Abteilung Bodenkunde

Soil-LT - automatische, kontinuierliche Bestimmung des Schrumpfungsverhaltens von Bodenproben mittels Lasertriangulationsverfahren

Böden unterliegen in Abhängigkeit von abiotischen und biotischen Faktoren sowie auch Bewirtschaftungsbedingungen (in Land- und Forstwirtschaft als auch durch Baumaßnahmen) intensiven Strukturveränderungen. Durch diese werden ganz wesentlich der Wasser- und Gashaushalt als auch die Grundwasserneubildung verändert.  mehr...
Die Struktur von Böden und somit auch der Porenraum werden in Abhängigkeit der räumlichen Anordnung der Bestandteile im Boden sowie auch durch die abiotischen und biotischen Einflussfaktoren beeinflusst. Daraus ergibt sich ein stark dynamisches System, welches zeitlichen Schwankungen unterliegt. Dies wiederum führt ebenso zu einer Dynamik bezüglich der Standorteigenschaften und Funktionen eines Bodens. So werden beispielsweise die Wasserdurchlässigkeit (hydraulische Leitfähigkeit) und die Wasserversorgung (nutzbare Feldkapazität) in hohem Maße durch die Strukturentwicklung verändert, was von großer Bedeutung für die Standorteigenschaften ist.
Schrumpfung und Quellung des Bodens als Folge von Trocknungs- oder Auffeuchtungsprozessen kann dessen Struktur immens beeinflussen.
Die Schrumpfung kann als strukturformender Prozess gesehen werden, der vom Matrixpotential einschließlich der Interaktion von Partikelneuanordnung und Porenwasserdruck abhängig ist. Porensysteme sind also nicht starr, was bisher jedoch bei Labor- und In-Situ Messungen häufig vernachlässigt wird. Dies erschwert die genaue Vorhersage hydraulischer Eigenschaften von Böden.
Die Volumenänderung, sowie die Charakteristik des Quell- und Schrumpfprozesses (Isotropie, Anisotropie) sollten bestimmt werden. Unter Berücksichtigung eines nicht starren Porensystems wäre es somit möglich Wasserflüsse und Wasserbilanzen genauer zu modellieren.
Gerade im Bezug auf die globale Klimaveränderung, höhere Temperaturen, geringere Niederschläge in trockenen Regionen sowie plötzliche Starkniederschläge werden diese Informationen über die Bodeneigenschaften benötigt, um die Folgen abschätzen bzw. das Handeln darauf einstellen zu können.
Bisher werden Schrumpfung und Quellen sowie der Grad der Anisotropie und die Auswirkung auf die hydraulischen und pneumatischen Funktionen des Bodens in der Wissenschaft meist vernachlässigt, nicht zuletzt in Ermangelung geeigneter Messverfahren.
Ein neuer Ansatz soll dies ermöglichen. Dabei wird auf die bekannte Technik der Lasertechnik bzw. Lasertriangualtion zurückgegriffen, um Volumen und Oberflächenparameter von Bodenproben zu bestimmen.

Die Vorteile dieses neuen Verfahrens lassen sich wie folgt darstellen:

- nicht-invasiv
- Wiederholungsmessungen möglich
- geringerer zeitlicher Aufwand durch Automatisierung
- Kombination mit anderen Messparametern (ku-pF)

Das Gerät und die Software werden im Rahmen des Förderprogramms „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ des Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) – Fördermodul Forschungs- und Entwicklungsprojektes (FuE), in Kooperation zwischen der Umwelt-Geräte-Technik GmbH (Müncheberg, Deutschland) und des Instituts für Pflanzenernährung und Bodenkunde der Universität Kiel entwickelt.

Projektträger: BMWi
Projektleiter: Sebastian K. Pagenkemper

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