pF-Wert

In der Bodenkunde kennzeichnet der dimensionslose pF-Wert (p von Potenz, F von freier Energie des Wassers) die Energie, mit der das Bodenwasser entgegen der Schwerkraft in der Bodenmatrix gehalten wird. Je höher der pF-Wert, desto trockener der Boden bzw. desto geringer sein Wassergehalt.

Definition

Umrechnungstabelle
pF-Wert	Bodenwasser- spannung in hPa	Bodenwasser- spannung in mWS	Bodenfeuchte
0	−1 hPa = −10⁰ hPa	−0,01 mWS
1	−10 hPa = −10¹ hPa	−0,1 mWS	nass
2	−100 hPa = −10² hPa	−1 mWS	feucht
3	−1.000 hPa = −10³ hPa	−10 mWS	frisch
4	−10.000 hPa = −10⁴ hPa	−100 mWS	trocken
5	−100.000 hPa = −10⁵ hPa	−1000 mWS	dürr

Der pF-Wert ist definiert als dekadischer Logarithmus des Betrags der Bodenwasserspannung in Hektopascal (diese wird auch Saugspannung oder Matrixpotential $\psi _{\mathrm {m} }$ genannt):

\operatorname {p} F=\operatorname {log} _{10}\left|{\frac {\psi _{\mathrm {m} }}{\mathrm {hPa} }}\right|\;.

Ist die Bodenwasserspannung als Druck nicht in Hektopascal angegeben, sondern

in Meter Wassersäule (mWS)
in Pascal (Pa) oder
in der Geotechnik in kPa,

so muss sie zur Bestimmung des pF-Wertes erst in Hektopascal umgerechnet werden.

Unter hydrostatischen Verhältnissen entspricht der pF-Wert näherungsweise dem dekadischen Logarithmus des vertikalen Abstands zum Grundwasserspiegel in Zentimeter.

Anwendungsbeispiele

Im hydrostatischen Zustand entspricht ein Grundwasserstand von 60 cm unter der Bodenoberfläche einer Bodenwasserspannung an der Bodenoberfläche von −60 hPa und damit einem pF-Wert von 1,8.

Die Feldkapazität von Böden liegt bei einem pF-Wert von pF≥1,8[1].

Bei einem pF-Wert von 4,2 (entsprechend zirka 160 m Abstand zum Grundwasser) ist der permanente Welkepunkt PWP definiert; Sonnenblumen, Helianthus annuus, und Kiefern, Pinus sylvestris, können selbst bei guter Durchwurzelung dem Boden nicht mehr genug Wasser entziehen und welken irreversibel.

Eine Bodenprobe im Gleichgewichtszustand bei 90 % relativer Luftfeuchte, d. h. so lange ausgetrocknet, bis sich der Wassergehalt des Bodens demjenigen der Luft angepasst hat, entspricht einem pF-Wert von 5.

Siehe auch

Literatur

Karl Heinrich Hartge: Einführung in die Bodenphysik. E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung oHG, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-89681-6, S. 132–140.
Diedrich Schroeder: Bodenkunde in Stichworten. Hirt Verlag, Unterägeri 1984, ISBN 3-266-00192-3.

Weblinks

Christine Alewell: Bodenwasser: Kapillarität, Potentiale, Darcy, nFK, Kapitel 8 in Grundlagen der Bodenkunde. Institut für Umweltgeowissenschaften, Universität Basel (PDF-Datei; 1,69 MB).
M. Schöniger, J. Dietrich: Matrixpotential und Wassergehalt. In: HydroSkript – Vorlesungen zur Hydrologie und Wasserwirtschaft.

Einzelnachweise

Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (Hrsg.): Bodenkundliche Kartieranleitung. 5. Auflage. Hannover 2005, ISBN 3-510-95920-5, S. 345.

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[1] Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (Hrsg.): Bodenkundliche Kartieranleitung. 5. Auflage. Hannover 2005, ISBN 3-510-95920-5, S. 345.