Methodological approaches for the determination of soil physical and physico-chemical parameters

Methodenentwicklung ist immer noch ein wesentlicher Bestandteil der Bodenwissenschaften. Der weltweit wachsende Anspruch an die begrenzte Ressource Boden führt zu Bodendegradation und -abbau, wobei Landwirtschaft maßgeblich zu diesen Problemen beiträgt. Die hier aufgeführten Publikationen beschäftigen sich mit Methodenentwicklung, um die physikalischen und physikalisch-chemischen Veränderungen der Pedosphäre zu quantifizieren und zu überwachen. Dafür wurden konventionelle und alternative Bewirtschaftungsmaßnahmen in Ostösterreich untersucht. Die Bestimmung der Aggregatstabilität basierte auf Ultraschall Dispersion, die Methode wurde für schwach aggregierte Agrarböden adaptiert. Die Beschallung erfolgte daher nahe der ermittelten Kavitationsgrenze bei Unterwerten von 0.5 J ml-1. Vergleiche mit der Nasssiebung führten zu ähnlichen Ergebnissen, die untersuchte Braunerde wies eine höhere Stabilität als der Tschernosem auf. Die Ultraschallmethode hatte jedoch den Vorteil, dass zwischen den Bewirtschaftungsmaßnahmen ein größerer Unterschied bei der Aggregatstabilität festgestellt werden konnte. Zudem konnte der Kohlenstoffgehalt quantifiziert werden. Daraus resultierte, dass die konventionelle Pflugbearbeitung die Bodenstruktur schwächt und der Kohlenstoffgehalt, im Verhältnis zu alternativen Methoden, abnimmt. Darüber hinaus entwickelte ich eine Methode, um spezifische quaternäre Ammoniumverbindungen (QUATS) zu detektieren. Die QUATS sind in den Zwischenschichten von kommerziell erhältlichen Tonen eingeschlossen und wurden von uns erstmalig als Tracersubstanz für Bodenerosion eingesetzt. Tonpartikel lassen sich problemlos in den Boden einarbeiten, sie bewegen sich mit den Bodenaggregaten und werden auch nicht von den Pflanzen aufgenommen. Sie eignen sich daher potentiell hervorragend zum Nachweis von Bodenerosion. Mithilfe der Massenspektroskopie wurden vier spezifische Massen ermittelt: 304.4, 332.3, 360.3 und 388.3. Das Detektionslimit liegt bei 0.3 L-1.Method development is still an essential part of soil science. The growing demand on the finite resource soil leads to signs of soil degradation and soil exhaustion and worldwide, agriculture has been a driver of these pressing problems. The papers collected in this treatise deal with method development to measure and monitor changes in soils physical and physico-chemical properties. Conventional and alternative tillage systems in eastern Austria were investigated. For determination of the physical and physico-chemical parameters, an ultrasonic dispersion method was used, its application rarefied for weakly aggregated arable soils. Sonication was hence conducted just above the measured cavitation threshold at energy levels as low as 0.5 J ml-1. The results were compared with a wet sieving method. Overall results for aggregate stability were similar, indicating that aggregate stability is higher in the investigated Cambisols compared to the Chernozem soil type. But the ultrasound method allowed for a better characterisation of the tillage variants and, in addition, quantified an altered carbon sequestration. It was shown that conventional mouldboard tillage lowers soil aggregate stability and carbon accumulation. Next to furthering the ultrasound method, I also developed a technique to detect specific quaternary ammonium compounds (quats) to trace pedogenic movements. The quats are fixed between the layers of commercially available clays. The clays were used as soil erosion tracers since they offer clearly superior characteristics compared to other tracers available. Clay particles are easy to incorporate to soils and they move with soil aggregates without interference with sediment transport and without plant uptake. With mass spectroscopy systems, it was possible to detect four different molecular masses: 304.4, 332.3, 360.3 and 388.3 with a detection limit of 0.3 L-1.submitted by Jasmin SchomakersWien, Univ. für Bodenkultur, Masterarb., 2011(VLID)108315