Einige wichtige Parameter zur bodenkundlichen und bodenhydraulischen Charakterisierung eines Standortes/Bodenmaterials können nur anhand von Laborexperimenten abgeleitet werden. Labormessungen erlauben die Bestimmung verschiedener Parameter unter definierten Randbedingungen, was eine hohe Wiedeholungsrate der Versuche erlaubt und somit auch eine fundierte statistische Auswertung der ermittelten Parameter. Zu den wichtigen materialbeschreibenden Parametern gehören die Korngrößenverteilung und die Porosität, die neben der Bestimmung der Bodenart auch Aufschluss über die Qualität des Bodens, dessen Wasserhaushaltseigenschaften, Bearbeitbarkeit, sowie dessen Eignung als Ackerland oder Baugrund geben. Weitere wesentliche bodenhydraulische Eigenschaften sind die Retentionscharakteristik und die Beschreibung der Leitfähigkeit des Bodens in Abhängigkeit vom Sättigungsgrad. Beide Charakteristiken können anhand von Laborexperimenten bestimmt werden.

 

Die Korngrößenverteilung gibt die Anteile der Korngrößenklassen eines Bodens an. Anhand dieser Verteilung der Anteile kann nicht nur die Bodenart abgeleitet werden, sondern auch Annahmen über das hydraulische Verhalten und den Stofftransport gemacht werden (bspw. erhöhtes Sorptionsverhalten bei stark tonhaltigen Böden). Die Verteilung der Korngrößen wird für Partikel mit einem Durchmesser größer als 0,063 mm anhand einer Trockensiebung mittels Siebturm bestimmt. Nach vorheriger nasser Abtrennung der Feinanteile (Nass-Siebung) wird die Verteilung der Feinkornfraktionen über eine Sedimentationsanalyse ermittelt.

Die Porosität eines Bodens ist das Verhältnis des Porenvolumens zum Gesamtvolumen einer Bodenprobe. Sie spielt eine wichtige Rolle im Wasser- und Stofftransportverhalten eines Bodens. Die Porosität kann aus der Trockenrohdichte und Lagerungsdichte eines Bodens abgeleitet werden. Die Trockenrohdichte lässt sich anhand eines Pyknometers bestimmen.

Die Retentionskurve eines Bodens beschreibt den nicht linearen Zusammenhang zwischen dem Wassergehalt und der Saugspannung im Boden. Aus diesem Zusammenhang können wichtige, charakteristische Werte abgeleitet werden, wie der Wassergehalt beim permanenten Welkepunkt PWP der Pflanzen (konventionell bei pF=4,2; wobei pF = lg(Saugspannung [cm]), der Wassergehalt bei Feldkapazität FK (konventionell bei pF=1,8) oder die Menge an nutzbaren Wasser für die Pflanzen (nutzbare Feldkapazität nFK: FK-PWP). Der Verlauf der Retentionskurve bis pF=3 kann über die Verdunstungsmethode (ku-pF-Apparat) oder über Multistep-Outflow-Experimente (z.B. mit hängender Wassersäule) bestimmt werden. Für den Bereich der Retentionskurve pF > 4 werden gewöhnlich Drucktopf-Experimente verwendet.

Die Retentionscharakteristik wird zusammen mit der Leitfähigkeitscharakteristik für die Beschreibung des hydraulischen Verhaltens eines Bodens verwendet und stellt eine Grundlage für die Parametrisierung von physikalisch basierten Wassertransportmodellen dar. Die Leitfähigkeitsfunktion eines Bodens beschreibt den nicht linearen Zusammenhang zwischen dem Wassergehalt (oder Saugspannung) eines Bodens und der hydraulischen Leitfähigkeit. Die hydraulische Leitfähigkeit eines Bodens ist unter gesättigten Bedingungen am größten. Mit Abnahme des Wassergehaltes sinkt auch die hydraulische Leitfähigkeit des Bodens, da der effektive Fleißquerschnitt abnimmt und gleichzeitig die Reibung und die Tortuosität zunehmen. Die Bestimmung der Leitfähigkeitsfunktion kann ahand des ku-pF-Apparates simultan mit der Retentionskurve bestimmt werden.

 

 

 

 

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