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):

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \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.

• 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

• Wasserkapazität
• Wasserpotential
• Tensiometer

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.