Bodenwasser – Wasserbindungen, Wasserkapazität

Wasserbindungen

Wasserbindungen im Boden gehen hervor aus elektrostatischen Anziehungskräften zwischen Festkörpergrenzflächen, Ionen und H2O-Dipolen.

Alle festen Bodenpartikel besitzen an Oberflächen nicht abgesättigte elektrische Ladungen, die H2O-Dipole ausrichten und anziehen, so dass Bodenpartikel sich benetzen. Bodenpartikel mit negativen Überschussladungen (Tonminerale, Huminstoffe) können darüber hinaus Kationen adsorbieren. Adhäsionswasser der festen Bodenpartikel und Hydratationswasser der absorbierten Ionen bilden Adsorptionswasser.

Im Kapillaren Zusammenwirken von Kohäsionskräften, welche zwischen H2O-Dipolen wirken, und Adhäsionskräften, zwischen H2O-Dipolen und Festkörpergrenzflächen, kommt es zur Ausbildung von Menisken mit Oberflächenspannung. Diese wird umso größer, je kleiner der Durchmesser der Kapillaren ist.

Das so gebundene Wasser hat gegenüber freiem Wasser eine höhere Oberflächenspannung und damit niedrigeren Dampfdruck, wie das Wasser in kreisförmigen Kapillaren. Daher wird es auch als Kapillarwasser bezeichnet, auch wenn die Hohlräume im Boden nur ausnahmsweise kreisförmig gebildet werden.
Der Aufstieg von Menisken in Kapillaren liegt im Bestreben des Wassers, die Oberfläche gegen Luft zu verkleinern, begründet. Dies geschieht am wirkungsvollsten, wenn Poren mit relativ großer Oberfläche bei kleinem Volumen mit Wasser gefüllt werden.

Neben den von den Bodenpartikeln ausgehenden Kräften und der Schwerkraft können osmotische Kräfte wirken, wenn im Bodenwasser osmotisch wirksame Substanzen wie Salze gelöst sind. Sie sind jedoch nur in Salzböden, Salzmarschen, bei Überdüngung von Kulturböden mit Mineralsalzen oder bei Anwendung von Streusalz an Straßenrändern von Bedeutung.

Wasserkapazität

Unter Wasserkapazität versteht man die maximale Haftwassermenge. Sie gibt an, wie viel Wasser ein Boden ohne Beeinflussung von Evaporation längere Zeit gegen den Einfluss der Schwerkraft halten kann. Die Wasserkapazität kann angegeben werden in Masse-, Volumenprozent oder in mm Wassersäule und  wird auch als Feld-Kapazität (FK) oder Feld-Wasserkapazität bezeichnet .

Sie ist abhängig von Körnung, Bodengefüge, Gehalt an organischer Substanz, Art der Bodenkolloide und Art der adsorbierten Kationen. Die Werte der Feldkapazität sind dabei variabel.
In der Regel gilt: Sande < Lehm < Schluffe < Tone < Torfe.

Quellen

Dyck, S., Peschke, G. (1995): Grundlagen der Hydrologie. 3. Aufl., Berlin.

Scheffer, F., Schachtschabel P. (2010): Lehrbuch der Bodenkunde. 16. Aufl., Heidelberg.

Schroeder, D. (1992): Bodenkunde in Stichworten. 5. Aufl., Stuttgart.

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