Modellierung des Kationenaustauschs

Die Kationenaustauschkapazität (CEC) ist die Fähigkeit des Bodens, Kationen zu binden, zu adsorbieren und auszutauschen. Diese Kapazität ist je nach dem Gehalt an organischer Substanz unterschiedlich, pH-WertAußerdem variiert die Intensität des Austauschs bei ähnlichen Austauschkapazitäten je nach chemischer Zusammensetzung des Wassers, das die verschiedenen Horizonte durchläuft, und des Porenwassers, auf das es auf seinem Weg trifft, denn der Austausch erfolgt mit dem Ziel, ein chemisches Gleichgewicht zwischen dem Porenwasser des Bodens und dem Bewässerungswasser herzustellen. Mit anderen Worten: Je größer der Unterschied zwischen den beiden Wässern ist, desto stärker ist der Austausch. Daher findet bei ähnlichen Kationenaustauschkapazitäten in einem Bodenprofil in den flacheren Horizonten ein intensiverer Austausch statt als in den unteren Horizonten, weil die Unterschiede zwischen diesen Wässern größer sind; im unteren Horizont hat das Bewässerungswasser bereits begonnen, sich mit dem Porenwasser des oberen Horizonts ins Gleichgewicht zu bringen, und daher nehmen die Unterschiede zwischen beiden Wässern mit zunehmender Tiefe ab, und damit auch der Kationenaustausch.

Die Intensität des Kationenaustauschs in den verschiedenen Bodenhorizonten hängt von den chemischen Unterschieden zwischen dem Porenwasser des Bodens und dem in den Boden eindringenden Bewässerungswasser ab.

Die Modellierung dieser Phänomene kann mit einer auf Sportflächen angewandten Hydrogeologie-Software durchgeführt werden, die die chemische Analyse des Bewässerungswassers und des Bodens berücksichtigt. So bietet Tiloom die Möglichkeit, den Kationenaustausch zu modellieren, der in verschiedenen, mit unterschiedlichem Wasser bewässerten Böden auftreten kann, und sogar die Temperatur oder die CO2-Produktionsraten in den verschiedenen Jahreszeiten zu modellieren.

Die Abbildung zeigt ein Beispiel für die Modellierung zweier unterschiedlicher Bodenprofile bei einer Temperatur von 8 °C (Profil A von 0 bis 10 cm und Profil B von 10 bis 20 cm, beide mit einer Bodenatmosphäre vom Typ 1% hinsichtlich des CO₂-Gehalts im Boden).

Es ist möglich, den stattfindenden Austausch zu quantifizieren (in diesem speziellen Fall insgesamt 10 Mal mehr Milliäquivalente/kg Boden im oberen Horizont als im unteren Horizont) und zu wissen, welche Kationen adsorbiert oder desorbiert werden.

Je nach den verschiedenen Bewässerungswässern und dem Nährstoff- oder Salzgehalt des Bodens variiert der Austausch und kann sich in den verschiedenen Bodenprofilen sogar umkehren.

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