10.4 Matrixpotential und Wassergehalt

Die Wassermenge, die bei einem bestimmten Matrixpotential an einem Ort in einem Boden vorliegt, ist vom Porenvolumen und von der Porengrößenverteilung abhängig. Der Verlauf der Beziehung zwischen Wassergehalt und Matrixpotential bzw. Wasserspannung ist daher für jeden Horizont und jede Schicht charakteristisch. Er wird als Wasserspannungskurve, pF-Kurve oder Bodenwassercharaktristik bezeichnet und ist eine Grundgröße für jegliche Berechnungen von Wasserbewegungen und anderen Größen des Wasserhaushalts (Scheffer/Schachtschabel 1998).

Abb. 10.7: Beziehung zwischen Wasserspannung und Wassergehalt (Wasserspannungs-, pF-Kurve) bei einem Sandboden, einem tonigen Schluffboden (Lößboden) und einem Tonboden (A-Horizonte) (nach Scheffer/Schachtschabel 1998, verändert).

Deutlich zu sehen ist der für die verschiedenen Bodenarten unterschiedliche Verlauf der pF-Kurve. Ursache ist die verschiedenartige Porengrößenverteilung. Einfluss haben Körnung, Gefüge und Hysteresis. Der Körnung entsprechend haben bei Sandboden Grobporen großen Anteil an der Wasserspeicherung, bei Schluffboden Mittelporen und bei Tonboden Feinporen. Der Einfluss des Gefüges tritt besonders bei quell- oder schrumpffähigen Tonböden zutage. Wenn Be- und Entwässerungsverlauf unterschiedlich sind, beschreibt die Kurve eine Hysteresis (Hysteresisschleife). Es gibt verschiedene Ursachen für Hysteresis, z.B. gegensätzliche Wirkung von Porenengpässen bei Be- und Entwässerung.

Abb. 10.8: Hysteresisschleife für einen Sandboden.

Hier ein paar weitere Erläuterungen zu oben genannten Begriffen, die vor allem für die Beschreibung des Bodenwasserhaushaltes wichtig sind:

Der pF-Wert ist der Logarithmus der Wasserspannung: pF = log ψm. Der Permanente Welkepunkt (PWP) ist der Wassergehalt, bei dem die Pflanzen irreversibel welken (bei pF = 4,2). Anders ausgedrückt, ist Wasser bis zu einem Druck von 15 Atmosphären angelagertes Wasser gerade noch pflanzenverfügbar. Der Wassergehalt, den ein Boden maximal in ungestörter Lagerung gegen die Schwerkraft zurückhalten kann, wird Feldkapazität (FK) genannt. Es wird der Wassergehalt nach 2 - 3 Tagen niederschlagsfreier Zeit nach voller Wassersättigung angegeben. Die nutzbare Feldkapazität (nFK) ist die Differenz aus Feldkapazität und permanentem Welkepunkt: nFK = FK - PWP. Früher wurde oft die effektive Wasserkapazität verwendet: die maximale Menge an Haftwasser, das angelagert werden kann.