Wie man das Wasserpotenzial misst
Gegenüberstellung aktuelle Methoden zur Messung des Wasserpotenzials und die Vor- und Nachteile jeder Methode.
Verfügbares Wasser für Pflanzen: Wie bestimme ich die Feldkapazität und den permanenten Verwelkungspunkt?
Bodenfeuchtesensoren und Wasserpotentialsensoren arbeiten zusammen um Ihnen genau zu zeigen, wann es Zeit ist, mit der Bewässerung zu beginnen und aufzuhören.
Das pflanzenverfügbare Wasser ist der Unterschied im Wassergehalt zwischen der Feldkapazität und dem permanenten Welkepunkt des Bodens oder des Nährbodens. Bei den meisten Kulturen kommt es zu Ertragseinbußen, wenn der Boden bis zum permanenten Welkepunkt austrocknet.
Bodenfeuchtesensoren maximieren die Ernteerträge
Um den Ernteertrag zu maximieren, sollte der Wassergehalt des Bodens zwischen der Feldkapazität und dem permanenten Welkepunkt liegen. Mit einigen grundlegenden Kenntnissen über die Bodenart können die Feldkapazität und der permanente Welkepunkt anhand von Messungen durch In-situ-Bodenfeuchtesensoren geschätzt werden. Kontinuierliche Daten zum Bodenwassergehalt helfen bei Entscheidungen zum Bewässerungsmanagement, um die Ernteerträge und die Wassernutzungseffizienz zu steigern.
Feldkapazität ist nicht dasselbe wie Sättigung
Die Feldkapazität ist der Wassergehalt des Bodens zwei bis drei Tage nach einem Regen- oder Bewässerungsereignis, wenn das restliche Wasser durch die Schwerkraft nach unten abgeführt wurde. Dabei wird davon ausgegangen, dass das Wasser aus dem Bodenprofil nur durch die Schwerkraft und nicht durch die Pflanzen oder durch Verdunstung entfernt wird. Aus diesem Grund werden Schätzungen der Feldkapazität in der Regel vor der Vegetationsperiode durchgeführt. In den USA und einigen anderen Ländern gilt der Boden als feldfähig, wenn das Wasserpotenzial im Boden bei -33 kPa liegt.
Die Feldkapazität ist nicht dasselbe wie die Sättigung. Wenn der Boden gesättigt ist, sind alle Räume zwischen den Bodenpartikeln mit Wasser gefüllt. Wenn die Feldkapazität des Bodens erreicht ist, enthalten die Räume zwischen den Bodenpartikeln sowohl Luft als auch Wasser. Die Struktur und Beschaffenheit des Bodens bestimmt, wie viel Wasser im Boden gehalten werden kann. Sand zum Beispiel kann nicht viel Wasser speichern, weil die großen Körner keine große Oberfläche haben. Daher kann die Feldkapazität eines sandigen Bodens bis zu 10% des volumetrischen Wassergehalts betragen. Tonpartikel hingegen sind oft wie umgedrehte Essteller geformt, die wahllos übereinander gestapelt sind und so eine große Oberfläche haben. Die große Oberfläche und die Struktur von Lehmböden führen zu Feldkapazitäten, die einen volumetrischen Wassergehalt von über 40 % erreichen können.
Dauerhaft welkende Böden sind nicht unbedingt "trocken".
Dauerhaftes Welken der Pflanzen tritt auf, wenn der volumetrische Wassergehalt im Boden zu niedrig ist, als dass die Wurzeln der Pflanzen Wasser aufnehmen könnten. Etwa die Hälfte des Wassers im Boden bei Feldkapazität wird zu fest gehalten, um für die Pflanzen zugänglich zu sein. Der Boden gilt als am permanenten Welkepunkt, wenn das Wasserpotenzial im Boden bei oder unter -1,5 MPa liegt. Der permanente Welkepunkt ist also der Wassergehalt des Bodens bei einem Wasserpotenzial von -1,5 MPa.
Ein Boden am permanenten Welkepunkt ist nicht unbedingt "trocken". Wenn der Wassergehalt eines Bodens unter dem permanenten Welkepunkt liegt, ist zwar noch Wasser im Boden vorhanden, aber die Pflanzenwurzeln können es nicht mehr erreichen.
Schätzung der Feldkapazität und des permanenten Verwelkungspunkts leicht gemacht
Angemessen genaue Schätzungen der Feldkapazität und des permanenten Welkepunkts erhalten Sie, wenn Sie die Beschaffenheit der Böden, mit denen Sie arbeiten, kennen. Wenn Sie nicht wissen, wie Sie Ihre Bodenbeschaffenheit bestimmen können, sehen Sie sich dieses kurze Video an.
Sie können Ihren Feldkapazitätswert auch auf dem Feld mit METER Bodenfeuchtesensoren bestimmen. Die nachstehende Methodik ist eine grobe Anpassung aus Methods of Soil Analysis, Vol. 4 Methodology (Dane und Topp, 2002).
Diese Tests werden am besten vor der Wachstumsperiode durchgeführt, da eine der Annahmen dieser Schätzung ist, dass das Wasser nur durch die Schwerkraft aus dem Bodenprofil entfernt wird.
Installieren Sie in einem repräsentativen Teil des Feldes vor Beginn der Vegetationsperiode METER Bodenfeuchtesensoren in den Bodentiefen, in denen Sie das verfügbare Wasser für die Pflanzen bestimmen möchten. Wir empfehlen mindestens drei Tiefen, die die frühe und mittlere Wachstumszone sowie die Wurzelzone abdecken.
Beobachten Sie die Bodenfeuchtigkeit unmittelbar nach einer Bewässerung oder einem Regenereignis. Nach drei Tagen haben sich die Wassergehaltswerte in den meisten Böden nicht mehr signifikant verändert, was darauf hindeutet, dass der verbleibende Wassergehalt (unter der Annahme, dass keine Verdunstung oder Transpiration stattfindet) als Feldkapazität angesehen werden kann. In einigen feiner strukturierten Böden kann es erforderlich sein, 4 bis 10 Tage zu warten, bis sich der Wassergehalt nicht mehr signifikant verändert.
Pflanzlich verfügbares Wasser: Bodenfeuchtigkeitsdaten vereinfachen den Prozess
Beispiel 1
In Abbildung 1 sind Bodenfeuchtesensoren in 0,5 m und 1 m Tiefe in einem Weinberg in Schlufflehm installiert. Am 13.11. und 17.11. haben zwei bedeutende Niederschlagsereignisse den Wassergehalt in beiden Tiefen erhöht. Nach dem zweiten Ereignis am 17.11. können Sie beobachten, wie das Bodenwasser abnimmt und schließlich abflacht. Um den 25.11. ändern sich die Wassergehalte nicht mehr so schnell, was darauf hindeutet, dass sich der Abtransport von Wasser aus dem Bodenprofil aufgrund der Schwerkraft verlangsamt hat. Da es an diesem Ort Winter ist, können wir davon ausgehen, dass die Evapotranspiration minimal ist.
Wir schließen daraus, dass die Feldkapazität bei 0,5 m 0,25 m3/m3 und bei 1 m 0,20 m3/m3 beträgt.
Beispiel 2
In Abbildung 2 sind Bodenfeuchtesensoren in 15 cm, 30 cm, 45 cm und 90 cm Tiefe in einer Obstplantage im Sand installiert. Am 28.7. haben zwei große Niederschlagsereignisse den Wassergehalt im gesamten Bodenprofil erhöht. Wir werden uns auf den Sensor in 45 cm Tiefe konzentrieren, der gelb markiert ist. Es dauerte fast einen ganzen Tag, bis das Wasser des Sturms den 45-cm-Sensor erreichte. Unser Spitzenwert beginnt also am 29.7. und nicht am 28.7. Sie können beobachten, wie das Bodenwasser schnell abnimmt und schließlich zwischen dem 30.7. und 31.7. oder zwei bis drei Tage nach dem großen Niederschlagsereignis abflacht, was darauf hindeutet, dass sich der Abtransport von Wasser aus dem Bodenprofil aufgrund der Schwerkraft verlangsamt hat. Der Juli ist nicht die beste Zeit, um die Feldkapazität zu bestimmen. Wir können also nicht davon ausgehen, dass die Evapotranspiration minimal ist, aber wir vergessen oft, diese Tests im Frühjahr durchzuführen, so dass dies ein realistisches Beispiel ist.
Wir schließen daraus, dass die Feldkapazität bei 45 cm 10% VWC beträgt.
Die WP4C bestimmt für Sie den dauerhaften Verwelkungspunkt
Während die Feldkapazität auf der Grundlage der oben genannten Arbeiten leicht geschätzt werden kann, ist die Schätzung des permanenten Welkepunkts etwas schwieriger. Spezielle Instrumente wie das WP4C ist für genaue Schätzungen erforderlich. Für die meisten Studien empfehlen wir entweder die Schätzung des permanenten Welkepunkts anhand der Bodentextur oder die Verwendung eines WP4C zur Bestimmung des permanenten Welkepunkts(siehe wie). Wenn Sie keinen Zugang zu einem WP4C haben, kann der METER-Retentionskurven-Konstruktionsservice die Feldkapazität und den permanenten Welkepunkt Ihres Bodens für Sie bestimmen.
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Unsere Wissenschaftler verfügen über jahrzehntelange Erfahrung in der Unterstützung von Forschern und Landwirten bei der Messung des Kontinuums zwischen Boden, Pflanze und Atmosphäre.
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Referenz
Dane J, Topp C. 2002. Methods of soil analysis vol. 4. Madison (WI): Soil Science Society of America, Inc.(Artikel Link)
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Sehen Sie sich das Webinar unten an, um mehr zu erfahren:
- Warum Bodenfeuchtigkeit mehr als nur eine Menge ist
- Wassergehalt: was er ist, wie er gemessen wird und warum Sie ihn brauchen
- Wasserpotenzial: was es ist, wie es sich vom Wassergehalt unterscheidet und warum Sie es brauchen
- Ob Sie den Wassergehalt, das Wasserpotenzial oder beides messen sollten
- Welche Sensoren welche Art von Parameter messen
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Einblicke in die Messung
Definition des Wasserpotenzials - Was es ist. Wie man es verwendet.
Verstehen Sie die verschiedenen Komponenten des Wasserpotenzials und wie Sie sie verwenden können. Das Wasserpotenzial ist die Energie, die pro Wassermenge erforderlich ist, um eine infinitesimale Wassermenge von der Probe zu einem Referenzpool aus reinem, freiem Wasser zu transportieren.
So modellieren Sie das verfügbare Wasser der Pflanzen
Dr. Gaylon Campbell, ein weltbekannter Bodenphysiker, lehrt Sie, was Sie für einfache Modelle der Bodenwasserprozesse wissen müssen.
