🌿 Pflanzenverfügbares Magnesium im Boden — das Verfahren nach Schachtschabel (Extraktion mit Calciumchlorid, spektralphotometrische Bestimmung mit Titangelb oder AAS)

Umwelt PN-R-04020

Übersicht

Das mit diesem Verfahren bestimmte Magnesium ist die sogenannte verfügbare Form — nicht der gesamte Vorrat an Magnesium im Boden, sondern derjenige Teil davon, den eine schwache Lösung eines neutralen Salzes herauslöst und den man übereingekommen ist als für Pflanzen zugänglich anzusehen. Den Test entwickelte Schachtschabel im Jahr 1960; das Extraktionsmittel ist Calciumchlorid mit einem pH-Wert von 7,0, und das Prinzip der Extraktion ist die Auflösung. In der polnischen Düngeberatung wird eine Lösung von CaCl₂ einer Konzentration von 0,0125 mol·dm⁻³ verwendet. Das Verfahren wurde in der Nachkriegszeit aus der deutschen Düngeberatung übernommen und zusammen mit fertigen Grenzzahlen in die landwirtschaftliche Praxis eingeführt; in den 1970er Jahren wurde der Bereich der Grenzzahlen erweitert und eine Polnische Norm dafür ausgearbeitet.

Die Norm umfasst zwei Verfahren der abschließenden Bestimmung: das spektralphotometrische Verfahren mit Titangelb sowie das Verfahren der Atomabsorptionsspektrometrie (in der Praxis der chemisch-landwirtschaftlichen Stationen wird die Bestimmung mit der AAS-Technik ausgeführt). Über die Bestimmung selbst hinaus legt die Norm die Reinheit der Reagenzien, die Genauigkeit der Wägung, die Herstellung des Bodenauszugs, die Blindprobe, die Berechnung der Ergebnisse und das Endergebnis sowie die Bewertung des Magnesiumgehalts im Boden fest. Wie die Katalogkarte des PKN angibt, soll die Bestimmung von Magnesium eine richtige Bewertung der Bodengüte ermöglichen, um den Düngebedarf festzustellen, vor allem auf sauren Böden, die eine Kalkung und eine Magnesiumdüngung benötigen.

Das Zahlenergebnis selbst bedeutet ohne Bezug auf die Versorgungsklassen nichts, und diese hängen für Magnesium — anders als für Phosphor — von der agronomischen Kategorie des Bodens ab (sehr leicht, leicht, mittel, schwer; die Einteilung nach der Polnischen Bodenkundlichen Gesellschaft, gestützt auf den Anteil der Fraktion unter 0,02 mm). Derselbe Magnesiumgehalt bedeutet auf einem sehr leichten Boden eine andere Klasse als auf einem schweren, für die Einstufung der Versorgung ist also parallel eine Analyse der Korngrößenverteilung nötig. Die Versorgungsklassen sind in Polen fünfstufig: sehr niedrig, niedrig, mittel, hoch und sehr hoch.

Status der Norm — eine vor der Eintragung in einen Akkreditierungsbereich zu prüfende Sache. Nach der Katalogkarte des PKN wurde die Norm PN-R-04020:1994 (veröffentlicht am 3.10.1994, 4 Seiten, KT 90 für Bodenbearbeitung und Gartenbau, ICS 13.080.10) am 25.09.2020 ZURÜCKGEZOGEN; zurückgezogen ist auch ihr zusätzliches Element PN-R-04020:1994/Az1:2004. Die Karte weist keine ersetzende Norm aus, und das Auftragsformular für Untersuchungen einer regionalen chemisch-landwirtschaftlichen Station bezeichnet sie unmittelbar als „norma wycof. bez zastąp." [Norm zurückgezogen ohne Ersatz] — und beruft sich dennoch weiterhin auf sie bei der Leistung der Bestimmung von pflanzenverfügbarem Magnesium. Praktisch bedeutet das ein Verfahren ohne geltende Norm, das durch die Kraft des Systems der Düngeberatung und der Verfahrensanweisungen der Stationen im Umlauf gehalten wird.

Was diese Beschreibung nicht enthält: den vollständigen Text der Norm haben wir nicht gesehen — das PKN stellt ihn ausschließlich gegen Entgelt zur Verfügung. Die Einwaage, das Volumen des Extraktionsmittels, die Art und die Dauer des Schüttelns sowie die Grenzzahlen geben wir nach Veröffentlichungen des IUNG-PIB und nach einer Düngeanweisung des IUNG an und nicht nach der Norm; die Unterschiede zwischen den Quellen kennzeichnen wir unten unmittelbar. Die Zusammensetzung und die Herstellung der Titangelb-Lösung, die Wellenlängen der Messung, die Arbeitsbedingungen des Atomabsorptionsspektrometers, die Bestimmungsgrenze und die Anforderungen an die Präzision müssen dem Text der Norm oder der Prüfanweisung des Laboratoriums entnommen werden — wir raten sie nicht.

Prinzip der Methode

Lufttrockener Boden, durch ein Sieb mit 1 mm Maschenweite gesiebt, wird mit einer Lösung von Calciumchlorid einer Konzentration von 0,0125 mol·dm⁻³ im Verhältnis Boden : Lösung von 1 : 10 (m/V) übergossen — nach der Anweisung des IUNG 5 g Boden auf 50 cm³ Lösung. Die Arbeiten des IUNG-PIB ordnen den Schachtschabel-Test als ein Verfahren mit dem Prinzip „Auflösung" ein (Extraktionsmittel CaCl₂ mit einem pH-Wert von 7,0) — in die Lösung gehen die für Pflanzen leicht zugänglichen Formen des Magnesiums über. Die Suspension wird gemischt und anschließend filtriert — auf eine Probe kommt ein Filter. Zur Dauer der Extraktion geben die Quellen zwei Varianten an: die Arbeiten des IUNG-PIB, die Bodentests vergleichen, nennen 1440 min im statischen Verfahren (ohne Schütteln), die Anweisung des IUNG zur Düngung von Obstpflanzen dagegen gibt nach Karczewska und Kabała 120 Minuten in einem Rotationsschüttler bei 40 Umdrehungen je Minute an; vor der Arbeit muss festgelegt werden, welche Variante in der jeweiligen Verfahrensanweisung gilt. In dem klaren Filtrat wird das Magnesium spektralphotometrisch mit Titangelb oder mit dem Verfahren der Atomabsorptionsspektrometrie bestimmt — beide Verfahren stehen in der Norm, in der agrochemischen Praxis wird die AAS verwendet. Das Ergebnis wird in den Magnesiumgehalt des Bodens umgerechnet (mg Mg je 100 g Boden) und mit den Grenzzahlen verglichen, die der agronomischen Kategorie des untersuchten Bodens entsprechen.

Anwendungen

• Untersuchungen der Versorgung mineralischer Böden, ausgeführt von den regionalen chemisch-landwirtschaftlichen Stationen im Auftrag der Landwirte
• Festlegung der Gaben an Magnesiumdüngern im System der Düngeberatung, das auf der Bilanzierung von P, K und Mg beruht
• Bewertung des Bedarfs an Kalkung und Magnesiumdüngung saurer Böden — das im Anwendungsbereich der Norm genannte Hauptgebiet der Anwendung
• Düngung von Obstpflanzen und Plantagen auf der Grundlage einer Bodenanalyse (Proben mindestens einmal in 3 Jahren entnommen)
• Monitoring der chemischen Fruchtbarkeit der Böden im Landesmaßstab — die zentrale Ergebnisdatenbank der KSChR, etwa 250 000 Analysen von pH, P, K und Mg im Jahr
• Wissenschaftliche Arbeiten über die Kalibrierung und den Ersatz der bisherigen Bodentests durch das universelle Verfahren Mehlich 3

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-R-04020:1994 + Az1:2004

Titel (PL)

Analiza chemiczno-rolnicza gleby — Oznaczanie zawartości przyswajalnego magnezu

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Entnahme der Probe

   Die Bodenprobe mit einem Egner-Stock oder einem Bohrer entnehmen (in deren Ermangelung mit einem Spaten, indem Bodenscheiben vergleichbarer Tiefe und Breite ausgeschnitten werden). Die Einzelproben von einem einheitlichen Schlag gründlich mischen und etwa 1 kg Boden für die Analyse bestimmen. Nicht unmittelbar nach der Anwendung von Düngemitteln oder nach starken Niederschlägen entnehmen.

2. Vorbereitung der Probe

   Die Probe an einem beschatteten Ort trocknen (lufttrockene Masse), in einen Leinenbeutel oder einen Polyethylenbeutel umfüllen und vor der Analyse durch ein Sieb mit 1 mm Maschenweite sieben.

3. Einwaage

   5 g lufttrockenen Boden einwägen; die Genauigkeit der Wägung — wie in der Norm.

4. Extraktion

   50 cm³ der Lösung von Calciumchlorid einer Konzentration von 0,0125 mol·dm⁻³ zugeben (Verhältnis Boden : Lösung 1 : 10 m/V) und die Extraktion in der in der Verfahrensanweisung des Laboratoriums angenommenen Variante führen: statisch über 1440 min oder in einem Rotationsschüttler über 120 min bei 40 U/min.

5. Filtration

   Die Suspension filtrieren (ein Filter je Probe), bis ein klares, für die Bestimmung des Magnesiums bestimmtes Filtrat erhalten wird.

6. Blindprobe

   Parallel eine Blindprobe führen — ohne Boden, über den gesamten Verfahrensweg; die Norm sieht sie als Bestandteil der Bestimmung vor.

7. Abschließende Bestimmung

   Das Magnesium im Filtrat mit einem der von der Norm erfassten Verfahren bestimmen: spektralphotometrisch mit Titangelb oder mit dem Verfahren der Atomabsorptionsspektrometrie, mit Kalibrierung durch Standardlösungen bekannter Magnesiumkonzentration.

8. Berechnung des Ergebnisses

   Die Magnesiumkonzentration im Filtrat in den Gehalt im Boden umrechnen und in mg Mg je 100 g Boden ausdrücken, unter Berücksichtigung der Einwaage, des Volumens des Extraktionsmittels und des Ergebnisses der Blindprobe.

9. Einstufung der Versorgung

   Die agronomische Kategorie des Bodens feststellen (nötig ist eine Analyse der Korngrößenverteilung — der Anteil der Fraktion unter 0,02 mm) und die Versorgungsklasse aus den dieser Kategorie entsprechenden Grenzzahlen ablesen: für sehr leichte Böden sehr niedrig <1,0, niedrig 1,1–2,0, mittel 2,1–4,0, hoch 4,1–6,0, sehr hoch >6,0 mg Mg/100 g; für leichte entsprechend <2,0 / 2,1–3,0 / 3,1–5,0 / 5,1–7,0 / >7,0; für mittlere <3,0 / 3,1–5,0 / 5,1–7,0 / 7,1–9,0 / >9,0; für schwere <4,0 / 4,1–6,0 / 6,1–10,0 / 10,1–14,0 / >14 (die Quelltabelle gibt für zwei benachbarte Klassen denselben Wert 10,0 an — bei der Einstufung eines Grenzergebnisses an den Zahlen aus der aktuellen Ausgabe der Empfehlungen des IUNG festhalten).

10. Bericht

    Den Gehalt an pflanzenverfügbarem Magnesium, die agronomische Kategorie des Bodens und die Versorgungsklasse angeben sowie die in Bezug genommene Norm zusammen mit der Angabe über ihre Zurückziehung — das Laboratorium sollte angeben, auf welche Verfahrensanweisung es die Bestimmung gestützt hat.

Erforderliche Geräte und Apparatur

Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Eine Lösung von Calciumchlorid ist ein Reagenz von geringer chemischer Angriffskraft, Stäube und Salzlösungen wirken aber reizend auf die Augen — mit Schutzbrille und Handschuhen arbeiten, nicht mit dem Mund pipettieren.
• Die Variante mit Titangelb ist Arbeit mit einem organischen Farbstoff und seinen Lösungen — diese unter dem Abzug ansetzen, den Kontakt mit der Haut und das Einatmen des Staubes des Reagenzes in fester Form vermeiden.
• Ein Atomabsorptionsspektrometer mit Flamme bedeutet brennbare Gase unter Druck und eine offene Flamme — eine funktionstüchtige Absaugung über dem Brenner, eine Dichtheitskontrolle der Gasinstallation und eine Schulung der Bedienung sind erforderlich.
• Beim Trocknen und Sieben des Bodens entsteht mineralischer Staub — mit Lüftung arbeiten, nötigenfalls mit einer Staubmaske.
• Bodenproben können von Flächen stammen, die mit Schlämmen oder Wirtschaftsdüngern gedüngt wurden — sie als mikrobiologisch möglicherweise kontaminiertes Material behandeln, nach der Arbeit die Hände waschen.

Häufige Fragen