Bodenwassergehalt und -potential

Der Bodenwassergehalt misst, wie viel Wasser ein Boden speichert, während das Bodenwasserpotential den Energiezustand dieses Wassers misst, wodurch sowohl die Menge als auch die Verfügbarkeit von Wasser im Boden beschrieben werden.

Definition

Der Bodenwassergehalt ist die Wassermenge in einem Boden, ausgedrückt als Massen- oder Volumenanteil; das Bodenwasserpotential ist die potentielle Energie dieses Wassers pro Mengeneinheit relativ zu freiem Wasser, in ungesättigtem Boden dominiert durch das Matrixpotential, das aus Kapillar- und Adsorptionskräften resultiert.

Scope

Dieses Thema behandelt den volumetrischen und gravimetrischen Wassergehalt, die Komponenten des Bodenwasserpotentials (Matrix-, Gravitations- und Osmosepotential), die Bodenwasserretentionskurve sowie die agronomischen Referenzpunkte Feldkapazität, permanenter Welkepunkt und pflanzenverfügbares Wasser. Es unterscheidet, wie viel Wasser vorhanden ist, davon, wie fest es gebunden ist.

Core questions

• Wie wird der Bodenwassergehalt gemessen und ausgedrückt?
• Welche Komponenten hat das Bodenwasserpotential?
• Was stellt die Wasserretentionskurve dar und warum unterscheidet sie sich zwischen Böden?
• Was bedeuten Feldkapazität, Welkepunkt und pflanzenverfügbares Wasser?

Key concepts

• Volumetrischer und gravimetrischer Wassergehalt
• Matrix-, Gravitations- und Osmosepotential
• Wasserretentionskurve
• Feldkapazität
• Permanenter Welkepunkt
• Pflanzenverfügbares Wasser

Key theories

Konzept des Bodenwasserpotentials

Der Energiezustand des Bodenwassers ist die Summe aus Matrix-, Gravitations- und Osmosepotentialen; Wasser fließt von höherem zu niedrigerem Gesamtpotential, und die Pflanzenverfügbarkeit nimmt ab, wenn das Matrixpotential negativer wird.

Wasserretentionskurve (charakteristische Kurve)

Die Beziehung zwischen Wassergehalt und Matrixpotential, bestimmt durch die Porengrößenverteilung, definiert, wie viel Wasser ein Boden bei einer gegebenen Energie speichert, und liegt der Feldkapazität, dem Welkepunkt und der verfügbaren Wasserkapazität zugrunde.

Mechanisms

Wasser wird im Boden durch Kapillarkräfte in Poren und durch Adsorption an Partikeloberflächen gehalten, beides ist in feinporigen, feinkörnigen Böden stärker ausgeprägt. Wenn ein Boden austrocknet, verbleibt Wasser nur in zunehmend kleineren Poren und dünneren Filmen, sodass das Matrixpotential negativer wird und das verbleibende Wasser fester gebunden ist. Die Feldkapazität ist der Gehalt nach freier Drainage, der Welkepunkt der Gehalt, unterhalb dessen Pflanzen kein Wasser mehr entziehen können, und die Differenz ist das pflanzenverfügbare Wasser.

Clinical relevance

Das Wissen um Wassergehalt und -potential ermöglicht es Landwirten, die Bewässerung zu planen, abzuschätzen, wie lange eine Kulturpflanze zwischen den Bewässerungen auskommen kann, und sowohl Trockenstress als auch Staunässe zu vermeiden; dieselben Konzepte leiten die Entwässerungsplanung und die Interpretation von Bodenfeuchtesensoren.

History

Buckingham führte 1907 das Kapillarpotential des Bodenwassers ein, und nachfolgende Arbeiten formalisierten die Wasserretentionskurve sowie die Konzepte der Feldkapazität und des Welkepunkts, wodurch der Agronomie und Bodenphysik eine quantitative Grundlage zur Beschreibung der Bodenfeuchte gegeben wurde.

Key figures

• Daniel Hillel
• Edgar Buckingham
• Lorenzo A. Richards

Seminal works

• hillel1998
• brady2016

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen Feldkapazität und Welkepunkt?

Die Feldkapazität ist das Wasser, das ein Boden nach dem Abfließen des Wassers aus den größten Poren durch die Schwerkraft zurückhält, die obere Grenze des leicht speicherbaren Wassers, während der permanente Welkepunkt die trockenere Grenze ist, bei der das verbleibende Wasser zu fest gebunden ist, als dass Pflanzen es entziehen könnten; das Wasser dazwischen ist pflanzenverfügbar.

Kann ein Boden viel Wasser enthalten und trotzdem Pflanzen stressen?

Ja. Wenn Wasser bei sehr negativem Potential gebunden ist, wie in trockenen Ton- oder Salzböden, können Pflanzen es möglicherweise trotz messbaren Wassergehalts nicht entziehen, da die Verfügbarkeit vom Energiezustand des Wassers abhängt, nicht nur von seiner Menge.