Comparison of fractal dimensions of soils estimated from adsorption isotherms, mercury intrusion, and particle size distribution

The values of the surface fractal dimensions were determined for several samples of Cambisols and Luvisols from analysis of nitrogen and water vapor adsorption isotherms and from mercury intrusion data. Moreover, the values of fractal dimension characterizing the particle size distributions of soil samples were calculated by using a number-based method. For almost all investigated soils the values of the surface fractal dimension, obtained from water vapor isotherms were lower than those obtained from nitrogen isotherms. Largest were the surface fractal dimensions evaluated form mercury intrusion data. No significant correlations between different kinds of surface fractal dimensions were found, and the reasons of this finding are discussed. However, the values of the surface fractal dimensions calculated from mercury intrusion data correlate with those characterizing the texture of soils. The paper also reports on correlations between of the values of surface area, fractal dimensions and some selected physico-chemical characteristics of soils. Vergleich der fraktalen Dimensionen von Böden auf Basis von Adsorptionsisothermen, Quecksilberporosimetrie und der Korngrößenverteilung An verschiedenen Proben von Braunerden aus Geschiebelehm und Sand wurden die fraktalen Oberflächeneigenschaften mittels Stickstoff- und Wasserdampfadsorption sowie Quecksilberporosimetrie bestimmt. Außerdem wurden charakteristische Werte für die fraktalen Eigenschaften mit numerischen Methoden aus Texturanalysen abgeleitet. Es wurde nachgewiesen, dass für fast alle untersuchten Böden die aus Wasserdampf-Adsorptionsisothermen abgeleiteten fraktalen Oberflächendimensionen niedriger sind als die Werte, die aus Stickstoff-Adsorptionsisothermen abgeleitet wurden. Die fraktalen Dimensionen, die auf Grund der porosimetrischen Daten berechnet wurden, waren am höchsten. Es wurde keine Korrelation zwischen verschiedenen Arten der fraktalen Oberflächendimensionen gefunden, und die Gründe dafür werden diskutiert. In der vorliegenden Arbeit werden außerdem Untersuchungsergebnisse über die vorkommende Korrelation zwischen den Werten der Oberfläche und der fraktalen Dimension und ausgewählten physiko-chemischen Bodencharakteristiken besprochen.