Lysimeter

Ein Lysimeter ist ein wissenschaftliches Messsystem zur Untersuchung des Bodenwasserhaushalts unter möglichst natürlichen Bedingungen. Es ermöglicht die quantitative Erfassung von Niederschlag (fallenden und abgesetzten), Verdunstung (Evapotranspiration), Sickerwasserbildung sowie Stofftransporten im Boden. Moderne Wägelysimeter liefern hochpräzise Daten über Wasser- und Stoffflüsse und werden weltweit in der Bodenhydrologie, Klimaforschung, Landwirtschaft sowie im Umweltmonitoring eingesetzt.
 

Je nach Anwendung kommen unterschiedliche Lysimetertypen zum Einsatz. Entscheidend ist dabei, wie die Wasserverhältnisse am unteren Ende des Bodenprofils gestaltet werden: Bei Gravitationslysimetern kann Wasser unter natürlichen Bedingungen frei abfließen, während bei Lysimetern mit kontrollierter unterer Randbedingung (URB) die Wasserverhältnisse am unteren Rand des Bodenprofils gezielt eingestellt oder natürliche Standortbedingungen nachgebildet werden können.

Wäge-Lysimeter ermöglichen durch die kontinuierliche Erfassung der Massenänderung die direkte Bestimmung der tatsächlichen Evapotranspiration. UGT bietet Gravitationslysimeter und Lysimeter mit kontrollierter unterer Randbedingung typischerweise als Wäge-Lysimeter an; bei Bedarf sind auch Ausführungen ohne Wägeeinrichtung möglich. Flachlysimeter eignen sich insbesondere für oberflächennahe Prozesse, beispielsweise bei Dachbegrünungen, während Laborlysimeter und Ecotron-Lysimeter kontrollierte Versuchsbedingungen ermöglichen.
 

Im Gegensatz zu einzelnen Sensoren erfassen Wägelysimeter den Wasserhaushalt des Boden-Pflanze-Atmosphäre-Systems als Ganzes. Sie ermöglichen die direkte Messung wesentlicher Wasserhaushaltskomponenten wie der tatsächlichen Evapotranspiration und des Sickerwassers, sodass Wasserbilanzen geschlossen werden können, ohne sich ausschließlich auf Modellberechnungen zu stützen. Während Wetterstationen die meteorologischen Randbedingungen erfassen und die Berechnung der Referenz-Evapotranspiration (ET0) ermöglichen, bestimmen Wäge-Lysimeter die tatsächliche Evapotranspiration (ETa) direkt über die Wasserbilanz. Deshalb gelten sie international als Referenzverfahren für Wasserhaushalts- und Evapotranspirationsuntersuchungen.
 

Evapotranspiration bezeichnet die Summe aus Bodenverdunstung und Transpiration der Vegetation. Sie stellt einen der wichtigsten Wasserflüsse im terrestrischen Wasserkreislauf dar und beeinflusst Wasserverfügbarkeit, Energiehaushalt und Pflanzenwachstum. Dabei wird zwischen verschiedenen Formen der Evapotranspiration unterschieden: Die tatsächliche Evapotranspiration (ETa) beschreibt den Wasserverlust, der unter den real vorhandenen Bedingungen tatsächlich durch Bodenverdunstung und Pflanzentranspiration entsteht. Die potenzielle Evapotranspiration (ETp) bezeichnet die maximal mögliche Evapotranspiration bei optimaler Wasserversorgung. Die Referenz-Evapotranspiration (ET₀) ist eine standardisierte, aus meteorologischen Daten berechnete Größe, die häufig als Vergleichs- und Planungsgröße, beispielsweise für die Bewässerung, verwendet wird.
 

Die tatsächliche Evapotranspiration (ETa) kann mit verschiedenen Methoden bestimmt werden. Hochauflösende Wäge-Lysimeter ermöglichen eine direkte Bestimmung über die Wasserbilanz und gelten insbesondere für die Untersuchung einzelner Boden-Pflanze-Systeme als Referenzmethode. Ergänzend werden Verfahren wie Eddy-Kovarianz-Systeme, Saftflusssensoren und mikrometeorologische Messmethoden eingesetzt, um Wasser- und Energieflüsse auf unterschiedlichen räumlichen Skalen zu analysieren.
 

Die Evapotranspiration beeinflusst Grundwasserneubildung, Wasserverfügbarkeit, Pflanzenproduktion und den Energieaustausch zwischen Boden und Atmosphäre. Sie ist daher ein zentraler Eingangsparameter für hydrologische und klimatologische Modelle. Zuverlässige Messdaten der tatsächlichen Evapotranspiration (ETa), beispielsweise aus Wäge-Lysimetern, sind daher entscheidend, um Modelle zu überprüfen, zu verbessern und an reale Bedingungen anzupassen.