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Vorrichtung zur Bestimmung des Wasserdrucks und/oder des Wassergehaltes
im Boden, insbes. für Blumentöpfe, Kulturbeete und dergleichen Vom Gesamtgehalt
des Bodens an Wasser ist bekanntlich nur ein Teil den Pflanzen verfügbar, der als
pflanzenverfügbares Wasser bezeichnet wird, während ein anderer Teil, das hygroskopische
oder tote Wasser, so fest verbunden ist, daß die Saugkräfte der Pflanzen zu seiner
Aufnahme nicht ausreichen. Für das Pflanzenwachstum ist die Kenntnis der Wassermenge,
die im Boden tatsächlich für die Pflanzen verfügbar ist, d. h. die Menge des pflanzenverfügbaren
Wassers, von besonderer Bedeutung. Man ist daher seit langem bemüht, die Kräfte
zu messen-, mit denen das Bodenwasser bei verschiedener Sättigung gebunden ist,
um die erhaltenen Werte zu den ebenfalls meßbaren Saugdrucken der Pflanzenwurzeln
in Beziehung zu setzen, und um aus beiden Größen das pflanzenverfügbare Wasser zu
errechnen. Für die Praxis, und insbesondere für die gärtnerische Praxis, befriedigende
oder sogar die automatische Bewässerung oder Beregnung von Kulturen nach der pflanzenverfügbaren
Wassermenge im Boden zulassende Meßvorrichtungen bestehen jedoch nicht, So kennt
man zur Bestimmung
des Gesamtwassers des Bodens hauptsächlich die
Maßnahme, den Boden bei Temperaturen von etwa 1050 C zu trocknen, um aus der Gewichtsminderung
auf den Wassergehalt zu schließen. Dieses Verfahren ist nur labormäßig durchführbar.
Es ist außerdem vorgeschlagen worden, aus den mit der Bodenfeuchtigkeit sich ändernden
spezifischen elektrischen Widerständen oder aus der Wärmeleitfähigkeit des Bodens
den Wassergehalt des Bodens zu bestimmen.
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Die Genauigkeit solcher Wasserbestimmungen leidet allerdings darunter,
daß die Messungen durch den Salzgehalt des Bodens erheblich beeinträchtigt werden.
Auch ist für die Praxis der meßtechnische Aufwand der derartige Messungen zu groß.
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Betrachtungen über das Verhalten des Wassers im Boden vom energetischen
her führten zum Begriff des Kapillar-Potentials. Dieses Kapillar-Potential stellt
den hygroskopischen Druck der Bodenfeuchtigkeit beim jeweiligen Feuchtigkeitsgehalt
eines Bodens dar. Man kann das Kapillar-Potential auch definieren als die Arbeit,
die notwendig ist, um eine bestimmte Menge Wasser aus dem Boden zu entfernen oder
ihn einzuverleiben. Eine anschauliche Messung des Kapillar-Potentials erfolgt in
Zentimeter Wassersäule, die dem Unter-oder Überdruck äquivalent ist, mit dem Wasser
entfernt oder dem Boden zugeführt wird.
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Jedenfalls ist das Kapillar-Potential umso größer, je geringer die
Wasserabsättigung des Bodens ist, oder umgekehrt. Die Bestimmung des sogenannten
Kapillar-Potentials wird mit Tensiometern durchgeführt. Diese bestehen im Prinzip
aus einer mit Wasser gefüllten Tonzelle, die mit einem Manometer verbunden ist und
in den Boden ein
gelassen wird, Je trockener der Boden ist, umso
mehr wandert das Wasser aus der Tonzelle nach außen, was am Manometer abgelesen
werden kann. Eine kontinuierlich arbeitende Vorrichtung, um mit Hilfe des Kapillar-Potentials
den Gehalt eines Bodens an pflanzenverfügbarem Wasser zu ermitteln, ist nicht bekannt.
Ist bei den benannten Tensiometern zur Ermittlung des Kapillar-Potentials z. B.
infolge trockenen Bodens die Wassersäule einmal abgesunken, also das Wasser aus
der Tonzelle nach außen gewandert, so tritt eine Rückwanderung bei Erhöhung des
Wassergehaltes im Boden, letzteres beispielsweise durch Gießen, nicht ein, Die Erfindung
hat sich die Aufgabe gestellt, eine für die Praxis, und insbesondere die gärtnerische
Praxis, d. h. nicht nur labormäßig brauchbare Vorrichtungen zu schaffen, mit der
auf einfachste Weise der Wasserdruck und/oder der Wassergehalt im Boden, insbesondere
in Blumentöpfen, Kulturbeeten und dergleichen, messend erfaßt sowie gegebenenfalls
zur automatischen Durchführung von Bewässerung-oder Beregnungsaufgaben, z. B. als
Istwertgeber, ausgenutzt werden kann.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Wasserdruckes
und/oder des Wassergehaltes im Boden, insbes. für Blumentöpfe, Kulturheete und dergleichen
und ist gekennzeichnet durch ein im wesentlichen-förmig gebogenes, umgekehrt U-förmig
angeordnetes Rohr, dessen einer Schenkel mit Filterabschluß versehen und zur Einführung
in den Boden bestimmt ist, dessen anderer Schenkel in ein offenes Quecksilbergefäß
eintaucht, und welches im übrigen mit Wasser gefüllt sowie über eine Länge des in
das Quecksilbergefäß eintauchenden Schenkels zur Ablesung der Höhe der Quecksilbersäule
eingerichtet
ist. Die erfingsgemäße Vorrichtung wird mit dem möglichst luftundurchlässingen durch
Filterabschluß abgedeckten Schenkel in dem zu messenden Boden eingeführt. Je nach
dem Wassergehalt übt der Boden auf den Filterabschluß eine mehr oder weniger starke
Saugwirkung aus, wodurch das Wasser aus dem U-förmigen Rohr unter Anheben der Quecksilbersäule
im anderen U-Schenkel in den Boden hineingesaugt wird. Die Saugwirkung des Bodens
kann durch die Höhe der Quecksilbersäule gemessen werden. Eine Skala kann zu diesem
Zweck angebracht sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich leicht auf einen
beliebigen für Kulteuren verwandten Boden einreichen und erlaubt dann sogar Absolutmessungen.
Darüberhinaus bereitet es keine Schwierigkeiten, den sogenannten Welkpunkt, d. h.
den Punkt, an dem die Pflnze zu welken beginnt, festzulegen. Bei der Pfege der Kulturen
ist dann lediglich darauf zu achten, daß die Quecksilbersäule unterhalb des als
Welkpunkt bezeichneten Punktes verbleibt. Tatsächlich nimmt das U-förmige Rohr bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wenn der Wasserbestand des Bodens erhöht wird,
das vorher abgegebene Wasser wieder auf, wobei sich die Quecksilbersäule nach unten
bewegt. Das Gewicht der Quecksilbersäule übt so eine Rücksaugwirkung aus und es
stellt sich das jeweilige Gleichgewicht ein. In dem bei den Kulturen durch Gießen
beeinflußbaren Schwankungbereich der Quecksilbersäule handelt es sich dabei praktisch
um das pflanzenverfügbare Wasser. Dabei mißt das Gerät den Saugdruck, den der Boden
zur Aufnahme des Wassers auf den Filterabschluß ausübt. Dieser Saugdruck, der in
etwa dem Kapillar-Potential nach dem bekannten Verfahren entspricht, kann auch durch
entsprechende Eichung der Skala unmittelbar als Druck abgelesen werden. Es ist aber
andererseits auch möglich, die Skala nach dem pflanzenverfügbaren Wassergehalt,
beispielsweise
in Grann Wsser pro Kilogramm Kulturboden zu eichen, was man insbs. dann durchführen
wird, wenn der Kulturboden in seiner Zusammensetzung sich nicht verändert. Jedenfalls
bereitet es keine Schwierigkeiten, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Blumen
in Kulturbeeten und Blumentöpfen oder im Freien so zu pflege, daß der Pflanze stets
pflanzenverfügbares Wasser in ausreichender Menge zur Verfügung stehund auch nicht
ein Überschuß an Wasser angeboten wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bedeutet
so eine wertvolle Hilfe für die Pflege von Kulturpflanzen.
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Im einzelnen läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auf verschiedene
Weise verwirklichen. Beispielsweise dadurch, daß der Filterabschluß als poröses
Keramikfilter, z. B. rohrförmiger Ausbildung, eingerichtet ist. Im allgemeinen wird
man das U-förmig gebogene Rohr als Glaskapillare ausführen und längs des Quecksilberschenkels
mit einer Skala versehen.
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Die Skala kann unmittelbar am Rohr angebracht, z. B. eingebrannt sein,
oder auch als besondere Skala am Rohr befestigt sein. Zweckmäßig ist ferner bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Quecksilbergefäß an das freie Ende des U-förmig
gebogenen Rohres angeschmolzen, und zwar derart, daß das Rohr bzw. die Kappilare
selbst in den Quecksilberspiegel eintaucht.
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Ein besonderer Vorschlag der Erfindung geht dahin, an dem im wesentlichen
U-förmig gebogenen Rohr eine Entlüftungseinrichtung vorzusehen. Diese Entlüftungseinrichtung
kann als Rückschlagventil ausgebildet sein, welches beispielsweise ein Absaugen
der Luft aus der Kapillare heraus zuläßt.
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Soweit die erfingsgemäßte Vorrichtung als Impulsgeber für eine automatische
Regeleinrichtung Verwendung finden soll, durch die beispielsweise eine automatische
Beregnung oder Bewässerung der Kulturen nach dem jeweiligen GehaLt des Bodens an
pflanzenverfügbarem Wasser durchgeführt wird, empfiehlt die Erfindung, längs des
Quecksilberschenkels Kontakte vorzunehmen, die Stromkreisen zugeordnet sind, welche
durch die in ihrer Höhe sich verändernde Quecksilbersäule geschlossen bzw. geöffnet
werden. Es kann zur Anpassung an unterschiedliche Böden oder Kulturen vorteilhaft
sein, verstellbare Kontakte oder eine Vielzahl von Auswahlkontakten vorzunehmen.
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Da man im ellgemeinen bei Pflanzenkulturen auch daran interessiert
ist, die Temparatur über dem Kulturboden zu messen, empfiehlt die Erfindung fernerhin,
die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Thermometer zu kombinieren, welches beispielsweise
an dem U-förmig gebogenen Rohr befestigt werden kann.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.
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Die Figur zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Bestimmung des Druckes und/ oder des Wassergehaltes im Boden.
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Die in der Figur dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen
aus einem U-förmig ausgebildeten, umgekehrt U-förmig geordneten Kapillar-Rohr 1.
Der eine Schenkel 1 a des Kapillar-Rohres ist mit einem Filterabschluß 2
versehen.
Als Filterabschluß 2 dient im Beispiel ein Keramikrohr poröser Ausführung. Die Porösität
des Keramikrohres ist möglichst fein gewählt. Der Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
der mit dem Keramikrohr 2 versehen ist, ist dazu bestimmt, in den Boden eingesteckt
zu werden. Der andere Schenkel 1 b des U-förmig gebogenen Rohres 1 taucht in ein
Quecksilbergefäß 3 ein, welches an die Kapillare 1 b angeschmolzen ist-r Das Quecksilbergefäß
3 ist als offenes Quecksilbergefäß ausgeführt und besitzt eine mit 3 a bezeichnete
Belüfungsöffnung.
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Das U-förmig gebogene Rohr 1 ist im übrigen mit Wasser gefüllt. Die
Einrichtung des Quecksilbergefäßes 3 ist so getroffen, daß dieses beim Einstecken
des Gerätes in den Boden einer Pflanzenkultur über seine wesentliche Länge mit in
den Boden hineinragt, so daß Meßwertveränderungen durch Temperaturschwankungen,
die eine unterschiedliche Ausdehnung des in dem Quecksilbergefäß befindlichen Quecksilbers
bedingen würden, vermieden werden. Der in das Quecksilbergefäß 3 eintauchende Schenkel
1 b ist mit einer Skala 4 zur Anzeige und Ablesung der Höhe der Quecksilbersäule
eingerichtet. Die Skala kann eingebrannt oder als zusätzliches Element an dem Schenkel
1 b des U-förmig gebogenen Rohres. 1 angebracht sein. Über die Länge dieses Unförmig
gebogenen Schenkels sind Kontakte 5 angebracht worden, die in der Figur angedeutet
sind, und die von der Quecksilbersäule bei der Auf-und Niederbewegung derselben
berührt werden, und folglich zur Schaltung von elektrischen Stromkreisen und Reheleinrichtungen
benutzt werden können. Die gesamte Vorrichtung ist im übrigen aus Glau ausgeführt.
Da möglicherweise aus dem in der Kapillare 1 befindlichen
Wasser
Luft frei wird oder über den Filterabschluß 2 Luft in die Kapillare 1 eindringt,
ist eine Entlüftungsvorrichtung 6, die ls Rückschlagventil ausgebildet ist, an der
erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen. Auf den Saugstutzen 6 a dieser Entlüftungseinrichtung
kann eine Saugwirkung ausgeübt werden, wodurch der Ventilkegel 6 b angehoben wird
und unter dem Ventilkegel befindliche Luft ahgesaugt werden kann. Rechts an der
erfindungsgemäßen Vorrichtung befindet sich ein Thermometer 7.
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