DE2536778A1

DE2536778A1 - Messfuehler zur kontinuierlichen bestimmung des wasserpotentials in pflanzen zum zwecke der steuerung von bewaesserungsanlagen

Info

Publication number: DE2536778A1
Application number: DE19752536778
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Phys Dr In Issel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-08-19
Filing date: 1975-08-19
Publication date: 1977-03-03

Description

Meßfühler zur kontinuierlichen Bestimmung des Wasserpotentials in Pflanzen zum Zwecke der Steuerung von Bewässerungsanlagen Die Erfindung betrifft einen Meßfühler zur Bestimmung des Wasserpotentials in einer Pflanze.
Ein solcher Fühler ermöglicht es, ausgehend vom Wasserpotential einer Pflanze, welches ein Maß für ihren Versorgungszustand mit Wasser darstellt, die künstliche Bewässerung von Pflanzenkulturen zu steuern.
Eine solche Messung ist von großem Nutzen in der Landwirtschaft und in der Bewässerungstechnik, denn sie gestattet es, direkt an der Pflanze den Meßwert zu bestimmen, welcher einen entscheidenden Einfluß auf das Wachstum und damit auf die Produktivität der angebauten Kulturen ausübt.
Gerade in Entwicklungsländern, deren landwirtschaftlich genutzte Fläche oft vom Wasserangebot begrenzt wird, bietet diese Messung vor allem bei Anwendung wassersparender Bewässerungstechniken (wie z.B. der unterirdischen Bewässerung) die Möglichkeit, das zur Verfügung stehende Wasser dadurch optimal zu nutzen, daß das ganze System Wasser-Boden-Pflanze in Bezug auf das Wasser optimiert werden kann.
Schritte in Richtung einer Messung, welche Rückschlüsse auf den Wasserhaushalt einer Pflanze zulassen, sind bereits bekannt (Deutsche Offenlegungsschrift 2402030, Kapazitive Elektrode für Feuchtemessung an Pflanzen", Anmeldetag 17.1.1974).
Das Prinzip dieser Messung ist es, mittels Hochfrequenz auf kapazitivem Wege die Feuchtigkeit der äußersten Zellschichten einer Pflanze, meist eines Baumes, zu erfassen.
Die Feuchte dieser Zellschicht ändert sich mit dem Wasserpotential (Wasserspannung) innerhalb der Pflanze.
Daraus ergibt sich, daß der Meßwert selbst stark von der Beschaffenheit und der Dicke der äußeren Zellschicht abhängig ist. Dies ist insofern sehr nachteilig, daß die Dicke und Beschaffenheit der äußeren Zellschicht nicht nur von Pflanze zu Pflanze stark variiert, sondern auch von Ort zu Ort an einer einzigen Pflanze und auch noch als Funktion des Alters der Pflanze. Aus diesen Gründen ist es bisher kaum möglich, in der Praxis quantitative Meßgrößen zur Steuerung von Bewässerungsanlagen abzuleiten.
Ein weiterer Nachteil ist es, daß im Innern des Baumes Hochfrequenzströme fließen und der Baum elektrisch kein eindeutiges Potential besitzt. Die Folge ist eine sehr störende Empfindlichkeit der Meßanordnung gegen Berühren oder Benetzten von Baum oder Boden (z.B. bei Bewässerung).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile bestehender Verfahren zu vermeiden und die Möglichkeit zu schaffen, mittels eines eichfähigen, langzeitstabilen und streuarmen Meßfühlers das Wasserpotential (Wasserspannung) einer Pflanze zu erfassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine künstliche Adsorptionsschicht (3) (z.B. Faserstoffe, Metalloxide usw.) über eine gut wasserdampfleitende Schicht (2) (z.B. Silikonkautschuk) mit der Oberfläche der Pflanze (1) so in Kontakt gebracht wird, daß das Wasserpotential der Adsorptionsschicht sich durch Diffusion mit dem der Pflanze ins Gleichgewicht stellt. Ist das Wasserpotential der Adsorptionsschicht größer als das der Pflanze, so entzieht die Schicht der Pflanze solange Wasser, bis die Potentiale wieder gleich sind. Besitzt die Pflanze das höhere Wasserpotential, so tritt der umgekehrte Fall ein. Der Wasseraustausch geschieht hierbei durch Diffusion in einer quasi Dampfphase.
Eine Deckschicht (6) schirmt die Adsorptionsschicht (3) von Umgebungseinflüssen ab.
Auf beiden Seiten der Adsorptionsschicht (3) sind poröse leitfähige Schichten (4) und (5) aufgebracht, deren Kapazität oder elektrischer Widerstand nach herkömmlichen Methoden gemessen wird. Je mehr Wasser die Adsorptionsschicht enthält, desto höher wird z.B. ihre Kapazität gemessen.
Die Pflanze selbst kommt hierbei mit keinerlei Meßstrom in Berührung.
Eine solche Elektrode kann nun im Gegensatz zu den bisherigen Verfahren komplett gefertigt, über Salzlösungen mit verschiedenem Wasserpotential geeicht, einfach auf die Pflanzenoberfläche aufgebracht werden.
In der Praxis wird auch eine wasserdampfdurchlässige Variante dieser Elektrode verwendet. Es hat sich in manchen Fällen gezeigt, daß es günstiger ist, eine bestimmte Durchlässigkeit der Elektrode gegen Wasserdampf einzustellen, damit die Pflanzenoberfläche wie im ungestörten Fall Wasserdampf abdunsten kann. Zu diesem Zweck wird die Deckschicht (6) zur Einstellung der Durchlässigkeit gegen Wasserdampf verwendet.
Bei dieser Arbeitsweise wird die Messung naturgemäß durch die Außenluftfeuchte beeinflußt. Diese Abhängigkeit kann jedoch bei bekannter Luftfeuchte leicht kompensiert werden.

Claims

Patentansprüche:

1 )Meßfühler zur kontinuierlichen Bestimmung des Wasserpotentials in Pflanzen dadurch gekennzeichnet, daß eine Adsorptionsschicht auf der Pflanzenoberfläche angebracht wird, deren Wasserpotential sich mit dem der Pflanze ins Gleichgewicht stellt.
2. Meßfühler zur kontinuierlichen Bestimmung des Wasserpotentials in Pflanzen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptionsschicht zwischen zwei porösen Elektroden angeordnet ist und der Wassergehalt der Adsorptionsschicht und dadurch ihr Wasserpotential durch die Kapazität der Kondensatoranordnung oder ihre elektrische Leitfähigkeit gemessen wird.
3. Meßfühler zur kontinuierlichen Bestimmung des Wasserpotentials in Pflanzen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Elektrodenanordnung auch eine eingestellte Durchlässigkeit gegen Wasserdampf aufweisen kann und die Messung außerhalb des Gleichgewichtszustandes vorgenommen wird.