Spektralphotometer verbessern die Identifizierung von Munsell-Karten bei Bodenuntersuchungen

Auf dem Mond ist selbst der Schmutz tödlich. Astronauten, die von den Apollo-Missionen zurückkehrten, wiesen schnell auf die lange Liste von Problemen hin, die das Mondregolith verursacht. Da es keine Atmosphäre gibt, wird die Mondoberfläche seit Jahrtausenden von großen und kleinen Meteoriten bombardiert, was zu einem extrem fein gemahlenen Partikelmaterial führt. Das Vakuum setzt den Boden auch direkt dem Sonnenwind und ungefilterten UV-Strahlen aus, die die feinen Partikel mit unglaublichen statischen elektrischen Eigenschaften aufladen. Die Astronauten berichteten, dass die feinen, abrasiven Partikel die Gelenke ihrer Raumanzüge verklebten, sich durch die Kevlarschichten ihrer Stiefel fraßen, im Inneren des Landegeräts herumwirbelten und ihre Augen, Nasenlöcher und Lungen reizten und aufgrund ihrer statischen Eigenschaften nicht mit Feuchttüchern entfernt werden konnten. Lange bevor auf dem Mond gebaut oder anderweitig genutzt werden kann, muss der Schmutz in Betracht gezogen werden. Er mag im Vergleich dazu irdisch erscheinen, aber das gilt auch für Landnutzungsprojekte auf der Erde.

Der ständige Meteoritenbeschuss aufgrund der fehlenden Atmosphäre ist für die einzigartigen Eigenschaften des Mondregoliths verantwortlich. Bildnachweis: Flickr User Marion Doss (CC BY 2.0)

Bodenuntersuchungen sind für das Landnutzungsmanagement unerlässlich

Auf den Boden kommt es an. Bodenuntersuchungen sind ein wesentlicher Bestandteil des Landnutzungsmanagements, der für das Bauwesen, die Landwirtschaft und den Naturschutz ebenso notwendig ist wie für die archäologische und geologische Forschung. Diese Notwendigkeit ergibt sich aus den drastischen Unterschieden zwischen den Bodentypen, die überall auf der Welt und über weitaus geringere Entfernungen zu finden sind. Es gibt Unterschiede in der Textur, der Verdichtung, dem pH-Wert, der elementaren Zusammensetzung, der relativen Menge an organischem Material und der Fähigkeit, Wasser zu speichern, die sich alle erheblich auf die potenzielle Nutzung des Bodens auswirken können. Bodenwissenschaftler und -ingenieure wissen, dass Projektleiter nur dann die richtigen Bau- oder landwirtschaftlichen Techniken wählen können, wenn sie eine genaue Diagnose ihres Bodens erhalten.

Die Entwässerung des Bodens ist von besonderer Bedeutung. Schlecht entwässerte Böden sind das Ergebnis eines hohen Grundwasserspiegels oder wenn Wasser aus Niederschlägen oder nahe gelegenen Gebieten die Abwärtsdrainage, die seitliche Drainage oder die Evapotranspirationskapazität eines Bodens überlastet. Um die Entwässerungsfähigkeit eines bestimmten Bodens genau zu beurteilen, was für die Planung geeigneter Wohn-, Gewerbe- oder Industriebauten sowie potenzieller Anbauflächen wichtig ist, nutzen Bodenwissenschaftler und Ingenieure, die Landnutzungsstudien durchführen, die Farbe als Indikator. Da eine Fehleinschätzung der Farbe eines Bodens zu einer unsachgemäßen Nutzung führen kann, ist es wichtig, einen möglichst genauen Wert zu ermitteln.

Dieser philippinische Gley ist ein Beispiel für einen schlecht entwässerten Boden, der aufgrund fehlender Oxidation eine graue Farbe aufweist. Bildnachweis: Flickr User Soil Science (CC BY 2.0)

Bewertung der Bodenfarbe bestimmt die Entwässerungsfähigkeit

Die Entwässerung beeinflusst die Farbe des Bodens durch ihr Verhältnis zur Oxidation von Eisen. Gut entwässerte Böden röten sich, wenn ihr Eisen rostet; schlecht entwässerte Böden erscheinen eher grau, da das Wasser die Oxidation des Eisens hemmt. Durch die Bewertung der relativen Rötung des Bodens - unter Berücksichtigung des Alters des Bodens, der Farbe des Ausgangsmaterials und der organischen Substanz - kann das Entwässerungspotenzial eines Bodens genau gemessen werden.

Die derzeitige Methode zur Bewertung der Bodenfarbe beruht auf dem menschlichen Sehvermögen, um die Farbe von Bodenproben mit gedruckten Farbmustern abzugleichen, die auf drei Achsen variiert: Farbton, Wert und Chroma. Die Skala berücksichtigt alle bekannten Bodenfarben und bietet Wissenschaftlern und Ingenieuren eine einfache Möglichkeit, die Bodenfarbe im Feld zu beurteilen. Nach Angaben des Landwirtschaftsministeriums der Vereinigten Staaten von Amerika:

Der visuelle Farbeindruck der Standard-Farbchips ist nur unter Standardbedingungen von Lichtintensität und -qualität genau. Die Farbbestimmung kann früh am Morgen oder spät am Abend ungenau sein. Wenn die Sonne tief am Himmel steht oder die Atmosphäre rauchig ist, ist das Licht, das die Probe erreicht, und das reflektierte Licht röter. Auch wenn die gleiche Art von Licht den Farbstandard und die Probe erreicht, ist die Farbmessung der Probe zu diesen Zeiten in der Regel um einen oder mehrere Farbtonabschnitte röter als zur Mittagszeit. Farben erscheinen auch im gedämpften Licht eines bewölkten Tages anders als im hellen Sonnenlicht. Die Intensität des einfallenden Lichts ist besonders kritisch bei der Zuordnung von Boden zu Chips mit niedrigem Chroma und niedrigem Wert.

Aufgrund unterschiedlicher Beleuchtungsbedingungen und der Subjektivität des menschlichen Sehvermögens kann es zu Fehlmessungen und Fehleinschätzungen kommen, die zu baulichen Problemen oder schlechten Ernteerträgen führen können.

Wie in dieser Ausgrabung in Ost-Madagaskar zu sehen ist, variiert die Farbe des Bodens je nach Tiefe bzw. Horizont. Die braune organische Substanz reicht hier nicht weit von der Oberfläche nach unten. Bildnachweis: Flickr User Soil Science (CC BY 2.0)

Spektralphotometer beseitigen Ungenauigkeiten bei der Munsell-Identifizierung

Falsche Identifizierung kann durch den Einsatz von tragbaren spektralfotometrischen Instrumenten wie dem MiniScanEZ 4500L 7 von HunterLab vermieden werden. Diese Sensoren bewerten die Farbe auf denselben drei Achsen wie die Munsell-Skala und liefern im Gegensatz zum menschlichen Auge jedes Mal dieselben Ergebnisse. Außerdem verringern sie Ungenauigkeiten, die durch unterschiedliche Beleuchtungen verursacht werden, durch die Verwendung von Standardbeleuchtungseinstellungen. Das Gerät misst die Farbe auf der Grundlage des reflektierten Lichts; es ist ganz einfach, für jede Messung die gleiche Lichtstärke zu verwenden. Dieses Modell verwendet eine 45/0-Optik, um bei der Messung von Sand, Schluff oder Ton ein genaues Ergebnis zu erzielen. Das tragbare Gerät und die robuste Konstruktion sind für den Einsatz im Feld konzipiert und halten den Bedingungen mindestens so gut stand wie der Bediener selbst. Der MiniScanEz 4500L kann 750 Messwerte in seinem integrierten Flash-Speicher speichern, die im Excel-Format auf einen USB-Speicherstick oder direkt auf einen Computer mit der EasyMatchQC-Software exportiert werden können, um weitere oder tiefer gehende Analysen durchzuführen. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie die spektralphotometrische Bewertung Ihre Bodenuntersuchungen verbessern kann, kontaktieren Sie die Experten von HunterLabs.