Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts im Boden

Die im Boden gehaltene Wassermenge ist ein wichtiger Bestandteil biologischer und ökologischer Prozesse und wird in Anwendungen wie Landwirtschaft, Erosionsschutz, Hochwasserschutz und Dürrevorhersage eingesetzt.

Böden enthalten typischerweise eine endliche Menge Wasser, die als Bodenfeuchtigkeitsgehalt ausgedrückt werden kann. Feuchtigkeit existiert im Boden innerhalb der Porenräume zwischen Bodenaggregaten, genannt Interaggregatporenraum, und innerhalb der Poren in den Bodenaggregaten selbst, genannt Intra-Aggregatporenraum. Wenn der Porenraum vollständig von Luft besetzt ist, ist der Boden vollständig trocken. Wenn alle Poren mit Wasser gefüllt sind, ist der Boden gesättigt.

Die Messung der im Boden enthaltenen Wassermenge oder des Bodenfeuchtigkeitsgehalts ist für das Verständnis der Bodeneigenschaften und der Arten von Pflanzen und Mikroorganismen, die sich darin befinden, von wesentlicher Bedeutung.

In diesem Video werden die Grundlagen der Bodenfeuchte vorgestellt und das Verfahren zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts im Labor demonstriert.

In Außenumgebungen wird dem Boden Wasser auf natürliche Weise durch Regenfälle oder absichtlich durch Bewässerung von Pflanzen zugesetzt. Wenn sich die Poren im Boden auf Kosten der Luft mit Wasser füllen, nimmt die Bodenfeuchtigkeit zu. Wenn alle Poren mit Wasser gefüllt sind, ist der Boden gesättigt. Wenn der Boden an der Oberfläche gesättigt ist, wird überschüssiges Wasser nach unten durch Poren in tieferen Boden auslaugen. Das Auslaugen wird fortgesetzt, bis nicht mehr genügend Wasser vorhanden ist, um den gesamten Porenraum zu sättigen. An dieser Stelle enthalten Poren etwas Luft und dünne Feuchtigkeitsfilme. Die Wasserfilme in den Poren werden durch die Oberflächenspannung der Bodenkolloide gehalten, so dass das Wasser nicht mehr auslaugt.

Nachdem die Auslaugung gestoppt wurde und überschüssiges Wasser aus dem Boden abgelassen wurde, wird der Boden als Feldkapazität beschrieben. Boden bei Feldkapazität hat Poren, die teilweise mit Luft gefüllt sind, umgeben von Feuchtigkeitsfilmen. Boden bei Feldkapazität ist optimal für Pflanzenwachstum und aerobe Bodenmikroorganismen, da sowohl Luft als auch Wasser verfügbar sind. Im Gegensatz dazu schafft gesättigter Boden, in dem alle Poren mit Wasser gefüllt sind, eine anaerobe Umgebung, die Pflanzen abtöten und aerobe Bodenmikroben unterdrücken kann.

Die Masse des feuchten Bodens besteht aus der Masse der trockenen Bodenpartikel plus der Masse des Wassers im Boden. Die Trockenmasse der Bodenpartikel ist fest, während die Wassermenge im feuchten Boden variieren kann. Daher wird der Feuchtigkeitsgehalt eher auf Trockenbasis als auf Gesamtmassebasis berechnet, um die Konsistenz zu gewährleisten. Der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens wird als das Verhältnis der im Boden gehaltenen Wassermasse zum trockenen Boden beschrieben. Die Wassermasse wird durch den Unterschied vor und nach dem Trocknen des Bodens bestimmt.

Das folgende Experiment wird zeigen, wie der Bodenfeuchtigkeitsgehalt im Labor mit diesen Prinzipien gemessen werden kann.

Sammeln Sie zunächst Bodenproben und übertragen Sie sie ins Labor. Bodenproben können auf dem Feld mit einer Bodenschnecke oder einer Kelle gesammelt werden. Die Verwendung einer Bodenschnecke ermöglicht die Beprobung des Bodens in bestimmten Tiefen. Übertragen Sie sie ins Labor. Wiegen Sie zwei Aluminiumschalen und notieren Sie das Gewicht jedes Gerichts genau. Etwa 20 g der feuchten Erde in jede Aluminiumschale geben und die Schale erneut wiegen. Subtrahieren Sie das Gewicht der leeren Schale von der vollen Schale, um das feuchte Bodengewicht zu erhalten.

Trocknen Sie anschließend den Boden über Nacht in einem auf 105 °C eingestellten Ofen. Legen Sie die Bodenproben zum Abkühlen auf die Tischplatte. Wenn die trockenen Bodenproben kühl sind, wiegen Sie sie erneut und notieren Sie das Gesamtgewicht. Subtrahieren Sie das Gewicht der Aluminiumschale und notieren Sie das Gewicht des trockenen Bodens.

Berechnen Sie den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens, indem Sie das Gewicht des trockenen Bodens vom Gewicht des feuchten Bodens subtrahieren und dann durch das Gewicht des trockenen Bodens dividieren.

Obwohl die Messung einfach ist, ist es wichtig, den Bodenfeuchtigkeitsgehalt zu bestimmen, um die Bodeneigenschaften besser zu verstehen.

Der Bodenfeuchtigkeitsgehalt spielt bei Umweltbelangen eine große Rolle, insbesondere wenn der Bodenabfluss berücksichtigt wird, der Düngemittel und Pestizide enthalten kann. In diesem Beispiel wurde der Bodenabfluss unter Verwendung einer simulierten Niederschlagsstudie analysiert, um die Retention einer Verbindung in feuchtem Boden zu bestimmen.

Boden, der Harnstoff enthielt, wurde in Bodenkästen verpackt und unter einem Niederschlagssimulator zusammengebaut. Der Bodenabfluss wurde gesammelt und die Harnstoffkonzentration im Abflusswasser berechnet. Die Menge an Harnstoff im Bodenabfluss war für Böden mit höherem Feuchtigkeitsgehalt höher, was darauf hinweist, dass Harnstoff in trockeneren Böden besser absorbiert wird als in feuchten.

Das Schicksal von Chemikalien im Boden kann auch durch direkte Porenwasserprobenahme mit einem Lysimeter analysiert werden, wie in diesem Beispiel gezeigt. In diesem Experiment wurden Lysimeter oder lange Metallrohre in Böden mit Rasengras installiert, um Porenwasser in vegetativen Böden zu analysieren.

Anschließend wurde der Porenwasserprobennehmer installiert und nach dem Auftragen von Chemikalien auf den Boden Wasser aus dem Lysimeter gepumpt. Das gesammelte Wasser wurde dann analysiert, und die Konzentration der angewandten Chemikalien korrelierte mit der Bodentiefe und dem Feuchtigkeitsgehalt.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Konzentration des Herbizids Mononatriummethylarsenat oder MSMA in den oberen 2 cm des Bodens am höchsten war.

Du hast gerade Joves Einführung in den Bodenfeuchtigkeitsgehalt gesehen. Sie sollten jetzt verstehen, wie Sie den Bodenfeuchtigkeitsgehalt im Labor genau messen können. Danke fürs Zuschauen!