15. Gumpensteiner Lysimetertagung 2013, 15. Gumpensteiner Lysimetertagung 2013, 93 – 102 ISBN: 978-3-902559-90-6 ISBN: 978-3-902559-90-6 Ringversuch zum Praxisvergleich von 13 Sensor-Typen zur Wassergehalts- und Wasserspannungsbestimmung in Böden Hella Rosenkranz 1* , Wolfgang Durner 1 , Wenkui He 1 , Christoph Knoblauch 2 und Katharina H.E. Meurer 3 1 Institut für Geoökologie, Technische Universität Braunschweig, Langer Kamp 19c, D-38106 BRAUNSCHWEIG 2 Hochschule Rhein-Waal, KLEVE 3 Department Bodenphysik, Helmholtz Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, D-06120 HALLE/SAALE * Ansprechpartner: Hella Rosenkranz, h.rosenkranz@tu-bs.de Lehr- und Forschungszentrum für Landwirtschaft Lehr- und Forschungszentrum für Landwirtschaft Raumberg-Gumpenstein Raumberg-Gumpenstein Zusammenfassung Die Messung der Bodenfeuchte und Saugspannung ist in unterschiedlichen Forschungsbereichen wie der Hydrolo- gie, Landwirtschaft, Forstwirtschaft oder dem Hoch- und Tiefbau von Bedeutung. Um die Genauigkeit, Zuverlässig- keit und das Ansprechverhalten verschiedener Sensoren unter Praxisbedingungen zu überprüfen, führten wir eine vergleichende Studie mit sechs Sensor-Typen zur Messung der Bodenfeuchte (Decagon 5TM, EC-5, 10HS, Delta-T ThetaProbe, IMKO TrimePico, TRASE TDR) sowie sieben Typen von Saugspannungs-Sensoren (UMS Ten- siometer T4, T5, T8, Decagon MPS-1 und MPS-2, UMS SIS) in einem Feldversuch unter natürlichen Wetterbedin- gungen durch. Unser Ziel war, die Messwerte in Bezug auf Bias, Varianz und Zuverlässigkeit zu charakterisieren. Darüber hinaus waren wir daran interessiert zu sehen, ob eine horizontale oder vertikale Einbauorientierung einen Einfluss auf die Messwerte besitzt. Die Ergebnisse zeig- ten, dass die meisten der Bodenwassergehalts-Sensoren vergleichbare Ergebnisse erbrachten, und die Problematik weniger im Sensor als in der Einbaumethodik und der natürlichen Variabilität von Böden liegt. Die Orientierung der Sensoren zeigte keine Auswirkung auf die Ergebnisse. Für die Saugspannungs-Sensoren fanden wir signifikante Abweichungen zwischen Sensor-Typen in Hinblick auf Range, Ansprechverhalten und Zuverlässigkeit. Da der Sensorvergleich neben der unvermeidbaren Problematik der räumlichen Variabilität unter dem Problem einer un- terschiedlichen Abschattung der Einbaustellen litt, sollte er in einem in Hinblick auf diesen Faktor homogenen Umfeld wiederholt werden. Schlagwörter: Tensiometrie, Wasserspannungsmessung, Sensorik, Retentionskurve, hydraulische Eigenschaften Summary Field measurements of soil water content and tension is crucial for different areas of research as hydrology, agriculture, forestry, and civil engineering. We conducted a comparative study with six sensor types for measuring the soil water content (Decagon 5TM, Decagon EC-5, DELTA-T ThetaProbe, IMKO TrimePico, Decagon 10HS, TRASE TDR) and seven sensor types for measu- ring the soil water tension (UMS Tensiometer T4, T5, T8, Decagon MPS-1 and MPS-2, UMS SIS) to verify their accuracy, reliability, and response characteristics in a loamy soil under natural conditions. Our objective was the characterization of the data with regard to bias, variance and reliability as well as the differences due to horizontal and vertical application of the sensors. For the soil water content sensors, we found similar characteris- tics for most of the sensor types. The orientation of the sensors had no influence. Contrary to that, the soil water tension sensors showed significant deviations between the sensor types in terms of range, responsiveness and reliability. Since the sensor comparison suffered besides the inevitable problem of spatial variability from the problem of a different shading of the sensor’s locations, it should be repeated in an environment where this factor is homogeneous. Keywords: tensiometry, measurement of soil water ten- sion, sensor technology, retention curve, soil hydraulic properties Einleitung Die Messung der Bodenfeuchte und Saugspannung im ungestörten Boden ist ein wichtiger Aspekt in diversen Forschungsbereichen, wie z.B. Hydrologie, Landwirtschaft, Forstwirtschaft sowie Hoch- und Tiefbau. Der Einsatz von Sensoren hierfür bietet eine kostengünstige Möglichkeit zur Beobachtung des Bodens über eine lange Zeit. Von Interesse sind hierbei gleichermaßen Messtechniken zur Bestimmung des Bodenwassergehalts und des Bodenwasserpotentials. Die Entwicklung neuer Wassergehaltssensorik auf Basis von TDR (time domain reflectometrie) und FDR (frequency do- main reflectometry) und kapazitiven Messungen, sowie die Entwicklung von Wasserspannungsmesstechnik auf Basis von direkten Messungen des Wasserdrucks (Tensiometer) oder indirekten Messungen, bei denen aus der Wassersätti- gung eines porösen Körpers im Kontakt mit dem Boden aus dessen Wassergehalt auf die Wasseerspannung geschlossen