Methodische Untersuchungen zum Extraktionsverhalten der Elektro-Ultrafiltration (EUF) unter kontinuierlicher Registrierung der elektrischen Betriebsfaktoren
a) Modellversuche ohne Boden, sondern mit A. dest. und mit KCl-Vorlagen unter NaCl-Zusatz zur EUF-Mittelzelle bestätigen die Ergebnisse früherer Modellversuche (PAULER u. NEUMANN, 1996), daß bei steigender elektrischer Leitfähigkeit infolge Konstanz der elektrischen Stromstärke die Elektrodenspannung kontinuierlich reduziert wird und dem zufolge eine verzögerte Ionenextraktion in der EUF-20°C-Periode eintreten kann.
b) Die Ergebnisse dieser Abhandlung machen deutlich, daß diese Befunde für die Praxis der Bodenuntersuchung von Bedeutung sein können. Durch längerfristige EUF-Untersuchung (20°C) von unterschiedlichen Böden aus dem Hessischen Ried wurde gefunden, daß während der üblichen EUF-Analysendauer nicht einmal bei den leichtesten Böden eine weitgehende Überführung der austauschbaren K-Gehalte zu erreichen war. Dies hätte zur Folge, daß bei 80°C vorher nicht vollständig extrahiertes austauschbares Kalium zusammen mit selektiv gebundenem Kalium extrahiert würde.
c) Während in den untersuchten Böden die kumulierte K-Extraktion im Verlauf verlängerter EUF-Analysen mit einer exponentiellen Kinetik erfolgt ist, fand die Ca-Extraktion während 300 Minuten weitgehend linear und stark verzögert statt. Dabei ergab sich bei den unterschiedlichen Böden eine negative Beziehung zwischen den berechneten Extraktionsraten beider Ionen besonders zu EUF-Beginn (r=-0.77***), wo eine enge positive Korrelation zwischen der Ca-Freisetzungsrate und der elektrischen Leitfähigkeit der Bodensuspension bestand (r=0.95***). Zwischen der elektrischen Leitfähigkeit und der K-Extraktionsrate wurde andererseits eine negative Korrelation gefunden (r=-0.89***).
d) Da in Modellversuchen bei erhöhten Werten der el. Leitfähigkeit infolge NaCl-Zusatz eine eingeschränkte und verzögerte Ionenfreisetzung während der EUF zu finden war, wurde versucht, durch Ionenentzug (=verminderte Bodeneinwaage) für schwere Böden mit verzögerter K- und Ca-Freisetzung verbesserte Extraktionsbedingungen zu schaffen. Bei reduzierter Einwaage (0.5g) ergab sich gegenüber der üblichen Einwaage (5g) eine verstärkte K- und vor allem Ca-Extraktion während der üblichen EUF-20°C-Fraktion. Dabei wurde die Kinetik der Ionenfreisetzung während der EUF-Analyse in starkem Maße von der zu extrahierenden Gesamtmenge an Kalium, Magnesium und Calcium geprägt. Bei geringer Ionenpräsenz dominierten exponentielle K- und Ca-Freisetzungskinetiken, die jedoch bei steigenden Einwaagen (=Ionengehalten) zunehmend abflachten und eine immer mehr verzögerte Ionenüberführung zuließen.
e) Bei der Suche nach den Ursachen für diese Befunde wurde festgestellt, daß die während der üblichen EUF-Dauer (20°C-Periode) insgesamt aus den Böden freizusetzenden K-, Mg- und Ca-Mengen mit steigender Stromstärkesumme (å (Asec)) exponentiell abnahmen. Dagegen zeigten die Modellversuche mit A. dest. und KCl einen exponentiell ansteigenden Verlauf der Ionenfreisetzung bei steigenden Stromstärkesummen. Eine Erklärung für diese unterschiedlichen Zusammenhänge kann nicht gegeben werden. Vermutlich führen steigende Ionenmengen während der EUF-Analyse zu verstärkten Ioneninteraktionen, an denen bei Böden auch unterschiedlich geladene Tonteilchen eine Rolle spielen dürften.
f) Bei der EUF-Untersuchung der Böden aus dem Hessischen Ried wurden während der üblichen EUF-20°C-.Periode pH-Veränderungen gefunden. Dabei zeigten saure Böden mit geringer Ca-Pufferung ein weiteres Absinken des pH-Werts, während neutrale bis leicht alkalische Böden einen konstanten pH-Wert zeigten. Nur in einem Falle (Standort X mit der höchsten Ca-Nachlieferung) war eine pH-Verschiebung in den alkalischen Bereich festzustellen. Ein Boden ohne pH-Veränderung nach 30 Minuten (Standort IX) wies nach verlängerter EUF-Analyse(300Min., 20°C) eine deutliche pH-Erniedrigung auf.
Wie diese Untersuchungen gezeigt haben, besteht neben unstrittigen Vorteilen der EUF-Methode bei der Bodenuntersuchung eine Reihe von Problemen, die besonders bei höherem Ionengehalt in der Bodenlösung zu beachten sind, wie dies besonders unter salinen Bedingungen der Fall ist. Nicht nur der Abfall der Elektrodenspannung bei maximalen el. Stromstärken führt zu veränderten Extraktionsbedingungen. Auch die Abhängigkeit der Kinetik der Ionenüberführung von der aktuellen Ionenkonzentration kann zu unterschiedlichen Extraktionsleistungen dieser Methode führen. Aus diesen Problemkreis scheint die Erfassung von Stromstärkesummen während der EUF-Analyse mit Bezug auf die erhaltene Ionenextraktion einen Ausweg zu bieten.
Künftigen Untersuchungen bleibt vorbehalten, die Bedeutung dieser Ergebnisse für die Auswertung und Interpretation von Düngungsbedarfsermittlungen zu überprüfen.
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