Bodeninfiltration und Trockenheit

Hitzewellen und Dürreperioden hinterlassen auf landwirtschaftliche Betriebe oft die Herausforderung, trockene Böden wieder zu befeuchten, vor allem wenn sie auch mit Bewässerungsbeschränkungen zu kämpfen haben. Denn wenn Böden erst einmal trocken und damit wasserabweisend geworden sind, kann es ein mühsames Unterfangen sein, den Wasserhaushalt wieder auf einen normalen Wert zu bringen.

Wie wird der Boden wasserabweisend?

Der Boden stößt Wasser aufgrund hydrophober Stoffe ab, also organische unpolare Moleküle, die eine geringe Löslichkeit haben. Sie reichern sich in Böden durch die Aktivität von Mikroorganismen oder als Produkt von sich zersetzendem Pflanzengewebe an. Sie bilden eine dünne wachsartige Schicht um einzelne Bodenpartikel und machen damit den Boden hydrophob (wasserabweisend). Je höher die Hydrophobie des Bodens ist, desto geringer ist die Infiltrationsrate von Wasser.

Wassermoleküle sind bipolar und haben starke Bindungskräfte: Sie ziehen Moleküle der gleichen Art an. Ihre starke Anziehungskraft zueinander und ihre schwache Fähigkeit, sich mit den wachsartigen Bodenpartikeln zu verbinden, führen zur Bildung von Tropfen mit einem sogenannten hohen Kontaktwinkel. Die entstandene hohe Oberflächenspannung verhindert, dass sich die Wassertröpfchen auf einer großen Oberfläche ausbreiten.

Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Boden wasserabweisend ist oder wird, wird nicht nur durch das Vorhandensein von hydrophoben Stoffen, sondern auch durch die Bodentextur bestimmt (Hunt und Gilkes, 1992). Grob strukturierte Sandböden zum Beispiel, die weniger als 5 % Ton enthalten, sind sehr anfällig dafür, wasserabweisend zu werden.

Abbildung 1: Wasser in hydrophoben Böden

Eine zusätzliche Bewässerung in solchen Situationen führt nur zu höheren Kosten für Wasser, Arbeit und Pumpen und hat nur geringe oder gar keine Auswirkungen auf die Verbesserung des Feuchtigkeitsgehalts des Bodens. Selbst ein minimales Maß an Wasserabweisung kann die Wasserbewegung im Boden negativ beeinflussen, was wiederum das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzen beeinträchtigt, was zu einer Verringerung des Ernteertrags und der Qualität des Endprodukts führt.

Wie funktionieren Bodenbenetzungsmittel?

Bodenbenetzungsmittel sind Produkte auf der Basis von Tensiden, die das Eindringen von Wasser verbessern und eine bessere Verteilung des Wassers im Bodenprofil sowohl horizontal als auch vertikal ermöglichen sollen.

Wenn sie mit Wasser vermischt werden, verringern die Wirkstoffe die Kohäsionskraft und erhöhen die Adhäsionskraft (die Kraft, die Wassermoleküle zu anderen Stoffen, z. B. Böden, anzieht), so dass der Boden das Wasser nicht mehr abweist.

Bodenbenetzungsmittel verhindern auch die Ansammlung von Wasser auf der Bodenoberfläche, indem sie die Oberflächenspannung des Wassers verringern. Einfach ausgedrückt, bestehen Tenside aus einem hydrophilen Kopf und einem hydrophoben Schwanz. Wenn sie mit Wasser vermischt werden, ragt der hydrophobe Schwanz aus der Wasseroberfläche heraus und verringert deren Oberflächenspannung. Eine geringere Oberflächenspannung verringert den Kontaktwinkel, so dass sich das Wasser über eine größere Oberfläche ausbreiten kann. Dies verringert die Wasserverluste durch Abfluss, insbesondere auf modellierten Böden (z. B. Gemüsebeeten, Dämmen nach dem Kartoffelanbau oder der Karottensaat), und verbessert die Wasserinfiltrationsrate.

Abbildung 2: Tensidmoleküle brechen die Oberflächenspannung von Wasser, wenn der wasserabweisende “Rest” über die Wasseroberfläche hinausragt

Abbildung 3: Wasser mit Netzmittel in hydrophobem Boden

Bei der Bewältigung hydrophober Böden ist die Kombination von agrotechnischen Verfahren wie Lehm und Furchensaat mit den neuesten Bodenbefeuchtungsmitteln ein wirksames Mittel zur Verringerung der Hydrophobie des Bodens. Indem man dem Wasser die Möglichkeit gibt, schneller in den Boden einzudringen, wird die Wasserverschwendung verringert und eine gesunde Wurzelentwicklung gefördert. Ein gesundes Wurzelsystem führt zu einer besseren Nährstoffaufnahme und einem besseren Pflanzenwachstum. Die Maximierung der Nutzung des Bewässerungswassers spart Kosten und führt zu Erträgen, die dem optimalen Potenzial der Pflanze entsprechen.

Reference

Quellen: Hunt, N. und Gilkes, B. (1992) Farm Monitoring Handbook.