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Verfahren und Vorrichtungen zur Messung der Bodenfeuchtigkeit. Bei
der Messung der Bodenfeuchtigkeit hat man die länger dauernde Bestimmung mit Hilfe
des Trockenschrankes durch ein Meßverfahren zu umgehen gesucht, wonach die Leitfähigkeit
des zu untersuchenden Bodens bestimmt wird. Diese Methode setzt aber neben der Kenntnis
der Bodendichte und Temperatur besonders auch die des Gehalts an Elektrolyten voraus.
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Gemäß der Erfindung wird der Feuchtigkeitsgehalt durch ein kurz dauerndes
Meßverfahren bestimmt, bei dem der Gehalt des Bodens an Elektrolyten. nur einen
zu vernachlässigenden Einfluß ausübt. Das Verfahren beruht darauf, daß in einem
in den Boden gesteckten Körper aus porösem Stoff, beispielsweise Löschpapier, Ton,
Kreide o. dgl., die Feuchtigkeit um so schneller hochgesaugt wird, je größer der
Gehalt des Bodens an Feuchtigkeit ist. Dabei- spielen die gelösten Beimengungen
des Bodenwassers keine nennenswerte Rolle, weil sie wegen, des im Verhältnis zum
Wasser großen Molekularvolumens viel langsamer aufgesaugt werden. Auch die Abhängigkeit
der Schnelligkeit, mit der das Wasser in dem porösen Körper steigt, von der Größe
der in den Boden eintauchenden Oberfläche des Saugkörpers verschwindet praktisch,
sobald die Eintauchtiefe ein bestimmtes Maß überschreitet. Dies Maß hängt natürlich
von Form und Stoff des Saugkörpers ab. Bei Löschpapier z. B. können i bis z cm genügen,
um das Ergebnis von der Tauchtiefe unabhängig zu machen. Das Verfahren ist von der
Temperatur nicht unabhängig, indessen kann deren Einfluß. durch eine schätzungsweise
Korrektion des Ergebnisses leicht berücksichtigt werden.
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Die Messung geschieht so, daß man beobachtet, in welcher Zeit das
aufgesaugte Wasser in dem Tauchkörper eine bestimmte Höhe, die zweckmäßig durch
eine Marke gekennzeichnet ist, erreicht. Der Stand des Wassers ist bei geeigneter
Wahl des Prüfkörpers, z. B. bei Verwendung eines Streifens von
Löschpapier,
leicht zu erkennen. Die Begrenzung der aufsteigenden Wassermasse ist vollkommen
scharf.
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Das Verfahren hat noch den Vorteil, daß man die Beobachtungszeit und
damit auch die Genauigkeit nach Belieben ändern kann. Man kann die Marke niedrig
stellen, so daß die Zeit der Messung eine sehr kurze wird, die gemessene Höhe dann
allerdings auch eine kleine und ebenso wie- die Zeit schwer genau zu messende ist,
oder man kann, wenn man sich etwas mehr Zeit nehmen will (es handelt sich stets
nur um wenige Minuten), die Marke höher stellen und eine größere Genauigkeit erzielen.
Für höheren Feuchtigkeitsgehalt empfiehlt sich eine größere, für geringeren Feuchtigkeitsgehalt
eine kleinere Steighöhe.
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Die Aufnahme des Meßergebnisses kann auch mechanisch erfolgen, so
daß sich die Ausübung des Verfahrens auf das Einstecken des Prüfkörpers in den Boden
und das Ablesen des Meßergebnisses beschränkt. Es kann beispielsweise die Leitfähigkeit
des aufsteigenden Wassers benutzt werden, um bei Erreichung einer bestimmten Höhe
eine leitende Verbindung herzustellen, die ein Zeitwerk stoppt, das beim Eintauchen
des Prüfkörpers in Gang gesetzt wurde. Das Ingangsetzen des Zeitwerkes kann z. B.
dadurch geschehen, daß beim Einstoßen des Saugkörpers in den Boden ein Stromkreis
geschlossen wird. Die Leitfähigkeit des Wassers kann dadurch erhöht werden, daß
dem Prüfkörper Salze beigemengt sind, die von dem aufsteigenden Wasser gelöst werden.
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Das Verfahren, das aufsteigende Wasser zur Schließung eines Stromkreises
zu verwenden, kann auch benutzt werden, um den Augenblick der Schließung durch eine
vom elektrischen Strom hervorgerufene Farbreaktion leicht erkennbar zu machen. Dies
läßt sich durch Zusatz von Farbindikatoren zu dem Prüfkörper erreichen. Bei Verwendung
von Löschpgpier allerdings dürfte eine besondere Kennzeichnung des Wasserstandes
sich erübrigen, da sich der feuchte Teil des Papiers von dem trocknen scharf abhebt.
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Die Abb. r zeigt die Darstellung eines Ausführungsbeispiels von einem
Halter für einen Prüfkörper aus Löschpapier, das anderen Prüfstoffen, wie Ton und
Kreide, gegenüber den Vorzug hat, daß es fast ohne Kosten ersetzbar ist. Eine wiederholte
Benutzung desselben Prüfkörpers kann ja nur nach vorherigem Trocknen stattfinden.
Diese Abbildung zeigt einen aus Draht gebogenen Rahmen z. Dieser besitzt am unteren
Ende einen Querbügel 2 und am oberen Ende einen weiteren Querbügel 3. Diese Bügel
sind mit Vorrichtungen zum Einspannen eines Streifens 5 von Löschpapier versehen.
Der untere Querbügel besitzt einen. Schlitz 4. Durch diesen wird der Papierstreifen
hindurchgezogen und in doppelter Lage nach oben gezogen, wo er mittels einer Lasche
6 an den Querbügel 3 festgeschraubt wird. Der untere Querbügel :2 ist blattförmig
mit zugeschärfter Unterkante ausgeführt, um das Einstecken in den Boden zu erleichtern.
Zur Erzielung der richtigen Eintauchtiefe ist in geeigneter Höhe des Rahmens ein
plattenförmiges Querstück 7 angeordnet, das dem Papierstreifen freien Durchtritt
gewährt. Außerdem sind an dem Rahmen mehrere Querdrähte ä als Steigmarken befestigt.
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Abb. z zeigt die Zeit bis zur Erreichung einer bestimmten Marke für
die Steighöhe als Funktion des Prozentgehalts des Bodens an Feuchtigkeit. Die Zeitordinate
maß natürlich für die Feuchtigkeit Null unendlich werden. Der Verlauf der Kurve
innerhalb des praktischen in Betracht kommenden Bereiches, bis etwa 25 Prozent Bodenfeuchtigkeit,
ist nur schwach gekrümmt, so daß die absolute Empfindlichkeit des Meßverfahrens
für den größten Teil des Meßbereichs eine ziemlich gleichmäßige ist.
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Das Meßergebnis ist nicht ganz unabhängig von der Dichte der zu prüfenden
Bodenart. Indessen läßt sich, da die Art des zu untersuchenden Bodens in dieser
Hinsicht stets bekannt sein wird, leicht eine Korrektion anbringen. Für den praktischen
Zweck der Messungen würde aber auch gerade dieser Fehler wenig störend sein; denn
der Endzweck der Messung ist ja nicht, zu bestimmen, wieviel Feuchtigkeit der Boden
enthält, sondern wieviel Feuchtigkeit ihm von den Pflanzen entzogen werden kann.
Die Beeinflussung durch die Saugfähigkeit des Bodens kann also das Meßergebnis nur
in dem Sinne ändern, daß die im Endzweck gesuchte Größe, die Güte der Wasserversorgung
für die Pflanzen, richtiger angegeben wird als durch eine absolut genaue Bestimmung
der Feuchtigkeitsmenge.
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Das Verfahren kann gegebenenfalls auch in der Weise geändert werden,
daß nicht. eine bestimmte Saughöhe markiert und die Zeit bis zur Erreichung dieser
Höhe gemessen wird, sondern daß der Apparat eine bestimmte Zeit der Einwirkung des
Bodens überlassen und dann am Ende der Zeit die erreichte Saughöhe festgestellt
wird-.
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Die dargestellte Einrichtung kann in verschiedener Weise abgeändert
werden. Beispielsweise kann es sich bei Verwendung eines anstarren porösen Meßkörpers
empfehlen, diesen unter Spannung zu setzen, damit
er durch die Feuchtigkeitsaufnahme
nicht deformiert wird. Dies könnte z. B. bei der Einrichtung nach Abb. i dadurch
geschehen, daß das Querstück 3 senkrecht verschiebbar angeordnet und mit dem höchsten
Punkte des Bügels i durch eine Zugfeder verbunden würde.
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Für Erzielung eines stärkeren elektrischen Stromes kann man die Anordnung
so treffen, daß der Strom nicht die Länge des Papierstreifens durchfließt, sondern
daß er den Papierstreifen, sobald das aufsteigende Wasser den Querbügel 3 erreicht
hat, der Dicke nach durchsetzt. Zu diesem Zweck kann man die Lasche 6 und den Querbügel
3 elektrisch isoliert anordnen und als Elektroden verwenden, zwischen denen der
Strom geschlossen wird, wenn die Flüssigkeit zwischen Lasche und Querstück aufsteigt.
Ein in den Stromkreis geschaltetes Relais wird dann ansprechen und das Zeitwerk
stoppen, sobald der Flüssigkeitsquerschnitt zwischen den Stücken 6 und 3 angelangt
ist und damit die Stromstärke eine bestimmte Größe erreicht hat.
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=Plan kann auch das für die Bestimmung der Bodenfeuchtigkeit benutzte
Gerät zugleich verwenden, um die Leitfähigkeit des Bodenwassers zu prüfen, indem
man in ähnlicher Weise, wie die Teile 6 und 3, Elektroden am unteren Ende des Papierstreifens
anordnet oder nach beendeter Feuchtigkeitsbestimmung anlegt und den durchgehenden
Strom mißt. Auch kann man, da die Stoffe größeren Molekularvolumens schlechter aufgesaugt
werden als die von geringerem, durch Vergleich der Leitfähigkeit der aufgesaugten
Flüssigkeit in verschiedener Höhe eine Schätzung dafür gewinnen, wieviel von der
Leitfähigkeit auf Rechnung von leicht aufsaugbaren und wieviel auf Rechnung von
schwer aufsaugbaren Stoffen zu setzen ist.