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Wasserpotential: Probenstörung vs. Genauigkeit

Wasserpotential: Probenstörung vs. Genauigkeit

Wasserpotential: Verringert eine Probenstörung zwangsläufig die Genauigkeit?

Wer dem Boden eine Probe für eine Laboranalyse entnimmt, tut das aus zwei Gründen. Einerseits um das Wasserpotential des Bodens zu bestimmen, andererseits um die Feuchtigkeits-Freisetzungskurve zu ermitteln. Egal aus welchem Grund: Wer ein genaues Messergebnis will, muss sich mit der Frage der Probenstörung auseinandersetzen. Und hier sehen Sie den Grund:

Je näher das Wasser der Oberfläche ist, desto fester wird es gebunden.

In Bodenproben können die Hohlräume (Poren) zwischen Bodenpartikeln als ein System von Kapillarrohren betrachtet werden. Der Durchmesser wird dabei durch die Größe der zugehörigen Partikel und ihre räumliche Verbindung bestimmt. Je kleiner die Kapillarröhren sind, desto fester wird Wasser gebunden.

Bei gleichem Wassergehalt hält Lehm das Wasser stärker als Sand. Und zwar aus dem Grund, weil Lehm kleinere Poren enthält und damit dem Wasser mehr Fläche gibt, sich zu halten. Aber auch Sand kann bis zu dem Punkt austrocknen, wo nur noch ein dünner Wasserfilm auf der Oberfläche vorhanden ist und das Wasser ansonsten eng gebunden ist.

Stichprobenstörungen ist entscheidend … manchmal.

Stichprobenstörungen wird ein Problem, das vom Wasserpotential der Probe abhängig ist. Grundsätzlich kann man sagen: Je weniger negativ (feucht) das Wasserpotential ist, desto größer wird der Einfluss der Probenstörung auf das Messergebnis sein. Die folgende Berechnung zeigt, dass spezifische Porengrößen mit spezifischen Wasserpotentialen verbunden sind (siehe Tabelle 1):

 

 MPapFPore Diameter (μm)
-0.0011.01290.08
-0.012.0129.01
Field Capacity-0.0332.538.79
-0.13.012.90
-1.04.010.29
Perm. Wilting Pt.-1.54.180.19
-105.010.03
Air Dry-1006.01
Oven Dry-10007.01
Table 1. Water potential units: MPa comparison to pore diameter and pF

Wird eine Probe mit einem geringen Wasserpotential gestört, zum Beispiel am permanenten Welkepunkt (-1,5 MPa), so sind die Poren, die noch mit Wasser gefüllt sind, mit etwa 0,2 μm Durchmesser viel zu klein, und durch die Probeentnahme zerstört zu werden. Sie können also davon ausgehen, dass Ihre Wasserpotentialmessungen nur unmerklich beeinträchtigt werden. Wird eine Probe aus einem Boden mit höherem Wasserpotential gestört, z.B. bei einer Feldkapazität von -0.033 MPa, ist es viel wahrscheinlicher, dass die Wasserpotentialmessung fehlerhaft wird. Denn hier sind die Poren etwa 9 μm groß

Sind Hygrometer empfindlich? Kommt drauf an.

Es gibt bei hohen Wasserpotentialbereich aber noch weitere Dinge zu beachten. Wenn Ihr Taupunktspiegelsensor nur bis zu -1000 kPa misst, wird die Stichprobenstörung kein Problem sein. Die Poren, die zerstört werden, werden wahrscheinlich größer sein als Poren, die das Wasser halten – was grundsätzlich jenseits der Genauigkeit Ihres Messgerätes liegt. Moderne Hygrometer messen heute bis zu einer oberen Grenze von -100 kPa – hier kann die Stichprobenstören den messbaren und fehlerhaften Unterschied ausmachen.

Tensiometer sind besonders empfindlich für gestörte Proben.

Wenn Sie mit einem Tensiometer messen (misst 0 kPa bis -80kPa), ist es extrem wichtig, dass Ihre Proben intakt bleiben. Tensiometer decken den leeren Bereich der größten Poren des Bodens ab. Ein in den Boden geschlagener Probenring sorgt dafür, dass die Probe intakt bleibt und die Messergebnisse nicht verfälscht werden. Es ist die aktuell beste Methode, um sicherzustellen, dass Bodenporen ungestört bleiben und um eine genaue Wasserpotentialmessung durchzuführen.

Für eine eingehendere Untersuchung der Auswirkungen einer Probestörung, lesen Sie unsere Taupunktspiegel-Abhandlung.

 

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