DE19954783A1 - Verfahren zur Ermittlung des Gehaltes an Stickstoff und/oder Kohlenstoff aus der organischen Substanz in Böden, Erden, Sedimenten und Komposten - Google Patents
Verfahren zur Ermittlung des Gehaltes an Stickstoff und/oder Kohlenstoff aus der organischen Substanz in Böden, Erden, Sedimenten und KompostenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur qualitativen und quantitativen Bestimmung des organisch gebundenen Stickstoffs (N) sowie des Kohlenstoffs (C) in fester und wässrig extrahierbarer Substanz von Böden, Komposten und dergleichen einschließlich jener Qualitätsmerkmale, die deren Umsetzungsvorgänge beeinflussen, vorzugsweise biologisch relevante Rahmengrößen. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zu gestalten, das zur Bestimmung von Stickstoff und/oder Kohlenstoff aus der organischen Substanz von Böden, Erden, Komposten und dergleichen überwiegend ohne zeit- und geräteaufwendige naßchemische Labormethoden auskommt. Eine weitere Aufgabe ist die Bestimmung einzelner Fraktionen, die die verfügbaren Anteile an Stickstoff und Kohlenstoff begründen und jene, vorzugsweise biologisch relevanten Bodeneigenschaften, die zu dessen Mineralisierung in enger Wirkungsbeziehung stehen. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem aus der/den mittels naßchemischer Labormethoden aufbereiteten Fraktion(en) der Stickstoff- und/oder Kohlenstoffgehalt ermittelt wird, diese aufbereitete(n) Fraktion(en) mittels Reflexionsspektroskopie und/oder Transmissionsspektroskopie im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 2500 nm vermessen werden, die Meßgrößen in Form der Absorptionswerte bei bestimmten Wellenlängen mittels Regressionsgleichungen kalibriert und quantitativ nach dem Gehalt an Stickstoff und Kohlenstoff durch den rechnerischen Vergleich der Werte aus der/den naßchemisch ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur qualitativen und quanti
tativen Bestimmung des organisch gebundenem Stickstoffs (N) sowie
des Kohlenstoffs (C) in fester und wässrig extrahierbarer Substanz
von Böden, Komposten und dergleichen einschließlich jener Quali
tätsmerkmale, die deren Umsetzungsvorgänge beeinflussen, vorzugs
weise biologisch relevante Rahmengrößen.
Es ist seit langem bekannt, daß Pflanzennährstoffe in Böder und
dergleichen nach deren Extraktion mit bestimmten wässrigen Aus
zugslösungen mit Hilfe von chemischen Farbreagenzien photometrisch
bestimmt werden können. Bei Elementaranalysen der organischen
Substanz nach Gesamtstickstoff und Gesamtkohlenstoff werden nach
einem Säureaufschluß der Probe titrimetrische Standardmethoden
angewandt, jedoch finden dazu alternativ auch Verbrennungsverfah
ren Anwendung. Darüberhinaus gewinnen im Bereich der Bodenanalytik
verschiedene physikochemische Analysenverfahren zunehmend an
Bedeutung, da mit ihnen größere Probenserien in kürzerer Zeit und
kostengünstiger analysiert werden können.
In der Regel werden für eine Reihe von Elementen solche definier
ten Auszuglösungen verwendet, die auf der Basis von Konventionen
in der Beziehung zwischen Gehaltswerten und Ernteergebnissen die
bestmögliche Übereinstimmung zeigen. Die auf das Bodengewicht
bezogenen Analysenergebnisse werden in Gehaltsklassen eingeteilt,
die für einen Großteil aller Böden gelten. Demgegenüber stehen
Verfahren, bei denen für die Bestimmung ein und desselben Elemen
tes mehrere unterschiedlich hergestellte Fraktionen verwendet
werden. Diese Verfahren nehmen für sich in Anspruch, dass durch
bestimmte Verhältnisse entsprechender Gehaltswerte zueinander
Hinweise zum dynamischen Verhalten der Nährstoffe erhalten werden
können, wobei auch die Unterschiedlichkeit der Standorte Berück
sichtigung findet.
So sind in der DE OS 195 13 310 beispielsweise einige Verfahren
beschrieben, die es gestatten, das dynamische Verhalten einzelner
Stoffe in Böden, Kompost und dergleichen aufzuzeigen, die hier
parallel angewendet werden. Je nach eingesetzter Auszuglösung
werden unterschiedliche Anteilsmengen der Nährstoffe extrahiert
bzw. aufgeschlossen und damit einer Messung zugänglich.
Die Laborverfahren zur Bestimmung organischer Komponenten besitzen
aber den Nachteil, dass zumeist ein hoher manueller Arbeitsaufwand
oder aber auch eine kostenintensive technische Ausstattung erfor
derlich ist. Besonders die bodenqualitätsbestimmenden Rahmengrößen
wie Textur oder Wasserkapazität sind mit einer automatisierten
Analyse nicht zugänglich und verursachen vergleichsweise hohe
Kosten. Die Kenntnis dieser die Belüftung und Wasserversorgung und
damit die mikrobiologischen Bodenprozesse beeinflussenden Faktoren
sind aber für die Verfügbarkeit von Stickstoff und Kohlenstoff
ausschlaggebend.
Für einen fertigen Befund sind jedoch nicht nur laborseitige
Faktoren entscheidend, sondern auch die gesamte Zeitspanne von der
Probenahme bis zum vorliegenden Ergebnis und dessen Interpretation
vor Ort einzurechnen. Um den notwendigen Zeitraum und die Kosten
im Untersuchungslabor zu vermindern, sollten auch für eine organi
sche Bodenanalyse und Bestimmung der biologisch relevanten Rahmen
größen automatisierbare Laborverfahren angewendet werden. Vor Ort
einsetzbare physikochemische Schnellmethoden könnten darüberhinaus
Labormethoden bis zu einem gewissen Grad ersetzen sowie die Inter
pretation von Analysenergebnissen verbessern.
In diesem Sinne ist das Problem einer gezielten Pflanzenernährung
mit dem mengenbestimmenden Nährelement Stickstoff und der Versor
gung der Böden mit Kohlenstoff bzw. Humus in der landwirtschaftli
chen Praxis auch heute noch nicht in befriedigender Weise gelöst,
obwohl dies aus Gründen eines effizienten Nährstoffeinsatzes und
des Umweltschutzes wünschenswert wäre. Bekannt ist, dass die
Gesamtvorräte an Stickstoff und Kohlenstoff und das Ertragsgesche
hen einen systematischen Zusammenhang bilden, jedoch keine enge
Beziehungen zwischen deren Gehaltswerten und den erzielten Ernten
bestehen. Die unterschiedlichen Bindungsformen von Stickstoff und
Kohlenstoff sowohl in organischer als auch anorganischer Form und
die wechselseitigen biologische Umsetzungsprozesse über die mikro
bielle Biomasse erschweren einen direkten routineanalytischen
Zugriff, so dass ein tiefergehender Erkenntnisgewinn über kausale
Zusammenhänge von organischer Versorgung des Bodens und dem Ern
teergebnis der Forschung, vorzugsweise jener im Feldversuch,
vorbehalten ist. Es hat sich gezeigt, daß neben den unterschiedli
chen Bindungsformen und -mechanismen für die Nachlieferung aus dem
organischen Vorrat (Norg) in der Natur und damit auch in direkter
Konsequenz bei einer Analyse im Labor auch die molekularen Bin
dungsstellen innerhalb der Bodenaggregate von entscheidender
Bedeutung sind, da die Freisetzung des pflanzennährenden minerali
schen Stickstoffs (N-min) über die Stoffwechselleistung syntropher
Gesellschaften der Bodenmikroflora in sogenannten Mikrohabitaten
erfolgt. Die überwiegend in Ruhestellung befindliche mikrobielle
Biomasse des Bodens fungiert selbst als systemimmanenter Speicher
für Nährstoffe wie Stickstoff und Kohlenstoff.
Die Abschätzung des Düngerbedarfs an Stickstoff geht daher grund
sätzlich von zwei Ansatzpunkten aus, nämlich einerseits von einer
Analyse des bereits freigesetzten N-min. andererseits von der
Bestimmung des potentiell verfügbaren organischen Vorrats, des N
org. Entsprechend dem Stand der Technik ist auch weiters davon
auszugehen, daß die heute gestellten Anforderungen an ein Analy
senverfahren zur Bestimmung des verfügbaren Stickstoffs mit einer
konsequenten Einbindung der erzielten Ergebnisse in die dynami
schen Vorgänge eines landwirtschaftlichen Ökosystems noch nicht
erfüllt werden. Insbesondere bei den anorganischen Stickstofformen
Ammonium (NH9 +) und dem besonders mobilem Nitrat (NO3 -), die bei
bestimmten Boden- und Klimabedingungen schnell freigesetzt werden,
kann allein schon der Zeitraum von der Bodenprobennahme bis zum
Analysenergebnis einschließlich dazugehöriger Düngeempfehlung so
lang sein, dass sich die Gehaltswerte zwischenzeitlich verändern.
Der Landwirt ist aufgrund des schnellen Wachstumsfortschritts
seiner Kulturen und der andauernd ablaufenden Umsetzungsvorgänge
dann gezwungen, eine Stickstoffdüngung mit Laborergebnissen durch
zuführen, die nicht mehr den aktuellen Versorgungszustand wider
spiegeln, so dass eine Über- oder Unterversorgung eintreten kann.
Darüberhinaus hat sich gezeigt, daß eine Korrelation zwischen dem
im Labor gemessenem mobilem mineralischem Stickstoff und dem
Entzug durch die Pflanze nicht immer befriedigend ist, da ausge
hend von ähnlichen Gehaltswerten auf verschiedenen Standorten ein
Vergleich zwischen daraus errechnetem Düngerbedarf und Ernteergeb
nis nicht immer eine direkte Beziehung aufweist. Es ist auch
bekannt, daß die Möglichkeit eines Untersuchungsfehlers bei insta
bilen Komponenten mit der Entfernung des Labors vom Feld und den
zunehmenden Manipulationsschritten im Labor ansteigt.
Im Gegensatz dazu wird in einem zweiten Ansatz versucht, den
Düngerbedarf über den im Boden vorhandenen organisch gebundenen
Anteil und dessen Freisetzung zur Abdeckung des Stickstoff- und
Kohlenstoffbedarfs zu ermitteln. Bei diesem Ansatz tritt der
Zeitpunkt und die Dauer der Untersuchung in den Hintergrund, da
von Versorgungspotentialen ausgegangen wird. Als Faustregel gilt,
daß ca. 2% des Gesamtstickstoffs umgesetzt werden können.
Bei der Interpretation nur eines Rahmenwertes wird jedoch weder
berücksichtigt, daß im Laufe der Vegetation verschiedene Fraktio
nen des organischen Stickstoffs und Kohlenstoffs wirksam werden,
noch daß die bei bestimmten Bodeneigenschaften und Klimabedingun
gen unterschiedlichen Umsetzungsprozesse standorttypisch ablaufen
den. Daraus folgt, dass bei einer genaueren Ermittlung der Biover
fügbarkeit des Stickstoffs unterschiedliche Bindungsformen und
Bindungstellen erfasst werden müssen und dass bei der Interpreta
tion der Messwerte bestimmte funktionelle Eigenschaften der Über
gangsformen des Stoffwechsels im organischen System des bezeichne
ten Standorts und Klimadaten zwingend einzuschließen sind. Unter
suchungsverfahren mit physiologischem Hintergrund machen daher
Analysen mehrerer im kausalem Zusammenhang stehender Parameter
notwendig. Diese wären vorzugsweise mit automatisierten Messver
fahren zu bewerkstelligen, welche gleichzeitig auch die Gefahr von
Analysenfehlern vermindern. Mit Hilfe von ergänzenden Feld- und
Klimadaten könnte dann bei der zwingend notwendigen standortbezo
genen Interpretation der Messwerte die Sicherheit der Prognose der
biologischen Verfügbarkeit von Stickstoff zur gezielten Ernährung
der Pflanze verbessert werden.
Zur Ermittlung von qualitativen und quantitativen stofflichen
Bestandteilen oder chemischen Elementen und Verbindungen sind
verschiedene physikalische Verfahren bekannt, unter anderem die
Infarotspektroskopie. Neben der direkten Auswertung des ermittel
ten Spektrums sind auch indirekte Methoden bekannt geworden. In
der DE PS 196 01 950 wird zur Ermittlung der Kunststoffsorten
vorgeschlagen, diese mit infarotem Licht zu bestrahlen und das
gemessene Spektrum mit bekannten Spektren von Kunststoffen zu
vergleichen. Gemäß der DE OS 197 26 023 werden zur Untersuchung
von mineralischen Baustoffen von Modellsubstanzen IR-Spektren
aufgenommen, um die Peakerwartungsbereiche zu ermitteln. Die IR-
Spektren der unbekannten Baustoffe werden in diesen Erwartungsbe
reichen aufbereitet und mit den Werten der Modellsubstanzen ver
glichen.
Die Nutzung der Infarotspektroskopie für die Ermittlung des
Gehaltes von bestimmten Elementen wie Stickstoff und Kohlenstoff in
Pflanzen ist ebenfalls bekannt, eine Anwendung für die Ermittlung
der Nährstoffgehalte in Böden bisher aber nicht.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Verfahren zu gestalten,
dass zur Bestimmung von Stickstoff und/oder Kohlenstoff aus der
organischen Substanz von Böden, Erden, Komposten und dergleichen
überwiegend ohne Zeit- und geräteaufwändige naßchemische
Labormethoden auskommt. Eine weitere Aufgabe ist die Bestimmung
einzelner Fraktionen, die die verfügbaren Anteile an Stickstoff
und Kohlenstoff begründen und jene, vorzugsweise biologisch
relevanten Bodeneigenschaften, die zu dessen Mineralisierung in
enger Wirkungsbeziehung stehen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gemäß den Merkmalen des Anspruches
1 gelöst.
Die verfügbare Menge an Nährstoffen in Böden ist, wie im Stand der
Technik dargestellt, von sehr vielen Faktoren abhängig. Überra
schend wurde gefunden, dass mittels Reflexionsspektroskopie
und/oder Transmissionsspektroskopie im Wellenlängenbereich von 400
nm bis 2500 nm gemessene Absorptionswerte der Proben diese Zusam
menhänge wiedergeben. Besonders aussagekräftig ist hierbei der
Infarotbereich von 800 bis 2500 nm. Die Meßgrößen in Form der
Absorptionswerte bei bestimmten Wellenlängen werden gemäß der
Erfindung mittlels Regressionsgleichungen kalibriert und quantita
tiv nach dem Gehalt an Stickstoff und Kohlenstoff durch der rech
nerischen Vergleich der Werte aus der/den naßchemisch analysierten
Fraktion(en) ausgewertet. Damit können die ermittelten Beziehungs
größen in Form von Gruppen- oder Standardkalibrationen für die
quantitative Auswertung weiterer Probenmeßwerte genutzt werden.
Weiterhin hat sich gezeigt, dass aus der elementaren Zusammenset
zung mehrerer erfindungsgemäß bestimmter Fraktionen der organi
schen Substanzen, vorzugsweise deren Gehalt an Kohlenstoff und
Stickstoff, sowie die Textur und relevanten Qualitätsmerkmale des
Bodens, wie dessen Wasserspeicherkapazität und andere, die verfüg
bare Nährstoffmenge ermittelt werden kann. Wobei letztere Werte
durch die erläuterte spektroskopische Bewertung ebenfalls erfaßt
werden.
Zu den naßchemischen Labormethoden für die Aufbereitung und Mes
sung der Fraktionen werden in den Ansprüchen 2 bis 4 spezielle
Verfahrensschritte und in den Ansprüchen 11 bis 13 eine verbesser
te Vorrichtung vorgeschlagen.
Mit der Erfindung sind damit die verfügbaren Nährstoffmengen in
Böden, speziell Stickstoff und Kohlenstoff, wesentlich einfacher
und genauer zu ermitteln.
Nachfolgend soll das Verfahren an zwei Beispielen und die Vorrich
tung an einem Beispiel erläutert werden. Die Fig. 1 zeigt eine
Kochbank, die Fig. 2 die unmittelbare spektroskopische Bodenmes
sung.
Bestimmung von wasserlöslichen organischen Substanzen im Labor.
Im ersten Schritt nach Beispiel 1 des Verfahrens werden aus einer
bei 50°C luftgetrockneten und auf 2 mm Korngröße gesiebter. Probe
ein Heißwasserextrakt hergestellt. Dann wird die gleiche Probe
herangezogen, um mindestens einen weiteren Auszug, vorzugsweise
jedoch zwei weitere wässerige Extrakte mit anorganischen Salz-
oder Pufferlösungen herzustellen, und zwar wie folgt:
Extrakt 1 mit kochendem Wasser unter Inkubation der Probe auf einer speziellen Kochbank (Fig. 1) während einer Stunde oder in Mikrowellen-Aufschlußgeräten in kürzerer Zeit mit oder auch ohne Druckanwendung als die "Fraktion 1", Extrakt 2 mit kochender anorganischer Puffer- oder Salzlösung, vorzugsweise mit 0,04 molarem Phosphatpuffer als "Fraktion 2", Extrakt 3 mit kaltem 0,01 bis 0,10 molarem Phosphatpuffer als "Fraktion 3" unter Bewegung in einem Laborschüttler während eines Zeitraums von 1 bis 2 h. Die Proben werden vorzugsweise mit Hilfe einer Kochbank (Fig. 1) extrahiert.
Extrakt 1 mit kochendem Wasser unter Inkubation der Probe auf einer speziellen Kochbank (Fig. 1) während einer Stunde oder in Mikrowellen-Aufschlußgeräten in kürzerer Zeit mit oder auch ohne Druckanwendung als die "Fraktion 1", Extrakt 2 mit kochender anorganischer Puffer- oder Salzlösung, vorzugsweise mit 0,04 molarem Phosphatpuffer als "Fraktion 2", Extrakt 3 mit kaltem 0,01 bis 0,10 molarem Phosphatpuffer als "Fraktion 3" unter Bewegung in einem Laborschüttler während eines Zeitraums von 1 bis 2 h. Die Proben werden vorzugsweise mit Hilfe einer Kochbank (Fig. 1) extrahiert.
In einem zweiten Schritt wird die "Fraktion 1" und die weiteren
Fraktionen 2 und 3 bzw. die vom unlöslichen Probenrest abgetrenn
ten Filtrate oder auch Zentrifugate mit der wassergelösten organi
schen Substanz in temperaturstabilisierten Küvetten für Flüssig
keiten mittels Nahinfrarotreflexionsspektroskopie oder auch Nahin
frarottransmissionsspektrometrie im Wellenlängenbereich von 800 nm
bis 2500 nm vermessen. Alternativ können die Fraktionen auch mit
Hilfe von oberflächenaktiven Trägersubstanzen, wie vorzugsweise
CELITE® (2 ml Extrakt zu 1 g Trägersubstanz) zunächst schonend
während 2 h bei 50°C und dann bei 100°C zur Trockene gebracht
und im Wellenlängenbereich wie bei der Analyse in der Flüssigzelle
ausgeführt, jedoch in der Pulverküvette, vermessen werden.
In einem dritten Schritt wird ein mit statistischen Verfahren zur
Kalibration ausgewählter Teil der Proben mit naßchemischen bzw.
genormten Methoden wie in Abb. 1 als Referenzverfahren Gruppe
1 definiert nach dem Gehalt an gebundenem löslichen organischen
Stickstoff und Kohlenstoff sowie nach anderen relevanten Parame
tern wie Textur und Wasserspeicherkapazität analysiert.
In einem vierten Schritt werden die Meßwerte in Form der Absorpti
onswerte bei bestimmten Wellenlängen mittels Regressionsgleichun
gen und den im dritten Schritt ermittelten Meßwerten der Analysen
mit genormten Standardverfahren kalibriert und die Spektren sämt
licher Proben quantitativ nach dem Gehalt an Stickstoff und Koh
lenstoff und den anderen relevanten Parametern ausgewertet.
Mit Hilfe der so ermittelten Kalibrationsgleichungen kann bei
ausreichender statistischer Absicherung innerhalb ausgewählter
Probenkollektive auf die Laboranalyse mit genormten und zeitauf
wendigen Verfahren bei einem Großteil der Proben verzichtet wer
den. Es reicht dann aus, die auf der Kochbank, wie in Abb. 1
dargestellt, gewonnenen Extrakte mittels geeigneter Geräte zur
Nahinfrarotreflexionsspektroskopie bzw. Nahinfrarottransmissions
spektrometrie im Wellenlängenbereich von 800 nm bis 2500 nm zu
vermessen und daraus die Gehalte an pflanzenverfügbarem Stickstoff
und Boden-Kohlenstoff zu errechnen. Die einzelnen Meßwerte werden
Gehaltsklassen zugeordnet, bzw. je Probe zur Auswertung und Inter
pretation aufgrund entsprechender Standortdaten vorzugsweise
schematisch graphisch dargestellt.
Bestimmung von wasserunlöslichen Anteilen und gesamtorganischer
Substanz im Labor: Im ersten Schritt nach Beispiel 2 des Verfah
rens werden die Bodenproben wie unter Beispiel 1 getrocknet und
auf eine einheitliche Korngröße von < 0,1 mm mit einer Kugelmühle
gemahlen. Vorzugsweise kann auch der Rückstand aus Schritt 2 des
Beispiels 1 getrocknet, pulverisiert und wie angeführt analysiert
werden.
In einem zweiten Schritt wird ein Teil der Bodenproben (s. o.) in
eine Küvette für pulverige Substanzen gefüllt und mittels geeigne
ter Geräte zur Nahinfrarotreflexionsspektroskopie im Wellenlängen
bereich von 800 nm bis 2500 nm vermessen.
In einem dritten Schritt wird ein Teil dieser Proben mit naßchemi
schen, genormten Verfahren nach dem Gehalt an gesamten organischen
Stickstoff und Kohlenstoff nach Standardverfahren die Korngröße
oder andere relevante Paramter wie z. B. die Wasserkapazität be
stimmt.
In einem vierten Schritt werden die Meßwerte in Form der Absorpti
onswerte bei bestimmten Wellenlängen mittels Regressionsgleichun
gen und mit den im dritten Schritt über Rechenverfahren ermittel
ten Meßwerten der Analysen nach den genormten Verfahren kalibriert
und quantitativ nach dem Gehalt an Stickstoff und Kohlenstoff
ausgewertet, sowie die Textur und andere relevante Paramter wie
beispielsweise die Wasserkapazität bestimmt.
Für die Auswertung und Interpretation aufgrund entsprechender
Standortdaten gelten sinngemäße Angaben entsprechend Beispiel 1
und wird vorzugsweise eine schematische Darstellung verwendet.
Die Kochbank gemäß Fig. 1 dient der vereinfachten Serienextraktion
zur Bestimmung wasserlöslicher organischer Substanzen. Diese
besteht aus einem Gehäuse mit Wärmequelle für eine Stellfläche.
Auf dieser sind Becher mit Fraktionen der Bodenprobe und Wasser in
Reihe aufgestellt. Die Becher besitzen oben einen Verschluß mit
einem herzförmigen Kühlbehälter, so dass kein Wasserdampf entwei
chen kann. Die Kühlbehälter sind parallel an einem Kühlkreislauf
angeschlossen, indem jeweils ein Rohr durch den obenliegenden
zentralen Verschluß geführt ist. Das Rohr führt bis zum unteren
Bereich des Kühlbehälters, die Rückführung ist seitwärts angeord
net. Durch diesen Aufbau wird ein Druckaufbau und Flüssigkeitsver
lust vermieden.
Claims (13)
1. Verfahren zur Ermittlung des Gehaltes an Stickstoff und/oder
Kohlenstoff aus der organischen Substanz in Böden, Erden, Sedimen
ten und Komposten, bei dem aus der Probe Fraktionen mittels Wasser
und/oder chemischen Mitteln, die über dispergierende Eigenschaften
verfügen und gleichzeitig Tauschprozesse begünstigen, aufbereitet,
analysiert und verglichen werden, dadurch gekennzeichnet,
- - dass aus der/den mittels naßchemischer Labormethoden aufberei teten Fraktion(en) der Stickstoff- und/oder Kohlenstoffgehalt ermittelt,
- - diese aufbereitete(n) Fraktion(en) mittels Reflexionsspektro skopie und/oder Transmissionsspektroskopie im Wellenlängenbe reich von 400 nm bis 2500 nm vermessen werden,
- - dass die Meßgrößen in Form der Absorptionswerte bei bestimmten Wellenlängen mittlels Regressionsgleichungen kalibriert und quantitativ nach dem Gehalt an Stickstoff und Kohlenstoff durch den rechnerischen Vergleich der Werte aus der/den naßchemisch analysierten Fraktion(en) ausgewertet
- - und die ermittelten Beziehungsgrößen in Form von Gruppen- oder Standardkalibrationen für die quantitative Auswertung weiterer Probenmeßwerte aus der Reflexionsspektroskopie oder Transmissi onsspektroskopie im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 2500 nm genutzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,
dass mittels naßchemischer Labormethoden in einzelnen Fraktionen
der Gehalt an wasserlöslichen, wasserunlöslichen und der gesamtor
ganischen Substanzen an Stickstoff und/oder Kohlenstoff ermittelt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Heißwasserextrakt und wahlweise weitere wässerige Extrak
te aus der gleichen Probe mittels chemischen Mitteln, die über
dispergierende Eigenschaften verfügen und gleichzeitig Tauchpro
zesse begünstigen, parallel analysiert und verglichen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass zur Behandlung der Fraktionen für die naßchemische Analyse
anorganische Salzlösungen, vorzugsweise 0,04 mol Phosphatpuffer
oder Boratpuffer oder Mischungen aus beiden oder auch Calciumchlo
ridlösungen Verwendung finden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,
dass die aufbereitete(n) Fraktion(en) mittels Nahinfarotrefle
xionsspektroskopie und/oder Nahinfarottransmissionsspektroskopie
im Wellenlängenbereich von 800 nm bis 2500 nm vermessen weiden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die Fraktionen mit Trägermaterial, vorzugsweise Kieselgel
(CELITE ©) vermischt und getrocknet und spektroskopisch vermessen
werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 und 5 dadurch gekennzeichnet,
dass die Bodenproben getrocknet, auf eine einheitliche Korngröße
von < 1 mm mit einer Kugelmühle gemahlen und direkt spektrosko
pisch vermessen werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet,
dass die Proben bzw. Fraktionen nach Stickstoff- und/oder Kohlen
stoffgehalt und jenen Parametern spektroskopisch direkt vermessen
werden, die deren Umsetzungsvorgänge beeinflussen, wie Textur,
Wasserkapazität und dergleichen.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die Extraktionsrückstände (die Filterkuchen) getrocknet und
zur Bestimmung von Gesamt-Reststickstoff und Gesamt-
Restkohlenstoff sowie von jenen Parametern verwendet werden, die
mit dem Nachlieferungsprozeß im Zusammenhang stehen, bzw. die die
Umsetzungsvorgänge beeinflussen, wie Textur, Wasserkapazität und
dergleichen.
10. Verfahren nach Anspruch 1, 5 und 8, dadurch gekennzeichnet,
dass die spektroskopische Messung an Bohrkernen oder direkt vor
Ort an der Oberfläche, Pflugsohle usw. erfolgt.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer
Kochbank mit Wärmequelle, Kochgefäß und Kühler nach Anspruch 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Öffnungen der Kochgefäße mit sich verjüngenden
Kühlbehältern verschlossen sind, die mit einem Kühlkreislauf in
Verbindung stehen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kühlbehälter für zylinderförmige Kochbehälter umgekehrt
birnenförmig bis herzförmig gestaltet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kühlbehälter am oberen, größeren Ende einen zentrisch
gelegenen Verschluß besitzen, durch den jeweils ein Rohr für die
Zuleitung der Kühlflüssigkeit bis zum unteren, spitzen Bereich
geführt ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19954783A DE19954783A1 (de) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | Verfahren zur Ermittlung des Gehaltes an Stickstoff und/oder Kohlenstoff aus der organischen Substanz in Böden, Erden, Sedimenten und Komposten |
EP00124708A EP1102065A3 (de) | 1999-11-15 | 2000-11-11 | Verfahren zur Ermittlung der Verfügbarkeit von Stickstoff und/oder Kohlenstoff in Böden und von Erden, Sedimenten und Komposten für das Pflanzenwachstum zur Quantifizierung der Stickstoffdüngung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19954783A DE19954783A1 (de) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | Verfahren zur Ermittlung des Gehaltes an Stickstoff und/oder Kohlenstoff aus der organischen Substanz in Böden, Erden, Sedimenten und Komposten |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19954783A1 true DE19954783A1 (de) | 2001-05-17 |
Family
ID=7929026
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19954783A Withdrawn DE19954783A1 (de) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | Verfahren zur Ermittlung des Gehaltes an Stickstoff und/oder Kohlenstoff aus der organischen Substanz in Böden, Erden, Sedimenten und Komposten |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19954783A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1669737A2 (de) * | 2004-12-10 | 2006-06-14 | IPUS Industrie-Produktions- und umwelttechnisches Service GmbH | Verfahren zur Bestimmung von eutrophen Stoffen |
CN100552427C (zh) * | 2006-06-16 | 2009-10-21 | 南京大学 | 沉积物总氮、总磷联合测定分析方法 |
EP2341339A2 (de) | 2009-12-30 | 2011-07-06 | IPUS Mineral- & Umwelttechnologie GmbH | Analyse von Bodenproben |
CN103091276A (zh) * | 2011-11-03 | 2013-05-08 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 土壤养分传感器 |
-
1999
- 1999-11-15 DE DE19954783A patent/DE19954783A1/de not_active Withdrawn
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CN100552427C (zh) * | 2006-06-16 | 2009-10-21 | 南京大学 | 沉积物总氮、总磷联合测定分析方法 |
EP2341339A2 (de) | 2009-12-30 | 2011-07-06 | IPUS Mineral- & Umwelttechnologie GmbH | Analyse von Bodenproben |
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