Welcher Bodensensor ist der richtige für Sie?

Soil moisture sensor: Which soil sensor is perfect for you?

Unter den Tausenden von von Experten begutachteten Veröffentlichungen, in denen METER-Bodensensoren verwendet werden, kristallisiert sich kein Typ als Favorit heraus. Die Wahl des Sensors sollte sich nach Ihren Bedürfnissen und Ihrer Anwendung richten. Nutzen Sie diese Überlegungen, um den perfekten Sensor für Ihre Forschung zu finden.

MITARBEITER

Welchen Bodenfeuchtesensor sollten Sie wählen?

Deciding how to measure soil moisture can be complicated, but METER’s easy, plug and play soil sensors simplify the process. When choosing a METER soil moisture sensor, the first thing to know is that all METER soil sensors have the same research-grade accuracy with minimum sensitivity to salts (<10 dS/m bulk EC), temperature gradients, and soil texture. Among the thousands of peer-reviewed publications using METER soil sensors, no soil moisture sensor or water potential sensor emerges as the favorite. Thus sensor choice should be based on your needs and application. Use the following considerations to help identify the perfect soil moisture sensor or water potential sensor for your research.  Explore the links for a more in-depth look at soil moisture definitions, terms, and topics.

A photograph of TEROS 12 soil moisture sensor with ZL6 data logger
TEROS 12 Bodenfeuchtesensor mit ZL6 Datenlogger

MESSUNG DER BODENFEUCHTIGKEIT - WÄHLEN SIE DIE RICHTIGE MESSUNG

Volumetrischer Wassergehalt

Wenn Sie den Anstieg und Abfall der Wassermenge (oder des Prozentsatzes) im Boden messen möchten, benötigen Sie einen Wassergehaltssensor (Bodenfeuchtesensor). Der Boden besteht aus Wasser, Luft, Mineralien, organischem Material und manchmal auch aus Eis (Abbildung 1). Als Bestandteil macht das Wasser einen bestimmten Prozentsatz der Gesamtmenge aus. Um den Wassergehalt des Bodens direkt zu messen, können Sie den Prozentsatz auf Massenbasis (gravimetrischer Wassergehalt) berechnen, indem Sie die Wassermenge als Masse mit der Gesamtmasse aller anderen Bestandteile vergleichen. Da diese Methode jedoch sehr arbeitsintensiv ist, verwenden die meisten Forscher Bodenfeuchtigkeitssensoren, um eine automatisierte volumenbasierte Messung, den volumetrischen Wassergehalt (VWC), durchzuführen.

A diagram of soil constituents in a known volume of soil
Abbildung 1. Bodenbestandteile in einem bekannten Bodenvolumen. Die Summe aller Bestandteile beträgt 100%. Da der volumetrische Wassergehalt (VWC) gleich dem Wasservolumen geteilt durch das gesamte Bodenvolumen ist, würde der VWC in diesem Boden 35% betragen.

METER Bodenfeuchtesensoren verwenden Hochfrequenz-Kapazitäts-Technologie, um den volumetrischen Wassergehalt des Bodens zu messen, d.h. sie messen die Wassermenge auf einer Volumenbasis im Vergleich zum Gesamtvolumen des Bodens. Typische Anwendungen, für die Bodenfeuchtesensoren benötigt werden, sind die Charakterisierung von Wassereinzugsgebieten, die Planung der Bewässerung, das Management von Gewächshäusern, das Management der Düngung, die Pflanzenökologie, Studien zum Wasserhaushalt, die mikrobielle Ökologie, die Vorhersage von Pflanzenkrankheiten, die Bodenatmung, die Hydrologie und die Überwachung der Bodengesundheit. mehr erfahren über den volumetrischen Wassergehalt hier.

Wasserpotenzial

Wenn Sie wissen möchten, wie viel Wasser den Pflanzen zur Verfügung steht, wie hoch der Wasserstress für die Pflanzen ist oder wie viel Wasser sich bewegt (ob sich das Wasser bewegt und wohin es fließt), benötigen Sie zusätzlich zu einem Bodenfeuchtesensor einen Wasserpotentialsensor. Das Wasserpotenzial ist ein Maß für den Energiezustand des Wassers im Boden, oder anders ausgedrückt, dafür, wie stark das Wasser an der Bodenoberfläche gebunden ist. Diese Spannung bestimmt, ob Wasser für die Aufnahme durch die Wurzeln zur Verfügung steht oder nicht, und liefert einen Bereich, der angibt, ob Wasser für das Pflanzenwachstum zur Verfügung steht oder nicht. Außerdem bewegt sich Wasser immer von einem hohen zu einem niedrigen Wasserpotenzial, so dass Forscher das Wasserpotenzial nutzen können, um die Dynamik der Wasserbewegung zu verstehen und vorherzusagen. mehr erfahren über das Wasserpotenzial hier.

Laden Sie den "Leitfaden für Forscher zum Thema Wasserpotenzial" herunter

A diagram of an example water potential gradient in a system
Abbildung 2. Beispiel für ein Wasserpotentialgefälle in einem System. Der Boden liegt bei -0,3 MPa und die Wurzeln sind mit -0,5 MPa noch etwas negativer. Das bedeutet, dass die Wurzeln Wasser aus dem Boden anziehen. Dann fließt das Wasser durch das Xylem nach oben und durch die Blätter nach außen. Und die Atmosphäre mit -100 MPa ist die Ursache für dieses Gefälle.

Verstehen Sie Ihre Bodenart und -beschaffenheit

Im Boden kann man sich die Hohlräume (Poren) zwischen den Bodenpartikeln vereinfacht als ein System von Kapillarröhren vorstellen, deren Durchmesser durch die Größe der zugehörigen Partikel und deren räumlichen Zusammenhang bestimmt wird. Je kleiner diese Röhren sind, desto fester wird das Wasser aufgrund der Oberflächenassoziation gehalten.

Lehm hält das Wasser bei gleichem Wassergehalt fester als Sand, weil Lehm kleinere Poren enthält und somit eine größere Oberfläche hat, an die das Wasser gebunden werden kann. Aber auch Sand kann irgendwann so weit austrocknen, dass nur noch ein dünner Wasserfilm auf der Oberfläche vorhanden ist und das Wasser fest gebunden wird. Im Prinzip gilt: Je näher das Wasser an der Oberfläche ist, desto fester wird es gebunden. Da das Wasser in einem sandigen Boden locker gebunden ist, wird die Wassermenge schnell verbraucht und wieder aufgefüllt. Lehmböden halten das Wasser so fest, dass die Wasserbewegung langsam ist. Es ist jedoch immer noch Wasser verfügbar.

Hinweis: Verwenden Sie den PARIO Bodenbeschaffenheitsanalysator, um die Identifizierung von Bodenart und -beschaffenheit zu automatisieren.

The soil textural triangle
Abbildung 3. Das Dreieck der Bodentextur

Zwei Messungen sind besser als eine

Bodenfeuchtesensoren können bei allen Bodentypen und -strukturen den Wasseranteil effektiv messen. Doppelte Messungen - die Verwendung beider Arten von Bodensensoren: ein Sensor für das Wasserpotenzial und ein Sensor für die Bodenfeuchtigkeit - liefern den Forschern ein Gesamtbild der Bodenfeuchtigkeit und sind viel effektiver bei der Bestimmung, wann und wie viel bewässert werden muss. Die Daten zumWassergehalt zeigen subtile Veränderungen durch die tägliche Wasseraufnahme und geben auch an, wie viel Wasser ausgebracht werden muss, um die Wurzelzone auf einem optimalen Niveau zu halten. Die Daten zum Wasserpotenzial bestimmen, wie hoch dieses optimale Niveau für einen bestimmten Bodentyp und eine bestimmte Bodenbeschaffenheit ist. Lesen Sie hier mehr darüber, wie dies funktioniert.

Graph of water content and water potential data for turfgrass. Researchers can use dual measurements to observe where water content declines and at what percentage the plants begin to stress
Abbildung 4. Daten zum Wassergehalt und zum Wasserpotenzial von Rasengras. Forscher können mit Hilfe von Doppelmessungen beobachten, wo der Wassergehalt abnimmt und bei welchem Prozentsatz die Pflanzen zu stressen beginnen. Es ist auch möglich zu erkennen, wann der Boden zu viel Wasser hat: Der Wassergehalt liegt über dem Wert, bei dem die Wasserpotenzialsensoren anfangen, Pflanzenstress zu erkennen. Anhand dieser Informationen können die Forscher den optimalen Bereich für Rasen bei 12% bis 17% volumetrischem Wassergehalt ermitteln. Alles, was unter oder über diesem Bereich liegt, ist zu wenig oder zu viel Wasser.

Verschaffen Sie sich einen Überblick mit den Kurven der Feuchtigkeitsabgabe

Die doppelte Messung des Wassergehalts und des Wasserpotenzials ermöglicht auch die Erstellung vonIn-situ-Bodenfeuchteabgabekurven (oder Bodenwasserkennlinien) wie der folgenden (Abbildung 5), die die Beziehung zwischen Wasserpotenzial und Wassergehalt detailliert darstellen. Wissenschaftler und Ingenieure können diese Kurven im Labor oder im Feld auswerten und viele Dinge über den Boden verstehen, wie z.B. die hydraulische Leitfähigkeit und die gesamte Wasserverfügbarkeit. Erfahren Sie hier mehr über Retentionskurven.

Haben Sie Fragen? Sprechen Sie mit einem Experten

A graph of turfgrass soil moisture release curve
Abbildung 5. Rollrasen Retentionskurve (schwarz). Die anderen Farben sind Beispiele für Feuchtigkeitsabgabekurven für verschiedene Bodentypen.

WÄHLEN SIE DEN RICHTIGEN BODENFEUCHTESENSOR

Lebenserwartung ist wichtig

Für Forscher ist es wichtig zu wissen, wie lange ein Experiment laufen wird, damit sie einen Bodenfeuchtesensor wählen können, der ihren Erwartungen entspricht. METERs 10HS Bodenfeuchtesensor und EC-5 Bodenfeuchtesensor von METER verfügen über eine Umspritzungstechnologie, die bei normalem Gebrauch im Feld etwa 3 bis 5 Jahre hält (weniger bei warmen/feuchten Bedingungen). Die robusten Bodensensoren TEROS 11, TEROS 12, TEROS 10 und TEROS 54 halten dank einer verbesserten Polyurethanfüllung (Epoxid) doppelt so lange wie unsere Standardsensoren. Labortests zeigen, dass diese Sensoren mehr als 10 Jahre halten, bevor Wasser in die Platine eindringt. Wenn die Forschungsumgebung tropisch-warm und typisch feucht ist, sollten Sie immer einen langlebigen Sensor wählen.

Welcher Sensor für welchen Zweck?

Die Bodenfeuchtesensoren von METER reagieren nur minimal auf die Temperatur, aber wenn die Installationstiefe gering ist und der Standort exponiert ist, müssen Temperatureinflüsse berücksichtigt werden. Die Bodenfeuchtesensoren TEROS 11 und TEROS 12 sowie die Bodenfeuchtesonde TEROS 54 haben einen eingebauten Thermistor, der neben der Bodenfeuchtigkeit auch die Temperatur misst. Dadurch sind keine zusätzlichen Temperatursensoren an jeder Messstelle erforderlich. Die TEROS 54 Profilsonde misst den Bodenwassergehalt und die Bodentemperatur in mehreren Tiefenplug- und Spielräumen, so dass Sie mit jedem Datenloggeranschluss mehr Messungen durchführen können.

Forscher, die neben dem Wassergehalt auch die elektrische Leitfähigkeit(EC) messen möchten, sollten sich für den TEROS 12 Bodenfeuchtesensor entscheiden. Mit diesem Sensor können Sie die Reaktion der EC auf Salze und Düngemittel im Boden messen. EC-Messungen erfordern einen guten Kontakt zwischen den Edelstahlelektroden des Sensors und dem Boden.

Für reine Bodenfeuchtigkeitsmessungen bevorzugen viele Wissenschaftler das TEROS 10. Er ist einfach zu installieren, kostengünstig und zuverlässig - perfekt für große Projekte, bei denen Sensoren in großer Zahl benötigt werden. Bei schwierigen (harten oder steinigen) Böden, Blumenerde und erdlosen Medien empfehlen wir die Verwendung von Sensoren der Serie TEROS , um einen guten Bodenkontakt zu gewährleisten und Luftlücken im Boden oder Substrat zu kompensieren.

Alle METER Bodenfeuchtesensoren sind Plug-and-Play mit METER-Datenloggern. Sie lassen sich auch mit Loggern von Drittanbietern integrieren, die das SDI-12-Protokoll verwenden. Verwenden Sie die ZL6 für eine einfache Datenerfassung von entfernten Standorten aus, oder Sie können die Daten manuell herunterladen.

 

A researcher holding a TEROS 12 over a wheat field
Wir empfehlen die TEROS 12 für fast jede Anwendung

Wie METER Wassergehaltssensoren Gegenüberstellung mit anderen Methoden

In diesem 20-minütigen Webinar entmystifiziert Dr. Colin Campbell die Unterschiede zwischen den Methoden zur Messung des Bodenwassergehalts. Er untersucht die wissenschaftliche Messtheorie sowie die Vor- und Nachteile der einzelnen Methoden. Er erklärt auch, welche Technologie für die verschiedenen Arten von Feldforschung geeignet ist und warum es bei der modernen Sensorik um mehr als nur den Sensor geht.

Lernen Sie: 

  • Messtheorie hinter der gravimetrischen Methode, Kapazität, Reflektometrie im Zeitbereich (TDR), Transmission im Zeitbereich (TDT), Reflektometrie im Frequenzbereich (FDR), Widerstandssensoren und mehr
  • Welche Technologie eignet sich für unterschiedliche Situationen vor Ort?
  • Welche Faktoren bei der Auswahl eines Sensortyps wichtig sind
  • Warum einige Methoden nicht für die Forschung geeignet sind
  • Wie moderne Sensorik mehr ist als nur der Sensor
  • Wie Sie ein gutes Preis-/Leistungsverhältnis für Ihre einzigartige Anwendung ermitteln

Variabilität zu verstehen kann schwierig sein

Die Variabilität der Bodenfeuchte innerhalb eines Untersuchungsgebiets ergibt sich aus Unterschieden in der Bodentextur, der Menge und Art der Vegetationsdecke, der Topographie, den Niederschlägen und anderen Wetterfaktoren, den Bewirtschaftungsmethoden und den hydraulischen Eigenschaften des Bodens (wie schnell sich das Wasser durch den Boden bewegt). Forscher sollten die Variabilität der Landschaftsmerkmale berücksichtigen, um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie viele Probenahmestellen erforderlich sind, um die Vielfalt der Bodenfeuchtigkeit zu erfassen. Wissenschaftler messen oft die Bodenfeuchtigkeit in verschiedenen Tiefen, um die Auswirkungen der Bodenvariabilität zu verstehen und um zu beobachten, wie sich das Wasser durch das Bodenprofil bewegt. Große Forschungsgebiete oder Standorte mit hoher Variabilität erfordern oft eine große Anzahl von Bodenfeuchtesensoren. Der EC-5 Bodenfeuchtesensor oder der TEROS 10 Bodenfeuchtesensor sind eine wirtschaftliche Wahl für Wissenschaftler, die ein großes Bodensensornetzwerk benötigen. Der TEROS 11 Bodenfeuchtesensor und der TEROS 12 Bodenfeuchtesensor, unsere neuesten Sensoren, haben ein größeres Einflussvolumen (1 Liter), was dazu beitragen kann, Schwankungen auszugleichen.

Daten zu den Auswirkungen der Installation

Die hochwertigen Forschungssensoren von METER liefern hervorragende Daten, aber die Benutzer müssen die Situation vor Ort verstehen, wenn sie die Installation vorbereiten. Alle dielektrischen Sonden sind zwischen den Zinken am empfindlichsten.

A diagram of the volume of influence of TEROS 12 soil moisture sensor
Abbildung 3. Idealisiertes Messvolumen des TEROS 12 Sensors von METER

Jeder Verlust des Kontakts zwischen der Sonde und dem Boden oder eine Verdichtung des Bodens innerhalb des Sensor-Messvolumens kann zu Messfehlern führen. Auch Wasser, das sich an der Oberfläche sammelt und bevorzugt durch die Installationslöcher der Sonde läuft, kann zu Messfehlern führen. Dies sind Aspekte, die bei der Wahl der besten Installationsmethode für einen bestimmten Standort oder Bodentyp zu berücksichtigen sind, und es bedeutet, dass die Nadelform, die Größe und die Haltbarkeit eines Bodenfeuchtesensors in schwierigen Böden von Bedeutung sind. Der neue TEROS Borehole Installation Tool Die neue Nadelform, die bei den Sensoren der Serie TEROS verwendet wird, eliminiert Luftspalten, Störungen im Boden und bevorzugte Strömung. Sehen Sie sich das Video an, um zu sehen, wie es funktioniert.

Wenn ein Boden zu steinig oder hart ist, um einen guten Kontakt zwischen Boden und Sensor zu gewährleisten, sollten Sie den TEROS 21 Wasserpotentialsensor verwenden. Der Wassergehalt kann aus den Daten des Wasserpotenzials berechnet werden, indem ein Retentionskurveberechnet werden, und der TEROS 21 kann verfüllt oder eingepackt werden. TEROS Für schwierige Böden empfehlen wir einstimmig die Verwendung von 10, 11 oder 12 Bodenfeuchtesensoren in Verbindung mit dem Installationswerkzeug.

Benötigen Sie eine höhere Genauigkeit für Ihren Bodenfeuchtesensor?

Für eine höhere Genauigkeit ziehen Sie eine bodenspezifische Kalibrierung in Betracht. Die Bodenfeuchtesensoren von METER messen den volumetrischen Wassergehalt des Bodens durch Messung der Dielektrizitätskonstante des Bodens, die eine starke Funktion des Wassergehalts ist. Allerdings haben nicht alle Böden die gleichen elektrischen Eigenschaften. Aufgrund von Schwankungen in der Schüttdichte, Mineralogie, Textur und dem Salzgehalt des Bodens ergibt die allgemeine mineralische Kalibrierung für die aktuellen METER-Sensoren eine Genauigkeit von etwa ± 3 bis 4 % für die meisten mineralischen Böden und von etwa ± 5 % für erdlose Wachstumssubstrate (Blumenerde, Steinwolle, Kokosfasern, usw.). Mit einer bodenspezifischen Kalibrierung erhöht sich die Genauigkeit jedoch auf ± 1 bis 2% für Böden und erdlose Substrate. METER empfiehlt Anwendern von Bodenfeuchtesensoren, eine bodenspezifische Kalibrierung durchzuführen oder unseren bodenspezifischen Kalibrierungsdienst zu nutzen, um die bestmögliche Genauigkeit bei der Messung des volumetrischen Wassergehalts zu erzielen.

Tabelle 1. Vergleichstabelle für Bodenfeuchtesensoren *Wählen Sie einen langlebigen Sensor wie TEROS , wenn die Feldbedingungen typischerweise warm und feucht sind
TEROS 11 und 12 TEROS 54 TEROS 10 EC-5 10HS
Maßnahmen TEROS 12: Volumetrischer Wassergehalt, Temperatur, elektrische Leitfähigkeit

TEROS 11: Volumetrischer Wassergehalt, Temperatur

Volumetrischer Wassergehalt, Temperatur

in sechs Tiefen

Volumetrischer Wassergehalt Volumetrischer Wassergehalt Volumetrischer Wassergehalt
Umfang des Einflusses 1010 mL 351 cm3 pro Segment 430 mL 240 mL 1320 mL
Messung Ausgang Digital SDI-12 Digital SDI-12 Analog Analog Analog
Feld Lebensspanne 10+ Jahre 10+ Jahre 10+ Jahre 3-5 Jahre* 3-5 Jahre*
Langlebigkeit Höchste Höchste Höchste Mäßig Mäßig
Installation Installationswerkzeug für hohe Genauigkeit Installationswerkzeug für hohe Genauigkeit Installationswerkzeug für hohe Genauigkeit Von Hand installieren Von Hand installieren

WÄHLEN SIE DEN RICHTIGEN FELDWASSERPOTENTIALSENSOR

Eine gute Messung des Wasserpotenzials hängt weitgehend von der Wahl des richtigen Instruments und dessen geschickter Verwendung ab. In einer idealen Welt gäbe es ein einziges Instrument, das das Wasserpotenzial einfach und genau über den gesamten Bereich von nass bis trocken messen würde. In der realen Welt gibt es eine Reihe von Instrumenten, jedes mit einem genau definierten Bereich. Abbildung 7 zeigt, dass der TEROS 21 Matrixpotentialsensor von METER für die Messung des Wasserpotentials im Bereich des pflanzenverfügbaren Wassers (Feldkapazität bis Lufttrocknung) geeignet ist. Der TEROS 22 Matrizensensor ähnelt dem TEROS 21, ist aber einfacher zu installieren (kein Ausheben von Gräben erforderlich). Sowohl der TEROS 21 als auch der TEROS 22 können über den gesamten Nässebereich messen. Labor- und Feldtests zeigen, dass diese Sensoren das Wasserpotenzial mit akzeptabler Genauigkeit mindestens bis zum permanenten Welkepunkt messen können. Das Tensiometer hat eine viel höhere Genauigkeit bei der Messung des Wasserpotenzials im nassen Bereich, wo die meisten Wasserbewegungen stattfinden. Nur Tensiometer sind in der Lage, hohe Wasserpotenzialbereiche direkt zu messen.

A graph showing a range comparison of various water potential instruments
Abbildung 7. Ein Vergleich der Reichweite verschiedener Wasserpotenzial-Instrumente.

Das Webinar von Dr. Colin Campbell (unten) "Wasserpotenzial 201: Die Wahl des richtigen Instruments" behandelt die Theorie der Wasserpotenzialinstrumente, einschließlich der Herausforderungen bei der Messung des Wasserpotenzials und der Auswahl und Verwendung verschiedener Wasserpotenzialinstrumente.

Sensoren für Matrixpotential

Die Feuchtigkeitssensoren TEROS 21 und TEROS 22 von METER bestehen aus einem Feuchtigkeitsgehaltssensor und einem porösen Substrat mit einer bekannten Feuchtigkeitsabgabekurve. Nachdem sich das poröse Material mit dem umgebenden Boden ins Gleichgewicht gebracht hat, misst der Feuchtigkeitssensor den Wassergehalt des porösen Materials, und der Sensor verwendet die Feuchtigkeitsabgabekurve, um den Feuchtigkeitsgehalt in das Wasserpotenzial zu übersetzen.

  • Reichweite vs. Genauigkeit: Die Reichweite eines Matrixpotentialsensorshängt von der Variation der Porengrößen im porösen Substrat ab; je größer die Bandbreite der Porengrößen, desto größer der Messbereich. Die im Handel erhältlichen Keramiken sind auf eine einheitliche Porengröße ausgelegt, was ihre Reichweite einschränkt. Die TEROS 21 und TEROS 22 verwenden eine Keramik, die speziell mit einer breiten Porengrößenverteilung für einen größeren Messbereich entwickelt wurde. Die Genauigkeit eines Sensors hängt jedoch davon ab, wie gut die Feuchtigkeitsabgabekurve das poröse Substrat in diesem speziellen Sensor charakterisiert. Je einheitlicher das Substrat von Sensor zu Sensor ist, desto genauer ist der jeweilige Sensor. Unterschiedliche Porengrößen führen zu Inkonsistenzen von Sensor zu Sensor und bringen diese beiden wichtigen Sensorziele in Konflikt miteinander.
  • Kalibrierung Lösung: Dieser Konflikt kann mit einer Werkskalibrierung jedes einzelnen Sensors gelöst werden. Dies war jedoch schon immer ein zeitaufwändiger und teurer Prozess. Die Genauigkeit von TEROS 21 und TEROS 22 beruht auf bahnbrechenden Werkskalibrierungsmethoden, die eine individuelle Kalibrierung der Sensoren mit einem automatischen Kalibrierungsgerät ermöglichen. Diese neuen Techniken machen TEROS 21 und TEROS 22 zum ersten kostengünstigen Vollbereichssensor für Matrixpotential mit einer Genauigkeit auf Forschungsniveau.
A researcher holding a TEROS 21 water potential sensor over the soil
TEROS 21 Sensor für das Wasserpotenzial

Tensiometer

Das Wasserpotenzial ist per Definition ein Maß für den Unterschied in der potenziellen Energie zwischen dem Wasser in einer Probe und dem Wasser in einem Referenzpool aus reinem, freiem Wasser. Das Tensiometer ist eine Konkretisierung dieser Definition.

Das Tensiometerrohr enthält ein Reservoir aus (theoretisch) reinem, freiem Wasser. Dieses Reservoir ist (durch eine durchlässige Membran) mit einer Bodenprobe verbunden. Dank des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik bewegt sich das Wasser vom Reservoir zum Boden, bis seine Energie auf beiden Seiten der Membran gleich ist. Dadurch entsteht in der Röhre ein Vakuum. Das Tensiometer verwendet einen Unterdruckmesser (Druckwandler), um die Stärke dieses Vakuums zu messen und das Wasserpotenzial in Form von Druck zu beschreiben.

Tensiometer sind wahrscheinlich die älteste Art von Wasserpotenzialinstrumenten (das ursprüngliche Konzept stammt mindestens von Livingston aus dem Jahr 1908), aber sie können sehr nützlich sein. Im nassen Bereich kann ein hochwertiges Tensiometer, wenn es geschickt eingesetzt wird, sogar eine ausgezeichnete Genauigkeit aufweisen. Und, wie bereits erwähnt, wird ein Tensiometer nicht von der Heterogenität des Bodens beeinflusst.

Die Reichweite des Tensiometers wird durch die Fähigkeit des Wassers im Inneren des Rohrs begrenzt, einem Vakuum standzuhalten. Obwohl Wasser im Wesentlichen inkompressibel ist, bilden Unstetigkeiten in der Wasseroberfläche wie Kanten oder Kieselsteine Keimbildungspunkte, an denen die starken Bindungen des Wassers unterbrochen werden und Kavitation (Niederdruck-Sieden) auftritt. Die meisten Tensiometer kavitieren bei -80 kPa, genau in der Mitte des pflanzenverfügbaren Bereichs. METER baut jedoch Tensiometer, die dank deutscher Präzisionsarbeit, sorgfältiger Konstruktion und fanatischer Liebe zum Detail zu modernen Klassikern werden. Diese Tensiometer haben eine hervorragende Genauigkeit und einen Messbereich von bis zu -85 kPa.

A photograph of the TEROS 32 tensiometer
TEROS 32 ist unser meistverkauftes Tensiometer

Welches Tensiometer für welchen Zweck?

Die Wahl des Tensiometers sollte sich nach der Anwendung richten. Das TEROS 31 ist ein kleines Labor-Tensiometer, das für punktuelle Messungen oder Säulenexperimente verwendet wird. Es ist möglich, das TEROS 31 im Feld für Stichproben zu verwenden, aber es ist unpraktisch, weil es im Labor nachgefüllt werden muss, wenn es kavitiert. Das TEROS 32 ist ein Feld-Tensiometer. Es ist mit externen Nachfüllröhrchen ausgestattet, die es überflüssig machen, das Tensiometer zum Nachfüllen aus dem Boden zu nehmen.

Die Wahl des Sensors hängt auch von den Anforderungen an die Datenerfassung ab. Der TEROS 32 liefert kontinuierlich und nahezu in Echtzeit Daten aus der Ferne mit ZENTRA Cloud. Er ist so konzipiert, dass er mit dem ZL6 Datenlogger und dem ProCheck Handlesegerät verbunden werden kann, was ihn zur besten Wahl für ein großes Sensornetzwerk macht. Der TEROS 31 arbeitet auch mit dem ZL6 und ZENTRA Cloud und dem ProCheck. Sowohl TEROS 31 als auch TEROS 32 können mit einem Campbell Scientific (oder ähnlichen) Datenlogger verbunden werden.

Verstehen Sie die Längen von Schaft, Kabel und Nachfüllschlauch

Das TEROS 32 Tensiometer wird normalerweise schräg im Feld installiert. Wir empfehlen die Verwendung eines METER-Feldbohrers, der speziell für die Installation dieses Tensiometers ausgelegt ist. Wir empfehlen auch die Verwendung einer Bewässerungsventilabdeckung zum Schutz der Tensiometerwelle.

Die benötigte Schachtlänge hängt von der Einbautiefe ab. Wenn Sie beispielsweise in einem Meter Tiefe messen und in einem Winkel installieren möchten, müssen Sie diesen Winkel kennen, um zu berechnen, wie lang der Schacht sein sollte. In der Regel wird er 10 bis 20 cm länger sein als die gewünschte Einbautiefe. Darüber hinaus müssen die Nachfüllschläuche zugänglich sein. Je tiefer das Tensiometer eingegraben wird, desto länger sollten die Schläuche sein, um die Oberfläche zu erreichen. Und schließlich hängt die Länge des Tensiometerkabels von der Nähe zum Datenlogger ab.

Tabelle 2. Vergleichstabelle der Wasserpotentialsensoren *mit Ausnahme des Em5b
TEROS 21 & TEROS 22 Matrizenpotential-Sensoren TEROS 31 Tensiometer TEROS 32 Tensiometer
Kosten $$ $$$ $$
Genauigkeit ±(10% vom Messwert + 2 kPa) von -100 bis -5 kPa ±0,15 kPa ±0,15 kPa
Reichweite 0 bis -100.000 kPa (1,70 bis 6,00 pF) -85 bis +50 kPa (bis zu -150 kPa während der Siedeverzugszeit) -85 bis +50 kPa
Energiebedarf 3,6-15 V, 10 mA 3,6- bis 28,0-VDC 3,6- bis 28,0-VDC
Messung Ausgang Digital SDI-12 DDI seriell, SDI-12 Kommunikationsprotokoll DDI seriell, SDI-12 Kommunikationsprotokoll
Methode zur Bestimmung des Wasserpotenzials Kalibrierte Methode: Kapazität einer Keramikmatrix, Sechs-Punkt-Kalibrierung Direkte Methode: Piezoelektrischer Drucksensor, Wheatstone-Vollbrücke Direkte Methode: Piezoelektrischer Drucksensor, Wheatstone-Vollbrücke
Datenlogger-Kompatibilität ZL6 Logger (und ZENTRA Cloud ), EM60 Logger, Campbell Scientific ZL6 Logger (und ZENTRA Cloud ), EM60 Logger, Campbell Scientific ZL6 Logger (und ZENTRA Cloud ), EM60 Logger, Campbell Scientific
Am besten für... - Langfristige Forschungsstudien
- Überwachung der natürlichen Umwelt -TEROS 22 ist die Version der nächsten Generation

von TEROS 21 mit einer einfacheren Installation (kein Ausheben von Gräben erforderlich)

- Säulen- und Punktmessungen im Labor
- Kleine Punktmessungen
- Langfristige Feldstudien
- Hydrologie der vadosen Zone

Ressourcen zur Definition von Bodenfeuchtigkeit

Kirkham, Mary Beth. Principles of soil and plant water relations. Academic Press, 2014.(Buch-Link)

Taylor, Sterling A., und Gaylen L. Ashcroft. Physikalische Edaphologie. Die Physik der bewässerten und unbewässerten Böden. 1972.(Buch-Link)

Hillel, Daniel. Grundlagen der Bodenphysik. Academic Press, 2013.(Buch-Link)

Dane, Jacob H., G. C. Topp, und Gaylon S. Campbell. Methoden der Bodenanalyse Physikalische Methoden. Nr. 631.41 S63/4. 2002.(Buch-Link)

Haben Sie Fragen zur Messung der Bodenfeuchtigkeit?

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

Wie Sie Daten zur Bodenfeuchtigkeit interpretieren

Tauchen Sie tief in die Messung der Bodenfeuchtigkeit ein. Im folgenden Webinar erläutert Dr. Colin Campbell, wie Sie überraschende und problematische Bodenfeuchtigkeitsdaten interpretieren können. Er erklärt Ihnen auch, was Sie in verschiedenen Boden-, Standort- und Umweltsituationen erwarten können.

Nehmen Sie an unserem Profikurs für Bodenfeuchtigkeit teil

In sechs kurzen Videos erfahren Sie alles, was Sie über den Wassergehalt und das Wasserpotenzial des Bodens wissen müssen - und warum Sie sie zusammen messen sollten. Außerdem lernen Sie die Grundlagen der hydraulischen Leitfähigkeit des Bodens kennen.

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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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