufgetragen. Bei Betrachtung der A b b i l d u n g e n 3 und 4 ist zu berücksichtigen, daß die Saugspannungsskalen M i t t e l w e r t e aus mehreren Einzelbestimmungen darstellen, w ä h r e n d die einzelnen Feuchtigkeitsw e r t e nach ihrem Feuchtigkeitsgehalt und nicht nach ihrem tatsächlichen Saugspannungswert untersucht und dargestellt sind, der infolge l o k a l e r Bodenunterschiede von den S k a l e n w e r t e n durchaus abweichen kann. Wahrscheinlich dürften in Wirklichkeit die Schwankungen in der Saugspannung der E i n z e l w e r t e etwas geringer sein, als es im Vergleich mit den Saugspannungsskalen erscheint. T r o t z d e m d ü r f t e sich das Bild nicht wesentlich v e r ä n d e r n , da sich gezeigt hat, daß die Saugspannungswerte verschiedener B o d e n p r o b e n aus gleichen T i e f e n s t u f e n bei Saugspannungsmcssungen mittels V a k u u m k a p i l l a r i m e t e r s verhältnismäßig gut übereinstimmen.

Die in den Abbildungen 3 und 4 dargestellten Einzelwerte sind in jeweils 3 verschiedenen Jahren ermittelt worden.

257

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 4, Heft 4, 1960

5

10

i

Tiefe cm

15

i

20 — • • - "i

•i

25 *•

•

10

•

•

a JB m s tKs

25

l ' Bsla

a

*

m

• «•

l •

A A

I

•

. I f i i : .

50

• 75

•—ip

-"

fc

•

4

|

B* •

.

35 Vbl .% 1

i

A

A

" V

•

A

A

,

M

>..«"•. Z --

•

30

-4

•

*

. "

„

. _,

»

100

L

150

B .

[•

200

• r M »m

•

. i

m

b

" 1

750 !«•• A 300

*

A

»

AA

(»minimale Wasserkopazitat • • g a g g l l i l l l l l l l t = = = = f W

05

03

02

0,1

G075

Saugspannung in Kg/cm 2

1 0,05

.

_ _ _ _ _

15

20

_

25

_ , 30

35 Vol %

• Fruhjohrsfeuchtigkeit vom 25. M, 1954 • • • 5,ffi 1555 • • 11ff.1956 A b b .

3

Hier zeigt sich nun, d a ß sich die bereits besprochenen mittleren Saugspannungsverhältnisse aus sehr unterschiedlichen Einzelwerten zusammensetzen. Typisch ist für den Feinsandboden (Nr. 2) in Abbildung 3 der große Feuchtigkeitsbereich, der sich zwischen den Saugspannungswerten von ca. 0,05-0,2 atm erstreckt, während oberhalb 0,1 atm die Saugspannung mit geringeren Feuchtigkeitsabnahmen sehr stark atisteigt. Der größte Teil der Frühjahrsfeuchtigkeitswerte liegt hier in dem relativ weiten Feuchtigkeitsbereich zwischen 0,05 und 0,1 atm. In den beiden obersten Tiefenstufen liegen die Feuchtigkeitswerte des Jahres 1959 beträchtlich unter den entsprechenden Werten der Vorjahre und übersteigen in einzelnen Fällen den 1,0-atm-Wert. D a s ist offenbar eine Folge der warmen und trockenen Witterung des Monats M ä r z 1956, die bereits zu einer mäßigen Austrocknung der obersten Bodenschichten geführt hat. Aber auch in den tieferen Bodenschichten zwischen 150 und 300 cm Tiefe zeigen sich Unterschiede in Abhängigkeit von den Untersuchungsjahren. D i e W e r t e des Jahres 1954 liegen in den Tiefen 200, 250 und 300 cm durchweg sehr niedrig und streuen wenig, während in den darauffolgenden Jahren deutlich höhere Feuchtigkeitsgehalte und stärkere Streuungen auftreten. In Abbildung 4 sind entsprechende Ergebnisse aus den Jahren 1957, 1958 und 1959 für den zweischichtigen Boden Nr. 5 dargestellt. Hier gilt für die hohen Saugspannungswerte in der obersten Bodenschicht das gleiche w i e im vorhergehenden Bei-

VETTERLEIN, Problematik der Wasserkapazität des Bodens

258

15

20

Tiefe cm 5

30

25

A

••

I i

A

AA

35 Vol. %

• •

^•fZTzaTTiiiiiiiiiiiiiiimiiiiiiiiiiiiin^ • •

«31

F/W^III • • • A

25

V

Sanddecke

MlW ^

A

A A

KW^illlllllllllllllllllllllllll^ •I

40

r////^iHiiniiiiiiiiii

• i A

AA

60

A A

«Mlllillh^ •• • A

•

SO

A A •

i

100

V / / / / / A

130

AA

A

A

liinniii

i•

•

—

IIIIIIIIIIIII

• • •

•

A A

Geschiebe lehm

• m • —aganmnB

A •

•

1

• I

••

Geschiebemergel

160

200

15 1,0 0,5 0,3 Q1 0,05 Saugspannung in Kg/cm 2

20 25 • Frühjahrsfeuchtigkeit * • B >

vom « »

30

15. E 1 9 5 7 15. E 1 9 5 6 17.1.1959

35 Vol.%

Abb. 4 spiel. I n den darunter gelegenen Sandschichten in 1 5 und 2 5 cm T i e f e streuen d i e E i n z e l w e r t e im wesentlichen zwischen 0,1 und 0 , 2 atm. U n m i t t e l b a r über der L e h m schicht l ä ß t sich deutlich ein W a s s e r s t a u

durch sehr geringe

Saugspannungswerte

zwischen e t w a 0 , 5 und 0,1 a t m nachweisen. Ähnlich d e m v o r h e r g e h e n d e n B e i s p i e l umfassen auch hier die geringen Saugspannungswerte zwischen e t w a 0 , 0 5 und 0 , 3 atm in der S a n d d e c k e einen hohen Feuchtigkeitsbereich. D u r c h diesen U m s t a n d lassen sich - trotz hoher Streuung der E i n z e l w e r t e - einigermaßen zutreffende A n g a b e n über den Saugspannungsbereich der F r ü h j a h r s f e u c h t i g k e i t der S a n d d e c k e geben. In den L e h m - und Mergelschichten u m f a ß t dagegen der g e s a m t e Saugspannungsbereich zwischen 0 , 0 5 und 1 , 0 atm nur wenige Feuchtigkeitsprozente, w ä h r e n d

die

E i n z e l w e r t e so stark streuen, d a ß die A n g a b e einer bestimmten Saugspannung für die F r ü h j a h r s f e u c h t i g k e i t im E i n z e l f a l l gar nicht möglich ist. Sicher l ä ß t sich ausschließlich

A l b r e c h t - T h a e r - A r c h i v , Band 4, Heft 4, 1960

259

srkennen, daß die Saugspannungswerte gegenüber den Sandböden deutlich höher liegen, und zwar im Durchschnitt bei ca. 0,3 atm. Es wird aus diesen Darlegungen deutlich, daß sowohl durch die hohen Streuungen im Bodenfeuchtigkeitsgehalt als auch durch den Einfluß der Korngrößenzusammensetzung, des Bodengefüges und bestimmter hydrologisch wirksamer Relieffaktoren ohne entsprechende Untersuchungen keine sicheren Angaben oder Annahmen über die Saugspannungsverhältnisse eines bestimmten Bodens während des Frühjahres gemacht werden können. Über Schwankungen

im

Frühjahrsfeuchtigkeitsgehalt

Neben den erheblichen lokalen Streuungen im Bodenfeuchtigkeitsgehalt während des Frühjahres wirken außerdem zeitliche Schwankungen im Bodenfeuchtigkeitsgehalt erschwerend auf eine einwandfreie Ermittlung des natürlichen Wasserspeicherungsvermögens eines Bodens während des Frühjahres. Derartige zeitliche Schwankungen treten in jedem Frühjahr in Abhängigkeit von den Witterungsverhältnissen, von Bodenfrost, dem Tauprozeß, Austrocknungserscheinungen und Niederschlägen in Erscheinung. Außerdem wirken aber auch die Witterungsverhältnisse des Vorjahres auf die Höhe der Frühjahrsfeuchtigkeit ein. Diese Verhältnisse haben in Deutschland für lehmige Böden W. F R E C K M A N N und H. B A U M A N N (1938) eingehend beschrieben. Sie konnten zeigen, daß in Abhängigkeit von dem Austrocknungsgrad des Bodens während des vorangegangenen Sommers dessen Wasserspeicherungsvermögen im darauffolgenden Frühjahr beeinflußt wird. Hierbei spielen nach W. F R E C K M A N N und H. B A U M A N N Benetzungswiderstände und rinnenförmige Versickerungen eine besondere Rolle. Ähnliche Erscheinungen finden sich auch in Sandböden. Sehr schön haben sich entsprechende Verhältnisse an der Eberswalder Lysimeteranlage in den Jahren, als die Lysimeter mit Sandboden ausgefüllt waren, nachweisen lassen. K. GÖHRE (1954, S. 656) teilt aus einer fünfjährigen Versuchsperiode (1949 bis 1953) verschiedene Angaben mit. Danach zeigten die höchsten „Wintervorratswerte", die während des Winters und Frühjahres gemessen wurden, in den einzelnen Untersuchungsjähren in Abhängigkeit von den Witterungsverhältnissen des Vorjahres beträchtliche Schwankungen. Die Wintervorratswerte betrugen: 1950 1951 1952 1953

(Februar) (März) (März) (Februar)

= 2 1 8 mm = 183 mm = 153,5 mm = 186,8 mm

(feuchter (Vorjahr (Vorjahr (Vorjahr

Winter, besonders Dezember) Herbst trocken, Januar feucht) Herbst u. Sommer sehr trocken) trocken, aber Winter feucht)

Aus diesen Zahlenangaben geht eindeutig hervor, daß auch in Sandböden die Frühjahrsfeuchtigkeit von den Witterungsverhältnissen des Vorjahres abhängig ist. Eigene Untersuchungen in sandigen Waldböden der Umgebung von Eberswalde (E. VETTERLEIN 1959 a) haben die Ergebnisse der Lysimeteruntersuchungen voll bestätigt. So fanden wir besonders während des Frühjahres 1954 in Bodentiefen zwischen 150 und 300 cm sehr geringe Feuchtigkeitswerte, die sich nur durch den extrem trockenen Herbst 1953 und Winter 1953/54 erklären lassen. Im darauffolgenden Jahr 1955 lagen die Frühjahrsfeuchtigkeitsgehalte beträchtlich höher. Auf diese Verhältnisse wurde bereits bei Besprechung der Abbildungen 3 und 4 hingewiesen. 21

Albrecht-Thaer-Archiv, 4. Band, 1960, Heft 4

260

V E T T E R L E I N , Problematik der Wasserkapazität des Bodens

Tabelle 4 E r g e b n i s s e von B e s t i m m u n g e n der Bodenfeuchtigkeit im Frühjahr und S o m m e r im Vergleich zu Bestimmungen der minimalen W a s s e r k a p a z i t ä t (in Volumenprozenten)

In 10 und 25 cm je 6, sonst je 3

Zahl der Parallelen

5

5

Tiefe cm 10 25 50 75 100 150 200 250 300

25. 3. 54 23,2 15,4 8,9 9,5 10,1 7,9 3,8 4,6 5,2

5. 4. 55 28,6 17,8 10,1 10,4 13,6 15,1 9,6 9,5 10,0

Minimale Wasserkap.

31. 8. 55 7,3-14,2 8,1-11,2 4 , 5 - 8,4 3 , 2 - 4,9 1 , 8 - 5,3

14,1 11,8 7,7 7,4 7,5 7,1 6,3 4,6 7,6

In Tabelle 4 sind am Beispiel des Bodens Nr. 2 (Abt. 122) Feuchtigkeitswerte während der Frühjahre 1954 und 1955 getrennt aufgeführt. D e r Frühjahrsfeuchtigkeitsgehalt des Jahres 1955 übertrifft im Boden Nr. 2 die entsprechenden Werte des Jahres 1954 in den tieferen Bodenschichten zwischen 150 und 300 cm Tiefe etwa um das D o p pelte. Ähnliche Unterschiede haben sich auch in den Böden N r . 1 und 3 ergeben. D i e Wirkung der Witterungsverhältnisse des Vorjahres auf die Frühjahrsfeuchtigkeit von Sandböden macht sich in zwei verschiedenen Weisen geltend. E i n m a l finden sich vereinzelt infolge starker Austrocknung während des Vorjahres besonders schwerbenetzbar gewordene Stellen des humosen Oberbodens, die auch im folgenden Frühjahr ihre volle Benetzbarkeit noch nicht wieder erlangt haben. Allein auf diese Weise lassen sich Beobachtungen erklären, bei denen wir im Frühjahr unmittelbar neben normal durchfeuchteten Stellen des humosen Oberbodens relativ trockene Partien vorfinden, wobei der unterschiedliche Feuchtigkeitsgehalt nicht durch den kleinflächigen Wechsel bestimmter Bodeneigenschaften, wie wechselnder Humusgehalt, erklärt werden kann (s. T a b . 5). D i e andere Wirkung der Witterungsverhältnisse des Vorjahres erstreckt sich vorwiegend auf tiefere Bodenschichten und läßt sich damit erklären, daß auch in SandTabelle 5 Bodenfeuchtigkeitsschwankungcn in 5 - 1 0 cm T i e f e im Frühjahr (Volumenprozent)

Parallelen

1

2

3

4"

5

Abt. 123 25. 3. 54

4,1

5,6

12,7

5,1

16,2

-

Abt. 121 25. 3. 54

15,4

13,2

12,1

6,2

19,2

-

Abt. 87 9. 4. 56

18,9 13,7

15,1 9,4

9,9 17,7

10,7 19,6

18,1 17,3

6

17,2 15,6

261

A l b r e c h t - T h a e r - A r c h i v , Band 4, Heft 4, 1960

böden l a n g s a m e Sickerwasserbewegungen stattfinden, so d a ß bei fehlender W a s s e r nachlieferung von oben infolge trockener W i t t e r u n g der Feuchtigkeitsgehalt tieferer Bodenschichten sich allmählich verringert. Solche langsamen V e r ä n d e r u n g e n im B o d e n feuchtigkeitsgehalt tieferer Bodenschichten konnten mittels elektrischer Leitfähigkeitsmessungen nachgewiesen w e r d e n (E. V E T T E R L E I N 1959 a). L a n g s a m e Sickerwasserbewegungen in tieferen Bodenschichten feinkörniger S a n d b ö d e n haben w i r besonders mm 20

j

10

0

J

0 •

50 n

100

160

200

250

300

m^m 6-7

7-8

8-9

9-10

10i2

12-14

K-16

16i8

18-20 20*22 22-24 24-27

>27 %

Abb. 5

deutlich w ä h r e n d des Frühjahrs selbst beobachten können. In A b b i l d u n g 5 ist der Feuchtigkeitsverlauf in d e m Boden Nr. 2 (Abt. 122) für die Zeit vom 7. 3. bis 7. 5. 1956 in Form von Chronoisoplethen nach elektrischen Leitfähigkeitsmessungen d a r gestellt. In d e m ganzen Z e i t r a u m von 2 M o n a t e n vollzieht sich ein ständiger A n s t i e g der Bodenfeuchtigkeit in den Bodenschichten zwischen 1,5 und 3 m Tiefe, z. B . in 3 m T i e f e ein Feuchtigkeitsanstieg von 6 - 7 Volumenprozent auf e t w a 10 Volumenprozent. D i e s e langsamen Sickerwasserbewegungen w u r d e n gespeist durch den T a u p r o z e ß w ä h rend des M o n a t s M ä r z und starke Niederschläge E n d e des M o n a t s A p r i l 1956. So bestätigen unsere Untersuchungen in Sandböden, d a ß die Frühjahrsfeuchtigkeit nicht a l s eine feststehende G r ö ß e angesehen w e r d e n kann, d i e eine genau definierte Bestim-

262

VETTERLEIN, Problematik der Wasserkapazität des Bodens

mung der Wasserkapazität des Bodens ermöglicht, sondern daß die Frühjahrsfeuchtigkeit einen dynamischen Charakter besitzt und einzelne Feuchtigkeitsentnahmen während des Frühjahrs stets nur einen mehr oder weniger starken Wechsel von Augenblickszuständen im Bodenfeuchtigkeitsverlauf zu erfassen gestatten. Über

die B e s t i m m u n g der W a sse r k a p a z i t ä t des Bodens nach starken sommerlichen Niederschlägen

Sommerliche Niederschläge vermögen unter unseren Klimaverhältnissen im allgemeinen den Boden nicht auf seine volle Wasserspeicherungsfähigkeit aufzufüllen. Diese Verhältnisse sind von lehmigen und tonigen Böden bekannt und haben dazu geführt, daß der „Winterfeuchtigkeit", also demjenigen Wasservorrat, den der Boden während der vegetationslosen Zeit zu speichern vermag, als wichtigstes Feuchtigkeitsreservoir für die Vegetationsperiode allgemein besondere Bedeutung beigemessen wird. Aber nicht nur in Lehmböden, sondern auch auf Sandböden vermögen unter normalen Witterungsverhältnissen sommerliche Niederschläge keine volle Wassersättigung des Bodens zu bewirken. So fanden wir, daß in feinkörnigen Sandböden etwa 80-120 mm Niederschlag notwendig sind, um sommerlich ausgetrocknete Böden allein im obersten Meter auf ihre Frühjahrsfeuchtigkeit aufzufüllen. Sehr wesentlich ist vor allen Dingen, daß die Versickerung von Niederschlägen auch in Sandböden vorwiegend rinnenförmig erfolgt (E. VETTERLEIN, 1959 ä), so daß wir während des Sommers stets mit einem starken Wechsel feuchter und relativ trockener Stellen im Boden rechnen müssen. In Tabelle 4 sind Ergebnisse von Bodenfeuchtigkeitsbestimmungen vom 31. 8. 1955 mitgeteilt. In den Tagen vor dem 31. 8. waren mehr als 50 mm Niederschlag gefallen. Trotzdem zeigt der Streuungsbereich, daß keine vollständige Durchfeuchtung erfolgt ist. Es kann deshalb festgestellt werden, daß Versuche, im Sommer nach starken Niederschlägen Bestimmungen des Wasserspeicherungsvermögens durchzuführen, unter normalen Verhältnissen nicht oder allenfalls nur zufällig zu richtigen Ergebnissen führen werden. Über das zweckmäßigste Verfahren zur B e s t i m m u n g d e r W a s s e r k a p az i t ä t des B o d e n s Wenn wir nach dem zweckmäßigsten Verfahren zur Bestimmung der Wasserkapazität des Bodens fragen, so muß zunächst noch einmal hervorgehoben werden, daß es bisher keine Laboratoriums- und Feldmethoden zur Bestimmung der Wasserkapazität im Sinne einer physikalischen Bodenkonstante gibt und wahrscheinlich auch in Zukunft nicht geben wird. Die Frage, ob es eine Wasserkapazität des Bodens im Sinne einer physikalischen Bodenkonstante überhaupt gibt, ist in dieser Arbeit nicht erörtert worden. Unter natürlichen Verhältnissen stellt sich die Wasserkapazität des Bodens nicht als Konstante dar, sondern als Bereich langsamer Sickerwasserbewegungen. Die Frage nach einer zweckmäßigen Methode zur Bestimmung der Wasserkapazität läuft daher auf die Frage nach einer geeigneten Methode zur Bestimmung des Bereiches langsamer Sickerwasserbewegungen hinaus.

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 4, Heft 4, 1960

263

Zu den bekannten Mängeln, die den Methoden nach J. K O P E C K Y und H. B U R G E R oder nach A. F. L E B E D E V anhaften, konnte in den vorangegangenen Kapiteln auf weitere Schwierigkeiten hingewiesen werden, die bei der Bestimmung der minimalen Wasserkapazität von Sandböden nach dem Absaugverfahren oder bei Anwendung bestimmter Saugspannungen bestehen. Obgleich für bestimmte Zwecke, vor allem für vergleichende Untersuchungen trotz ihrer Mängel verschiedene Laboratoriumsmethoden bei sinnvoller Anwendung nützlich sein können, erscheint es erforderlich, die Bestimmung der Wasserkapazität des Bodens unter natürlichen Verhältnissen auszuführen. Für diese Bestimmung kann von uns folgendes, dem Verfahren von R. H E I N R I C H (1882) ähnliche Prinzip empfohlen w e r d e n : Künstliche Beregnung des Bodens im Frühjahr oder Herbst bei möglichst geringen Benetzungswiderständen des Oberbodens, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines Zylinders, Schutz der Probefläche vor Verdunstung, Transpiration und Niederschlagswasser durch Abdecken, eventuell auch Abgraben und Entnahme der Bodenproben e t w a 2 bis 3 T a g e nach der Beregnung. Geschehen Feuchtigkeitsbestimmungen im W i n t e r oder Frühjahr ohne künstliche Absättigung, ohne Verdunstungsschutz und ohne Berücksichtigung eines bestimmten Zeitraumes für die Versickerung eines Teiles des Gravitationswassers, dann erscheint es zweckmäßig, diese Ergebnisse als „Frühjahrsfeuchtigkeit" (in Anlehnung an W . F R E C K M A N N und H. B A U M A N N , 1938) unter Angabe des Zeitpunktes der Probeentnahme zu kennzeichnen, bei deren Bestimmung Struktur- und Textureinflüsse eingeschlossen sind und diese Größe als etwas W a n d e l b a r e s angesehen wird. Zusammenfassung Zwischen Gravitationswasser und Haftwasser besteht keine scharfe Grenze, und langsame Sickerwasserbewegungen können im Boden sehr lange andauern. Es erscheint deshalb zweckmäßig, die Feldkapazität als einen Feuchtigkeitsbereich zu definieren, in dem langsame Sickerwasserbewegungen vonstatten gehen. Die Saugspannungen, die im Boden während des Frühjahrs auftreten, sind sehr stark von der Textur und Struktur des Bodens sowie von anderen hydrologisch w i r k samen Faktoren, wie Wasserstau, Hangsickerwasser etc., abhängig. In tiefgründigen Feinsandböden fanden w i r während des Frühjahrs Saugspannungswerte zwischen 0,06-0,12 atm im Unterboden und zwischen ca. 0,09-0,14 atm im humosen Oberboden. In einem mittel- bis grobkörnigen Sandboden lagen die Saugspannungswerte zwischen 0,03 bis 0,06 atm, und in einem sandigen Lehm (Geschiebelehm) ergaben sich entsprechende W e r t e zwischen 0,2-0,5 atm, dagegen in einem ähnlichen Boden unter dem Einfluß eines höheren Sickerwasseranteils nur W e r t e zwischen 0,02 bis 0,8 atm. Geringe Saugspannungswerte zwischen 0,09 und 0,18 atm fanden sich auch in zwei lockeren Mittelgebirgsböden in Hanglage. Dagegen zeigte ein Pseudogley einen starken Anstieg der Saugspannungswerte mit der Tiefe, und zwar von 0,05 bis 1,7 atm. Diese starken Schwankungen zeigen die prinzipiellen Schwierigkeiten, die einer Bestimmung der Wasserkapazität unter Anwendung bestimmter Saugspannungen im Laboratorium entgegenstehen. Die Bestimmung der Wasserkapazität von Sandböden nach dem Absaugverfahren von F. H E I N R I C H beruht auf den heute als überholt anzusehenden Vorstellungen A . K E E N S und P. V A G E L E R S über das Wesen der minimalen Wasserkapazität.

V E T T E R L E I N , Problematik der Wasserkapazität des Bodens

264

U n s e r e Untersuchungen h a b e n ergeben, d a ß die E r g e b n i s s e von W a s s e r k a p a z i t ä t s bestimmungen nach d e m A b s a u g v e r f a h r e n von F . H E I N R I C H durch die Strükturverhältnisse der B o d e n p r o b e und durch die H ö h e der w ä h r e n d des A b s a u g e n s w i r k s a m e n Saugspannungen beeinflußt werden. Auch

in S a n d b ö d e n wird

die F r ü h j a h r s f e u c h t i g k e i t

von

den

vorausgegangenen

W i t t e r u n g s v e r h ä l t n i s s e n beeinflußt und hat einen dynamischen C h a r a k t e r . Z u r B e s t i m m u n g der W a s s e r k a p a z i t ä t des B o d e n s wird eine künstliche B e r e g n u n g des natürlichen B o d e n s im F r ü h j a h r o d e r H e r b s t e m p f o h l e n . Pe3ioMe MeiKjiy j'paBHTaqHOHHOii H K a n n j u i n p u o t t BOAOH HeT pe3K0ii rpaHHi;bi, H MefljieHHoe NPOßBHHIEIME rpaBHTai;HOHHOH B O ^ H B n o i B e M O M E T ¿jojiro NPOFLOJIVKATBCH. Il03T0My,

OHeBH«HO, i ; e j i e c 0 0 6 p a 3 H 0

onpe«ejiHTb

nojieByio

BJiaroeMKOCTb

KaK

upeweji BJia?KHOCTH, B KOTOPOM npoHcxo^HT Me^iieHHoe npoßBUHieHiie r p a B i r r a HHOHHOii B O Ä H . CIIJIH B c a c b i B a i o m e r o naBJieHHH, BCTpeiaeMtie B n o ^ B e BecHOü, oneHb CHJibHO saBHCHT OT TeKCTypbi h CTpyKTypbi no^Bbi, a TaK?Ke OT n p o i H X rHApojiorHnecKH j^eiicTBeHHbix ({»aKTopoB, KaK HanpHMep OT 3acT0H bo^h, BHyTpunoHBeHHoro CTOKa h T. k- B ycjiOBHHx M o m H b i x MejiK03epHHCTbix n e c n a H H x nOIB Mbl OTMGTHJTH B e c HOii B HH/KH6M r0pn30HTG noKa3aTejiH BcacbiBaiomero naBJieHHH M e a m y 0 , 0 6 — 0,12 aTM h B öoraTOM n e p e r a o e M BepxHOM r0pH30HTe — Mea?«y 0 , 0 9 — 0 , 1 4 aTM. B lieenaHOft noiBe H3 3epeH cpejjHero AO KpynHoro pasMepa noKa3aTejiH BcacbiBaiom e r o MaBJTeHHH Kojieöajincb Me?Kny 0,03 h 0,06 aTM, a B H a H O C H O M cooTBeTCTByiomHe

noKa3aTejin paBHHJiHCB 0 , 2 — 0 , 5 arrM. 3aTO

B

cyrjiHHKe

aHajiornqHOü

noHBe IIOA BJiHHHHeM noBbimeHHOß aojih rpaBHTaiplOHHOii b o h m 8TM noKa3aTejm HaxoäMJincb Meai«y 0,02 h 0,8 aTM. B

Aßyx noiBax repMaHCKHX rop cpe«Heii

BucoTbi, pacnojioiKeHHHx Ha OTKOce, TaKHte OTMenajiHCb He3HaiHTejibHbie n o K a 3aTejin BcacHBaromero flaBJieiiHH MejKßy 0,09 h 0,18 aTM. B

npoTHBonojiOJKHOCTb

3TOMV, n c e B ^ o r j i e e B a H n o r a a ( P s e u d o g l e y ) O T j i H i a j i a c b c B03pacTaroii;eft Hoit

pe3KHM

noBbimeHHeM

noKa3aTejieii

BcacbiBaiomero

AaBJieHHfi,

a

rjiy6nMMÖHHO

c 0 , 0 5 — 1 , 7 aTM. OTMeneHHbie cnjibHbie KOJießaHHH yKa3biBaiOT Ha npHHiiHnHajibHHe TpyflHOCTH, ocjioiKHHiomHe onpefleneHHe BjiaroeMKOCTH B ycjiOBHHx npHMeneHHH oirpejjejieHHbix cn.n B c a c b i B a i o m e r o aaBJieHHH B jiaöopaTopHH. OnpeAejieHne

BjiaroeMKOCTH

necnaHbix

IIOHB

no

cnocoßy

OTcacbmaHHH

«O

Ci

302

ENZMANN, Düngung unter besonderer Berücksichtigung der Mikroelemente

Chemische Untersuchungen sind bisher nur in geringer Z a h l durchgeführt w o r d e n . V o n den auf ihren M a n g a n g e h a l t geprüften norddeutschen S a n d b ö d e n erwiesen sich 5 0 % a l s gut, 2 7 % a l s m ä ß i g und 2 3 % als schlecht versorgt. L ö ß b ö d e n aus S ü d hannover wiesen in 8 6 % der F ä l l e eine gute und in 1 4 % eine m ä ß i g e bis schlechte V e r s o r g u n g m i t . M a n g a n auf (25). D i e Ergebnisse der von uns mit der M e t h o d e S C H A C H T S C H A B E L (26) durchgeführten orientierenden Untersuchungen an Sand-, L e h m - bzw. L ö ß b ö d e n aus der U m g e b u n g von Leipzig, D ü b e n , H a l l e und Eisleben sind in A b b i l d u n g 3 zusammengestellt (jede S ä u l e entspricht einer Bodenprobe). D e r V e r s o r g u n g s g r a d eines B o d e n s mit M a n g a n w i r d bei dieser M e t h o d e unter Berücksichtigung des p H - W e r t e s beurteilt. Bei einer B o d e n r e a k t i o n unter 5,7 ist nach S C H A C H S C H A B E L gewöhnlich kein M a n g a n m a n g e l zu befürchten. D e n B e f u n d e n ist zu entnehmen, da'ß insbesondere d i e Böden mit neutraler R e a k t i o n einen geringen G e h a l t an p f l a n z e n v e r f ü g b a r e m M a n g a n a u f w e i s e n . Sie sind nach S C H A C H T S C H A B E L a l s m a n g a n b e d ü r f t i g anzusprechen. D i e untersuchten B ö d e n mit saurer sowie alkalischer R e a k t i o n zeichnen sich zum großen T e i l durch einen über der j e w e i l i g e n Grenzzahl l i e g e n d e n M a n g a n g e h a l t aus und gelten a l s gut versorgt. D i e s e Ergebnisse bestätigen d i e Erkenntnis, d a ß bei einer E r h ö h u n g des p H - W e r t e s über 6,0 bis 6,5 d i e Löslichkeit des M a n g a n g s meist a b n i m m t und im alkalischen B e reich w i e d e r zunehmen k a n n (25, 16). E i n anderes B i l d ergaben d i e B e f u n d e der K u p f e r g e h a l t s b e s t i m m u n g e n . D i e m i t d e m V e r f a h r e n von W E S T E R H O F F (41) festgestellten W e r t e sind in A b b i l d u n g 4 w i e d e r g e g e b e n . D i e empfohlenen vorläufigen Grenzzahlen berücksichtigen d i e B o d e n a r t (3).

Versorgungsgrad

Sandböden humose Sandböden

Lehmund Tonböden

p. p. m. Cu stark bedürftig schwach bedürftig

.

BJIHHHHH

ccpnoBHHHOH

HG06x0«HM0G

pa3BHTH6

M0p030CT0HKM.

jiK)i;6pHbi

oßna^aeT

RO 3HMM B oßmGM

B03M0JKH0 TOJibKO n p H BbiceBe « o 1 0 . a B r y c T a . S u m m a r y

A f t e r evaluating the results of hitherto time of sowing trials with lucerne, the general communications, local experiences and own field trials, the following can be stated: 1. For the central G e r m a n lucerne growing districts early spring sowing is recommended. 2. A p a r t f r o m the frost sensitivity of lucerne, the time of spring sowing depends on the date as to when the field can be entered and used by agricultural machinery, on the choice of the cover crop and on the method of sowing. W i t h normal soil and weather conditions April sowing is most profitable; considering the frost sensivity of lucerne, the earliest possible time of sowing is early April. 3. T h e conditions of rainfall and the water regime of the soil are the limiting factors for sowing in late spring until summer which should take place above all in weedy regions so as to obtain a weed-free and well cultivable field. Regarding the yield gradient of sowings f r o m spring to autumn, those beginning in June decrease distinctly. 4. W i t h summer and autumn seeds the winter hardiness depends on the state of development of lucerne before wintering; decisive is that the roots are able to accumulate enough carbohydrate before winter. T h e resistance to frost of the varieties and strains is different. O w i n g to the influence of Medicago falcata hybrid lucerne has a higher winter hardiness. In general, the required pre-winter development is only possible when sowing before loth August. Literaturverzeichnis 1 . A R A K E R I , H. R., und A. R. S C H M I D : Cold resistance of various legumes and grasses in early stage of growth. Agron. J. 1949, 41 2. BÄR, K., und O. T S E R E T H E L I : Der Einfluß der Schnitthäufigkeit auf die Wurzelentwicklung junger Luzerne. Pflanzenbau 1943, 19 3. B E C K E R - D I L L I N G E N , J . : Die Saat der Luzerne. Handbuch des Hülsenfruchtbaues und Futterbaues. 1929, 4 0 1 - 4 0 3 4. B E R G E R , F.: Luzerne - Futter- und Samenbau. Schr.-R. Dt. Akad. Landwirtsch.-Wiss. Berlin f. L P G 1955, H. 58

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 4, Heft 4, 1960

321

5. BLATTMANN, W . : Ergebnisse aus mehrjährigen Saatzeitversuchen mit Gräsern und Luzerne. 1955, Diss. Göttingen 6. BUSSE, G.: Luzerne und Trockenheit. Dt. landwirtsch. Presse 1934, 61, Nr. 33, 415 7. BUSSE, W.: Die Luzerne in Turkestan. Tropenpflanzer 1925, 28, 11 8. COBURN, F. D.: The book ob alfalfa. 1918 9. DEXTER, S. T.: Die Abhängigkeit des Luzerneauflaufes von der Saatgutherkunft und dem Anteil hartschaliger Samen. Ref. SEIFFERT in: Landwirtsch. Zbl. 1956, Abt. II, 280-282 10. FLACHS, H.: Über den Einfluß von Getreidedeckfrüchten auf die Entwicklung und Leistung verschiedener Untersaaten. Veröff. aus der Gemeinschaftsarb. des Forschungsdienstes u. des Reichsverbandes der Pflanzenzucht 1941,1, H. 3 11.FRUWIRTH, C.: Wandlungen in der Schätzung der Luzerne und der Technik des Luzernebaues. Landwirtsch. Fachpresse f. d. Tschechoslowakei 1929, 1 1 9 12. GRANDFIELD, C. O.: Food reserves and their translocation to the crown buds as related ro cold and drought resistance in alfalfa. J. Agric. Res. 1943,67 13. GREVE: Der Anbau der Luzerne. 111. landwirtsch. Ztg. 1925, 61 14. HEUSER, O.: Die Luzerne. 1931, S. 64, Berlin, Verl. P. Parey 15. HEY, A.: Untersuchungen über die Bedeutung der Saatzeit für die Sicherung des Kleeanbaues auf leichten .Böden. Pflanzenbau 1940, 16, H. 12 16. HEY, A.: Die wichtigsten Krankheiten und Schädlinge im Samenbau der kleeartigen Pflanzen. Futtersaatbau 1945 17. HIEPKO, G.: Die Luzerne-Nutzung mit besonderer Berücksichtigung der Forschung in den englisch sprechenden Ländern. 1955, Diss. Bonn 18. HÜBNER, R.: Untersuchungen über Standweite und Ertragsstruktur der Luzerne zur Ermittlung geeigneter Stammesleistungsprüfungen auf Grünmasse- und Samenertrag. Landwirtsch. Jb. 1937, 84, 313 19. KLAPP, E.: Eiweißfutterbau. 1934, S. 39 20. KLAPP, E.: Saatversuche mit Luzerne (Saatzeit, Deckfrucht). Z. Acker- u. Pflanzenbau 1950, 92 21. KLINKOWSKI, M.: Die Eifelluzerne. Pflanzenbau 1935, 172 22. KLITSCH, Cl.: Die Futterfrage in Mitteldeutschland. Ein Beitrag zu ihrer Lösung. Wiss. Abh. Dt. Akad. Landwirtsch. Wiss. Berlin 1957, Nr. 25 23. KOLBE, W.: Anbau der Luzerne und ihre Bewirtschaftung. Dt. landwirtsch. Presse 1936, 19 24. KÖHLER, Chr.: Meine Erfahrungen mit Luzerneanbau auf Sandboden. Schulungsbeil. Mitschurin-Beweg. 1955, H. 17 25. KÖNEKAMP, A.: Luzernebau unter ungünstigen Klima- und Bodenverhältnissen. Forschungsdienst 1937, 3, 482. 26. KÖNEKAMP, A.: Ausschnitte aus der Landwirtschaft der Nordweststaaten der USA unter besonderer Berücksichtigung der Grünlandwirtschaft und des Futterbaues. Z. Acker- u. Pflanzenbau 1949, 91, 415 27. LOCHNER, A.: Aussaatverfahren und Standweite bei Luzerne. Bayr. Ackerbauztg. 1929, 2, 5 28. LOCHNER, A.: Luzernebau und Luzernesamengewinnung in Unterfranken. Mitt. Dt. Landwirtsch.-Ges. 1924, 905 29. MACHT, A.: Saatzeit bei Luzerne. Dt. Landwirtsch. 1955, H. 4 30. MATENAERS, F. F.: Der Luzernebau. 1912, S. 60-68, Berlin, Verl. P. Parey 31. MEISNER, F.: Anbau und Düngung der Luzerne. Z. Pflanzenernähr, u. Düng. 1922, 479 32. MEISNER, F.: Erfahrungen über den Luzerneanbau in Baden, III-, landwirtsch. Ztg. 1921 33. MEYER, H.: Die Luzerne. III. landwirtsch. Ztg. 1929, 223 34. NATHUSIUS, G. v.: Meine Erfahrungen im Luzernebau. Mitt. f. d. Landwirtsch. 1936, 587 35. NEUHAUSS, A.: Beitrag zu den Erfahrungen im Luzerneanbau. III. landwirtsch. Ztg. 1926, 645 36. NICOL, H.: As influenced by frequency and time of cutting. Empire J. Exper. Agric. 1934, II, 380 37. OAKLEY und WESTOVER: Zit. in: SETH, J., u. S. T. DEXTER: Root anatomy and growth habit of some alfalfa varieties in relation to wilt resistance and winter-hardiness. Agron. J. 1958, 50, N. 3, 141 38. ORTLEPP, H.: Welche Saatmethoden beim Luzerneanbau? Der Freie Bauer 1955, 13. März

322

M Ä R T I N , Die Saatzeit der L u z e r n e

39. PAMMER, F.: Versuchsbericht-Luzerne-Sortenversuche und Zeitstufensaaten. Ber. Arb.-Tag. „Verein österr. Saatgutzüchter" 1953 40. P R J A N I S C H N I K O W , D. N . : Spezieller Pflanzenbau. 1930, S. 600, Berlin, Verl. J. Springer 41. RODER, W . : Einige Hinweise zum Luzerneanbau. Bauern-Echo 1956, 11. März 42. ROEMER, Th.: Luzerneanbau. III. landwirtsch. Ztg. 1923 43. ROEMER, Th.: Beobachtungen auf dem Gebiete des Ackerbaues in den Vereinigten Staaten von Nordamerika. Ber. über Landwirtsch. 1926, S.-H. 4 44. SAMTLEBEN, W . : Futterwirtschaft. 1956, Berlin, Dt. Bauern-Verl. 45. S A N D N E R : Luzerneanbau und Luzernesamengewinnung in Österreich und Ungarn. 1932, Diss. Danzig 46. SCHILLING, A . : Der Samenbau der Bastardluzerne. Mitt. f. d. Landwirtsch. 1936, 139 47; SCHUBART, E.: Reinsaat oder Deckfrucht bei Luzerne? Dt. landwirtsch. Presse, 60, Nr. 16, 197. 48. SCHULZE, E., und H. S O M M E R F E L D T : Zur Saatzeit der Luzerne. Z. Acker- u. Pflanzenbau 1958, 1 0 5 , 377 49. SETH, J., und S. T. D E X T E R : Root anatomy and growth habit of some alfalfa varieties in relation to wilt resistance and winter-hardiness. Agron. J. 1958, 50, N. 3, 141 50. SIMON, W . : Luzerne, Klee und Kleegras. 1956,-Berlin, Dt. Bauern-Verl. 51. S O M M E R K A M P , G.: Anbaufolge der Feldfrüchte. Mitt. f. d. Landwirtsch. 1944, 971 52. STEBLER, F. G.: Die besten Futterpflanzen. 1884, S. 64, Bern 53. TREGUBENKO, M. Ja., und F. K. R A K : Frost resistance, winter hardiness and yield of luzerne in its first year, depending on dates of sowing. Doklady Vsesojuznoi Akademii S-H. Nauk imeni V.J., Lenina 1946, No. 5 - 6 , 1 8 - 2 2 54. W A L T H E R , G.: Luzernebau im rauhen Klima Kanadas. 111. landwirtsch. Ztg. 1927, 48 55. W A L T H E R , G.: Luzerne. Herausgegeben vom Verein zur Förderung des Luzernebaues. 1932, S. 15 56. W E R N E R , H.: Medicago L„ Schneckenklce, Luzerne. Handbuch des Futterbaues. 1889, S. 193, Berlin 57. W I N K L E R , K . : Mehr Planmäßigkeit im Luzernebau. Mitt. f. d. Landwirtsch. 1934, 566 58. Z I M M E R M A N N , K. F.: Saatzeit bei Luzerne. Dt. Landwirtsch. 1955, H. 1

GUSTAV B R E D E M A N N

Biochemie und Physiologie des Fluors und der industriellen Fluor-Rauchschäden Zweite, neubearbeitete und erweiterte

Auflage

1956. XI, 299 S e i t e n — 4 Abbildungen — 17 Tabellen — gr. 8° — Ganzleinen DM 34,— Das Werk behandelt unter Einbeziehung eigener Forschungsergebnisse zusammenfassend den gegenwärtigen Stand der in neuerer Zeit sehr fortgeschrittenen Kenntnisse über die Biochemie und Physiologie des Fluors. Der Verfasser schildert die Verbreitung des Fluors in der Natur, die physiologische Wirkung löslicher und „unlöslicher" Fluorverbindungen, Fluor-Rauchschäden an Pflanzen, Tieren und Menschen, Diagnose der Fluor-Rauchschäden (qualitative und quantitative Methoden zur Fluor-Bestimmung) und die Vermeidung solcher Schäden. Das Schrifttum wird vom J a h r e 1932 bis zu den neuesten Veröffentlichungen ausgewertet, während bezüglich früherer Literatur auf bereits erschienene Arbeiten verwiesen wird. Dabei ist auch die ausländische Literatur weitestgehend berücksichtigt. Aus den Besprechungen zur 1.

Auflage:

y, . . . Da mit der Ausbreitung der Industrie die Bedeutung all dieser

Fragen zunimmt, so sollte im Interesse der Allgemeinheit die Forschung nicht ruhen. Das vorliegende Buch ist daher von besonderem W e r t . " (Zeitschrift f ü r Acker- und Pflanzenbau, Stuttgart) „ . . . Die Darstellung des Stoffes erfolgt auf breiter Basis . . . Das Werk vermittelt jedem Biologen so zahlreiche interessante Aufschlüsse, daß i h m weiteste Verbreitung sicher sein dürfte . . (Zeitschrift für angewandte Botanik, Braunschweig) „ . . . U m so mehr ist es zu begrüßen, daß von Seiten eines anerkannten Fachmannes eine Monographie dieses Gebietes in mustergültiger F o r m herausgegeben ist." (Zeitschrift f ü r Pflanzenernährung, Düngung, Bodenkunde, Berlin) ,, . . . F ü r alle sich mit Hygiene, Gewerbe- und Bodenchemie sowie Pflanzenschutz befassenden Stellen ist das Werk eine Fundgrube von Kenntnissen."

(Nachrichtenblatt f ü r den Deutschen Pflanzenschutzdienst, Berlin)

Bestellungen durch eine Buchhandlung

erbeten

A K A D E M I E - V E R L A G

-

B E R L I N

Zeitschrift für landwirtschaftliches Versuchs- und Untersuchungswesen Herausgegeben v o n der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaftcn zu Berlin

C h e f r e d a k t e u r : Prof. Dr. K U R T N E H R I N G , Direktor des Oskar-Kellner-Instituts f ü r Tierernährung, Rostock, und des I n s t i t u t s f ü r Landwirtschaftliches V e r s u c h s - u n d Untersuchungswesen Rostock der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissens c h a f t e n zu Berlin

6 H e f t e im J a h r — 16,7 x 24 c m — je H e f t etwa 100 Seiten — m i t Abbildungen — D M 5.—

Die „Zeitschrift f ü r landwirtschaftliches Versuchs- u n d Untersuchungswesen" veröffentlicht Arbeiten über methodische Fragen des Versuchswesens, z. B. Feldversuche, Gefäßversuche, F ü t t e r u n g s v e r s u c h e und die Auswertung d e r Versuchsergebnisse. A u ß e r d e m werden die Ergebnisse aus der Arbeit der Abteilung f ü r landwirtschaftliches Versuchswesen u n d Berichte ü b e r die erhaltenen Ergebnisse bei den laufenden, f ü r die praktische L a n d w i r t s c h a f t d u r c h z u f ü h r e n d e n Untersuchungen der I n s t i t u t e veröffentlicht.

Bestellungen

durch eine Buchhandlung

A K A D E

erbeten

M I E - V E

R L A G

• B E R L I

N