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Schätzung der relativen Feuchtigkeit im Boden

Schätzung der relativen Feuchtigkeit im Boden

Schätzung der relativen Feuchtigkeit im Boden: so machen Sie es richtig.

Viele Menschen gehen davon aus, dass ein Boden trocken ist, wenn er sich trocken anfühlt. Eine Annahme, die zu falschen Entscheidungen führen kann, z.B. die Lagerung von Fässern mit giftigem Inhalt in Wüstenböden.

Die folgenden Berechnungen zeigen, warum Stahlfässer in jedem Boden korrodieren. Selbst dann, wenn sich dieser Boden trocken anfühlt.

Die relative Feuchtigkeit zu schätzen ist einfacher, als man denkt.

Mit physikalischen Methoden lässt sich die relative Feuchtigkeit eines Bodens bestimmen. Die Energie, die erforderlich ist, um ein infinitesimales Volumen von Wasserdampf zu erzeugen, wird mit dem ersten Gesetz der Thermodynamik errechnet. Für ein adiabatisches System gilt:

dE ist die benötigte Energie
p der Druck
dV die Volumenänderung.

Estimating Relative Humidity in Soil 1

Das Boyle-Charles-Gesetz, das die Druck-Volumen-Beziehung für ein perfektes Gas darstellt, ist

Estimating Relative Humidity in Soil 2

Nach einer Termumformung und Ableitung beider Seiten erhält man

Estimating Relative Humidity in Soil 3

Setzt man diese Gleichung in die erste Gleichung für dV ein, erhält man

Estimating Relative Humidity in Soil 4

Die Gesamtenergie, die erforderlich ist, um von einem Referenzdampfdruck p0 (der Dampfdruck von reinem Wasser) zum Dampfdruck des Wassers im Boden p zu gelangen, ist:

Estimating Relative Humidity in Soil 5

Teilen Sie beide Seiten durch die Masse des Wassers. Die linke Seite wird dann zur Energie pro Masseeinheit des Wassers im Boden – das nennen wir Wasserpotential. Rechts ist die Anzahl der Mole pro Einheitsmasse reziprok zur Molekularmasse des Wassers. Das Verhältnis des Dampfes zum Sättigungsdampfdruck ist die relative Feuchtigkeit hr, so dass die endgültige Formel folgendermaßen lautet:

Estimating Relative Humidity in Soil 6

Nach einer Termumformung und Berechnung des Exponentialwertes beider Seiten erhält man: 

Estimating Relative Humidity in Soil 7

In der zweiten Version der Gleichung wurden die molekulare Masse von Wasser, die Gaskonstante und die Temperatur (298 K) ersetzt.

Auch die Wüste ist nicht trocken.

Diese Gleichung wird verwendet, um den Bereich der erwarteten Feuchtigkeit im Boden zu berechnen. Wenn der Boden sehr nass ist, liegt das Wasserpotential in der Nähe von 0, so dass die Feuchtigkeit exp (0) = 1 ist. Am trockenen Ende wird der Boden hauptsächlich durch Pflanzenwasseraufnahme ausgetrocknet. Auch Wüstenböden unterstützen die Vegetation. Der Boden in der Nähe der Oberfläche wird durch Verdunstung getrocknet, aber ein paar Dezimeter unter der Oberfläche sind die niedrigsten Wasserpotentiale die, die von Pflanzen ausgetrocknet wurden. Der nominale permanente Welckepunkt (untere Grenze des pflanzenverfügbaren Wassers) beträgt -1500 J / kg. Wüstenvegetation kann Wasser aus noch niedrigeren Potenzialen extrahieren, hier liegt die Grenze bei -2500 J / kg. Die relative Feuchtigkeit ist dann:

Estimating Relative Humidity in Soil 8

Das bedeutet, dass die relative Luftfeuchtigkeit im Boden rund 98% beträgt. Wüstenbeifuß liegt sogar noch weiter unter -2500 J / kg. Forscher haben am Ende der Vegetationsperiode unter ihm -7000 J / kg gemessen, aber auch entspricht etwa 95% Luftfeuchtigkeit. Die Schlussfolgerung ist, dass die Feuchtigkeit in jedem Boden sich immer der Sättigung annähert, außer in einer flachen Verdunstungsschicht in der Nähe der Oberfläche.

Der WP4C verwendet die oben diskutierten Prinzipien, um das Wasserpotential in Boden, in Pflanzen, Samen und anderen porösen Materialien zu messen. Es ist auch möglich, mit dem WP4C und dem HYPROP eine vollständige Bodenfeuchtekurve zu ermitteln.

Erfahren Sie mehr über die Wasserverfügbarkeit in Boden und Pflanzen mit dem WP4C und HYPROP.

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