22. Dezember 2021

Messung der Bodenfeuchte

Nicht nur eine nützliche Messung in der Landwirtschaft, sondern auch in der Meteorologie weit verbreitet: die Messung des volumetrischen Wassergehalts (VWC). Eine kleine Erklärung...

Bodenfeuchtemessungen sind in der Landwirtschaft bekanntlich sehr nützlich. Sie sind sehr hilfreich bei der Festlegung des Bewässerungsplans für die Ernte. Sie ist auch eine hilfreiche Messung, wenn es darum geht, den effizienten Einsatz von Düngemitteln zu bestimmen.

Da Wasser einer der Träger des Düngemittels im Boden ist und auch die Wirkung des Düngemittels positiv oder negativ beeinflussen kann, ist es natürlich wichtig zu wissen, wie viel Wasser der Boden enthält. Die Bodenfeuchtigkeit wird natürlich stark vom Niederschlag beeinflusst. Je nach Art des Bodens fließt das Niederschlagswasser leicht ab oder wird in tieferen Schichten, die undurchlässig sind, aufgehalten.

Ein Teil des Wassers wird jedoch an Bodenpartikel gebunden (hydroskopischer Effekt). Pflanzen brauchen natürlich Wasser, um zu wachsen, daher ist es wichtig zu wissen, dass die Feuchtigkeit des Bodens, die die Nährstoffe trägt, dafür ausreicht. Daher ist die Messung der Bodenfeuchte in der Landwirtschaft sehr sinnvoll.

Weniger offensichtlich ist vielleicht, dass die Bodenfeuchtigkeit auch für die lokale Wettervorhersage und die lokale Wettervorhersage wichtig ist. Wenn der Boden an der Oberfläche einen hohen Wassergehalt hat, ist es wahrscheinlich, dass es bei höheren Tagestemperaturen zu einer Verdunstung kommt. Ein höherer Wassergehalt des Bodens bedeutet eindeutig mehr Verdunstung, und diese höhere Verdunstung wird den Anstieg der Lufttemperatur begrenzen. Das heißt, wenn die Bodenfeuchtigkeit hoch ist, steigt die Lufttemperatur weniger stark an.

Mehr Verdunstung bringt mehr Wasser in die Luft; eine logische Folge ist, dass die Taupunkttemperatur steigt. Der Taupunkt ist die Temperatur, bei der Wasserdampf kondensiert: Heiße Luft kann mehr Wasser aufnehmen als kalte Luft. Wenn die Temperatur sinkt (unter den Taupunkt fällt), ist die kühlere Luft mit Wasser gesättigt und der Dampf kondensiert.

Diese Energie des Kondensationsprozesses hat eine wärmende Wirkung auf die Luft und begrenzt somit das weitere Absinken der Lufttemperatur.

Eine hohe Verdunstung, d. h. ein hoher Wassergehalt der Luft, hat ebenfalls Einfluss auf die Wahrscheinlichkeit, dass Niederschläge auftreten. Wenn heiße Luft aufsteigt, z. B. in Verbindung mit einer Tiefdruckfront, ist die Wahrscheinlichkeit von Niederschlägen umso größer, je höher der Wassergehalt der Luft ist.

Die Messung des Bodenwassergehalts oder der Bodenfeuchtigkeit wird meist in % angegeben. Das ist der prozentuale Anteil des Wassers im Boden, bezogen auf das Volumen des Bodens. Ein Messwert von 15 % bedeutet, dass 1m3 Boden 15 % Wasser enthält: In diesem Rechenbeispiel bedeutet dies, dass 1m3 Boden 15 Liter Wasser enthält.

In einem Bodenfeuchtesensor, der den VWC (Volumetrischer Wassergehalt) misst, wird oft eine Kombination von Messungen verwendet: Bodenfeuchtigkeit, kombiniert mit Temperatur und EC ist eine sehr häufige Kombination.

Es liegt auf der Hand, dass der "Boden" nicht überall den gleichen Inhalt hat, so dass die Messwerte von einem Ort zum anderen unterschiedlich ausfallen können. Andererseits sind hochpräzise Messergebnisse nicht immer erforderlich: Oft reicht es aus, die relativen Veränderungen im Laufe der Zeit für ein bestimmtes Gebiet zu kennen.

Um genaue Messwerte zu erhalten, ist es ratsam, eine "bodenspezifische" Kalibrierungskurve zu verwenden.