Austauschkapazität

Die Austauschkapazität (AK) für Ionen - auch Sorptionsvermögen - ist neben dem pH-Wert und den Redox-Eigenschaften eine wichtige chemische Bodeneigenschaft in Bezug auf den Boden-pH, das Bodengefüge, die Bodenentwicklung, die Bodenfruchtbarkeit und Pflanzenernährung.

Definitionen

An den Oberflächen der organischen und mineralischen Bodenpartikel, hauptsächlich in der Größenklasse < 2 µm, werden Ionen reversibel angelagert (adsorbiert). Daher können sie ausgetauscht (desorbiert) werden. Die Austauschkapazität eines Bodens bezeichnet die Summe der austauschbaren Ionen in Mol bzw. mmol_c/kg Substanz (letzteres nicht SI-konform).

Die Austauschkapazität ist abhängig vom pH-Wert des Bodens in Bezug auf den pH-Wert der verwendeten Austauschlösung und der definierten Zeitkonstante - kurzfristig nicht austauschbare Ionen werden nicht berücksichtigt. Gemessen wird meist die maximale (potentielle) AK mit entgegengesetztem pH-Wert von Austauschlösung und Boden-pH - und nicht die aktuelle (effektive) AK, bei äquivalenten pH-Werten.

Da der Ionenaustausch im Boden sowohl mit positiv geladenen Kationen, wie auch mit negativ geladenen Anionen stattfindet, unterscheidet man folgende Eigenschaften:

• Kationen-Austausch-Kapazität (KAK) vorwiegende Ionen: Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺, Al³⁺, H⁺
• Anionen-Austausch-Kapazität (AAK) im sauren Bereich: HPO₄²⁻, SiO₃²⁻, SO₄²⁻, NO₃⁻, Cl⁻

Wirkung von Kationen und Anionen

Die Austauscher in den Bodenkolloiden sind vorwiegend negativ geladen. Daher ist die Kationen-Austausch-Kapazität im basischen bis mäßig sauren pH-Bereich des Bodens die vorwiegend wirksame Größe. Durch Kalkung und Düngung werden die "verbrauchten" Kationen wieder ersetzt. Findet jedoch eine längerfristige Bodenverarmung mit einhergehender Bodenversauerung statt, werden die Kationen-Austauscher chemisch verändert - die KAK sinkt.

Der Anionenaustausch ist im sauren Bereich von größerer Bedeutung; bei chemisch stark verwitterten Böden (z.B. Podsolen) oder in rein organischen Böden (z.B. Moorböden) sind die überschüssigen Anionen verantwortlich für eine höhere Verfügbarkeit von Fe, Al, Mn.

Siehe auch

• Pufferbereich (Bodenkunde)

Literatur

• Arnold Finck: Pflanzenernährung in Stichworten. 3. überarbeitete Auflage. Hirt, Kiel 1976, ISBN 3-554-80197-6, (Hirts Stichwortbücher), S. 65–74.

Weblinks

Wikiversity: Institut für Bodenkunde – Kursmaterialien