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Ratgeber

Tensiometer » Bodenfeuchtigkeit einfach messen

In Zeiten des fortschreitenden Klimawandels spielt die Bodenfeuchtigkeit eine wichtige Rolle. Lange Trockenzeiten nehmen ebenso zu wie Phasen starker Regenfälle. Leidtragende sind vor allem landwirtschaftliche Betriebe und Gärtnereien. Umso wichtiger ist die Kontrolle der Bodenfeuchte. Das übernehmen sogenannte Tensiometer.

Wie diese Geräte funktionieren und in der Praxis einzusetzen sind, erfahren Sie in unserem Ratgeber.



Wie nehmen Pflanzen Wasser auf?

Wasser wird im Boden als Film um jeden Bodenpartikel und durch seine Oberflächenspannung in den Porenräumen gespeichert. Wasser in den Porenräumen ist für Pflanzen am einfachsten aufzunehmen.

Der Wasserfilm um die einzelnen Bodenpartikel wird dagegen durch stärkere molekulare Kräfte gehalten, was die Aufnahme viel schwieriger macht.

Aufgrund der höheren Salzkonzentration in der Wurzel saugt die Pflanze Flüssigkeit aus dem Boden. Dieser Prozess der Wasserextraktion wird als Bodenwassersog oder Saugspannung bezeichnet, gemessen üblicherweise in Hektopascal, kurz hPA.

Hat der Boden die maximale Wasseraufnahme erreicht, muss die Pflanze einen Sog von etwa 140 bis 350 Hektopascal ausüben, um das benötigte Wasser zu erhalten.

Der permanente Verwelkungspunkt oder das Absterben der Pflanze tritt ein, wenn der Boden so trocken ist, dass die Pflanze über 1000 Hektopascal Saugkraft aufbringen muss, um ihren Wasserbedarf zu decken.



Funktionsprinzip eines Tensiometers

Ein klassisches Messgerät für Bodenwasser besteht in der Regel aus einem wassergefüllten Glas- oder Kunststoffrohr. Am unteren Ende des luftdichten Rohrs befindet sich ein Kegel aus porösen Materialien, zum Beispiel aus Ton oder Keramik. Die Struktur enthält zahlreiche Hohlräume, die wie Kapillare wirken. Wie ein Schwamm saugt der Kegel das Wasser aus dem Reservoir.

Wird nun das Tensiometer in den Boden gesteckt, passiert Folgendes: Ist das Erdreich trocken, herrscht in ihm gegenüber dem Kegel ein Unterdruck. Das Substrat zieht durch die Saugspannung Wasser aus dem Tensiometer, und zwar so lange, bis der Druckunterschied ausgeglichen ist. Genau der gegenteilige Effekt tritt bei nassem Substrat ein. Hier saugt der Kegel aufgrund des Unterdrucks im Rohr bis zum Druckausgleich die Feuchtigkeit aus dem Boden.

Die je nach Bodenfeuchte unterschiedlichen Drücke registriert in der Regel ein Manometer oder ein elektronischer Drucksensor auf der Basis eines Piezo-Kristalls. Die Skala beziehungsweise die Bandbreite der Messung reicht im Allgemeinen von 0 Hektopascal bei nassem Erdreich bis zu etwa minus 600 Hektopascal bei trockenem Substrat.



Einsatz von Tensiometern bei verschiedenen Bodenbeschaffenheiten

Klassische Tensiometer sind nur innerhalb bestimmter Grenzen zuverlässig. Zum Beispiel hängt die Messgenauigkeit von der Bodenbeschaffenheit ab. Je feiner die Bodenpartikel, desto mehr Flüssigkeit ist speicherbar – aber desto härter muss eine Pflanze arbeiten, um Feuchtigkeit aus dem Untergrund zu ziehen.

Sandböden mit gröberen Partikel speichern weniger Flüssigkeit, den Pflanzen steht somit ein größeres Wasserreservoir zur Verfügung. Tensiometer können daher in einem sandigen Untergrund einen größeren Bereich erfassen als in einem Erdreich mit hohem Tongehalt.

In sandigen Untergründen zeigt ein Messwert von minus 300 Hektopascal eine Bodenfeuchtigkeit von etwa 40 Prozent an. Hier benötigen die meisten Kulturen zusätzliches Bewässerungswasser. Das maximale Pflanzenwachstum liegt bei etwa 50 Prozent der Feldkapazität, was einem Messwert von etwa minus 200 Hektopascal auf dem Tensiometer entspricht. In sandigem Erdreich können diese Messgeräte die Bodenfeuchtigkeit von 100 bis 40 Prozent der Feldkapazität messen, da die relativ großen Porenräume das Bodenwasser bei niedrigeren Spannungen leichter abgeben.

Bei hohem Lehmanteil zeigt das Tensiometer etwa minus 200 Hektopascal an, wenn das Bodenwasser bei etwa 75 Prozent liegt. Lehm hält das Wasser mit größeren Spannungen als Sandböden. Tensiometer können die Feuchtigkeit in Lehmböden nur zwischen 100 und 75 Prozent der Kapazität messen, da die feineren Porenräume höhere Spannungen erzeugen.


Als Faustregel gilt: Die optimale Bodenfeuchte liegt bei minus 100 bis minus 350 Hektopascal. Steht der Zeiger des Manometers auf 0, ist der Boden eindeutig zu nass, bei minus 600 Hektopascal gefährlich trocken.



   

Vorteile und Nachteile von Tensiometern

✓  Schnelle und unkomplizierte Messung

✓  Einfache Installation

✓  Genaue Messwerte (selbst bei geringer Saugspannung)

✓  Geringe Anschaffungskosten

✗  Nur punktuelle Messung möglich

✗  Überwachung größerer Flächen nicht möglich

✗  Hohe Empfindlichkeit der Messgeräte

✗  Können bsp. bei Frost Schaden nehmen



   

Installation des Tensiometers

Eine bewährte Methode: Ein handelsübliches Rohr mit dem Durchmesser des Tensiometers wird – abhängig von der Pflanzenart –  zwischen 15 und 50 Zentimeter in den Boden getrieben und dann entfernt, um ein Loch von genau der richtigen Größe und Tiefe für das Tensiometer zu schaffen. Das gewährleistet einen guten Kontakt zwischen dem Boden und dem Messgerät bei minimaler Beschädigung der vorhandenen Wurzeln und Bodenstruktur. Der Einbau in ein Loch mit großem Durchmesser und die anschließende Verfüllung ist nicht zu empfehlen.

Bei der Platzierung von Tensiometern für die Beregnung ist es wichtig, dass sich keine Hindernisse zwischen dem Regner und dem Tensiometer befinden. Zudem sollte sich keine Pfütze an der Stelle der Installation bilden können.



FAQ – häufig gestellte Fragen zu Tensiometern

Wie kommt das Tensiometer zu seinem Namen?

Das lateinische Wort Tensio bedeutet so viel wie Spannung oder Ausdehnung. Im Tensiometer wird damit das kapillare Matrixpotential bezeichnet, genauer: die kohäsive Anziehungskraft zwischen einem Bodenteilchen und der Wasserfüllung in den Porenräumen der Matrix aus Bodenpartikeln, Wasser und Luft.


Welche Nachteile haben herkömmliche Tensiometer?

Die Messung mit einem Tensiometer funktioniert nur, wenn die Böden relativ feucht sind. Außerdem sollte das Gerät täglich kontrolliert werden – bei einem offensichtlich zu hohen Wasserverbrauch der Pflanzen können sich Luftblasen im Rohr befinden. Temperaturen unter dem Gefrierpunkt sind unbedingt zu vermeiden, die Eisbildung könnte das Tensiometer ernsthaft beschädigen. Das Gerät sollte aus dem Boden genommen und gelagert werden, bevor die Temperaturen unter den Gefrierpunkt fallen.


Gibt es auch automatische Tensiometer?

In landwirtschaftlichen Betrieben oder Gärtnerei sind häufig automatisch funktionierende Schalt-Tensiometer zu finden. Bei zu geringer Bodenfeuchte aktivieren Sensoren Magnetventile oder den Bewässerungscomputer. Nachteil: Diese Geräte benötigen elektrische Energie, müssen also über Kabel an eine Gleich- oder Wechselstromquelle angeschlossen sein. Die übliche Versorgungsspannung beträgt 24 Volt.