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 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.