Die existentielle Bedeutung des Wassers ist natürlich fest im Kollektivbewusstsein der Menschen verankert und nicht zuletzt aufgrund dieser Erkenntnis wird das lebensspendende Element als eines der wertvollsten Güter der Zukunft gehandelt. Tatsächlich aber spielt diese wertvolle Ressource, abseits ihrer primären Nutzung als Nahrungsmittel, auch in anderen Bereichen des Systems Erde eine tragende Rolle, welche sich schlußendlich als ebenso lebensnotwendig für den Menschen erweist.
„Den Lauf des Wassers von den Bergen zu den Tälern, von dem Lande zum Meere sehen wir unaufhörlich vor unseren Augen sich vollziehen, und dennoch wird das Meer nicht voller und die Quellen und Ströme versiegen nicht.“ (Pfaff 1870) Diesen poetischen Ausführungen liegt die Tatsache zugrunde, dass die globalen Wasserressourcen durch verschiedene Speicherglieder hinweg einen geschlossenen Kreislauf bilden. Wassermengen die über den Ozeanen verdunsten werden zu einem Großteil in Form von Niederschlag an die Weltmeere retourniert. Ein kleiner Teil des verdunsteten Wassers wird durch den Wasserdampftransport der Atmosphäre über den Landmassen wieder abgeregnet.
Im Zuge meiner Seminararbeit möchte ich lediglich diesen kleineren Ausschnitt des globalen Wasserkreislaufs betrachten und mich vor allem mit den Charakteristika des Bodens als fundamentales Speichermedium auseinandersetzen. Beginnend werde ich die Prozesse und Mechanismen der Versickerung behandeln, um im Hauptteil meiner Proseminararbeit verstärkt die Wasserspeicherung in Böden, sowie dessen Bedeutung für Pflanzen zu beleuchten.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Der Weg des Wassers
2.1. Interzeption
2.2. Evapotranspiration
3. Oberflächenwasser und Infiltration
3.1. Oberflächenwasser
3.2. Infiltration
3.3. Exkurs: Struktur von Böden
3.3.1. Die Infitltrationsrate
3.3.2. Gesättigte und Ungesättigte Bodenzone
3.3.3. Einfluss des Menschen auf die Infiltrationskapazität
3.4. Stauwasser
3.4.1. Beispiel: Pseudogley
4. Haftwasser
4.1. Feldkapazität
4.2. Adsorptionswasser
4.3. Kapillarwasser
5. Bewegung des Wassers
5.1. Bewegung des Kapillarwassers
6. Bodenwasser und Pflanzen
7. Die Wasserspannungskurve
8. Schwarzerde
9. Tensiometer
10. Fazit
Zielsetzung & Themen
Diese Proseminararbeit untersucht die physikalischen Prozesse und Mechanismen des Bodenwassers, insbesondere die Versickerung sowie die Speicherung von Wasser im Boden. Ziel ist es, die Charakteristika des Bodens als Speichermedium und dessen existenzielle Bedeutung für Pflanzen und den globalen Wasserkreislauf darzulegen.
- Mechanismen der Infiltration und Interzeption
- Physikalische Bindungsformen des Bodenwassers
- Einfluss der Bodenstruktur auf die Speicherkapazität
- Bedeutung der Bodenfeuchte für die Vegetation
- Methoden zur Bestimmung der Wasserspannung
Auszug aus dem Buch
3.3.1. Die Infitltrationsrate
„Die Infiltrationsrate ist dasjenige Wasservolumen –ausgedrückt als Wasserhöhe- das in der Zeiteinheit je Flächeneinheit senkrecht in den Boden eindringt, Einnheit:mm/h.“ (Hölting & Coldeway 2009, S.34) Mit zunehmender Füllung der Bodenporen lassen die Anziehungskräfte entsprechend nach. Sowohl der anfängliche Wassergehalt des Bodens, als auch die fortschreitende Befeuchtung wirken sich somit direkt auf die Infiltrationsrate aus. Charakteristischerweise nimmt demnach die Infiltrationsrate bei einem Niederschlagsereignis anfänglich ab, und pendelt sich nach 1-2 Stunden in einen konstanten Wert ein. Die maximale von Böden aufnehmbare Wassermenge wird mit der Infiltrationskapazität beschrieben. (vgl. King & Schmitt 2002, S.364) Wie bereits erwähnt, spielt die Beschaffenheit des Bodens eine fundamentale Rolle. Eine grobe und sandige Textur des Bodens begünstigt einen raschen Versickerungsvorgang. Zudem führt ein hoher Gehalt an organischem Material (Wurzelgänge, Wurmröhren, Schwundrisse etc.) im Boden zu einer Auflockerung der Erdmasse, wodurch dieser Prozess ebenfalls beschleunigt wird. Umgekehrt vollzieht sich der Infiltrationsprozess bei feinkörnigen Böden (beispielsweise Tonböden) nur sehr langsam. Die bereits erwähnte Permeabilität von Böden möchte ich nun am Beispiel der drei wesentlichen Bodenhorizonttypen differenziert erläutern:
A-Horizont: Der A-Horizont eines Bodens zeichnet sich in der Regel durch seinen hohen Anteil an Humus, sowie mineralischen und organischem Material aus. Dementsprechend ist diese oberflächennahe Bodenschicht sehr gut durchlüftet und wasserdurchlässig.
B-Horziont: Dieser Bodenhorizont zeichnet sich durch Einlagerungen aus dem A-Horizont und /oder starke Verwitterungen aus. Charakteristischerweise erfolgt in dieser Schicht nur bei sehr trockenen Böden eine schnelle Infiltration.
C-Horizont: In dieser Bodenschicht befindet sich das zugrunde liegende Gestein, welches je nach Struktur über eine bessere oder schlechtere Durchlässigkeit verfügt. Bei Festgestein wird das Wasser nicht in Poren, sondern in den Klüften und Rissen des Gesteins festgehalten. (vgl. Hölting & Coldeway 2009, S. 35)
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Einführung in die Bedeutung des Wassers für das System Erde und Definition des Fokus auf Bodenwasser und Infiltration.
2. Der Weg des Wassers: Erläuterung der hydrologischen Prozesse wie Interzeption und Evapotranspiration im globalen Kreislauf.
3. Oberflächenwasser und Infiltration: Analyse des Versickerungsvorgangs, der Bodenstruktur, der Infiltrationsrate und des Phänomens Stauwasser.
4. Haftwasser: Definition und Differenzierung der verschiedenen Haftwasserformen wie Feldkapazität, Adsorptionswasser und Kapillarwasser.
5. Bewegung des Wassers: Untersuchung der vertikalen Wasserbewegung im Boden, speziell des kapillaren Aufstiegs.
6. Bodenwasser und Pflanzen: Beschreibung der Abhängigkeit der Pflanzengesundheit von Bodenwasser, Nährstofftransport und Saugkräften.
7. Die Wasserspannungskurve: Erläuterung der pF-Wert-Skala zur Bestimmung der Bodenfeuchte und Bindungsenergie.
8. Schwarzerde: Darstellung der Eigenschaften und Fruchtbarkeit eines spezifischen, bodenbiologisch aktiven Bodentyps.
9. Tensiometer: Vorstellung eines technischen Messinstruments zur Bestimmung der Wasserspannung im Boden.
10. Fazit: Zusammenfassende Betrachtung der gewonnenen Erkenntnisse über die funktionale Rolle des Bodens als Speichermedium.
Schlüsselwörter
Infiltration, Bodenfeuchte, Haftwasser, Feldkapazität, Kapillarität, Bodenstruktur, Wasserkreislauf, Transpiration, Adsorptionswasser, Wasserspannungskurve, pF-Wert, Tensiometer, Bodentypen, Saugspannung, Bodendurchlässigkeit
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die grundlegenden Prozesse der physischen Geographie in Bezug auf das Wasser im Boden, von der Infiltration über die Speicherung bis hin zur Pflanzenverfügbarkeit.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf den physikalischen Eigenschaften von Böden, den Bindungskräften des Wassers und den hydrologischen Prozessen in verschiedenen Bodenschichten.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, ein Verständnis dafür zu entwickeln, wie Böden als Speichermedium funktionieren und welche Faktoren die Wasserdynamik im Boden beeinflussen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es handelt sich um eine theoretische Arbeit, die auf einer umfassenden Literaturanalyse wissenschaftlicher geographischer Werke und Standardlehrbücher basiert.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden der Infiltrationsprozess, die verschiedenen Formen des Haftwassers, die Dynamik des Kapillarwassers und die Relevanz der Bodenfeuchte für Pflanzen erläutert.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Infiltration, Feldkapazität, Kapillarität, Bodenstruktur, pF-Wert und die verschiedenen Bodenwasserarten.
Warum spielt die Bodenstruktur eine so entscheidende Rolle?
Die Textur und Porengröße des Bodens bestimmen direkt, wie schnell Wasser versickern kann (Infiltration) und wie viel Wasser gegen die Schwerkraft gehalten werden kann (Feldkapazität).
Wie kann die Bodenfeuchte technisch bestimmt werden?
Ein Tensiometer ist ein geeignetes Instrument, um über die Saugspannung im Boden Rückschlüsse auf den aktuellen Wassergehalt zu ziehen.
- Arbeit zitieren
- Antonio Salmeri (Autor:in), 2012, Infiltration und Bodenfeuchte. Prozesse und Mechanismen der Versickerung. Wasserspeicherung in Böden und dessen Bedeutung für Pflanzen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/434960
