Chemie- Bodenuntersuchungen in der Goitzsche

Mitglieder der Projektgruppe:
  • Kristin Ameling
  • Claudia Klein
  • Claudia Bergemann
  • Nicolas Examitzki
Leiterin der Projektgruppe:
Frau Ludwig-Müller


1. 
Allgemeines
Unser Untersuchungsgebiet liegt etwa 15 bis 20 Minuten von unserer Schule entfernt. Für unsere Experimente haben wir Bodenproben von dem neu entstandenen Ufergebiet der Goitzsche entnommen und zum Vergleich aus einem schon länger rekultivierten Bereich und von unserem Schulhof.Hier haben wir unsere Entnahmestellen dokumentiert.
Warum untersuchen wir den Boden?

Der Boden ist ein entscheidender Umweltfaktor für die Lebewesen. Hier arbeiten die Destruenten und bauen das organische Material ab. Wir möchten mit unseren Untersuchungen feststellen, welche Bodeneigenschaften auf unser Projektgebiet zutreffen.


2. Bedeutung des Bodens
Der Boden bildet mit dem Bodenwasser, Bodenluft und den Bodenorganismen ein Ökosystem. Der Boden ist außerdem ein wichtiger Bestandteil des Gesamtstoffskreislaufes. Zum einen dient er der Speicherung von Wasser im Wasserkreislauf, dies hängt vom Porenvolumen des Bodens ab, und zum anderen bildet er eine Grundlage des Nahrungskreislaufs. Der im A-Horizont des Bodens vorhandene Humus fördert das Wachstum von Pflanzen, die den Anfang der Nahrungskette bilden. Anderseits werden durch die Mikroorganismen im Boden organischen Stoffe zersetzt  in anorganische Stoffe. So wird der Humus langsam umgewandelt. Der Boden beherbergt des weiteren Klein- und Kleinstlebewesen, die in Erstzersetzer wie Tausendfüßler, Asseln, Regenwürmer, Fliegenlarven und Schnecken, und in Folgezersetzer wie Hornmilben und Springschwänze eingeteilt werden. Pilze und Bakterien sind eben-falls Bodenorganismen, die zur Mineralisierung beitragen. Der Boden bildet so die Produktionsgrundlage zu Erzeugung von Rohstoffen und Nahrungs- und Futtermittel für den Mensch. 
3. Flora und Fauna
    Flora - Pflanzenwelt

    In der Goitzsche finden wir viele verschiedene Pflanzenarten. Dabei ist von Kleingewächsen bis hohen Bäumen alles vertreten. Auf und nahe der Schmetterlingswiese fanden wir beispielsweise Roteichen, Löwenzahn, Pappeln, Brombeersträucher, Gänseblümchen, Vogelbeerbäume, Birken, Linden, Schafgarben und viele weitere verschiedene Arten an Sträuchern, Büschen, Bäumen, Blumen und Pilzen. Weiter entfernt von der Schmetterlingswiese finden sich verschiedene Arten an Nadelhölzern wie zum Beispiel Kiefern und Blautannen.
    Da die Goitzsche ein vom Menschen geschaffenes Naturschutzgebiet ist, sind die meisten Bäume und größere Sträucher angepflanzt worden, und im Laufe der Jahre haben sich viele andere Pflanzen zufällig dazu angesiedelt. Der Standort Goitzsche ist nicht für alle Pflanzen geeignet, da nicht viel Mutterboden vorhanden ist. Deswegen sind nur wenige Nährstoffe im Boden enthalten, die meist nur für das Gedeihen der Nadelgewächse günstig erscheinen.

    Fauna - Tierwelt

    Auf unseren Expeditionen durch unser Untersuchungsgebiet die Goitzsche wandten wir uns auch speziell der Fauna zu. Da wir im Herbst mit unserem Projekt begannen, hatten sich schon einige Tierarten tief vergraben. Trotzdem fanden wir bei der Entnahme einiger Bodenproben dicke wohlgenährte Regenwürmer. Außerdem kreuzten fleißige Waldameisen unseren Weg und ein brauner Grashüpfer, der circa 8 mm lang war, sprang über die zu untersuchende Wiese. Zwischen den Brombeersträuchern fanden wir eine tote Deutsche Wespe. 

    Da wir im Herbst keine anderen Tiere mehr finden konnten, setzten wir unsere Unter-suchun-gen im Frühjahr fort. Schon am ersten Untersuchungstag begegnete uns eine Gruppe Feuer-wan-zen. Dabei fiel uns auf, dass sich die Feuerwanzen in der Nähe von Linden aufhielten. Wir sahen auch eine Kolonie Lederwanzen, die sich am Rand der Lichtung aufhielt. Auf unserem Untersuchungsgebiet der Schmetterlingswiese gab es dieses Frühjahr eine unge-wöhn-lich große Anzahl von Faltenwespen. Daraus schlussfolgerten wir, dass sich in der Nähe der Wiese ein Nestbau befinden muss. Leider gelang es uns nicht diesen zu finden und zu untersuchen. 

    Am fasziniertesten waren wir von der Gartenhummel. Mit ihrem fast körperlangen Rüssel saugt sie den tiefliegenden Nektar von den Löwenzahnblüten auf. Aufgrund des warmen Wetters wurden wir zu Opfern von Gemeinen Stechmücken. Die Weibchen dieser Mückenart sind in der Lage in zwei bis drei Minuten das zweifache des eigenen Körpergewichts in Blut auf-zu-nehmen.

    Zu guter Letzt möchten wir noch auf die Namensgeber dieser Wiese eingehen. So trafen wir dort den Kohlweißling und das Pfauenauge an. Diese Schmetterlinge waren so atemberaubend schön, dass wir darüber unsere Studien vergaßen und ihnen zuschauten.
     

4. Experimentelle Auswertung der Bodenproben
 

Übersicht der durchgeführten Experimente
 

4.1 Bestimmung des Humusgehaltes

4.2 Bestimmung des Kalkgehaltes

4.3 Bestimmung des pH-Wertes


 


4.1 Bestimmung des Humusgehaltes

4.1.1 Durchführung

Wir nahmen etwas von der gesamten Erde, die wir zuvor aus der Goitzsche geholt haben und wogen die einzelnen Proben (etwa 10g) ab. Danach hielten wir die Proben, die in einer Kelle waren, über einen Bunsenbrenner und verbrannten sie. Jetzt mussten die stark erhitzten Bodenproben erkalten.
Beim erneuten Abwiegen der Proben erhielten wir folgende Werte (siehe Tabelle).
Mit Hilfe dieser Werten konnten wir den Humusgehalt im Boden errechnen. Dabei kamen wir zu folgenden Ergebnissen (siehe Tabelle).

Die Böden können nach dem Humusgehalt eingeteilt werden.
 

Humusgehalt Masseverlust beim Verbrennen
humusarm weniger als1 %
schwach humos 1 bis 2 %
mäßig humos 2 bis 4 %
stark humos 4 bis10 %
humusreich 10 bis 15 %
anmoorig 15 bis 30 %
torfig mehr als 30 %

4.1.2 Beobachtung / Auswertung

Einige Proben glühten und rußten den ganzen Raum ein. Daraus schlussfolgerten wir, dass in der Erde Kohle sein musste.

Untersuchungs-
standort
Masse der Boden probe vor dem  Ausglühen
Masse der Bodenprobe nach dem
Glühen
Masseverlust in %
Boden-
bezeichnung
Wiese
15 g
14.9 g
0,67
humiusarm
Holzpfeiler
15 g
15 g
-
humusarm
Papierfabrik
15g
14 g
6,67 
stark humos
Kleingewächse
15 g
15 g
-
humusarm
Rondell
15 g
13 g
13,3
humusreich
Plantane
15 g
12 g
20
amoorig
kleines Beet
15 g
12 g
20
amoorig

(zur Übersicht)



    4.2 Bestimmung des Kalkgehaltes im Boden

    4. 2.1 Notwendige Mittel
     

      • ca. 10g je Bodenprobe
      • 10%-ige Salzsäure
      • Petrischalen
      • Tropfpipette


    4.2.2 Durchführung 
     

      • Nimm die 10g der Bodenprobe und gib sie auf die Petrischale!
      • Träufle nun einige Tropfen Salzsäure darauf! Beobachte nun das Geschehen!
      • Aus der Tabelle kannst du mit Hilfe der Beobachtungen den  Kalkgehalt schätzen! Wiederhole dies für jede weitere zu untersuchende Bodenprobe!

     
    Kalkgehalt
    Reaktionsverhalten
    unter 1 %
    kein Aufbrausen
    1 bis 2 %
    schwaches Aufbrausen
    3 bis 4 %
    kurzes starkes Aufbrausen
    über 4 %
    anhaltendes starkes Aufbrausen

    4.2.3 Ergebnisse

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    4.3 Bestimmung des pH-Wertes

    pH-Wert:
    Man definiert ihn als negativ dekadischen Logarithmus der Konzentration der Hydroniumionen.
    Der pH-Wert eines Stoffes gibt an, ob eine hohe bzw. geringe Menge an Hydronium- und Hydroxidionen enthalten ist. Zur pH-Wertmessung werden Indikatoren benutzt. Man  unterscheidet in  basisch, neutral und sauer. Der Bereich der Messungen erstreckt sich von 0 bis hin zu 14.
     
     

    Bezeichnung stark sauer schwach sauer neutral schwach alkaliach stark alkalisch
    pH-Wert 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

    Der pH-Wert des Bodens beträgt ca. 7. Die oberste Grenze befindet sich bei dem Wert 10.
    Es gibt  verschiedene Indikatoren  um eine solche Messung zu bestimmen, z.B.

    • Thymolblau für den Farbbereich 1,2- 2,8  bei Farbänderung von rot bis gelb
    • Lackmus für den Bereich 5,0-8 ,0 bei Farbänderung von rot bis blauviolett
    • Bromthymolblau Bereich von 6,0- 7,6 bei Farbänderung  von gelb zu blau 


    Zur ungefähren Bestimmung des pH-Wertes  über einen größeren Bereich eignen sich besonders Universalindikatoren. Dies sind Gemische von verschiedenen Indikatoren.
    Als Bodenazidität bezeichnet man den Säuregrad des Bodens.
    Viele Pflanzen haben sich den Säuregehalten der Böden angepasst.Pflanzen mit einem sehr engen Toleranzbereich gegenüber dem Säuregrad bezeichnet man als Zeigerpflanzen.

    Bsp.:

    • saure Böden  Heidekraut, Faulbaum, Azalee, Draht-Schmiele
    • alkalische Böden Berberitze, Nesselblättrige Glockenblume, Schwarzkiefer, Hohler Lerchensporn
    • mehr neutrale Böden Spitzahorn, Stieleiche, Schwarzer Holunder, Echter Erdrauch


    Saure Böden weisen einen pH- Wert unter 6,5 auf.Durch Auswaschungsvorgänge sind sie teilweise sehr nährstoffarm und besitzen  nur eine gering ausgebildete Krümelstruktur. Die wiederum beeinträchtigt die Tätigkeit der Mikroorganismen.

    Basische Böden weisen einen pH- Wert über 7,4 auf. Sie besitzen eine Humusschicht auf dem wenig veränderten Muttergestein.Durch den Kalkgehalt wird die Krümelstruktur gefördert und die damit verbundene gute Durchlüftung des Bodens.Hier leben eine Vielzahl an Bodenorganismen.

    Neutrale Böden besitzen einen pH- Wert zw. 6,5- 7,4.
    Hier sind optimale Bedingungen für eine Vielzahl von Mikroorganismen zu finden.

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Inhaltsverzeichnis
1. Allgemeines
2. Bedeutung des Bodens
3. Flora und Fauna
4. Experimentelle Auswertung der Bodenproben

  
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