Erklärungen und Hintergrundinformationen
Eine ausführliche Vorstellung des Systems und der verwendeten Daten finden Sie in folgender Publikation:
Kronenberg et al. (2022): "Die Bodenfeuchteampel – Ein webbasiertes Informationssystem für die tagaktuelle Bewertung der Wasserverfügbarkeit in Wäldern" Woher stammen die meteorologischen Eingangsdaten?
Für die Simulation des Bodenwasserhaushalts wird ein meteorologischer Antrieb von Temperatur, Windgeschwindigkeit, Niederschlag, Strahlung und relativer Luftfeuchtigkeit benötigt. Diese Daten werden tagesaktuell vom Deutschen Wetterdienst (DWD) gemessen. Über einen SensorHub der Firma Pikobytes GmbH werden diese Daten gesammelt und für die Simualtionen der Bodenfeuchte bereitgestellt werden.
Was versteht man unter nutzbarer Feldkapazität (nFK)?
Der Boden besteht aus festen Bodenpartikeln und dem Porenvolumen, das mit Wasser oder Luft gefüllt ist. Das Porenvolumen hängt u.a. von der Bodenart, der Lagerungsdichte, der Korngrößer und der Struktur ab. Verschiedene Böden können Wasser unterschiedlich gut speichern. Je kleiner das Porenvolumen ist, desto besser kann das Wasser im Boden gehalten werden.
Der Begriff "nutzbare Feldkapazität" (% nFK) oder "relativ extrahierbares Wasser" (REW) umfasst einen Füllstand des im Boden gespeicherten Wassers, das den Pflanzen zur Verfügung gestellt werden kann. Mit anderen Worten: nFK zeigt das Verhältnis zwischen dem aktuellen pflanzenverfügbaren Wasserspeicher und der pflanzenverfügbaren Wasserkapazität.
Berechnung des nFK
Konzeptionell unterscheidet die Feldkapazität (FK) zwischen Bodenwasser, das schnell abfließt, und dem, das nicht abfließt. Die geschieht in der Regel 2-3 Tage nach Regen oder Bewässerung in durchlässigen Böden mit einheitlicher Struktur und Textur. Daher beschreibt die Feldkapazität den Wassergehalt, der im Boden gegen die Schwerkraft gehalten wird. Da die Grob- und Makroporen noch Luft enthalten, ist der Boden also auch bei voller Feldkapazität nicht mit Wasser gefüllt. Das macht Werte über 100 Prozent der Feldkapazität möglich.
Der permanente Welkepunkt (PWP) oder Welkepunkt (WP) ist definiert als die Mindestmenge an Wasser im Boden, die die Pflanze benötigt, um nicht zu welken.
Für die Berechnung wir der mit dem LWF-BROOK90-Modell berechnete aktuelle Bodenwassergehalt (Theta, Θ) benötigt:
Wobei Θ
i der volumetrische Wassergehaltsanteil der Feinerde in der i-ten Bodenschicht, c
i der Volumenanteil der groben Fragmente (Kies und Steine) und d
i die Schichtdicke in mm ist. AWC ist die pflanzenverfügbare Wasserspeicherkapazität des Bodens, Θ
fci und Θ
wpi stehen für die Feldkapazität und den Wassergehalt am Welkepunkt bei einer Saugspannung von -6,3kPa bzw. -1585kPa.
Aus den tiefen-diskreten Ergebnissen der BROOK90-Modellierung wurden die Werte für nFK für die folgenden Tiefenbereiche aggregiert: 0cm - 40cm für die Mineralbodentiefe, 0cm - 100cm für die effektive Durchwurzelungstiefe.
In der Bodenfeuchteampel wird die tägliche Bodenfeuchte verwendet, um die Wasserversorgung der Pflanzen mit Hilfe des nFK zu beschreiben. Ein Menü zur Auswahl von Bodentiefe (0cm - 40cm oder 0cm - 100cm) steht zur Verfügung.
Als Richtwerte für die Klassifizierung von Wasserstress können verwendet werden:
<0,4 nFK: Beginn der Stressphase
<0,2 nFK: Wasserstress für Pflanzen.
Diese variieren jedoch unter anderem in Abhängigkeit von der Pflanzenart und der Speicherdichte des Bodens.
Darstellungen
Füllstand Bodenwasser (nFK) mittlerer Verlauf seit 1961 und aktuell.
Die Abbildung zeigt den aktuellen Zustand im Vergleich zu den Hintergrundinformationen der Bodenfeuchte seit 1961 für die Mineralbodenschicht (0cm - 40cm). Die vom aktuellen Tag aus berechnete tägliche Bodenfeuchte des letzten Jahres wird in drei Quantilsbereiche aufgeteilt, nämlich Minimum - Maximum, 10% - 90% und 25% - 75%. Die Bereiche sind durch unterschiedliche blaue Intensitäten eingefärbt. Durch den Vergleich mit den drei vorgegebenen Schwellenwerten (Normal-, Stressphase und kritische Belastung) kann der aktuelle Zustand der Bodenfeuchte bestimmt werden. Eine Bodendynamik vom ersten Tag eines Jahres bis „heute“ ist als rote Linie in der Abbildung dargestellt.
