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(43) Bodenwassergehalt

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Der Bodenwassergehalt ist eine bedeutende Klimavariable. Er beeinflusst den Austausch von Wasser, Nährstoffen und Energie zwischen Boden, Vegetation und Atmosphäre. Bei vollständiger Sättigung ist das gesamte Porenvolumen des Bodens mit Wasser gefüllt.

Der Bodenwassergehalt wird als Volumen des Wassers pro gesamtes Volumen des Bodens angegeben (z.B. m3 Wasser pro m3 Boden). Bei vollständiger Sättigung ist das gesamte Porenvolumen (Hohlräume) des Bodens mit Wasser gefüllt. In kleinen Poren entwickeln Kapillarkräfte eine Saugkraft. Bei Austrocknung leeren sich zuerst grössere und erst dann kleinere Poren. Dabei nimmt die Saugspannung zu und Pflanzen brauchen eine immer grössere Saugkraft, um Wasser aus dem Boden aufzunehmen. Die maximale Saugspannung, welche Pflanzen aufbringen können ist jedoch begrenzt (typischerweise 15’000 hPa). Der Pflanzenverfügbare Anteil hängt somit von der Häufigkeitsverteilung der verschiedenen Porengrössen im Boden (Textur) ab. Die Textur ist massgebend für die typische Beziehung zwischen Saugspannung und Wassergehalt eines Bodens (PF-Kurve). Der Verlauf kann aber im Einzelfall von der typischen PF Kurve abweichen (z.B. Hysterese).

Anstatt des Bodenwassergehalt, wird oft auch die Sättigung S (%) angegeben: Dies ist der mit Wasser gefüllte Anteil des Porenraums der für Pflanzen verfügbar ist.

 

Um verlässliche Angaben über die Wasserverfügbarkeit für Pflanzen machen zu können, sollten der Wassergehalt und die Saugspannung des Wassers im Boden gleichzeitig gemessen werden. Die gewonnenen Daten sind eine wichtige Basis, um Wasser- und Stoffkreisläufe besser modellieren und Trockenperioden erfassen zu können.

Bei den EC-5 Sensoren wird der volumetrische Wassergehalt basierend auf Time Domain Reflectometry oder kapazitativen Messungen die Dielektrizität des Bodens bestimmt. Dabei macht man sich zu Nutze, dass die Dielektrizität eines Bodens von dessen Luft-, Wasser-, Eis-, Mineral- und Humusgehalt abhängt. Die Sensoren müssen deshalb für den entsprechenden Boden kalibriert werden: entweder (a) mit Feinerde aus den entsprechenden Bodenschichten im Labor, (b) anhand der Trockenraumdichte, oder (c) empirisch anhand der gemessenen Daten (falls nur Sättigung angegeben werden soll).

Auf den LWF-Flächen finden die automatischen Messungen finden stündlich oder alle 10 Minuten in drei bis vier Bodentiefen statt (15, 50 und 80 cm, ev. 150 cm). Der mit Wasser gefüllte Porenanteil variiert stark, sowohl innerhalb eines Jahres wie auch zwischen den Jahren.