Lexikon des Agrarraums

Wasserhaltevermögen

Das Wasserhaltevermögen, häufig auch als Wasserkapazität bezeichnet, gibt an, wie viel Wasser ein Boden nach seiner vollständigen Sättigung entgegen der Schwerkraft halten beziehungsweise speichern kann. Die gesamte Wassermenge, die ein Boden aufnehmen kann, wird als maximale Wasserkapazität bezeichnet. Die Wasserkapazität kann angegeben werden in Masse-, Volumenprozent oder in mm Wassersäule.

Bedeutung des Wasserhaltevermögens

Das Wasserhaltevermögen stellt vor allem mit Blick auf die landwirtschaftliche Produktion einen wichtigen Faktor dar, da es das Pflanzenwachstum hemmt respektive stärkt. Beispielsweise bestimmt die Wasserspeicherkapazität eines Bodens, wie viel Wasser in längeren Hitzeperioden zur Verfügung steht und gibt dadurch Auskunft darüber, wann erneut gewässert werden muss. So können zum Beispiel Schwarzerden so viel Wasser speichern, dass angebauter Weizen auch 40 Tage ohne Regen in voller Sommerhitze auskommen kann, ohne, dass es zu Trockenstress der Pflanzen kommt. Vor allem mit Blick auf klimatische Veränderungen im Zuge des Klimawandels ist in den nächsten Jahren verstärkt mit Dürreperioden zu rechnen. Weniger Niederschläge und steigende Temperaturen werden die Verdunstung von Bodenwasser erhöhen, was in einer Verringerung der Bodenwasservorräte resultieren wird. Dies betrifft vor allem Böden mit geringeren Wasserkapazitäten, die somit stärker austrocknen, sodass die landwirtschaftliche Produktivität verringert wird. Plötzliche Starkregenereignissen können zudem zu einer erhöhten Erosionsanfälligkeit der ausgetrockneten Flächen führen, was zu weiteren Ertragsrückständen führen kann.

Einflussfaktoren

Das Wasserhaltevermögen eines Bodens ist entscheidend für die Wasserversorgung von Pflanzen und wird durch mehrere zentrale Faktoren bestimmt. Zu den wichtigsten gehören das Porenvolumen, die Korngrößenverteilung und das Bodengefüge.

Porenvolumen und seine Rolle im Wasserhaltevermögen

Das Porenvolumen beschreibt den Anteil an Hohlräumen im Boden, die Wasser und Luft aufnehmen können. Ein Boden mit einem ausgewogenen Verhältnis von Mikroporen (kleine Poren) und Makroporen (große Poren) speichert und leitet Wasser optimal. Mikroporen halten das Wasser durch Kapillarkräfte zurück, wodurch das Wasser im Boden gespeichert bleibt und nicht schnell abfließt. Makroporen hingegen fördern die Infiltration, indem sie überschüssiges Wasser schnell versickern lassen und dafür sorgen, dass der Boden gut belüftet bleibt. Ein gut strukturiertes Porensystem ist somit entscheidend für eine gute Wasserspeicherung und die Wasserverfügbarkeit für Pflanzen. Verdichtete Böden haben ein geringeres Porenvolumen, was sowohl das Wasserspeichervermögen als auch die Wasserverfügbarkeit für Pflanzen erheblich reduziert.

Einfluss der Korngrößenverteilung auf das Wasserhaltevermögen

Die Korngrößenverteilung ist ein weiterer entscheidender Faktor für das Wasserhaltevermögen eines Bodens. Böden mit einem hohen Anteil an Ton enthalten viele Mikroporen, die eine größere Oberfläche bieten. Diese spezifische Oberfläche führt zu einer stärkeren Adsorption, wodurch Wasser an der Oberfläche der Bodenpartikel gebunden wird. Gleichzeitig nehmen Kapillarkräfte zu, die die Versickerung von Wasser hemmen. Diese Kräfte sorgen dafür, dass Wasser in den Poren des Bodens gehalten wird, auch entgegen der Schwerkraft. Dieses Wasser wird als Haftwasser, Adsorptionswasser oder Kapillarwasser bezeichnet. Feinkörnigere Böden (wie Tonböden) können dadurch mehr Wasser speichern, allerdings ist dieses Wasser häufig so stark gebunden, dass es für Pflanzen schwer zugänglich ist. Es wird als Totwasser bezeichnet. Im Gegensatz dazu sind sandige Böden von Natur aus durchlässiger, da sie viele Makroporen besitzen, die Wasser schneller ableiten. Daher weisen sie eine geringere Feldkapazität auf und können weniger Wasser speichern.

Bodengefüge und seine Bedeutung

Ein weiterer wichtiger Faktor ist das Bodengefüge, also die Struktur und Anordnung der Bodenpartikel. Das Bodengefüge wird stark durch organische Substanzen wie Humus beeinflusst, der nicht nur das Porenvolumen vergrößert, sondern auch die Stabilität der Bodenaggregate verbessert. Eine stabile Bodenstruktur fördert die Bildung von Poren unterschiedlicher Größe, was zu einer optimalen Balance zwischen Wasserspeicherung und Durchlässigkeit führt. In der landwirtschaftlichen Praxis kann das Bodengefüge durch verschiedene Maßnahmen beeinflusst werden. So trägt beispielsweise das Vermeiden von Bodenverdichtung, der Einsatz schonender Bearbeitungsmethoden und das Einbringen von Humus dazu bei, das Porenvolumen zu erhalten oder zu verbessern. Eine abwechslungsreiche Fruchtfolge und der Erhalt von Bodenbewuchs schützen den Boden zudem vor Erosion und fördern die Bildung von Poren durch Wurzeleinträge.

Die Rolle von Humus

Humus speichert Wasser durch seine einzigartige physikalische und chemische Struktur, die es ihm ermöglicht, große Mengen an Wasser zu absorbieren und zu binden. Dies geschieht vor allem durch zwei Mechanismen:

1. Physikalische Speicherung: Humus verbessert die Bodenstruktur, indem er die Bildung von Aggregaten fördert, die wiederum die Porosität und das Wasserrückhaltevermögen des Bodens erhöhen. Die poröse Struktur des Humus schafft mehr Raum für Wasser, das dann in diesen Poren gespeichert wird und gegen die Schwerkraft gehalten werden kann.
2. Chemische Bindung: Humus besteht aus organischen Substanzen, die hydrophile (wasserliebende) Eigenschaften besitzen, insbesondere durch Huminsäuren und Fulvosäuren. Diese Moleküle können Wassermoleküle durch Wasserstoffbrückenbindungen und andere Wechselwirkungen anziehen und binden, was zu einer erhöhten Wasserspeicherung führt.

Durch diese Mechanismen kann Humus effektiv Wasser speichern und es den Pflanzenwurzeln bei Bedarf zur Verfügung stellen, was insbesondere in trockenen Perioden von großer Bedeutung ist.

Die Werte, wie hoch die Wasserspeicherung durch den Humusaufbau tatsächlich ist, schwanken. Generell gilt die Regel, dass Humus das drei- bis fünffache seines Eigengewichts in Form von Wasser speichern kann. Das bedeutet, dass ein Kilogramm Humus zwischen drei und fünf Liter Wasser speichern kann.