Boden-pH und Azidität

Der Boden-pH-Wert misst den Säure- oder Alkalitätsgrad der Bodenlösung und ist eine Schlüsselvariable, die die Nährstoffverfügbarkeit, die Toxizität von Elementen wie Aluminium und die mikrobielle Aktivität steuert.

Definition

Der Boden-pH-Wert ist der negative Logarithmus der Wasserstoffionenaktivität in der Bodenlösung, ein Maß für die Bodenazidität oder -alkalität; die Bodenazidität umfasst die aktive Azidität in Lösung und die viel größere Reserveazidität, die am Austauschkomplex gebunden ist.

Scope

Dieses Thema behandelt die Quellen und Formen der Bodenazidität, die aktive versus die Reserveazidität und die pH-Pufferung, den starken Einfluss des pH-Werts auf die Nährstoff- und Metallverfügbarkeit sowie die Regulierung der Azidität durch Kalkung. Es betrachtet die Bodenreaktion als zentrale chemische Eigenschaft, die die Kolloidchemie mit der Fruchtbarkeit verbindet.

Core questions

• Was führt dazu, dass Böden sauer oder alkalisch werden?
• Was ist der Unterschied zwischen aktiver und Reserveazidität?
• Wie steuert der pH-Wert die Nährstoffverfügbarkeit und Aluminiumtoxizität?
• Wie wird die Bodenazidität durch Kalkung korrigiert?

Key concepts

• Boden-pH und Bodenreaktion
• Aktive und Reserveazidität
• pH-Pufferkapazität
• Aluminium- und Mangan-Toxizität
• Nährstoffverfügbarkeit versus pH
• Kalkung und Kalkbedarf

Key theories

Aktive und Reserveazidität

Bodenazidität existiert als kleiner aktiver Pool von Wasserstoffionen in Lösung, gepuffert durch eine viel größere Reserve an austauschbarem Aluminium und Wasserstoff an Kolloiden, so dass eine pH-Änderung die Neutralisierung der Reserve erfordert, die den Kalkbedarf bestimmt.

pH-Kontrolle der Verfügbarkeit und Toxizität

Der Boden-pH-Wert steuert die Löslichkeit und chemische Form von Nährstoffen und toxischen Elementen; die meisten Makronährstoffe sind bei neutralem pH-Wert am besten verfügbar, während starke Azidität toxisches Aluminium und Mangan löslich macht und Phosphor bindet.

Mechanisms

Azidität entsteht, wenn basische Kationen ausgewaschen und durch Wasserstoff und Aluminium ersetzt werden, wenn Wurzeln und Mikroben Säuren freisetzen und wenn Ammoniumdünger und saure Ablagerungen Wasserstoffionen hinzufügen. Der größte Teil der Azidität wird als Reserve am Austauschkomplex als austauschbares Aluminium gehalten, das hydrolysiert, um Wasserstoffionen freizusetzen, wodurch der Boden pH-Änderungen widersteht. Kalkung fügt Karbonat hinzu, das diese Azidität neutralisiert, den pH-Wert erhöht, Aluminium verdrängt und die Verfügbarkeit vieler Nährstoffe wiederherstellt.

Clinical relevance

Der Boden-pH-Wert ist eine der informativsten und routinemäßig gemessenen Bodeneigenschaften: Er leitet die Wahl der Kulturen, den Bedarf und die Menge an Kalk sowie die Diagnose von Nährstoffmängeln und Metalltoxizitäten und beeinflusst stark das Schicksal von Nährstoffen und Verunreinigungen in der Umwelt.

History

Die Erkenntnis, dass austauschbares Aluminium und nicht nur Wasserstoff allein den größten Teil der Bodenazidität steuert, entstand Mitte des 20. Jahrhunderts und veränderte das Verständnis der Kalkung, während die starke Abhängigkeit der Nährstoff- und Metallverfügbarkeit vom pH-Wert zu einem Eckpfeiler der Bodenfruchtbarkeit und der Umweltbodenchemie wurde.

Key figures

• Donald L. Sparks
• Nyle C. Brady
• Ray R. Weil

Seminal works

• brady2016
• sparks2003

Frequently asked questions

Warum ist der Boden-pH-Wert für Pflanzen wichtig?

Der Boden-pH-Wert steuert die chemische Form und Löslichkeit von Nährstoffen und toxischen Elementen; bei neutralem pH-Wert sind die meisten Nährstoffe leicht verfügbar, aber in stark sauren Böden wird Phosphor gebunden und toxisches Aluminium freigesetzt, während in sehr alkalischen Böden Mikronährstoffe wie Eisen und Zink unzugänglich werden.

Wie erhöht Kalkung den Boden-pH-Wert?

Kalkmaterialien wie gemahlener Kalkstein liefern Karbonat, das mit der Bodenazidität reagiert und diese neutralisiert, Wasserstoffionen verbraucht und austauschbares Aluminium von Kolloiden verdrängt, was den pH-Wert erhöht und die Aluminiumtoxizität reduziert.